关键词：分布式发电电能质量制定电力技术无功补偿
20世纪80年代以来，大量基于计算机的控制设备和电力电子装置投入使用，使得电能质量的性能变得非常敏感；调速电机、无功补偿装置和新型负荷的出现导致系统谐波水平不断上升，对电能质量提出了更高的要求；电力用户不断增长的电能质量意识迫使电力公司提高供电质量。在传统的电力系统体制下，世界各国对电能质量问题进行了深入的研究，并采取了相应的解决策略。
现在全世界的供电系统中90%是以大机组、大电网、高电压为特征的单一式供电系统，但是由于传统能源资源的逐渐枯竭，当今社会许多部门对电能质量要求的提高，以及世界各国对环保问题的日益重视，一种环保、高效、灵活的发电方式－分布式发电已经被世界各国所重视，成为21世纪电力系统最重要的研究方向。分布式发电的引入将对现有的电力系统产生极大的影响，欧美许多国家已经对这种新型的发电方式开展科学研究，我国的分布式发电的研究落后于一些欧美发达国家，但是近年来我国也对分布式发电开展了一些基础性的研究，本文就分布式发电对电能质量和系统稳定性造成的影响进行分析，进而对相关的问题提出自己的看法。
1分布式发电给电能质量带来的潜在问题
分布式发电是建立在电力电子技术的基础上，大量的电力电子转换器将应用到电力系统中来，这些器件将担负着能量的传递和负荷的投切等重要功能。随着电力电子技术的广泛应用与发展，供电系统中增加了大量的非线性负载，特别是开关方式工作的静止变流器，对其进行操作会引起电网电流、电压波形发生畸变，引起电网的谐波污染。现在较为常见的电能质量问题有：频率偏移、长时电压偏移、短时电压偏移、电磁暂态、三相不平衡、波形失真、电压波动和闪变等现象，其中波形失真中间的谐波问题是最近几年才被逐渐重视的。
分布式发电（DG）对电能质量主要有两个方面的影响。首先对电压闪变造成影响。电压闪变是灯光照度不稳定而造成的视感，传统电网引起电压闪变的主要原因是负荷的瞬时变化，随着分布式发电的引入，将带来引起电压闪变的其他因素。这些因素主要是以下几个方面：某个大型分布式单元的启动，分布式单元输出的短时剧变，以及分布式单元与系统中电压反馈控制设备相互作用而带来的不利影响。
众所周知，电力系统中存在大量的非线性成分从而引入了大量的谐波。谐波的引入对电力系统造成的危害有：谐波的出现增加了电站和用户设备的功率损耗；有时谐波会使敏感负荷或者控制设备发生故障；电网波形中谐波成分比例过大，会使一些电力设备寿命减少，如变压器、发电机、电容器等。由于电力电子器件大量应用于分布式发电，所以不可避免的给系统带来大量谐波。至于带来谐波的幅度和阶次受到发电方式以及转换器的工作模式的影响。
2分布式发电对电能质量改善存在潜在的优势
虽然分布式发电的引入给系统带来许多不确定性，造成电压闪变以及引进大量谐波，使电能质量的一些方面进一步恶化，但是分布式发电也存在改善电能质量的潜力。首先分布式电源能够及时快速的提供电能，当电网关联负载较大时，分布式电源在相关控制策略下在尽可能短的时间内投入使用，使系统尽可能少的减少故障，从而提高整个电网系统的稳定性。
现在许多电力系统的专家和学者对传统电网的电能质量问题进行了较为广泛深入的研究。在抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡方面，目前已经有几种装置可供选择。技术已经相当成熟的有无源滤波器、静止无功补偿装置（SVC）等，随着高性能的电力电子元件（例如GTO、IGBT、LTT等）的出现以及微处理和微电子技术、信息技术和控制技术的发展，美国电力专家提出了柔流输电系统（又称FACTS），现在主要的FACTS装置有：静止无功补偿器（STATCOM），晶闸管控制的串联投切电容器（TSSC）、可控串联补偿电容器（TCSC）、统一潮流控制器（UPFC）等。作为FACTS技术在配电系统应用的延伸--DFACTS技术（又称CustomPower技术）已成为改善传统集中式发电系统电能质量的有力工具。该技术的核心器件是IGBT，目前主要的装置有：有源滤波器、动态电压恢复、配电系统用静止无功补偿器、固态切换开关等。APF是补偿谐波的有效工具，DVR是抑制电压陷落的有效装置。
以上改善电能质量的技术是建立在电力电子技术和通信控制技术的基础上的，而分布式发电正是建立在电力电子技术、计算机、通讯技术和控制技术发展的基础上，这样新型电力系统使得复用自身的电力电子转换器成为可能，利用现有电力电子设备吸收或释放有功、无功，从而不仅实现电能的传输转换，而且改善了系统的电能质量，减少了系统的额外投资。当然实现以上功能要建立精确的控制策略，分布式发电自身的电力电子转换设备不可能完全代替改善传统电网电能质量的设备技术，能够将分布式发电设备应用到DFACTS技术中去，不仅提高了电能质量水平，而且减少了设备投资。
3可行的研究方案及其思路
从发达国家来看，DFACTS技术逐渐成为电力公司和用户的最优选择。此种技术的基础正是现代电力电子技术及其相关的检测和控制技术，尤其是可控硅器件的水平和经济实用性。未来电力系统发展的必然趋势是分布式发电。分布式发电技术也是基于这些技术才可以得以发展，所以充分结合现有改善电能质量的有效技术，探讨分布式发电带来电能质量新问题的成因，这将是一种十分可行的研究方案。下面将提出一些具体的研究内容：
大量电力电子器件应用到分布式发电，将会给电能质量问题带来新的挑战，对未来可能出现的问题进行合理的预测是非常必要的。
分布式发电本身可以产生大量的有功和无功，如果能够合理的应用这些能量来改善电能质量，将节省设备投资。
将分布式发电自身潜在优势充分的利用在改善电能质量，合理的控制策略是必不可少的。
分布式发电无法解决自身的所有问题，传统电网改善电能质量的技术可以结合到分布式发电中。这种兼容并包的研究思路既可以减少开发研究时间，又可以保证电能的高质量。
分布式发电广泛应用到电力系统，传统的检测和分析方法很难适应于电能质量的评估，因此有必要对此进行研究。
关键词：变电站电能质量监测分析
随着经济的快速发展，电网中非线性负荷用户的比例不断提高，由此而产生的供电电能质量严重下降，表现得越来越突出。电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境，危及电网及其供电设备的安全稳定运行，严重的影响电力企业及广大用户的经济效益。
这种现象在山东荷泽110kV成武站表现十分严重，它不但使变电设备的安全运行无法保证，而且影响到当地的企业生产用电和居民生活用电。为此2002年在该站安装了电能质量监测系统，对10kV母线的电能质量进行连续的监测。
1110kV成武站电能质量在线监测系统介绍
为了加强对电能质量的管理和监控，2002年荷泽供电公司建立了变电站电能质量在线监测系统，并选择谐波问题严重的110kV成武变电站进行实时在线监测。此前，该站经常烧TV保险，曾多次发生过TV爆炸的事故，存在严重的谐振现象。
采用电能质量在线监测仪进行实时监测，该装置主要有以下几种监测和统计功能：
·三相各次谐波电压、电流及其谐波含有率；
·三相电压、电流总谐波畸变率；
·三相有功、无功功率及其方向；
·总的有功、无功功率，功率因数及相位移功率因数；
·电网频率、线电压、电压偏差；
·电压不平衡度、负序电压、负序电流。
电能质量在线监测单元，安装在110kV成武变电站10kVII段母线，服务器安装在监控中心，是集通讯/数据库/Web于一体的服务器，与变电站监控单元间通过光纤进行通讯传输数据，同时监控数据通过Web服务器对MIS系统开放，支持Web浏览方式，做到数据共享，公司所有局域网内的微机，均可通过Web浏览进行访问，查看电能质量分析的各种报表和数据，了解监测点的电压、电流波形、各次电流电压的谐波分量等电能质量情况。
2变电站概况及监测结果
