智能电网框架下电能质量监测网络构建
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来 升级 为三 层 网络后 , 问 地 区 供 电 公 司 电能 质 量 访
管 理 中心 , 是全 省数 据 汇总 、 数据 指标 分析 和 电 网重
点 监 测 点 的 中 心 。 主 站 系 统 结 构 如 图 2所 示 。
统 打印 出事故 报表 , 下载 电能 质量数 据文 件 , 以便进
一
主站 系统 由通信 ( 据 采 集 ) 务 器 、 据 库 服 数 服 数
站子 系统 ( 以下简称 为 : 主站 系统 ) 负责 监测控 制放 , 置 于变 电站端 的 电能 质 量 监测 设 备 , 当监 测 系统 因 电压 骤 降 、 流 、 率 降 低 等 因素 触 发 , 由主 站 系 过 频 可
图 1 厂 站 端 子 系 统 结 构 示 意 图
电 能 质 量 监 控 主 站 系 统 是 全 省 电 能 质 量 监 测 的
程层、 站控 层 以及 其 它 间 隔层 设 备 的接 口 。站 控 层
主要 实现 电能 质量 记 录 的汇 总 、 供 用 户界 面 以及 提
相 关设 备 的配 置功 能 。该层 的物 理设 备 主要为 站级
计 算机 。
图 2 电能 质 量 监 测 主 站 系 统 结 构
系统 的通信 和数 据传 输 、 主站 系统服务 器 、 工作 站 和在 线 监 测 装 置 的 通 信 规 约 为 TC /P, 采 用 PI 都 固定 I P地 址 。 主站前 台服 务 器与 在 线式 电能 质量 装 置之 间及 主站后 台服 务器 之 间的通信 需要开 通特 定通 信端 口。湖北 电 网电能质 量监 测系统 可使 用 电 力调 度 网进行 数据 传 输 , 系 统安 全 分 区划分 到非 主
[ 稿 日期 ] 2 1 O2 收 0 11 5 [ 者 简 介 ] 陶 骞 ( 9 3 ) 男 , 北 新 乐 人 , 级 工 程 作 17 一 , 河 高
师。
・
研 工作者 进行 了大 量 的研 究 和 实践 工 作 。文 献 [ ] 4
建立 了电能质量 监测 I D( tlg n lcrncd — E i el e t eto i e n i e
网络 难 以形 成数 据共 享 。随着智 能 电网工作 的全 面
推进 , 网数据 共享 的逐步 实现 , 电能质量 实时 检 全 对
测 系统应 用提供 了有 效 的技术 支持 。使 得通 过 电能
质量 实时 监测 系统能 动态 了解 全省 电网谐 波水平 等
电能 质量 指标 的状 况及 谐 波 源 分 布情 况 , 全 省 各 对 主要 电厂 、 电站 以及 谐 波 源 大户 的 电能 质量 状 况 变 实现 在线 监测 , 时 、 面 、 细地 掌 握 谐 波等 电能 及 全 详
步 研判 分析 。 由于 目前监测 点 比较分散 , 地区 电网尚未建设 各
地 区电能 质量监测 系统 , 因此暂不考 虑建设 中间 的地 区级管理 站 , 采用厂站端 子系统和 主站系统 直接通信
的方式 。这样 , 可使 建设 和维 护成 本更 低廉 , 利 于 有
终 端采 集 的数据 。同时 , 预 留相 应接 口 , 要 以便在 未
据汇 总 、 计和分 析 后 , 进 行 电能 质 量 评估 , 统 再 由于 监测 手段有 限 , 法 对所 有 变 电站历 年 来 的 电网谐 无 波水 平进行 纵 向 比较 , 仅能 对 现 场测 得 的数 据 进行 统计 分析 。这样 的监测 方式 已经不 能满 足湖 北 电网 实 际运行 的需要 。另外 , 随着 全 国电气 化 铁 路 建设 高潮 的到 来 , 将会 给湖 北 电 网带 来 大 量 的不 平 衡 负 荷 和畸变 电流波 形 , 得沿 线 地 区的 电 网产 生 较严 使 重 的谐波 、 电压 波动 及负序 电流 , 直接 影响 到 电力 系
vc ) i 的测量 功 能 模 型 , 献 [ ] 立 了具 有 仪 用 互 e 文 5建
感 器逻辑 节 点 的 电能 质 量 监 测 I D 的 测 量 功 能 模 E 型 , 0 5年形 成了 I C 6 8 0电能 质量 附录 的委员 20 E 15 会 草案 版本 。 电能 质量 信 息 交 换 的逻 辑 节 点 和数 对 据 类进 行 了标准化 , 为建 立 较 完整 的 电能 质量 监 这
