電氣化鐵路電能質(zhì)量與綜合控制技術(shù)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)目的監(jiān)測(cè)方式監(jiān)測(cè)設(shè)備測(cè)量方法電能質(zhì)量指標(biāo)影響測(cè)量準(zhǔn)確度的因素監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的目的了解情況：對(duì)各種電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量與數(shù)據(jù)采集，保證對(duì)電力系統(tǒng)基本運(yùn)行工況的觀察、記錄和動(dòng)態(tài)分析。綜合評(píng)價(jià)：完整了解電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交流。治理措施：針對(duì)各種指標(biāo)的具體特征對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分層檢測(cè)，完成對(duì)多種擾動(dòng)信息的識(shí)別、提取和分析，為制定改善電能質(zhì)量和治理電網(wǎng)污染的具體措施提供可信依據(jù)。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方式三種定期巡檢：主要用于需要掌握電能質(zhì)量情況又不需要連續(xù)檢測(cè)或者不具備連續(xù)在線監(jiān)測(cè)條件的場(chǎng)合。專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)：主要用于負(fù)荷容量變化大或有干擾源設(shè)備接入電網(wǎng)，或者當(dāng)電能質(zhì)量出現(xiàn)異常，需要對(duì)比前后變化情況的場(chǎng)合。在線監(jiān)測(cè)：主要用于監(jiān)測(cè)重要變電站或者實(shí)施無(wú)人值班變電站的公共連接點(diǎn)或者重要用戶(hù)的公共連接點(diǎn)的電能質(zhì)量。監(jiān)測(cè)儀器基本功能要求序號(hào)項(xiàng)目基本功能可選功能1電壓偏差√2頻率偏差√3三相不平衡√4諧波√5閃變√6電壓波動(dòng)√7電壓暫降、暫升、短時(shí)中斷√電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備分類(lèi)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－電壓偏差監(jiān)測(cè)儀器在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，測(cè)得的離散采樣值為ui，因此，被測(cè)電壓的有效值為式中，N為每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)。電壓偏差為實(shí)測(cè)電壓U相對(duì)額定電壓UN的偏差電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－電壓偏差電壓監(jiān)測(cè)儀主要功能能預(yù)置被監(jiān)測(cè)電壓額定值，并按照要求整定在被監(jiān)測(cè)電壓允許偏差范圍內(nèi)的上限值和下限值。監(jiān)測(cè)電壓偏差，統(tǒng)計(jì)電壓合格率或電壓超限率，可預(yù)設(shè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間單位電壓合格率(%)=（1－超限時(shí)間/總時(shí)間）×100％電壓超限率(%)=超限時(shí)間/總時(shí)間×100％電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－頻率偏差頻率表（具有自動(dòng)記錄和統(tǒng)計(jì)功能、絕對(duì)誤差《＝0.01Hz）借助波形的過(guò)零點(diǎn)測(cè)量交流信號(hào)的周期，并求出實(shí)際系統(tǒng)頻率可采用自適應(yīng)技術(shù)調(diào)整采樣間隔來(lái)減小采樣不同步引起的誤差電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－三相不平衡度電壓或電流不平衡度分別用εU

或εI

表示,即用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值的百分比表示。式中

U1

為三相電壓的正序分量方均根值,V;U2

為三相電壓的負(fù)序分量方均根值,V。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－三相不平衡度不平衡度測(cè)量?jī)x器測(cè)量電壓不平衡度的絕對(duì)誤差應(yīng)不超過(guò)0.2%;測(cè)量電流不平衡度的絕對(duì)誤差不應(yīng)超過(guò)1%。每次測(cè)量,一般按3s方均根取值。對(duì)于離散采樣的測(cè)量?jī)x器,可按下式計(jì)算:

式中εk

為在3s內(nèi)第k次測(cè)得的不平衡度;m為在3s內(nèi)均勻間隔取值次數(shù)(m≥6)。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－三相不平衡度對(duì)于波動(dòng)性較小的場(chǎng)合，三相不平衡度允許值應(yīng)和實(shí)測(cè)的五次接近數(shù)值的算術(shù)平均值對(duì)比；對(duì)于波動(dòng)性較大的場(chǎng)合，應(yīng)和實(shí)測(cè)值的95%概率值對(duì)比，以判斷是否合格（任何時(shí)刻均不能超過(guò)短時(shí)允許值）。為了實(shí)用方便,實(shí)測(cè)值的95%概率值可將實(shí)測(cè)值（不少于30個(gè)）按由大到小次序排列，舍棄前面5%的大值,取剩余實(shí)測(cè)值中的最大值；對(duì)于日波動(dòng)負(fù)荷，按日累計(jì)，超標(biāo)時(shí)間不得超過(guò)72min，且每30min中超標(biāo)時(shí)間不超過(guò)5min。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－諧波IEC61000-4-7：1991《電磁兼容第4部分：試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)第7分部分：供電系統(tǒng)及相連設(shè)備的諧波、諧間波的測(cè)量和測(cè)量?jī)x器導(dǎo)則》（2002年）GB/T17626.7-1998等同采用IEC61000-4-7IEC61000-4-7根據(jù)諧波特性將其分為四種：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波（變化慢的）；波動(dòng)諧波；快速變化諧波（或短時(shí)沖擊諧波）；諧間波或其他雜散分量。諧波對(duì)測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法的不同要求A．對(duì)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波可能不是連續(xù)測(cè)量的。因此窗口寬度只受所要求的選擇性的限制。B．對(duì)波動(dòng)諧波和快速變化的諧波應(yīng)該連續(xù)測(cè)量，尤其在發(fā)射試驗(yàn)中更是如此。另一方面，對(duì)矩形窗口沒(méi)有間隔和不重疊，而對(duì)漢寧窗可以有半個(gè)窗寬的重疊。C．為了對(duì)快速變化的諧波和短暫的諧波進(jìn)行代表性的測(cè)量，一個(gè)8倍于基波周期的窗口考慮了選擇功能、時(shí)間響應(yīng)以及平滑其它瞬態(tài)現(xiàn)象的一種折衷方案。小于4倍基波周期的窗口不予推薦。這些短時(shí)“諧波”雖然沒(méi)有意義，但會(huì)歪曲測(cè)量結(jié)果。IEC61000-4-7雖然給出了四種情況的諧波測(cè)量方法，但是同時(shí)指出要精確劃分前三種情況是不可能的。要根據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)來(lái)確定哪種測(cè)量方法最合適。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－諧波不同諧波的測(cè)量方法比較諧波的類(lèi)別建議的窗口寬度附加要求準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波TW＝0.1s～0.5s窗口間有間隔波動(dòng)諧波TW＝0.32s（矩形窗）TW＝0.4s～0.5s（漢寧窗）窗口間沒(méi)有間隔窗口重疊一半快速變化的諧波TW＝0.08s～0.16s（矩形窗）窗口沒(méi)有間隔牽引負(fù)荷電壓電流波形

電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－電壓波動(dòng)和閃變檢測(cè)方法平方檢測(cè)法：通過(guò)將輸入信號(hào)進(jìn)行平方后，再經(jīng)過(guò)0.05～35Hz的帶通濾波器濾去直流分量和工頻及以上的頻率分量，便可檢測(cè)出調(diào)幅波即電壓波動(dòng)分量。有效值檢測(cè)法：通過(guò)將輸入信號(hào)的平方減去參考值，并將其積分，忽略積分結(jié)果中大于2倍基頻分量，即可得到需要檢測(cè)的調(diào)幅波輸出。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法－電壓波動(dòng)和閃變IEC推薦的閃變儀日本的△V10閃變儀影響電能質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素電壓、電流互感器電流互感器電流互感器的頻率響應(yīng)實(shí)際上由互感器中存在電容及其與互感器電感的關(guān)系來(lái)確定。這個(gè)電容可以是匝間的、繞組間的或者雜散電容。這些各種各樣電容的效應(yīng)在等值電路中可以與勵(lì)磁支路并聯(lián)的一個(gè)合適的電容來(lái)模擬。試驗(yàn)表明，電容對(duì)高頻響應(yīng)有顯著的影響。影響電能質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素電壓、電流互感器電壓互感器電磁式電壓互感器。試驗(yàn)已經(jīng)表明，對(duì)大約11kV電壓運(yùn)行的互感器，能得到1kHz和可能2kHz或3kHz的線性響應(yīng)，且響應(yīng)的精確性質(zhì)取決于與互感器一起使用的負(fù)載。電容式電壓互感器。由電容分壓器提供的附加電容將影響電容式電壓互感器的頻率響應(yīng)。國(guó)標(biāo)中已明確規(guī)定，在沒(méi)有采取特殊措施的情況下，電容式電壓互感器不能用于諧波測(cè)量。影響電能質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素可采用高精度諧波測(cè)量中的電阻分壓器和電容式分壓器

