EIG電能質量管理自動化系統(tǒng)

1、地鐵電能管理系統(tǒng)一、概述地鐵電能計量自動化與電能質量監(jiān)測系統(tǒng)是一款為適應國內地鐵運營管理部門需求而開發(fā)的綜合型軟件平臺，主要由WODEN 電能計量計費管理子系統(tǒng)與WODEN電能質量管理子系統(tǒng)組成，負責完成電能量計量計費統(tǒng)計分析和電能質量監(jiān)測、分析及管理的系統(tǒng)平臺。系統(tǒng)作為一個電力運行的綜合信息平臺，在完成電能計量管理的基礎上，同時可以使調度等部門迅速而準確地獲得變電所內各種大型負荷設備運行的電能質量實時信息，完整地掌握整個系統(tǒng)的電能質量運行狀況，及時發(fā)現(xiàn)和糾正輸變電運行的薄弱環(huán)節(jié)，實現(xiàn)電能質量監(jiān)測分析的綜合自動化管理。二、系統(tǒng)應用意義由于電力系統(tǒng)中的各種非線性負荷越來越復雜，這種負荷所引起的危

2、害越來越明顯，尤其以諧波畸變對電網的危害最大。諧波污染對電網的影響主要表現(xiàn)在：（1）諧波對旋轉設備和變壓器的主要危害是引起附加損耗和發(fā)熱增加,此外諧波還會引起旋轉設備和變壓器振動并發(fā)出噪聲,長時間的振動會造成金屬疲勞和機械損壞。（2）諧波對線路的主要危害是引起附加損耗。（3）諧波可引起系統(tǒng)的電感、電容發(fā)生諧振,使諧波放大。當諧波引起系統(tǒng)諧振時,諧波電壓升高,諧波電流增大,引起繼電保護及自動裝置誤動,損壞系統(tǒng)設備(如電力電容器、電纜、電動機等),引發(fā)系統(tǒng)事故,威脅電力系統(tǒng)的安全運行。（4）諧波可干擾通信設備,增加電力系統(tǒng)的功率損耗(如線損),使無功補償設備不能正常運行等,給系統(tǒng)和用戶帶來危害。因

3、此監(jiān)測各類負荷的情況，記錄分析企業(yè)供電系統(tǒng)內外界各種電力干擾和設備內部本身產生的電氣干擾，以及具有破壞性的高次諧波、電壓突升、驟降、尖峰信號、瞬變等電氣污染現(xiàn)象，使企業(yè)內部能更有效的掌握供電系統(tǒng)內的電能質量動態(tài)，保障企業(yè)的利益，就顯得尤為重要。隨著我國經濟的不斷發(fā)展，完善的電能質量的需求也不斷在提高，同時電能質量的問題對社會經濟發(fā)展的影響日益明顯。目前面臨的監(jiān)測及檢測問題：諧波源分布無規(guī)律可尋，比較分散，難以做到有效監(jiān)控；諧波產生的時間及方式無法準確掌握其動態(tài)；諧波的治理落實沒有得到有效地監(jiān)控。WODEN電能質量管理系統(tǒng)平臺采用高性能的在線式電能質量監(jiān)測終端，長期連續(xù)的監(jiān)測供電系統(tǒng)的主要線路，

4、主要目的是動態(tài)監(jiān)測用電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的電能使用狀況，發(fā)現(xiàn)電能質量的變化規(guī)律，變被動應付為主動分析，為改善電能質量以及提高供電系統(tǒng)可靠性提供合理的依據(jù)；同時可以提升企業(yè)動態(tài)電能管理水平，保障安全生產，為企業(yè)帶來長久的經濟效益。三、系統(tǒng)設計引用標準l 電能質量 供電電壓允許偏差 GB 12325-1990l 電能質量 公用電網諧波 GB/T 14549-1993l 電能質量 三相電壓允許不平衡度 GB/T 15543-1995l 電能質量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差 GB/T 15945-1995l 電能質量 電壓波動和閃變 GB 12326-2000l 電能質量 暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓 GB/T 1848

5、1-2001四、系統(tǒng)功能簡述及特點4.1 電能管理系統(tǒng)的主要功能n 數(shù)據(jù)采集和實時顯示直接采集多功能電能表的電能計量和電能質量數(shù)據(jù)，對于機械表，可以手工輸入?yún)⑴c計量的統(tǒng)計和分析；可實時顯示各條線路的關鍵電能數(shù)據(jù)。n 綜合查詢可根據(jù)站號、線路號、表號、日期、時間等關鍵數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)查詢功能，實現(xiàn)對監(jiān)測點各種統(tǒng)計報表和超標數(shù)據(jù)的綜合查詢。n 豐富的統(tǒng)計報表輸出系統(tǒng)可自動生成各種計量數(shù)據(jù)的日報、月報、年報等，也可以實時動態(tài)生成分時分線電量統(tǒng)計報表；對于電能質量統(tǒng)計，按照國標要求統(tǒng)計電能質量參數(shù)的95% 概率大值、最大值、最小值等，生成電能質量綜合報表。電能質量綜合報表主要含有以下各種統(tǒng)計報表：1)