设 备 等 。近年来 , 随着 电气化 铁 路 和 高压 直 流 输 电
技术 的快 速发 展 , 电气 化 牵 引负 荷 和 换流 站 负 荷 出
现较 大 幅度 增 长 , 些 都 将对 电 网和设 备 的安 全 运 这
行 产生较 大 的影 响 。需要 监 测 的 点也 越 来 越 多 , 只 是 针对 系统 中的一点 或几 点进行 监测 、 评估 , 而不 能 从全 网 的角度进 行统 一 的分 析 和评估 。为 了适 应 ] 新 的变化 , 电能质 量 的监 测 系统 在 实 时 检测 分 析 的 基 础上应 实现 智 能化 , 除具 有 计算 、 显示 功 能 外 , 还
[ 摘 要 ] 通 过对 湖北 电 网电能质 量监 测_ 作 现 状 的分析 , 7 - 在研 究 电能质 量检 测 技 术和 电能质 量
监 测 I D 原 理 的基 础 上 , 出 了基 于 智 能 电 网框 架 下 电 能 质 量 监 测 网络 的 构 建 方 案 。 E 提
[ 键词 ] 智能 电 网;电能质 量 ;监 测 ; 网络 关
控制 区 ( 全 区 l , B对 外发 布系 统划分 到管 理 安 I WE )
3 电能 质 量 监 测 网络 构 建
厂站 端子 系统 结构 考虑 到监 控 和 电能质量 联 网 对 实 时性要 求 的不 同 、 自动化 和 电能 质 量 专业 管 理 的分 工等 因素 , 电能质 量 监 测 设 备 直 接 联 到 变 电站
某 质
统) 和最 终模 式 ( 三层结 构 系统 ) 。 3 1 第一 阶段模 式 系统结构 . 在 电能 质 量 监测 系统 建设 的初 级 阶段 , 用 图 采 3中 的结构 , 以便 于运 维工 作 的开展 和经验 的积 累 。 图 3中, 系统 为 两 层分 布 式 网络结 构 。第 一 层 为 用于 现场 监测 的变 电站 电 能质 量 监 测子 系统 ( 以
信 息大 区 , 统 网络安 全符合 《 系 电力 二次 系统安 全 防 护规 定 》 。必须 确保 安 全区 I 到管 理 信息 大 区 间 的 I
数据 通过 物理 隔离 装置 。 根 据实 际 情 况 , 能质 量 监测 系 统 的建 设 可分 电
为“ 两步 走 ” 模 式 , 的 即第 一 阶段 模 式 ( 层 结 构 系 两
统 的运行 安全 和供 电可 靠 性 。 因此 , 建设 适 用 于 全
省的 电能 质 量 在 线 监 测 和信 息 管 理 系 统 已 迫 在 眉 睫, 通过 系统 对各 监测 点 相 关 电压 等 级母 线 的有 关 电气量进 行测 量 , 取相 应 的电能质 量数据 , 获 掌握 各 种非线 性负荷 或 冲击 负 荷对 电 网 的影 响程 度 , 而 从 加强全 省 电能质量 的管理 。
要 有一定 的判断 、 策 功 能 , 如 能 进 行 事件 预 测 、 决 例
故 障辨识 、 扰源识 别 和实时 控制等 , 步具有 自动 干 初 的、 实用 先进 的智 能评估 功能 _ 。 2 ] 另 一方 面 , 年来 , 近 由于各 数据 采集 装置 的数据
存 储格 式 、 换格式 自成 体 系 , 转 这些 数据 采集装 置 的 创 建数 据 、 量数 据和 分析数 据互 不兼 容 , 测 使建 立在
监 控 系统 不是 很理 想 , 目前 较 好 的 方 法 是 采 用 电 能
质量 数据 集 中器 实现 监 测 设 备 的 接 入 , 控 系统 与 监
电 能 质 量 监 测 系 统 独 立 成 网 。 厂 站 端 子 系 统 结 构 如
图 1所 示 。
至E “能 质 量 监 测 中 、 I
10 1 ・
Vo . 5 Ad 13 d
De . O11 c2
湖 北 电 力
2 1 月 箜 年1 0 鲞2 1
测 I D 的对象 模 型奠定 了基 础 。 E
按 照 I C 6 8 0变 电站 功 能 分 层 模 型 , 电 能 E 15 将 质量监 测 功能 分解 到过 程层 、 间隔层 、 站控 层 。其 J 中过程层 主 要实 现 电 能质 量 分 析 所 需 的 电压 、 电流
箜 鲞
21 0 1年 1 2月
湖 北 电 力
V15 d o3Ad .