该变电站有主变压器2台，容量均为31.5MVA，110kV母线、35kV母线、10kV母线均分段并列运行，有并联补偿电容器一组，容量为2700kvar，正常运行方式为#2主变带全站负荷。负荷主要是周围一些工厂的工业用电、城市生活用电及周围农业负荷。工业用电主要集中棉厂、纱厂、变压器厂、化工厂和木材加工厂等，这些也是该站主要的谐波源。
经过3个月的连续监测，对数据进行了统计，该监测点监测数据的部分统计报表，见表1~6。
3对电能质量的分析
根据监测数据和结果分析：
①从谐波电压总畸变率报表4可看出，该监测点谐波电压总畸变率严重超标。国家标准为4%，实际情况为三相总畸变依次为：6.89%、6.50%、7.24%。对于并联无功补偿装置，10kV电容器应进行容量及参数计算，适当改变电容参数，避免产生谐振，防止谐波对电容器造成损坏。对该站以后新增负荷时，应严格控制谐波源，以免谐波分量进一步提高，给电网造成较大的安全隐患。
②从各次谐波电压畸变率水平报表1可见：3次谐波含有率较高，A相为6.7%，其次是5、7次谐波，这对并联无功补偿电容器串联电抗百分数的选择，有重要的参考价值。
③谐波电流均不超标，主要谐波频谱为：3、5、7、9次，这为谐波治理提供了基础数据。
④根据①②③可判断，该监测点存在严重的3次谐波谐振现象，应改变系统运行方式，分析并联补偿电容器对谐波的影响。
⑤根据无功功率数据大小、方向及功率因数判断，该站10kV母线安装的并联无功补偿装置，其基波无功功率偏大（各种工况下功率因数基本保持1，某些工况下出现少量的无功倒送），因此，整体10kV母线电压偏高。
⑥根据基波电压最大最小值、电压偏差最大最小值、零序负序电压最大值、总谐波电压畸变率最大值、各次谐波电压、电流含量最大值、闪变最大值等参数判断，检测中出现过大的电网冲击，10kV母线接有大的冲击性负荷，或出现B相经中间物接地现象（出现过很高的零序、负序电压）。
⑦根据电压偏差可知各相电压合格率，A相2.69%，B相97.8%,C相94.6%，A相合格率较低，且绝大部分为正偏差。
由以上分析可看出，该变电站存在严重的谐波污染，3次谐波存在谐振，并且10kV并联补偿电容器对谐波有放大作用，应调整其运行参数。
4影响电能质量的因素及其对策
影响电能质量的主要因素是各种非线性用电设备、变压器和各类铁心电抗器，它们可分为以下几类：①电力电子装置，这是最严重的谐波源。这些装置在整流、逆变、调压及变频可程中产生大量的谐波；②电弧炉，如炼钢用的交流电弧炉；③家用电器，如日光灯、电视机、调速风扇、空调、电冰箱等；④高新技术应用的多种设备，如电子计算机，功率调节器、节能灯等。对110kV成武站来说，周围工厂的大量电力电子设备、各种大容量电动机是其最主要的谐波源，其次是大量城市生活用电设备等。
谐波不但影响用户设备的正常运行，而且对电网设备和自动化装置有很大的影响。谐波对电网自动化装置的影响，应改进自动化装置的制作工艺和工作原理，加强装置的抗干扰能力，防止装置误动作。但这对改善电网的电能质量并无任何作用，只能是减少电网谐波对自动化装置影响，因此电能质量的治理，应加强对用户谐波源的治理和改变电网参数，降低或消除谐波谐振。
①对于电动机控制器产生的谐波，谐波的形状很分明，可以装用谐波滤波器来降低谐波电流。
②对于特殊需要的用户，可装用隔离变压器：限制均衡的三次谐波，可以采用一台D，yn接法的隔离变压器。
③安装有源的谐波调节器：在工作时注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯的正弦波。这种滤波设备的工作，靠数字信号处理(DSP)技术，控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。因为设备是与供电系统并联工作，它只控制谐波电流，基波电流并不流过滤波器。目前有源滤波器日益推广应用。
④对于电网，应优化电网参数，改变运行方式，优化无功补偿的安装地点、方式和容量，消除电网谐振或减小电网对谐波的放大作用。
为了改善110kV站的电能质量状况，对该站采取了一系列措施：
·在10kVTV、35kVTV的一次侧中性点加装非线性电阻；
·在10kV母线加装消谐装置；
·在#2主变35kV侧中性点加装消谐装置；
·改变10kV并联补偿电容器的参数，消除谐振，减少对谐波的放大作用。
经过治理，现在已很少烧TV保险，也没有发生TV爆炸事故，而且电能质量状况较以前有较大的改善。
论文摘要：结合实际阐述电能质量的几种改善方法与措施；无源滤波器、有源滤波器、静止型无功补偿装置，介绍了它们的基本组成和原理，这些方法可以有效地解决稳态时的电压质量问题；文章还就电能质量技术的改进与提高，提出系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的“治本”途径，以解决动态电能质量问题。
一、电能质量指标
电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。
电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：
(1)低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；(2)低频辐射现象：磁场、电场；(3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；(4)高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；(5)静电放电现象。
对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。
保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。
电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。
二、电能质量标准
综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。
(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；
(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；
(3)电压不平衡；
(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。
(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)
三、电能质量污染的治理
1、治理的基础性工作
首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。
2、SVC装置
近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。
Qi＝QD+QL-Qc(2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为：系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率，单位均为kvar。
当负荷产生冲击无功QD时，将引起
Qi＝QD+QL+Qc(3)
其中Qc=0，欲保持QC不变，即Qi＝0，则QD＝-QL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：
(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。
(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，不能得到广泛采用。
(3)可控硅开关控制电容器型(TSC)：分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。