6、電壓偏差報表2) 電壓電流負序分量報表3) 電壓、電流各次諧波報表4) 電壓總諧波畸變率報表5) 頻率及三相不平衡度報表6) 各相總功率報表7) 功率因數(shù)報表8) 電壓閃變報表n 電能質量事件捕捉和分析在線式電能質量采集終端將在線路進入動態(tài)或暫態(tài)過程中，能捕捉電壓驟升驟降等現(xiàn)象，啟動對被監(jiān)測參數(shù)的高分辨率波形數(shù)據(jù)記錄，錄波數(shù)據(jù)以文件形式按照事件的起始時間保存，通過通信網絡，定時將寄存器中的監(jiān)測數(shù)據(jù)下載保存于主站服務器數(shù)據(jù)庫中，后臺軟件提供豐富的圖形化數(shù)據(jù)分析功能。同時可依據(jù)用戶需要開放相關數(shù)據(jù)接口，便于與其它分析系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。n 高級分析系統(tǒng)平臺可添加電能質量智能分析模塊，模塊主要采用AiR

7、eports®專家診斷分析軟件。該軟件運用了電能質量專家的知識儲備，可以系統(tǒng)地分析和研究電能質量現(xiàn)象，并能夠對其測量結果進行分別識別，從中找出引起電能質量問題的原因和提出針對性的解決方法。AiReports®為不正常事件提供全面的自動分析，利用此軟件可以大大地減少工程人員的分析時間。n WEB應用整個主站系統(tǒng)軟件基于B/S模式應用結構，對客戶端機器和操作系統(tǒng)無特定要求，局域網內的其它主機只需任意操作系統(tǒng)自帶的瀏覽器軟件即可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析和處理?？刹樵兊臄?shù)據(jù)包括原始數(shù)據(jù)、派生數(shù)據(jù)、參數(shù)數(shù)據(jù)、基于國標統(tǒng)計分析生成的各種電能質量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，顯示方式包括表格和圖形，用戶可通過瀏覽器

8、查閱或打印顯示結果。n 線路和設備管理基于電網層次結構的電能質量系統(tǒng)檔案管理，以樹型結構管理電能質量監(jiān)測儀器，可靈活構造電網層次結構。系統(tǒng)所有檔案參數(shù)的維護符合電力用戶的習慣，實現(xiàn)面向電力對象的參數(shù)維護和設備管理。n 安全性管理通過賬號密碼驗證系統(tǒng)，對不同用戶的操作權限作分組管理。根據(jù)不同的用戶級別，用戶擁有不同的使用權限，系統(tǒng)的每一步操作均核實用戶權限，有效的防止了越級越權非法操作，確保系統(tǒng)相關數(shù)據(jù)的安全性和保密性。每個用戶的每一步操作都被系統(tǒng)記錄在案，包括操作時間和用戶IP地址，即便用戶帳號被他人盜用，亦有案可查。4.2 系統(tǒng)特點n 電能質量參數(shù)監(jiān)測，提供有效的電能質量分析依據(jù)n 數(shù)據(jù)形式

9、多樣化：圖形、表格等n 系統(tǒng)兼容性好，具有多種通信規(guī)約n 交互能力強，可與EMS、MIS或其它電量統(tǒng)計系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換n 完善的數(shù)據(jù)庫結構設計，便于監(jiān)測數(shù)據(jù)的長期統(tǒng)計分析n 純B/S模式應用結構，動態(tài)查詢監(jiān)測數(shù)據(jù)和生成報表，方便現(xiàn)代化管理n 系統(tǒng)的可擴展性，軟件的可升級性n 友好的操作界面4.3 電能質量監(jiān)測參數(shù)n 監(jiān)測三相的電壓、電流有效值n 電壓偏差n 負序分量n 各次諧波電壓含有率、各次諧波電流含有率n 各相有功功率、無功功率和視在功率n 功率因數(shù)n 電壓總諧波畸變率、電流總諧波畸變率n 三相不平衡度n 頻率偏差n 瞬時閃變，短時閃變和長時閃變監(jiān)測參數(shù)在參考國標基礎上進行設計，對于客戶要

