電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀及展望

11.引言

電能質(zhì)量是指通過(guò)公用電網(wǎng)供給用戶(hù)端的交流電能的質(zhì)量。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、標(biāo)準(zhǔn)正弦波和額定電壓對(duì)用戶(hù)供電。同時(shí)，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值大小應(yīng)相等、相位對(duì)稱(chēng)且相差120度。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線(xiàn)路等設(shè)備非線(xiàn)性或不對(duì)稱(chēng)、負(fù)荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來(lái)干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)并不存在。因此，產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問(wèn)題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。

改革開(kāi)放以前，我國(guó)工業(yè)水平比較落后，制造業(yè)工藝比較粗糙，高、精、尖方面的先進(jìn)制造業(yè)更是缺乏，因而，諧波引起的影響與危害并不明顯，而電能質(zhì)量問(wèn)題更提不到議事日程。人們普遍認(rèn)為，只要能保證電網(wǎng)頻率的正常以及保證供電電壓在一定范圍內(nèi)，就等于保證了電網(wǎng)的電能質(zhì)量。另外從我國(guó)的電力系統(tǒng)供求關(guān)系來(lái)看，80年代之前處于計(jì)劃和短缺經(jīng)濟(jì)時(shí)期，有沒(méi)有電供用戶(hù)使用是主要問(wèn)題，自然 “電能質(zhì)量”問(wèn)題就無(wú)從談起。

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)過(guò)程的高度自動(dòng)化，電網(wǎng)中各種非線(xiàn)性負(fù)荷不斷增長(zhǎng);各種復(fù)雜的、精密的，對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備越來(lái)越多。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益普及，大量基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)備和電子裝置不僅對(duì)供電電能質(zhì)量異常敏感，同時(shí)也加劇了電能質(zhì)量的進(jìn)一步惡化。

電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)原因[1] [2]：

(1)電力系統(tǒng)元件存在的非線(xiàn)性問(wèn)題

電力系統(tǒng)元件的非線(xiàn)性問(wèn)題主要包括：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波;變壓器產(chǎn)生的諧波;直流輸電產(chǎn)生的諧波。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置等因素對(duì)諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。

(2)非線(xiàn)性負(fù)荷

在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，非線(xiàn)性負(fù)載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題的主要來(lái)源。電弧爐(包括交流電弧爐和直流電弧爐)是主要的非線(xiàn)性負(fù)載，它的諧波主要是由起弧的時(shí)延和電弧的嚴(yán)重非線(xiàn)性引起的。居民生活負(fù)荷中，熒光燈的伏安特性是嚴(yán)重非線(xiàn)性的，會(huì)引起較為嚴(yán)重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也使功率因數(shù)降低。

(3)電力系統(tǒng)故障

電力系統(tǒng)運(yùn)行的各種故障也會(huì)造成電能質(zhì)量問(wèn)題，如各種短路故障、自然災(zāi)害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護(hù)裝置中的電力電子設(shè)備的啟動(dòng)等都將造成各種電能質(zhì)量問(wèn)題。

電能質(zhì)量問(wèn)題不僅僅關(guān)系到用電設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，而且還關(guān)系到供用電市場(chǎng)的規(guī)范化。它的產(chǎn)生可能來(lái)源于供電方的輸配電系統(tǒng)，也可能來(lái)源于用戶(hù)端的不合理用電，還可能來(lái)源于雷電等自然現(xiàn)象。只有對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)才會(huì)對(duì)問(wèn)題的產(chǎn)生和影響有清楚的認(rèn)識(shí)，這樣才能為電能質(zhì)量的改善﹑供用電雙方的協(xié)調(diào)和供用電市場(chǎng)的規(guī)范提供真實(shí)依據(jù)，以便采取有效的解決措施。在這樣的環(huán)境下，探討電能質(zhì)量領(lǐng)域的相關(guān)理論及其控制技術(shù)，分析我國(guó)電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢(shì)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

22.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

2.12.1衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)

由于所處立場(chǎng)不同，關(guān)注電能質(zhì)量的角度不同，人們對(duì)電能質(zhì)量的定義還未能達(dá)成完全的共識(shí)，但是對(duì)其主要技術(shù)指標(biāo)都有較為一致的認(rèn)識(shí)。主要指標(biāo)為國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布的涉及電能質(zhì)量五個(gè)方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，即：供電電壓允許偏差，供電電壓允許波動(dòng)和閃變，供電三相電壓允許不平衡度，公用電網(wǎng)諧波，以及供電頻率允許偏差等的指標(biāo)限制。

(1) 電壓偏差(voltage deviation)：是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱(chēng)。

(2) 頻率偏差(frequency deviation)：對(duì)頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶(hù)而異，各國(guó)對(duì)于該項(xiàng)偏差標(biāo)準(zhǔn)都有相關(guān)規(guī)定。

(3) 電壓三相不平衡(unbalance)：表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過(guò)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

(4) 諧波和間諧波(harmonics & inter-harmonics)：含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱(chēng)為諧波。含有基波非整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱(chēng)為間諧波，小于基波頻率的分?jǐn)?shù)次諧波也屬于間諧波。