De . 11 c 20
智 能 电 网框 架 下 电 能 质 量 监 测 网 络 构 建
陶 骞 张 坚 敏 胡 斌 王 晋 张 侃 君 , , , ,
(. 北 省 电 力 公 司 电 力 试 验 研 究 院 ,武 汉 1湖 4 0 7 ;. 北 省 电 力 公 司 , 武 汉 3 07 2 湖 4 07 ) 3 0 7
目前湖 北省谐 波监 测工作 一般 采用测 试设 备不 定期地 对重 点监 测 点进 行 测 试 , 或对 存 在 有 电 能质
量 问题 的 电 厂 或 用 户 进 行 现 场 测 试 分 析 , 后 将 数 然
大, 比率越来 越 高 , 使得 谐波 、 电压 波动 闪变 、 三相不
平衡 等传统 电能质量 问题 日益 突出 。 目前对 于湖北 电 网来 说 , 内存 在 大量 的非 线性 负荷 , 省 包括 : 铝厂 、 电解 锰厂 、 中频 炉钢 厂 、 药 厂 、 工 厂及 变 频 调 速 农 化
[ 图分 类号 ] T 7 中 M 2 [ 献 标 识 码 ]B 文 [ 章 Βιβλιοθήκη Baidu 号 ] 1 0—9 6 2 1 ) 刊 I O 1—3 文 0 638 (0 1 增 —1 00
0 引 言
随着 冲击性 、 非线 性负荷 不 断增多 , 容量 越来越
质量的变化, 并提出 相应治理措施成为可能。 1 电 能 质 量 监 测 现 状
监控 中心 的数 据库 服务器 而 获取 电能质量 数据 。
值 的采样 与 传输 , 层 的物 理设 备 主要 有 电子 式 电 该 压 互感 器 、 电流互 感 器 、 并单 元 。间 隔层 的物理 设 合
备 主要 为 电能 质量 监 测 I D, E 主要 实 现 电能 质 量 的 相 关计 算 、 检测 、t 、 E志 报告 和 记 录等功 能 , 供 与过 提
务 器 、 B服务 器 、 理 工 作 站 和可 直 接 登 录 主站 WE 管
的客户 端组 成 , 具有 数据 查询 、 件报 警 、 事 信息 发布 、 报 表定 制 、 数据 库 管 理 及 用 户 二 次开 发 功 能 。主站 系 统 可 以通 过专 用 网络直 接读 取 现场 电能 质量监 测
多数据 源 、 量数 据 基 础上 的 电能 质量 监 测 和 管理 海
2 电能质 量 监 测 设 备 模 型
由于 I C 6 8 0中定义 的逻辑 节 点类 和数据类 E 1 5 并没 有涵 盖 电能 质 量监 测 的所 有信 息 , 影 响 到 了 这 I C 6 8 0在 电能 质 量 监测 方 面 的应 用 , 此科 E 1 5 ]为
下 简称 为 : 站端 子 系统 ) 实 现 变 电站 电能 质量 指 厂 , 标 的实 时监测 、 数据 上传 , 置在需 监测 的供 电变 电 安
其 它 相 关 设 备 电 能 质 量 j 测 设 备 电 能 质 量 监 测 设 备
站现 场 。第 二 层为位 于 省 电能 质量监 测 中心站 的主
管 理 中心 , 是全 省数 据 汇总 、 数据 指标 分析 和 电 网重
点 监 测 点 的 中 心 。 主 站 系 统 结 构 如 图 2所 示 。
统 打印 出事故 报表 , 下载 电能 质量数 据文 件 , 以便进
一
主站 系统 由通信 ( 据 采 集 ) 务 器 、 据 库 服 数 服 数
站子 系统 ( 以下简称 为 : 主站 系统 ) 负责 监测控 制放 , 置 于变 电站端 的 电能 质 量 监测 设 备 , 当监 测 系统 因 电压 骤 降 、 流 、 率 降 低 等 因素 触 发 , 由主 站 系 过 频 可
图 1 厂 站 端 子 系 统 结 构 示 意 图
电 能 质 量 监 控 主 站 系 统 是 全 省 电 能 质 量 监 测 的
