电能质量监测

分布式终端接入数量的增加、电力电子设备的广泛应用会给终端通信网带来较大冲击。文章首先分析了终端通信网现状和电能质量感知问题,然后针对性地提出终端通信网络架构,并介绍其具备的功能;在此基础上提出终端通信网智能感知关键技术,主要有大规模终端高效接入技术、终端通信深度覆盖技术以及终端雾状通信技术等;其次,研发智能采集终端,搭建配电网电能质量监测平台,对配电网电能质量进行在线监测;最后,对5G通信技术在电能质量中应用进行了展望和探讨。文章终端通信网架构及智能感知关键技术,可以有效地提升配电网电能质量感知能力,满足终端业务发展需求,具有一定工程应用价值。

目前的计量装置基本只能抄录光伏发电上网发电量、有功功率、 无功功率等信息并上传到广东电网计量自动化系统，配网运行人员急需掌握的并网公共连接点处的电压波动、谐波、频率等电能质量数据尚未实现实时监测。 鉴于此，本项目研制出一种应用于可再生能源并网具有实时监控功能的电能质量监测装置。在线功能电能质量监测系统是一个以数据为基础，以用户为中心的实时系统。它提供实时的电能数据服务、定制化的用户界面，为用户提供实时的多视角丰富的应用。它由硬件系统和软件系统组成，硬件作为平台的支撑，软件作为系统的灵魂，共同为用户提供服务。

近日，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电能质量监测人员在嘉兴等地给电网加装谐波监测仪器，监测高压有源滤波器投运后区域电网的谐波变化。高压有源滤波器装设于华能嘉兴2号海上风电场，投运后风电场并网线路5次谐波电流降低了90%以上，风电场及周边电网电能质量明显改善。这标志着我国已掌握面向海上风电电能质量治理的高压有源滤波技术。

随着智能电网的发展，电能质量问题已遍布电网并威胁着电网的安全稳定，且电能质量监测数据日渐庞大，因此实现大规模系统中电能质量扰动(power quality disturbances，PQDs)的深度特征提取及智能分类识别对电力系统污染检测与管理具有重要意义。为此，文中提出一种基于堆叠稀疏自编码器(stacked sparse auto encoder，SSAE)和前馈神经网络(feedforward neural network，FFNN)的电能质量复合扰动分类方法。首先，基于IEEE标准构建PQDs仿真模型。然后，建立基于SSAE-FFNN的PQDs分类模型，并引入缩放共轭梯度(scaled conjugate gradient，SCG)算法对模型进行优化，以提高梯度下降速度和网络训练效率。接着，为有效降低堆叠网络的重构损失同时提取出深度的低维特征，构建SSAE的逐层训练集及微调策略。最后，通过算例分析验证文中方法的分类效果、鲁棒性、泛化性和适用场景规模。结果表明，文中方法能够有效识别电能质量复合扰动，对含误差扰动和某地市电网的21组实测扰动录波数据也有较高的分类准确率。

该产品是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、用电异常智能判断告警技术、电能计量技术、电力负荷控制技术和电力营销技术为一体的综合实时信息采集与分析处理系统，以移动通信网络、230MHz无线、公用电话网、光纤网为主要通讯载体，通过多种通讯方式实现系统主站和现场终端之间的数据通讯，具备数据采集、远程控制、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析、无功电压管理和负荷监控管理等功能。

该产品是集现代数字通信技术、计算机软硬件技术、用电异常智能判断告警技术、电能计量技术、电力负荷控制技术和电力营销技术为一体的综合实时信息采集与分析处理系统，以移动通信网络、230MHz无线、公用电话网、光纤网为主要通讯载体，通过多种通讯方式实现系统主站和现场终端之间的数据通讯，具备数据采集、远程控制、用电异常信息报警、电能质量监测、线损分析、无功电压管理和负荷监控管理等功能。

一方面，目前国内基于IEC 61850 的数字化变电站自动化系统和基于IEC 61970 的数字化电网调度自动化系统已有多项工程投入使用，但变电站和调度自动化系统间如何数据交互，仍然没有公认和完善的解决方案，导致了在互联电网的规模越来越大的情况下，模型却分割孤立，调度端和变电站端各自重复建模，模型的实时性不够，各种自动化、智能化应用模块缺乏统一的模型基础。同时，由于模型不统一，变电站自动化系统大量丰富的有用信息不能传输到调度系统，系统之间处于分割状态产生信息孤岛，没有充分发挥IEC 61970，IEC 61850两大标准的优势；到目前为止，国内电网在基于IEC 61850的站内一、二次设备数字化与局部数据的互操作性研究方面有了较大进展，但在变电站数据的全面有效整合和综合运用，与调度自动化系统无缝对接等方面仍处于刚刚起步阶段，尚有大量关键技术需要研究和突破。 另一方面，为适应市场发展的需要，对电能质量指标进行监测、统计和分析，降低电能质量问题造成的一系列损失，实现对电能的全面质量控制是十分必要的。然而，随着智能变电站的迅猛发展，电子式互感器引进到实际应用中来，使得传统的互感器和电能质量监测设备趋于无效化。智能变电站相对常规变电站具有很多优点，是将来变电站建设的方向，但是由于IEC61850中定义的逻辑节点类和数据类并没有涵盖电能质量的所有指标，同时，在测量方法等方面可能不符合相关国标的规定要求，这影响到了IEC61850在电能质量监测方面的应用。现有的电能质量监测设备在不久的将来将不能满足电能质量监管的需要，必要使电能质量监测系统接入符合IEC61850的智能变电站电能质量监测终端，实现全网电能质量监测。

随着电力供应向买方市场的转变，电能质量将成为衡量电力这一特殊商品好坏的关键指标。同时，各种冲击性负荷、敏感负荷等非线性负荷，以及风电、光伏发电的迅速发展，电力电子设备大量应用，电能质量问题越来越受严重。电能质量监测装置作为评价电能质量水平、划分污染责任的基本手段，电网必将大量配置电能质量监测终端进行监视，其监测点设置覆盖特高压到低压配电网等各级电网。全国20余个省市都建有电能质量在线监测系统，现有测点不低于5000个，仅山西就设置监测点240个。未来三年，全国新增监测点不低于15000个，其中山西不低于500个监测点。为做好电能质量监测终端入网技术把关，必须开展入网检测和定期检测，对保证电网电能质量水平的可控、在控具有十分重要的意义。但是目前的人工检测方法效率及其低下，数据量庞杂，一台设备要检测1000以上的各类指标和数据，容易发生错误，十分有必要对检测手段进行提升和优化。 本成果提出了一种可供多台数宇式或模拟式电能质量监测终端同时进行自动检测的方法，开发了一套自动检测平台，实现了多数宇式和模拟式电能质量监测终端多电能质量指标的检测、生成报告等全自动功能。