(5) 電壓波動(dòng)和閃變(fluctuation & flicker)：電壓波動(dòng)是指在包絡(luò)線(xiàn)內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動(dòng)，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機(jī)變化。閃變則是指電壓波動(dòng)對(duì)照明燈的視覺(jué)影響。

此外IEEE第22標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)委員會(huì)和其他國(guó)際委員會(huì)從電壓幅值和電壓波形兩個(gè)方面采用11種指標(biāo)來(lái)衡量電能質(zhì)量[3] [4] ，其中電壓幅值指標(biāo)包括：斷電(interruption)、電壓下跌(sag)、電壓上升(swell)、瞬時(shí)脈沖(impulse)、電壓波動(dòng)(fluctuation)與閃變(flicker)、電壓切痕(notch)、過(guò)電壓(over-voltage)、欠電壓(under-voltage)、電壓波形指標(biāo)包括：諧波(harmonic)、間諧波(inter-harmonic)、頻率偏差(frequency deviation)。

2.22.2電能質(zhì)量控制策略與技術(shù)

2.2.1幾種電能質(zhì)量控制策略

① PID控制：這是應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，易于在工程中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，應(yīng)用PID 控制技術(shù)最為方便。其缺點(diǎn)是：響應(yīng)有超調(diào)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)攝動(dòng)和抗負(fù)載擾動(dòng)能力較差。

② 空間矢量控制：空間矢量控制也是一種較為常規(guī)的控制方法。其原理是：將基于三相靜止坐標(biāo)系(abc)的交流量經(jīng)過(guò)派克變換得到基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq)的直流量從而實(shí)現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP 進(jìn)行處理，具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與暫態(tài)性能。也可采用簡(jiǎn)化算法以縮短實(shí)時(shí)運(yùn)算時(shí)間。

③ 模糊邏輯控制：知道被控對(duì)象精確的數(shù)學(xué)模型是使用經(jīng)典控制理論的"頻域法"和現(xiàn)代控制理論的“時(shí)域法”設(shè)計(jì)控制器的前提條件。模糊控制作為一種新的智能控制方法，無(wú)需對(duì)系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型。它通過(guò)模擬人的思維和語(yǔ)言中對(duì)模糊信息的表達(dá)和處理方式，對(duì)系統(tǒng)特征進(jìn)行模糊描述，來(lái)降低獲取系統(tǒng)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特征量付出的代價(jià)。

④ 非線(xiàn)性魯棒控制：超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置 (SMES)實(shí)際運(yùn)行時(shí)會(huì)受到各種不確定性的影響，因此可通過(guò)對(duì)SMES的確定性模型引入干擾，得到非線(xiàn)性二階魯棒模型。對(duì)此非線(xiàn)性模型，既可應(yīng)用反饋線(xiàn)性化方法使之全局線(xiàn)性化，再利用所有線(xiàn)性系統(tǒng)的控制規(guī)律進(jìn)行控制，也可直接采用魯棒控制理論設(shè)計(jì)控制器。

2.2.2 FACTS技術(shù)

FACTS，即基于電力電子控制技術(shù)的靈活交流輸電，是上世紀(jì)80年代末期由美國(guó)電力研究院(EPRI)提出的。它通過(guò)控制電力系統(tǒng)的基本參數(shù)來(lái)靈活控制系統(tǒng)潮流，使輸送容量更接近線(xiàn)路的熱穩(wěn)極限。采用FACTS技術(shù)的核心目的是加強(qiáng)交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸能力。

目前有代表性的FACTS裝置主要有：可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器、統(tǒng)一潮流控制器等。

2.2.3用戶(hù)電力(Custom Power)技術(shù)

用戶(hù)電力技術(shù)就是將電力電子技術(shù)、微處理機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等運(yùn)用于中低壓配電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)中，其目的是加強(qiáng)配電系統(tǒng)的供電可靠性，并減小諧波畸變，改善電能質(zhì)量。該技術(shù)的核心器件IGBT比GTO具有更快的開(kāi)關(guān)頻率，并且關(guān)斷容量已達(dá)MVA級(jí)，因此DFACTS裝置具有更快的響應(yīng)特性。

目前主要的FACTS裝置有：有源濾波器(APF)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、配電系統(tǒng)用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(D-STATCOM)、固態(tài)切換開(kāi)關(guān)(SSTS)等。

2.3 2.3電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置

由于電能質(zhì)量需要監(jiān)測(cè)的量很多而且大多是高度畸變的，傳統(tǒng)的方法是采用模擬信號(hào)的分析，監(jiān)測(cè)不同的電能質(zhì)量指標(biāo)使用不同的儀表。如傳統(tǒng)的測(cè)量電壓和電流有效值的電壓表、電流表，測(cè)量功率損耗的有功表、無(wú)功表，測(cè)量頻率的頻率表，還有諧波表、三相不平衡度計(jì)、電壓波動(dòng)和閃變儀[5] 。此類(lèi)儀器的不足之處是可監(jiān)測(cè)的指標(biāo)少，通用性差、精度較低、自動(dòng)化程度較低。