10、求的非國標參數(shù)，可以結合客戶的實際需求進行添加或更改。五、電能管理系統(tǒng)結構整個系統(tǒng)由中心主站、通信網絡和電能采集終端構成。電能采集終端主要包含電能計量儀表和電能質量監(jiān)測儀表，根據(jù)各個站的具體線路設計，可以在不同的監(jiān)測點上安裝相應的采集終端。電能管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對各種電壓等級線路、配網線路、重點負荷設備的監(jiān)測。系統(tǒng)結構示意如下圖所示：中心主站主要包括：電能管理服務器（數(shù)據(jù)庫）和WEB服務器。主站系統(tǒng)可支持數(shù)據(jù)冗余功能。電能監(jiān)測網中數(shù)據(jù)采集終端可以通過無線傳輸與服務器間建立通信連接，對于變電站內的監(jiān)測單元也可以采用RS485方式與服務器連接，在具有光纖接入的站點，更可利用已有的以太網建立連接，利用

11、現(xiàn)有的網絡資源以節(jié)省投資。以上多種通信方式可以實現(xiàn)將各個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心的數(shù)據(jù)庫中。六、電能質量監(jiān)測終端61 概述 Nexus系列電能質量固定式綜合監(jiān)測裝置，按照最新的國家標準，對電能質量的五項指標進行監(jiān)測、統(tǒng)計，可實時監(jiān)測變電站或用戶的諧波污染、負序污染情況以及沖擊性負荷造成的電壓波動閃變情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，積累電力污染原始資料和電能質量管理經驗，以利于電能質量監(jiān)督及治理工作的順利進行，促進電網安全經濟運行水平的提高。監(jiān)測裝置對電能質量進行實時監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)存儲在裝置內部。在監(jiān)測中心可通過通訊網絡對裝置進行遠程設置和實時監(jiān)視。監(jiān)測中心軟件還可以定時自動從裝置下載所存儲的數(shù)據(jù)，存放在

12、數(shù)據(jù)庫中。這樣，系統(tǒng)中的所有計算機均可通過局域網對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分析和管理。不需要任何中間的傳輸設備，降低了系統(tǒng)的成本。62 技術特點 1采用先進的Accu-measure專利測量技術。專利技術的核心是多方程逼近算法，保證了電能測量精度達到實驗室精度。 2. 雙16位A/D轉換器。 3. 雙內部參考電位使精度達到1PPM4. 具有溫度補償功能的自動校準(當外界溫度變化超過5時，系統(tǒng)自動進行溫度補償)5采用局域網絡技術與遠程通信網絡技術，具有網絡接口、MODEM接口、RS232、RS485串行口，支持標準的TCPIP協(xié)議，經光纖網絡或MODEM撥號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠傳，構成電能質量監(jiān)測網，實現(xiàn)遠程

13、控制調用，網點的擴展不受限制。63 主要測試參數(shù)l 相電壓、線電壓、電流l 有功功率、無功功率、視在功率l 各相功率因數(shù)和總功率因素l 相角l 頻率l 諧波（0-127次）l 三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度（包括正序、負序的電壓、電流分量值）l 電壓波動、閃變（包括短閃變、長閃變）64 主要功能l 16位波形采樣和故障記錄（系統(tǒng)實現(xiàn)最高采樣數(shù)為每周波采樣512點）l 測量到127次諧波l 狀態(tài)輸入觸發(fā)（表計在狀態(tài)改變的時刻記錄波形，狀態(tài)改變和波形記錄的時間分辨率為1毫秒） l 暫態(tài)過程記錄l CBEMA記錄曲線（表計具有獨立的CBEMA記錄用于電壓事件的周期和幅值記錄）l 相量分析l 間諧

14、波分析l EN50160閃變監(jiān)測（電能質量管理系統(tǒng)根據(jù)EN 50160國際標準進行閃變數(shù)據(jù)全面分析）l 先進的Web查看方式l 電能計費特點：變壓器損耗和線路損耗補償；負載統(tǒng)計/多功能計量功能；分時計費功能 (TOU)；最大/最小值記錄65 主要技術指標：l 電壓偏差：0.2%l 頻率偏差：0.01Hzl 三相不平衡度：電壓不平衡度0.2%；電流不平衡度1l 諧波：按GB/T 14549-93規(guī)定分為B級l 閃變：5七、系統(tǒng)組網構建分析根據(jù)地鐵內部線路的實際情況和管理，初步構建電能監(jiān)測網絡系統(tǒng)。指導思想是：在完成地鐵線路電能計量自動化的基礎上，結合供電局對企業(yè)用電電能質量指標的檢查考核要求，對