(4)自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。
3、无源滤波装置
该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。
4、有源滤波器
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(ActivePowerFliter，缩写为APF)。
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：
a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；
b.滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；
c.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。
关键词：电能 质量检测 神经网络
1 电能质量研究中新技术的应用背景
随着科技的进步，现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化，诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，使电网的电压波形发生畸变成引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等，对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”[1]。电网中正面对越来越多的电能质量问题，这使得电能质量的研究十分紧迫。
另一方面 ，电能质量正逐步受到供电企业和电力用户的共同关注。进入20世纪90年代以来、随着半导体、计算机技术的迅速发展，一批高新技术企业应运而生，出现大量的微机控制装置和生产线.对电能质量提出了新的要求；而电力市场的发展，使供电企业进一步认识到：用户的需要也是自身的需要。在这样的背景下，因电能质量不良而使用户设备停机或出次品的情况.仍应看作电能质量不合格。当然，电能质量不良有多种情况，用户对电能质量的敏感程度也各不相同。一船来说，供电企业可对不同的电能质量划分等级、分别定价、用户可以自由选择。但由于我国目前还未能实现优质优价。因此，进一步改善电能质量的工作基本上要求在用户侧解决。随着各种用电设备对电能质量敏感度的变化，电能质量的范围进一步扩大.分类更细要求更高[2]。在新的电力市场环境下，电能质量已成为电能这种商品的消费特性，很大程度上体现了供电部门服务品质。所以有关部门正在加大对电能质量的监管和治理。
这些背景下，电能质量的研究迫切需要一些新技术来推动，通过这些新技术的应用，从而使电能质量从检测、分析和监控等方面得到提高，从而有利发现问题和规律、改善供电质量和服务。
2 电能质量检测中的新技术
电能质量检测是获得电能相关数据的最直接手段，也是电能质量其他后续高级应用研究的前端。
2.1 当前电能质量检测的情况
对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径，虽然这方面的检测仪器已不少，但大多数只局限于持续性和稳定性指标的检测，而传统的基于有效值理论的检测技术由于时间窗太长，仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题，因此需发展满足以下要求的新检测技术[3]：①能捕捉快速(ms级甚至ns级)瞬时干扰的波形。因为许多瞬间扰动很难用个别参量(如有效值)来完整描述，同时随机性强，因此需要采用多种判据来启动量和装置，如幅值、波形畸变、幅值上升率等。②需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、相位，需要有足够高的采样速率，以便能测得相当高次谐波的信息。③建立有效的分析和自动辨识系统，使之能反映各种电能质量指标的特征及其随时间的变化规律。
随着电力的市场化和电能质量的法规化，供电质量将引起越来越广泛的重视，开发出考虑电能质量监测的新的SCADA系统是配电能量管理系统的新研究方向。这一领域的难点将是对电流、电压的同时持续测量，对质量指标的分类辨识和统计，数据量大，因此需要开发强大的数据库来进行有效管理。
2.2 新技术应用
当前，电能质量在硬件和软件上应用了主要有数字信号处理（DSP），虚拟仪器等新技术以及新的如小波变换的算法。
[4]介绍了有关电能质量的基本概念和衡量标准，并给出了适合数字测量的分析方法和闪变检测仿真波形。[5]讨论了DSP器件在电能质量补偿器中的检测应用，重点介绍用该器件实现物理硬件和控制软件方面的实际开发。[6]根据电能质量检测对于系统实时性和支持复杂算法的特殊要求，提出一种基于双CPU的嵌入式实时系统解决方案。主要讨论设备的硬件系统设计和基于双CPU系统的软件设计思想。设计经过实际的调试和运行，电路功能正常，证明了该设计的合理性和可用性。相对于以往的设计，具有实时性好、体积小和成本低的优点。[7]对基于连续小波变换的信号奇异性检测原理及其在电能质量暂态信号检测中的应用进行了详细的研究，通过基于标准偏差估计的小波消噪算法，有效排除了噪声干扰，实现了精确的故障时刻定位。[8]根据小波变换的理论,结合电能质量检测数据的特点,文中将基于小波变换系数的门限方法应用于电能质量检测数据的压缩。仿真计算结果及其分析表明,该方法简单而且压缩效果较好,能保留压缩信号的局部特征,计算速度快,很适合于实时性要求较强的场合。[9]对电能质量检测系统的组成部分和工作原理进行了详细介绍。电能质量检测系统的软件应用MATLAB与C++语言的混合编程技术进行开发。该系统不但能实现电网数据的精确采样,还可以分析电网的各项电能质量指标,并以直观的图形显示出来。[10]介绍了虚拟仪器的电能质量检测和分析系统的组成,介绍LabVIEW软件实现的频率跟踪技术,并介绍了使用网络对电能质量进行远程检测和数据分析的方法,最后给出了部分程序。
3 电能质量分析中的新技术
电能质量的分析计算涉及对各种干扰源和电力系统的数学描述，需要开发相应的分析软件和工程方法来对各种电能质量问题进行系统的分析，为改善电能质量提供指导。由于干扰源性质各异，干扰的频谱从0Hz到GHz的广宽范围内，电网元件在不同干扰作用下呈现不同的性能，因此建立干扰源和电网元件(或局部电网)准确的数学模型有时困难很大，而分析计算的准确性不仅取决于数学模型和计算方法，还有赖于电网基础资料的可信度。
近年来，基于数字技术的各种分析方法已在以下电能质量领域中得到应用：
① 分析谐波在网络中的分布
② 分析各种扰动源引起的波形畸变及在网络中的传播
③ 分析各种电能质量控制装置在解决相关问题方面的作用；
④ 多个控制装置的协调以及与其他控制器的综合控制等问题。
目前所采用的方法有三种：
(1) 时域仿真方法 该方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。目前较通用的时域仿真程序主要有EMW、EMTEC、NETOMAC、BPA等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、MATLAB、SABER等电力电子仿真程序两大类。由于这些仿真程序在不断发展中，其功能日益强大，还可利用它们进行电力设备、元件的建模和电力系统的谐波分析。
(2) 频域分析方法 该方法主要用于谐波问题的分析计算，包括频率扫描，谐波潮流计算等。考虑到一些非线性负载的动态特性，近年来又提出一种混合谐波潮流的计算方法，即在常规的谐波潮流计算法基础上，利用EMTP等时域仿真程序对非线性负载进行仿真计算，可求出各次谐波动态电流失量，从而得到动态谐波潮流解。