程层、 站控 层 以及 其 它 间 隔层 设 备 的接 口 。站 控 层
主要 实现 电能 质量 记 录 的汇 总 、 供 用 户界 面 以及 提
相 关设 备 的配 置功 能 。该层 的物 理设 备 主要为 站级
计 算机 。
图 2 电能 质 量 监 测 主 站 系 统 结 构
系统 的通信 和数 据传 输 、 主站 系统服务 器 、 工作 站 和在 线 监 测 装 置 的 通 信 规 约 为 TC /P, 采 用 PI 都 固定 I P地 址 。 主站前 台服 务 器与 在 线式 电能 质量 装 置之 间及 主站后 台服 务器 之 间的通信 需要开 通特 定通 信端 口。湖北 电 网电能质 量监 测系统 可使 用 电 力调 度 网进行 数据 传 输 , 系 统安 全 分 区划分 到非 主
[ 稿 日期 ] 2 1 O2 收 0 11 5 [ 者 简 介 ] 陶 骞 ( 9 3 ) 男 , 北 新 乐 人 , 级 工 程 作 17 一 , 河 高
师。
・
研 工作者 进行 了大 量 的研 究 和 实践 工 作 。文 献 [ ] 4
建立 了电能质量 监测 I D( tlg n lcrncd — E i el e t eto i e n i e
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推进 , 网数据 共享 的逐步 实现 , 电能质量 实时 检 全 对
测 系统应 用提供 了有 效 的技术 支持 。使 得通 过 电能
质量 实时 监测 系统能 动态 了解 全省 电网谐 波水平 等
电能 质量 指标 的状 况及 谐 波 源 分 布情 况 , 全 省 各 对 主要 电厂 、 电站 以及 谐 波 源 大户 的 电能 质量 状 况 变 实现 在线 监测 , 时 、 面 、 细地 掌 握 谐 波等 电能 及 全 详
步 研判 分析 。 由于 目前监测 点 比较分散 , 地区 电网尚未建设 各
地 区电能 质量监测 系统 , 因此暂不考 虑建设 中间 的地 区级管理 站 , 采用厂站端 子系统和 主站系统 直接通信
的方式 。这样 , 可使 建设 和维 护成 本更 低廉 , 利 于 有
终 端采 集 的数据 。同时 , 预 留相 应接 口 , 要 以便在 未
据汇 总 、 计和分 析 后 , 进 行 电能 质 量 评估 , 统 再 由于 监测 手段有 限 , 法 对所 有 变 电站历 年 来 的 电网谐 无 波水 平进行 纵 向 比较 , 仅能 对 现 场测 得 的数 据 进行 统计 分析 。这样 的监测 方式 已经不 能满 足湖 北 电网 实 际运行 的需要 。另外 , 随着 全 国电气 化 铁 路 建设 高潮 的到 来 , 将会 给湖 北 电 网带 来 大 量 的不 平 衡 负 荷 和畸变 电流波 形 , 得沿 线 地 区的 电 网产 生 较严 使 重 的谐波 、 电压 波动 及负序 电流 , 直接 影响 到 电力 系
vc ) i 的测量 功 能 模 型 , 献 [ ] 立 了具 有 仪 用 互 e 文 5建
感 器逻辑 节 点 的 电能 质 量 监 测 I D 的 测 量 功 能 模 E 型 , 0 5年形 成了 I C 6 8 0电能 质量 附录 的委员 20 E 15 会 草案 版本 。 电能 质量 信 息 交 换 的逻 辑 节 点 和数 对 据 类进 行 了标准化 , 为建 立 较 完整 的 电能 质量 监 这
设 备 等 。近年来 , 随着 电气化 铁 路 和 高压 直 流 输 电
技术 的快 速发 展 , 电气 化 牵 引负 荷 和 换流 站 负 荷 出
现较 大 幅度 增 长 , 些 都 将对 电 网和设 备 的安 全 运 这