15、相應線路的電能質量參數(shù)進行長期連續(xù)的監(jiān)測和統(tǒng)計。按照系統(tǒng)大小和復雜程度，我們將電能管理系統(tǒng)分為以下三種方案：7.1基本配置方案根據(jù)地鐵內部電力線路的組網，我們將地鐵用電層次分為以下幾層：供電層、配電層、用電層（包含10KV系統(tǒng)和低壓400V系統(tǒng)）。對于電能管理基本配置系統(tǒng)，我們在供電局外電源進線處安裝高性能的電能質量在線監(jiān)測儀，即在供電層的公共連接點處安裝電能質量在線監(jiān)測儀，在配電層和用電層上的其他各種線路根據(jù)電量計量計費的要求安裝多功能電子計量儀表。系統(tǒng)表計安裝示意簡圖如下：利用地鐵變電所內已有的通信網絡，變電所的電能儀表數(shù)據(jù)通過以太網方式與中心服務器建立連接。主站中心需要一臺計算機作為數(shù)據(jù)

16、服務器，一臺計算機作為WEB服務器。系統(tǒng)架構示意圖如下所示：該配置構建的電能質量管理系統(tǒng)由于將電能質量終端安于公共連接點處，因此能滿足供電局對地鐵電力用戶的監(jiān)測，從預計來看，便于供電局掌握地鐵電力用戶的諧波水平與狀況，了解地鐵運行過程中諧波的變化特點。同時，系統(tǒng)后臺的分析軟件能夠實時生成各個進線端的監(jiān)測數(shù)據(jù)報表和諧波電壓、電流、功率等變化的曲線圖表，并結合國標作出超限和合格率判斷，這為分清地鐵用電系統(tǒng)是否對電力系統(tǒng)引入超標諧波等提供了可靠的數(shù)據(jù)，可幫助地鐵管理部門對電能質量污染情況的判斷和分析。7.2 中級配置方案對于電能管理中級配置系統(tǒng)，不僅要在供電局外電源進線處安裝高性能的電能質量在線監(jiān)測

17、儀，即在供電層的公共連接點處安裝電能質量在線監(jiān)測儀，而且在用電層的牽引線路上也安裝電能質量在線監(jiān)測儀，在配電層和用電層上的其他各種線路根據(jù)電量計量計費的要求安裝多功能電子計量儀表。系統(tǒng)表計安裝示意如下：該系統(tǒng)配置架構與基本配置一樣，如上所述。目前，該配置構建的電能質量管理系統(tǒng)在滿足供電局對地鐵電力用戶的監(jiān)測和評估的同時，能夠進一步了解地鐵用電內部最重要的牽引負荷的電能質量變化情況，而且監(jiān)測系統(tǒng)依靠高速采樣頻率捕捉快速、瞬時干擾的脈沖波形，便于掌握系統(tǒng)牽引負荷的運行規(guī)律，發(fā)現(xiàn)一些潛在的故障。7.3 高級配置方案對于完整的電能管理配置系統(tǒng)，不僅要在供電局外電源進線處安裝高性能的電能質量在線監(jiān)測儀，

18、即在供電層的公共連接點處安裝電能質量在線監(jiān)測儀，而且在用電層的各個重要負荷線路上也安裝電能質量在線監(jiān)測儀，對各種重要負荷工作用電狀態(tài)進行監(jiān)測，在配電層和用電層上的其他各種線路根據(jù)電量計量計費的要求安裝多功能電子計量儀表。系統(tǒng)表計安裝示意如下：由于電能質量儀表較多，數(shù)據(jù)量相當大，為了滿足系統(tǒng)大量數(shù)據(jù)能夠即時采集和存儲，我們將系統(tǒng)分層分布管理，在各個站增加一個工作站負責實時數(shù)據(jù)采集和后臺處理，同時在中心采用多臺專用服務器分布處理電能質量數(shù)據(jù)，通信要求有專用的通道，通過以太網方式將大量數(shù)據(jù)和事件信息上傳至中心的各臺專用服務器。主站中心需要4臺服務器分別作為數(shù)據(jù)服務器、WEB服務器、趨勢服務器和報警服務器。系統(tǒng)架構示意圖如下所示：完整的電能質量管理系統(tǒng)不僅能夠監(jiān)測公共連接點的電能質量狀況，而且在諧波污染嚴重的局部供電網絡進行長期的監(jiān)測，統(tǒng)計分析各種重要負荷的用電狀況，這便于管理部門了解系統(tǒng)內部各種運行負荷諧波源的分布和運行規(guī)律，發(fā)現(xiàn)各種不同諧波源負荷的動態(tài)變化特點，進一步探索不同諧波源負荷的諧波規(guī)律。這一切為地鐵管理部門提供了大量的、不同運行工況下的現(xiàn)場有效數(shù)據(jù)，為用戶加強對電能質量污染的分析、控制和治理提供了有效的技術支持。高級配置推薦（1）主站硬件配置： DATA服務器:推薦配置要求：中央處理器