(3) 基于变换的方法 这里主要指Fourier变换方法、短时Fourier变换方法和小波变换(wavelet)方法。作为经典的信号分析方法Fourier变换具有正交、完备等许多优点，而且有象FFT这样的快速Fourier算法，因此已在电能质量分析领域中得到广泛应用。但在运用FR时，必须满足以下条件：①满足采样定理的要求，即采样频率必须是最高信号频率的两倍以上；②被分析的波形必须是稳态的、随时间周期变化的。因此；当采样频率或信号不能满足上列条件时，利用FFT分析会给分析带来误差。此外，由于FFT变换是对整个时间段的积分，时间信息得不到充分利用；信号的任何突变，其频谱将散布于整个领带。为解决上述问题，Gabor利用加窗，提出了短时Fourier变换方法，即将不平稳过程看成是一系列短时乎稳过程的集合，将Fourier变换用于不平稳信号的分析。由于实际多尺度过程的分析要求时—佰窗口具有自适应性，即高频时频窗大、时窗小；低频时频窗小，时窗大，而STFT的时—频窗口则固定不变。因此，它只适合于分析特征尺度大致相同的过程，不适合分析多尺度过程和突变过程。而且这种方法的离散形式没有正交展开，难以实现高效算法。小波变换由于具有时—频局部化的特点，克服了以上FFT和STFT的缺点，特别适合于突变信号和不平稳信号的分析。小波变换作为一种新的数字技术被引入工程界后，已在图像处理、数据压缩和信号分析等领域得到广泛应用。由于小波函数本身衰减很快，也属一种暂态波形，将其用于电能质量分析领域，尤其是暂态过程分析领域将具有FFT、STFT所无法比拟的优点。 最近，已有文献介绍应用小波变换方法进行电能质量评估、电磁暂态波形分析和电力系统扰动建模等电能质量问题的研究。
4 电能质量研究中的人工智能新技术
最近几年，以专家系统, 神经网，模糊逻辑和进化计算为代表的人工智能新技术已开始较全面地应用于电能质量研究，因为它是个较复杂，工作量和数据处理量很大的系统工作。特别是在电能质量分析方面, 很多人工智能应用来进行辅助分析，对复杂的问题进行处理。 而且这些新技术的一个突出特点就是交叉应用的非常广泛，有时很难断言就是哪种技术，而是以某种为主，其它为辅的。也就通常所说的混杂技术。
4.1 专家系统
尽管专家系统成本较高且在开发过程中耗时过长，但依然出现了很多应用[11-22]。这些主要体现在
对畸变的电压和波形进行分类；
利用专家系统分析谐波；
对电能质量问题的解决方案在专家系统架构下进行开发；
测量和分析电能质量及电力系统电磁兼容性；
识别电能质量的事件通过一个可扩展的系统；
管理电能质量数据，培训电能质量问题的专业咨询人员；
4.2 神经网络
人工神经网作为较成熟的智能技术，在电能质量中已有较广泛的应用，它们主要包含[23-37]:
从非电能质量信息中识别电能质量事件；
对谐波的产生模式进行建模；
在电网中估计和评价谐波畸变 和其它电能质量问题；
以神经网整合小波变换分辨和识别电能质量事件；
在需要避免噪声和子谐波时对谐波进行分析；
为电力工程师们解决电能质量问题开发一个辅助工具；
4.3 模糊逻辑
模糊逻辑和带神经网学习能力的模糊逻辑是当前最流行人工智能技术。它们在电能质量研究方面也取得了不少新进展[11-13],[38-49]：
诊断各种电能质量问题；
对电能质量工作人员提供实用性的辅助工具；
管理电能质量数据并进行数据挖掘以获得相关知识；
开发对供电部门人员和用户进行电能质量问题专业培训的系统；
对引起电能质量问题的各种干扰进行分类；
适应性的采集电能量，方均根电压和电流；
研究在适当的时候对串联电容器进行投切来控制谐波的畸变水平；
在模糊约束下建立评价电能质量的指标；
利用基于模糊逻辑的控制方案开发一个统一的电能质量管理器；
预测和识别系统的非正常运行情况；
为保证供电电压质量实施基于模糊逻辑的无功补偿
5 电能质量监控中的新技术
在电能质量监控方面，我认为有两个趋势：其中之一就是上节中提及的智能化，智能化旨在减轻人的劳动，能自动对电能质量问题进行识别和数据处理，从而实现全面的无人监控功能。
另一个则是远程化。随着电力工业的发展和电网规模的扩大，供电部门和用户都迫切需要对较大量的监测点进行监控，然而各点的分散，距离远近不同，监测电能质量的问题也根据用户和电网的需要而各不相同。所以远程化就可以适应不同层次的监控要求，从而使电能质量的监控点能够分布到电网中的任何地方,并且具有良好的在线功能。
但远程化必然带来的问题就是，监测点和监控站之间的通信问题以及大量的电能质量数据的传输问题都十分重要。[50]以电力线载波通讯为基础实现了较为简单的远程监控。计算机网络技术的发展 ,为不同地点供电系统电能质量的远程集中监测和分析提供了有效的手段。[51]论述了基于 Internet的供电系统电能质量的监测与分析系统 ,主要包括利用 GPS授时技术进行多点同步采样 ,利用 Windows NT2 0 0 0和 IIS建立网络平台 ,利用 SQL Server数据库管理供电网络运行数据 ,使用多种分析软件对供电系统的电能质量进行仿真分析 ,并提出治理措施。该系统可为供电系统的安全运行提供保障。[52]介绍某地220kV主要枢纽变电站进行连续监测的实际使用情况。结果表明，在变电站中使用PM30记录仪，可连续实时地实现电能质量的监测、记录、存储和远传，使电能质量技术监督实现网络化和自动化成为可能。
然而, 目前电能质量监控远程化的成熟应用还不太多。能否在远程在线的要求形成完整的大系统和全面的监控功能，还有待进一步研究和开发。此外，网化的电能质量监控所用的系统结构必然会随着所采用通信方案而不同，谁优谁劣，尚未能进行相关的比较。
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【关键词】电能质量 分析方法 控制技术
【中图分类号】TM63 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）11-0329-02
1、衡量电能质量的主要指标
由于所处立场不同，关注或表征电能质量的角度不同，人们对电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术指标都有较为一致的认识。
（1）电压偏差：是电压下跌（电压跌落）和电压上升（电压隆起）的总称。
（2）频率偏差：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国对于该项偏差标准都有相关规定。
（3）电压三相不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。
（4）谐波和间谐波：含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为问谐波，小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。
（5）电压波动和闪变：电压波动是指在包络线内的电压的有规则变动，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。
2、电能质量问题的产生
2.1 电能质量问题的定义和分类
电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称，其实质是电压质量问题。电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题。
2.2 电能质量问题产生原因分析
2.2.1 电力系统元件存在的非线性问题
电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波；变压器产生的谐波；直流输电产生的谐波；输电线路对谐波的放大作用。此外，还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中，直流输电是目前电力系统最大的谐波源。