行 产生较 大 的影 响 。需要 监 测 的 点也 越 来 越 多 , 只 是 针对 系统 中的一点 或几 点进行 监测 、 评估 , 而不 能 从全 网 的角度进 行统 一 的分 析 和评估 。为 了适 应 ] 新 的变化 , 电能质 量 的监 测 系统 在 实 时 检测 分 析 的 基 础上应 实现 智 能化 , 除具 有 计算 、 显示 功 能 外 , 还
[ 摘 要 ] 通 过对 湖北 电 网电能质 量监 测_ 作 现 状 的分析 , 7 - 在研 究 电能质 量检 测 技 术和 电能质 量
监 测 I D 原 理 的基 础 上 , 出 了基 于 智 能 电 网框 架 下 电 能 质 量 监 测 网络 的 构 建 方 案 。 E 提
[ 键词 ] 智能 电 网;电能质 量 ;监 测 ; 网络 关
控制 区 ( 全 区 l , B对 外发 布系 统划分 到管 理 安 I WE )
3 电能 质 量 监 测 网络 构 建
厂站 端子 系统 结构 考虑 到监 控 和 电能质量 联 网 对 实 时性要 求 的不 同 、 自动化 和 电能 质 量 专业 管 理 的分 工等 因素 , 电能质 量 监 测 设 备 直 接 联 到 变 电站
某 质
统) 和最 终模 式 ( 三层结 构 系统 ) 。 3 1 第一 阶段模 式 系统结构 . 在 电能 质 量 监测 系统 建设 的初 级 阶段 , 用 图 采 3中 的结构 , 以便 于运 维工 作 的开展 和经验 的积 累 。 图 3中, 系统 为 两 层分 布 式 网络结 构 。第 一 层 为 用于 现场 监测 的变 电站 电 能质 量 监 测子 系统 ( 以
信 息大 区 , 统 网络安 全符合 《 系 电力 二次 系统安 全 防 护规 定 》 。必须 确保 安 全区 I 到管 理 信息 大 区 间 的 I
数据 通过 物理 隔离 装置 。 根 据实 际 情 况 , 能质 量 监测 系 统 的建 设 可分 电
为“ 两步 走 ” 模 式 , 的 即第 一 阶段 模 式 ( 层 结 构 系 两
统 的运行 安全 和供 电可 靠 性 。 因此 , 建设 适 用 于 全
省的 电能 质 量 在 线 监 测 和信 息 管 理 系 统 已 迫 在 眉 睫, 通过 系统 对各 监测 点 相 关 电压 等 级母 线 的有 关 电气量进 行测 量 , 取相 应 的电能质 量数据 , 获 掌握 各 种非线 性负荷 或 冲击 负 荷对 电 网 的影 响程 度 , 而 从 加强全 省 电能质量 的管理 。
要 有一定 的判断 、 策 功 能 , 如 能 进 行 事件 预 测 、 决 例
故 障辨识 、 扰源识 别 和实时 控制等 , 步具有 自动 干 初 的、 实用 先进 的智 能评估 功能 _ 。 2 ] 另 一方 面 , 年来 , 近 由于各 数据 采集 装置 的数据
存 储格 式 、 换格式 自成 体 系 , 转 这些 数据 采集装 置 的 创 建数 据 、 量数 据和 分析数 据互 不兼 容 , 测 使建 立在
监 控 系统 不是 很理 想 , 目前 较 好 的 方 法 是 采 用 电 能
质量 数据 集 中器 实现 监 测 设 备 的 接 入 , 控 系统 与 监
电 能 质 量 监 测 系 统 独 立 成 网 。 厂 站 端 子 系 统 结 构 如
图 1所 示 。
至E “能 质 量 监 测 中 、 I
10 1 ・
Vo . 5 Ad 13 d
De . O11 c2
湖 北 电 力
2 1 月 箜 年1 0 鲞2 1
测 I D 的对象 模 型奠定 了基 础 。 E
按 照 I C 6 8 0变 电站 功 能 分 层 模 型 , 电 能 E 15 将 质量监 测 功能 分解 到过 程层 、 间隔层 、 站控 层 。其 J 中过程层 主 要实 现 电 能质 量 分 析 所 需 的 电压 、 电流
箜 鲞
21 0 1年 1 2月
湖 北 电 力
V15 d o3Ad .