電阻分壓器電阻式分壓器對(duì)被測(cè)電壓直接進(jìn)行電阻分壓取得所需的信號(hào)電壓。對(duì)于諧波測(cè)量，其分壓比應(yīng)與頻率無(wú)關(guān)，保持為常數(shù)。分壓電阻應(yīng)為無(wú)感電阻。影響電能質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素可采用高精度諧波測(cè)量中的電阻分壓器和電容式分壓器

電容分壓器電容式分壓器可用來(lái)測(cè)量高電壓中的諧波成分。在220kV及500kV系統(tǒng)中，可利用電容分壓器的原理測(cè)量諧波電壓。在諧波測(cè)量時(shí)分壓比是與頻率無(wú)關(guān)的參數(shù)。影響電能質(zhì)量測(cè)量準(zhǔn)確度的主要因素采樣方式及其對(duì)測(cè)量算法的影響異步采樣：也稱(chēng)定時(shí)采樣，即采樣間隔保持固定不變。采用一定的算法對(duì)計(jì)算的誤差進(jìn)行修正，或者改用同步采樣的方式進(jìn)行采樣。同步采樣：跟蹤系統(tǒng)頻率的變化，采樣頻率不再是恒定不變的。實(shí)現(xiàn)同步采樣的方法主要有兩種：硬件同步采樣法和軟件同步采樣法。硬件同步采樣法即用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步采樣。軟件同步采樣法，利用電力系統(tǒng)頻率變化緩慢的特點(diǎn)，采用一定的算法實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)頻率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整采樣頻率，使其跟蹤信號(hào)頻率的變化，實(shí)現(xiàn)與信號(hào)頻率同步。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)功能根據(jù)國(guó)標(biāo)或用戶(hù)設(shè)定，可自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表或曲線；通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可及時(shí)準(zhǔn)確定位系統(tǒng)的潛在故障源，并結(jié)合電能質(zhì)量專(zhuān)家診斷系統(tǒng)的仿真分析，給出整改方案，預(yù)防電力事故的發(fā)生；通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，定位系統(tǒng)的污染源，給電能質(zhì)量綜合治理提供第一手現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)；從電能質(zhì)量的視角驗(yàn)證電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否合理，設(shè)備參數(shù)配備是否合理；分析電能質(zhì)量問(wèn)題造成的網(wǎng)絡(luò)損耗量值及影響分布情況；通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，能夠從電能質(zhì)量的視角分析電力事故發(fā)生的原因。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖4-6系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖4-7監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展方向網(wǎng)絡(luò)化硬件系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集；管理分析；終端應(yīng)用電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展方向網(wǎng)絡(luò)化軟件系統(tǒng)：三層體系結(jié)構(gòu)模型智能化事件預(yù)測(cè)故障辨識(shí)干擾源識(shí)別實(shí)時(shí)控制智能評(píng)估在大量知識(shí)庫(kù)積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理和模式判別能力，并在用戶(hù)的積極參與下實(shí)現(xiàn)知識(shí)和樣本的創(chuàng)造，提高智能化水