2.2.2 非线性负荷
在工业和生活用电负载中，非线性负载占很大比例，这是电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉是主要的非线性负载，它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流，对电网造成严重污染，同时也使功率因数降低。
2.2.3 电力系统故障
电力系统运行的内外故障也会造成电能质量问题，如各种短路故障、自然现象灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。
3、电能质量分析方法
3.1 时域仿真法
时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。目前较通用的时域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等电力电子仿真程序。采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。
3.2 频域分析法
频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波潮流计算等，该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一定局限性，因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。
3.3 基于变换的方法
在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有Fourier变换、神经网络、二次变换的方法。
3.3.1 Fourier变换
Fourier变换的优点是算法快速简单。但其缺点也很多：（1）虽然能够将信号的时域特征和频域特征联系起来观察，但不能将二者有机地结合起来。（2）只能适应于确定性的平稳信号（如谐波），对时变非平稳信号难以充分描述。（3）sTFT的离散形式没有正交展开，难以实现高效算法；只适合于分析特征尺度大致相同的过程，不适合分析多尺度过程和突变过程。（4）FFT变换的时间信息利用不充分，任何信号冲突都会导致整个频带的频谱散布；在不满足前提条件时，会产生“旁瓣”和“频谱泄露”现象。
3.3.2 神经网络法
神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础，它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可用来描述认知、决策及控制的智能行为。
神经网络法的优点是：（1）可处理多输入-多输出系统，具有自学习、自适应等特点。（2）不必建立精确数学模型，只考虑输入输出关系即可。缺点是：（1）存在局部极小问题，会出现局部收敛，影响系统的控制精度；（2）理想的训练样本提取困难，影响网络的训练速度和训练质量；（3）网络结构不易优化。
3.3.3 二次变换法
二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。
二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻；精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是：无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值；不具有时域分析功能。
4、电能质量的控制策略与技术
4.1 几种电能质量控制策略
（1）PID控制：这是应用最为广泛的调节器控制规律，其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，易于在工程中实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，应用PID控制技术最为方便。其缺点是：响应有超调，对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。
（2）空间矢量控制：空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是：将基于三相静止坐标系（abc）的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系（dq）的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理，具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。
（3）模糊逻辑控制：知道被控对象精确的数学模型是使用经典控制理论的”频域法”和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法，无需对系统建立精确的数学模型。
4.2 FACTS技术
FACTS，即基于电力电子控制技术的灵活交流输电，它通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量更接近线路的热稳极限。采用FACTS技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力。目前有代表性的FACTS装置主要有：可控串联补偿电容器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮流控制器等。
5、电能质量控制的发展方向
5.1 研究电能质量分析控制领域的基础性工作
一方面要深入探索电能质量领域的基础性研究工作，包括电能质量的定义、评价标准与体系，电能质量问题的表现形式、影响因素、防治方法等。同时，积极研究电能质量控制的新方法、新技术和新策略，将更为先进、科学的控制理念和控制思想借鉴到电能质量管理领域。
5.2 推广使用数字化电能质量控制技术
以DSP为基础的实时数字信号处理技术在控制领域得到广泛应用，其优点为：①可提高系统稳定性、可靠性和灵活性；②由程序控制，改变控制方法或算法时不必改变控制电路；③可重复性好，易调试和批量生产；④易实现并联运行和智能化控制。随着DsP性能的不断改善和价格的下降，电能质量控制装置将用DsP来实现实时信号处理从而取代模拟量控制。
Abstract： With the advent of the information age， the number of power load and its capacity increase rapidly， and the customers put forward higher and more stringent requirements for the power quality， so only to ensure uninterrupted power supply or even meet the requirements of power grid voltage qualification rate will gradually become history. Nonlinear load such as electric railway， impact load and asymmetric load getting access to the grid， cause serious harmonic "pollution"， and three-phase unbalanced voltage， negative sequence current component， seriously threaten the safe and reliable operation of the power grid. In this paper， the power quality improvement measures are proposed from three aspects， so as to ensure the stable and reliable operation of the power grid， and to solve the impact of various types of load on the power grid.