De . 11 c 20
智 能 电 网框 架 下 电 能 质 量 监 测 网 络 构 建
陶 骞 张 坚 敏 胡 斌 王 晋 张 侃 君 , , , ,
(. 北 省 电 力 公 司 电 力 试 验 研 究 院 ,武 汉 1湖 4 0 7 ;. 北 省 电 力 公 司 , 武 汉 3 07 2 湖 4 07 ) 3 0 7
目前湖 北省谐 波监 测工作 一般 采用测 试设 备不 定期地 对重 点监 测 点进 行 测 试 , 或对 存 在 有 电 能质
量 问题 的 电 厂 或 用 户 进 行 现 场 测 试 分 析 , 后 将 数 然
大, 比率越来 越 高 , 使得 谐波 、 电压 波动 闪变 、 三相不
平衡 等传统 电能质量 问题 日益 突出 。 目前对 于湖北 电 网来 说 , 内存 在 大量 的非 线性 负荷 , 省 包括 : 铝厂 、 电解 锰厂 、 中频 炉钢 厂 、 药 厂 、 工 厂及 变 频 调 速 农 化
[ 图分 类号 ] T 7 中 M 2 [ 献 标 识 码 ]B 文 [ 章 Βιβλιοθήκη Baidu 号 ] 1 0—9 6 2 1 ) 刊 I O 1—3 文 0 638 (0 1 增 —1 00
0 引 言
随着 冲击性 、 非线 性负荷 不 断增多 , 容量 越来越
质量的变化, 并提出 相应治理措施成为可能。 1 电 能 质 量 监 测 现 状
监控 中心 的数 据库 服务器 而 获取 电能质量 数据 。
值 的采样 与 传输 , 层 的物 理设 备 主要 有 电子 式 电 该 压 互感 器 、 电流互 感 器 、 并单 元 。间 隔层 的物理 设 合
备 主要 为 电能 质量 监 测 I D, E 主要 实 现 电能 质 量 的 相 关计 算 、 检测 、t 、 E志 报告 和 记 录等功 能 , 供 与过 提
务 器 、 B服务 器 、 理 工 作 站 和可 直 接 登 录 主站 WE 管
的客户 端组 成 , 具有 数据 查询 、 件报 警 、 事 信息 发布 、 报 表定 制 、 数据 库 管 理 及 用 户 二 次开 发 功 能 。主站 系 统 可 以通 过专 用 网络直 接读 取 现场 电能 质量监 测
多数据 源 、 量数 据 基 础上 的 电能 质量 监 测 和 管理 海
2 电能质 量 监 测 设 备 模 型
由于 I C 6 8 0中定义 的逻辑 节 点类 和数据类 E 1 5 并没 有涵 盖 电能 质 量监 测 的所 有信 息 , 影 响 到 了 这 I C 6 8 0在 电能 质 量 监测 方 面 的应 用 , 此科 E 1 5 ]为
下 简称 为 : 站端 子 系统 ) 实 现 变 电站 电能 质量 指 厂 , 标 的实 时监测 、 数据 上传 , 置在需 监测 的供 电变 电 安
其 它 相 关 设 备 电 能 质 量 j 测 设 备 电 能 质 量 监 测 设 备
站现 场 。第 二 层为位 于 省 电能 质量监 测 中心站 的主