关键词：电能质量；分析；改善；措施；研究
Key words： power quality；analysis；improvement；measures；research
中图分类号：U665.12 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）34-0127-02
0 引言
与煤炭、石油相比，电能的应用程度越来越广，被用在动力、照明、通信、传媒等各大领域，几乎任何一个领域都离不开电能，电能的应用程度是一个国家科技和经济水平的重要标志。电能质量指的是电网中各点电压或电流的幅值、频率、波形等参量符合标准的程度，一般通过电压偏差、频率偏差、谐波含量、电压波动和闪变、电压暂降和上升五个指标反应出来。其中，前两项指标在一定程度上取决于电网结构、电网调度、调频方式、系统无功补偿设备和调压所决定。从电能质量的概念充分体现出电压波动的影响以及改善电能质量的意义。鉴于此，下文将重点解析如何改善配网的电能质量措施。
1 电能质量的概念
电能质量是衡量电力企业基于公用电网为电能用户端提供的交流电能的品质特性。从理论层面来讲，通过公用电网输送到用户端的电能，其频率、正弦波形必须是恒定的，并且必须是标准电压。但实际生活中，有谐波源、冲击负荷和不对称负荷接入电网，通过下列几个名词可以对电能质量的概念有更深入的理解：
①电压质量：实际电压和理想电压的偏差。通过电压质量可以衡量电力企业向电能客户输送的电能合格与否。
②电流质量：该指标反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，实际运行中对电流波形与供电电压相位有非常严格的限制条件，以确保高功率因素运行，提高电能质量，降低线损。
③供电质量。该指标反映电压质量和供电可靠性，供电企业从客户投诉的反映速度来侧面衡量供电质量。
2 电能质量主要问题及其影响
电能质量的主要问题体现在电压波动、电压跌落以及谐波的影响。
2.1 电压波动的影响
电压波动的影响体现在以下几方面：
①电压波动造成较高输出精度要求的仪器设备其精度达不到要求。
②电压波动会导致使用电能的计算机等设备工作状态异常。
③电压波动造成电热设备运转不正常，当电热设备的电压低于额定电压时，延长升温时间，造成供热量减少；当电热设备的电压低于额定电压时，缩短发热元件的寿命。
④电压波动会导致荧光灯亮度忽明忽暗，如果电压波动幅度较大，会使荧光灯有闪烁感。
⑤电压波动会严重影响异步电动机的转矩、转差率、负荷电流，导致转速时快时慢或负载运转。
2.2 电压跌落的影响
电压跌落的影响体现在以下几方面：
①电压跌落会造成敏感控制器的误动作，从而引起跳闸；造成计算机系统失灵；造成自动化装置停顿或误动作；造成由变频调速器停顿而引发的接触器脱扣或低压保护起动等现象；造成电动机、电梯等停顿，严重时造成人员伤亡、经济损失或设备毁坏。
②电压跌落对供电过程的影响比较严重，并且会造成不小的经济损失，几个周期的电压跌落会导致部分设备运转异常，造成产品质量下滑，严重时会直接导致整个生产线陷入混乱。此外，计划断电后供电秩序会按计划有序恢复，所造成的损失是可控的，但是电压跌落后是无序起动，所造成的损失有时是无法控制的。
2.3 谐波对电气设备的影响
谐波对电气设备的影响体现在以下几方面：
①旋转电机遭受谐波干扰时，通常会产生附加损耗，并伴随振动、噪声和谐波过电压等现象。
②当电容器遭受谐波干扰时，通常会出现电容器局部放电现象，并且电容器介质会加速老化，服务年限大大缩减。经由电容耦合、电磁感应和电气传导的谐波干扰，会使通信线路产生感应电流，在某些状况下会对通信设备以及人员安全造成重大威胁。
③变压器遭受谐波干扰时，会产生较大的噪声，在谐振条件下谐波电流会对变压器造成一定的破坏作用，引起变压器绕组附加损耗、外壳、外层硅钢片以及个别紧固件发热，严重的会造成局部过热。
④遭受谐波干扰时会出现拒动或误动现象。在衰减时间较长的暂态过程中（如变压器合闸涌流中的谐波分量），继电保护和自动控制装置的谐波分量和谐波含量都会有一定幅度的增大，极易引起继电保护误动作。
3 改善电能质量的意义
电能质量影响电力系统的稳定性和可靠性，改善电能质量势在必行。改善电能质量的意义可总结为：
①改善电能质量有助于提高输电系统的安全性和稳定性，以确保其可靠运行。从这点来看，改善电能质量无疑是衡量电网安全性以及供电管理水平的重要参考指标。
②改善电能质量能够为国民经济总体效益的提升、用电效益节能、线路损耗的控制、供电管理环境的优化以及工业生产提供可靠的技术保障。
③改善电能质量是在电力改革大环境下，电力企业为适应市场发展形势和电力竞争而采取的有效手段。
④改善电能质量有助于维持产业生产秩序，同时能够为电力用户提供安全可靠的电能。
4 改善配电网电能质量的措施
本文从以下三个方面提出改善配网电能质量的措施：
4.1 提高电压合格率的措施
①严格按照电力规划安排变电站位置，缩小供电半径，调整配电网的接线结构，使供电范围更加合理。
②通过改造配电网，加大配电网导线型号。
③对110kV及以下电压等级的变电站至少采用一级有载调压，加强无功补偿工作的管理力度，做好配电网无功平衡、电压质量的监测，开展无功电压问题的分析研究，使电网结构、无功潮流分布、有载调压装置和无功补偿设备、就地自动调压和无功就地自动投切装备符合无功电压质量管理的有关要求。
4.2 抑制电压波动与闪变的措施
在现代电网结构中，必须借助现代化无功电压补偿装置抑制电压闪变。目前最具代表性的无功电压补偿装置主要是静止无功补偿装置以及新型无功发生器。
静止无功补偿装置能够对电压闪变进行快速、动态的无功补偿。它可以对动态无功负荷的功率因数进行矫正；对电压波动进行优化调整，以确保电力系统的静态/动态的稳定性。它还可以降低过电压，降低闪烁频率，使电压和电流平衡运行。
新型无功发生器，通过与系统进行双向无功功率交换，以维持电压恒定，可实现从感性到容性全范围内的连续调节，使得其无功输出相当于同容量静止无功补偿装置的1.4-2.0倍。同时，大幅度减少变压器分接头的切换次数，进而减少由此引起的分接头故障次数，减了事故的隐患和故障损失。
4.3 抑制谐波的措施
改善配电网的电能质量，在抑制谐波上，我们可以考虑通过两种方法来达到目的：一种方法我们可以考虑根据谐波检测结果对谐波超标的负荷进行综合治理；另一种方法在实际工作中，应该在变电站的母线上加装谐波补偿装置达到抑制谐波的效果。常见的谐波补偿装置分为三类：无源滤波器、有源滤波器和混合滤波器。根据工作需要，选择适合的谐波补偿装置抑制谐波，达到改善配电网电能质量的目的。
5 结束语
电能质量对人们的生产、生活及经济和社会的影响越来越大，电力负荷容量与数量的增加、客户对电网的电能质量提出的要求越来越高和客户对停电容忍度的降低，从各个方面体现了电能质量影响到人们的生产、生活和社会的经济发展。文中从提高电压合格率、抑制电压波动与闪变和抑制谐波这三个方面，提出了改善配电网电能质量的措施，从而为电力客户提供更优质的电能。
参考文献：
[1]王辉华.配电网电能质量提升研究[D].浙江：浙江大学，2012.
[2]姚岳，史新华，周茜.配电网电能质量及改善措施[J].大众用电，2016（4）：31-32.
【关键词】智能建筑 质量监控
中图分类号：TU85文献标识码： A 文章编号：
近年来，智能建筑在城市建设中广泛涌现。机电设备是智能建筑的重要设施设备，机电设备的安装关系到智能建筑工程建设整体工程质量，做好智能建筑的机电安装质量控制，是提高智能建筑工程质量的重要组成部分。笔者根据多年工程实践认为主要有以下几个关键环节的监控。
1加强工作协调
建筑大楼内强、弱电专业门类齐全，施工队伍多，施工技术水平参差不齐。在各自的承包范围内施工队往往只注重本工种的进度．而忽视专业交界面的施工。为了能使各施工单位协调配合，交错施工 质量达标 建设和监理单位要着重抓好以下几个关键性工作。
1．1 适时办理交接手续。要求专业队伍增加人力，集中扫管，抓紧办理交接手续；另一方面要做总包方工作，办交接手续后对漏做的管盒，只要是图纸上有的一定要补做并要求双方顾全大局，互相体谅；
1.2分清专业施工界面。强电和弱电的施工设计图纸界面往往分不清，如气体灭火控制屏的220V电源线、空调机的控制柜至电源箱间的管线等虽属于强电的范围，但强电施工单位仔细审图，及早提出问题，并通知设计单位进行修改，让强电方施工有依据；
1.3耐心磨合，交错施工。跨专业之间的施工、调试．需要仔细安排，早作分析，协调进行水、电等专业的配合，检查落实施工工序等。做到各专业施工逐步适应计划，以期达到较好的磨合 得到较高的质量保证。
2重点抓好设备安装质量控制
电气工程专业性强 工程投资少、时间紧、作业面宽、工程繁杂．质量要求高 在监控过程中．应因地制宜、总结经验．抓住工程中的关键环节、坚持报难制度、处理解决关键性质量问题．避免施工中的偷工减料和系统混乱状态的发生。
2.1配电装置。
配电装置是电气工程的核心 对配电装置从设备进货到安装调试，要严格按图施工和规范验收。大楼内变压器、高压开关柜 低压开关柜等设备都比较先进，但也出现一些技术性问题。在实际工程中，常常会发现低压开关柜内回路开关的动作整定电流与设计不符、供货的开关大小满足不了要求等现象。因为整定电流是保护下级设备和电缆的动作值，整定电流小，开关容易跳闸．停电；整定电流大，系统出现过载和非金属性短路时开关不跳闸 造成人员和设备的安全事故，所以，施工中来不得半点马虎。在监控过程中应仔细检查 核对图纸 消除事故隐患；
2.2 电力电缆。
电缆是输送电能的载体 若质量不高．就会造成火灾等事故的频繁发生。工程中使用的电缆绝大多数是沿竖井、桥架和沟道铺设 电缆集中、数量多 规格从4mm2～185mm2的三芯至五芯电力电缆不等如不分门别类，严格审查 就会出现施工混乱、以次充好 造成运行中电缆过热 发生危险的现象。如某工程中电缆型号有GNHYJE22、GNHYJE、GN—HYJV22、GNHYJV、GZRYJV22等 施工单位在布放强电竖井的电缆时，将50mm2的GNHYJE型电缆换成了GN—HYⅣ 型电缆 将10mm2的GNHYJE型换成了GNHYJV型电缆，降低了防火标准和使用性能。我们及时通知了路工单位并更换电缆，追查责任，避免了类似现象的发生；
2.3 配电箱 柜(盘)本体外观检查应无损伤及变形．油漆完整无损。柜(盘)内部检查：电器装置及元件、绝缘瓷件齐全，无损伤、裂纹等缺陷。安装前应核对配电箱编号是否与安装位置相符，按设计图纸检查其箱号、箱内回路号。箱门接地应采用软铜编织线，专用接线端子。箱内接线应整齐，满足设计要求及验收规范(GB50303—2002)的规定。
按图纸要求预制加工基础型钢架．并做好防腐处理，按施工图纸所标位置，将预制好的基础型钢架放在预留铁件上，找平、找正后将基础型钢架、预埋铁件、垫片用电焊焊牢。最终基础型钢顶部宜高出抹平地面10mm。基础型钢接地：基础型钢安装完毕后，应将接地线与基础型钢的两端焊牢．焊接面为扁钢宽度的二倍，然后与柜接地排可靠连接。并做好防腐处理。
应按施工图的布置，将配电柜按照顺序逐一就位在基础型钢上。单独柜(盘)进行柜面和侧面的垂直度的调整可用加垫铁的方法解决，但不可超过三片．并焊接牢固 成列柜(盘)各台就位后，应对柜的水平度及盘面偏差进行调整，应调整到符合施工规范的规定。
挂墙式的配电箱可采用膨胀螺栓固定在墙上，但空心砖或砌块墙上要预埋燕尾螺栓或采用对拉螺栓进行固定。安装配电箱应预埋套箱，安装后面板应与墙面平。柜(盘)调整结束后，应用螺栓将柜体与基础型钢进行紧固。每台柜(盘)单独与基础型钢连接，可采用铜线将柜内PE排与接地螺栓可靠联结．并必须加弹簧垫圈进行防松处理。每扇柜门应分别用铜编织线与PE排可靠联结。柜(盘)顶与母线进行连接，注意应采用母线配套扳手按照要求进行紧固，接触面应涂中性凡士林。柜问母排连接时应注意母排是否距离其他器件或壳体太近，并注意相位正确。应检查线路是否因运输等因素而松脱，并逐一进行紧固，电器元件是否损坏。原则上柜(盘)控制线路在出厂时就进行了校验，不应对柜内线路私自进行调整，发现问题应与供应商联系。控制线校线后，将每根芯线煨成圆圈，用镀锌螺丝、眼圈、弹簧垫连接在每个端子板上 端子板每侧一般一个端子压一根线．最多不能超过两根，并且两根线问加眼圈。多股线应涮锡，不准有断股。高压试验应由当地供电部门许可的试验单位进行。试验标准符合国家规范、当地供电部门的规定及产品技术资料要求。安装作业全部完毕后，应报质量检查部门检查。试验项目全部合格，并应出具试验报告单。送电空载运行24h，无异常现象、办理验收手续，交建设单位使用 同时提交变更洽商记录、产品合格证、说明书、试验报告单等技术资料。
2.4弱电设备安装。智能建筑内弱电设备多，专业性强，每个弱电子系统均有专门的技术人员安装调试，监控管理人员一般对诸多智能系统不可能都精通，应在抓好线管 线槽施工质量的同时，着重对系统设备的功能进行监控。在签订合同过程中，专业队伍为了竞争夺标，往往提出实现系统的许多功能，许多测控点，而报价又不高，以增加竞争优势。在施工时，为了省钱．往往去掉某些功能，忽略一些测控点。管理人员若不按合同监控，就会使工程少测控点、缺功能。
3 严格做好质量监控
3.1 认真阅图是做好质量监控的前提。图纸是施工阶段的前提和依据，只有详细消化图纸，对工程每一系统做到心中有数．才能在现场发现问题和纠正错误，做到对工程质量的预控。在施工前的每一阶段，都要仔细地审图和校图，特别是对每一份设计修改通知单，都要认真地进行管理，逐一描绘到蓝图上。
3．2 熟悉规范，把好质量关。在监控工作中，要加强学习，熟悉规范是前提，要仔细认真，深入现场，严格质量管理。
关键词：电能质量；在线监测；.Net
中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)09-2036-03
Design and Development of Power Quality Online Monitoring and Analysis System
LUO De-hua,LU Da
(School of Information Science and Technology, Xiamen University, Xiamen 361005, China)
Abstract: Introduces various indicators of power quality and the background and current situation of power quality monitoring, proposed a design method on power quality monitoring and analysis system. C # and SQL Server 2005 is used for data extraction, decoding and storage from power quality monitoring equipment, achieved functions of power quality assessment, report generation and so on.
Key words: power quality; online monitoring; .Net
随着科学技术的发展和工业规模的扩大，一方面，人们越来越多地选择性能好、效率高但对电能特性变化敏感的高科技设备，电力用户对电能质量的要求不断提高。另一方面，供电系统中增加了大量的非线性负载，这些负载和其它许多新型的电气设备在其运行时会向电力系统注入各种电磁干扰，严重影响着电力系统的安全和稳定。因此，必须对电能质量的进行监测和分析，只有快速准确地检测出电力系统中的电能质量问题，并对其进行有效的分析，确定问题产生的原因和范围，才能对其进行有效的控制和治理[2]。
根据我国电力部门的迫切需要，我们研发了基于FPGA的电能质量监测仪，并开发了配套的电能质量监测与分析管理软件。该文主要阐述整个电能质量监测系统的结构及分析评估软件的详细设计与实现。
1系统设计
1.1系统整体设计
本项目目的是建立一个电能质量监测与分析系统，使得电能质量监管部门能够实时、连续地得到电网内相应测点完整、可靠的电能质量数据。本电能质量在线分析系统由监测终端（下位机）、数据库和分析管理软件（上位机）三部分组成。
电能质量监测终端接到相应测量点上，利用终端的高速计算能力完成电能质量原始数据的高速采集和实时的数据处理分析，计算得到电能质量各指标值，并保存到存储设备中，供上位机随时查询。
数据库采用SQL Server 2005，它提供数据访问的接口，分析管理软件（上位机）可以通过接口完成电能质量数据的存取。
分析管理软件实现了对测量点电能质量数据的综合分析管理。一方面，通过网络向监测终端发送各种控制消息；另一方面，通过网络将监测终端中保存的电能质量指标参数，存储到数据库中。然后以图形、数据表等多种形式对电能质量指标进行分析评估，并能根据国标和用户的管理需求生成电能质量报表。
此系统的目标就是建立起一套完整的集电能质量高速采集、计算、存储、分析及评估的系统，提供测量点的电能质量的全面信息。该文完成的内容是该项目中电能质量分析管理软件的设计与实现。
1.2各模块设计
1.2.1实时显示模块
在与监测终端相连的情况下，提供各路电压及电流波形的实时显示，与示波器功能相似。同时，还实时显示各路电压及电流的有效值。
1.2.2控制模块
在与监测终端相连的情况下，通过各种命令可以实现对监测终端的控制，包括开始采集数据，停止采集数据，将已保存在监测 终端中的数据同步到数据库中，供需要时分析。另外，由于监测终端不具备断电后保存时间的功能，因此，在发送开始采集数据的命令的同时将系统时间发送至监测终端，完成监测终端的对时。
1.2.3图形评估模块
图形评估主要对测得的相关指标进行图形分析评估，这是系统最重要的功能之一。主要涉及的指标有：电压、电流、频率、功率、三相电压不平衡度、谐波等。用户通过设置查询的时间段及相应的参数指标，系统以图形（包括曲线图、描点图、柱状图、锯齿图等）、列表等形式直观快速地显示查询结果，是用户了解及掌握电能质量相关信息的主要途径之一。
1.2.4报表生成模块
生成报表是本系统的另一个重要功能。软件能够生成所设定好时间范围内各测量指标超标情况的统计信息，包括最大值、最小值、平均值、总测量次数、超标次数、超标次数所占比例等。主要涉及的指标有：电压、频率、三相不平衡度、谐波等，所使用的国家标准由用户输入并保存在系统中。
1.2.5设置模块
主要包括国标设置和测点设置两部分。其中，国标设置主要包括供电电压偏差、电力系统频率允许偏差、三相电压允许不平衡度、公用电网谐波等标准的设置，默认情况按现行国家标准执行。测点设置方面主要是设置测点的额定电压、基准短路容量等基本信息。
1.3实现
随着互联网技术的飞速发展，软件的体系结构主要有以下两种：客户机/服务器（C/S）模式和浏览器/服务器（B/S）模式。C/S模式将应用一分为二，服务器负责数据管理，客户机完成与用户的交互，有较高的安全性，同时具有强大的数据操作和数据处理能力。另一方面，也使得客户端程序设计较为复杂，升级代价较高。B/S模式则是利用不断成熟的浏览器技术，结合浏览器的各种脚本语言，实现了原来需要复杂客户端软件才能实现的强大功能，其最大的优点是运行和维护简单方便，但是在浏览器上对大量数据进行深层次的分析、汇总等处理能力较弱[3]。
考虑到本系统需要对大量的电能质量数据进行分析处理，并且需要有较好的交互性，并综合分析C/S模式和B/S模式的优缺点后，决定采用C/S模式进行设计，通过.Net平台开发实现。在设计过程中采用MVC模式，把整个系统分为三个基本部分：模型（Model）、视图（View）和控制器（Controller）。MVC模式的目的是实现一种动态的程式设计，使后续对程序的修改和扩展简化，并且使程序某一部分的重复利用成为可能。除此之外，此模式通过对复杂度的简化，使程序结构更加直观。软件系统通过对自身基本部份分离的同时也赋予了各个基本部分应有的功能。采用MVC模式一方面使用程序结构直观，便于设计；另一方面，由于C/S模式和B/S模式只在表现形式（视图）方面有较大的区别，因此，采用MVC模式设计后，如果有需要，能够较容易地将C/S模式转换为B/S模式以方便系统的运行和维护。
数据模型（Model）用于封装与应用程序的业务逻辑相关的数据以及对数据的处理方法。“模型”有对数据直接访问的权力，例如对数据库的访问。模型不依赖视图和控制器，也就是说，模型不关心它会被如何显示或是如何作。在实现时，主要通过ADO. NET技术来实现对存储在数据库中的电能质量数据进行高效的访问。
视图（View）是指界面设计人员进行图形界面设计。在本软件中，通过友好的界面实现用户与程序的交互，并将查询分析结果以图表的形式呈现给用户。在图形评估模块中，通过.NET中的GDI+技术绘制相应的图形，并提供图形的缩放、导出、打印等功能，图1为电能质量分析评估界面图。在报表生成模块中，通过.NET的水晶报表控件来生成各指标的统计报表，使用户对电能质量情况有较好的把握。
图1电能质量分析评估界面
控制器（Controller）起到不同层面间的组织作用，用于控制应用程序的流程。它处理事件并作出响应。“事件”包括用户的行为和数据模型上的改变。控制器通过数据模型的相关接口获取数据，并对数据进行整理、分析、计算、统计后提供给视图，展示给用户。
图2是系统开发的三层结构图
2结束语
该文着重描述了电能质量监测系统的整体设计及分析管理软件在.NET平台上的实现，具有电压及电流的实时显示、电能质量各指标的图形分析评估以及报表的生成等多种功能。经过测试，系统运行良好，具有运行稳定、界面友好等特点，对全面了解测点的电能质量有极大的帮助。当然，对于电能质量监测，仍有许多工作要做。随着测量数据的积累，如何保证系统稳定快速地运行及对数据进行更深入地挖掘及智能化地管理应当成为今后研究工作的重点，对提高电网的运行效率也有积极的意义。
参考文献：
[1]全国电压电流等级和频率标准技术委员会.电压电流频率和电能质量国家标准应用手册[S].北京:中国电力出版社,2001.
[2]何韬.小波变换在电能质量检测分析中的应用研究[D].合肥:安徽大学,2007.
[3]杨敬伟,薛玉倩,刘振鹏.基于C/S与B/S混合模式的软件体系结构[J].河北大学学报:自然科学版,2006(3).