采用微處理器為核心的新一代數(shù)字式儀表已被廣泛應(yīng)用，核心由DSP(Digital Signal Proceeding)所構(gòu)成。一般都可和計(jì)算機(jī)相連，構(gòu)成數(shù)據(jù)處理能力較強(qiáng)的PC+DSP主從式結(jié)構(gòu)，具有顯示、存儲(chǔ)、通信、人機(jī)對(duì)話(huà)等功能。對(duì)一個(gè)站點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有較好的效果。

目前電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)傾向于采用永久性的固定設(shè)備對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，對(duì)于固定電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備而言，需要綜合考慮成本和性能進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的研制。基于微處理器的智能化電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備采用嵌入式系統(tǒng)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在設(shè)計(jì)上具有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、實(shí)時(shí)性好和成本低的特點(diǎn)?；陔pCPU的嵌入式系統(tǒng)將嵌入式DSP處理器和嵌入式微控制器相結(jié)合，通過(guò)2個(gè)CPU擴(kuò)充系統(tǒng)資源，共同分擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷，同時(shí)DSP作為高速處理器件也利于保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。這種雙CPU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和DSP的高速處理能力對(duì)于保證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等強(qiáng)大功能而又不犧牲實(shí)時(shí)性起到了關(guān)鍵作用。它具有在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、精度高、升級(jí)潛力大、實(shí)時(shí)性好、體積小、成本低的特點(diǎn)，既適用于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量分析，也適用于長(zhǎng)期的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)。

2.42.4電能質(zhì)量分析方法

電力系統(tǒng)中的各種擾動(dòng)引起的電能質(zhì)量問(wèn)題主要可分為穩(wěn)態(tài)事件和暫態(tài)事件兩大類(lèi)。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題以波形畸變?yōu)樘卣?，主要包括諧波、間諧波、波形下陷及噪聲等;暫態(tài)事件通常是以頻譜和暫態(tài)持續(xù)時(shí)間為特征，可分為脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類(lèi)[6]。

電能質(zhì)量的分析方法主要有時(shí)域仿真法、頻域分析方法和基于變換的方法。

1 時(shí)域仿真法

時(shí)域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛，其最主要的用途是利用各種時(shí)域仿真程序?qū)﹄娔苜|(zhì)量問(wèn)題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行研究。對(duì)于電壓下跌、電壓上升、電壓中斷等有關(guān)電能質(zhì)量暫態(tài)問(wèn)題，由于其持續(xù)時(shí)間短、發(fā)生時(shí)間不確定、對(duì)頻域分析提出了較高的要求，較多采用時(shí)域仿真方法。

目前EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序[7]和SPICE、PSPICE、SABER等電力電子仿真程序在研究中得到了廣泛的應(yīng)用，有的已經(jīng)被做成商業(yè)軟件。

采用時(shí)域仿真計(jì)算的缺點(diǎn)是仿真步長(zhǎng)的選取決定了可模擬的最大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過(guò)程的頻率覆蓋范圍。此外，在模擬開(kāi)關(guān)的開(kāi)合過(guò)程時(shí)，還會(huì)引起數(shù)值振蕩。

2 頻域分析法

頻域分析方法主要用于電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)問(wèn)題。比如諧波、電壓波動(dòng)和閃變、三相不平衡等。相對(duì)于暫態(tài)問(wèn)題，此類(lèi)事件具有變化相對(duì)較慢、持續(xù)事件較長(zhǎng)等特點(diǎn)。對(duì)稱(chēng)分量法是最常用的方法。它的優(yōu)點(diǎn)是概念清晰、建模簡(jiǎn)單、算法成熟，但耗時(shí)長(zhǎng)。

頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計(jì)算和混合諧波潮流計(jì)算等，該方法多用于電能質(zhì)量中諧波問(wèn)題的分析。

頻率掃描和諧波潮流計(jì)算在反映非線(xiàn)性負(fù)載動(dòng)態(tài)特性方面有一定局限性，因此混合諧波潮流計(jì)算法在近些年中發(fā)展起來(lái)。其優(yōu)點(diǎn)是可詳細(xì)考慮非線(xiàn)性負(fù)載控制系統(tǒng)的作用，因此可精確描述其動(dòng)態(tài)特性。缺點(diǎn)是計(jì)算量大，求解過(guò)程復(fù)雜。

3 基于變換的方法

在電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的基于變換的方法主要有復(fù)立葉變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二次變換、小波變換和Prony分析等5 種方法。

(1)傅立葉變換

傅立葉變換是電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中的基本方法，傅立葉變換的優(yōu)點(diǎn)是算法快速簡(jiǎn)單。但其缺點(diǎn)也很多：

① 雖然能夠?qū)⑿盘?hào)的時(shí)域特征和頻域特征聯(lián)系起來(lái)觀察，但不能將二者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

② 只能適應(yīng)于確定性的平穩(wěn)信號(hào)(如諧波)，對(duì)時(shí)變非平穩(wěn)信號(hào)難以充分描述。

③ 短時(shí)傅立葉變換(STFT)的離散形式?jīng)]有正交展開(kāi)，難以實(shí)現(xiàn)高效算法;只適合于分析特征尺度大致相同的過(guò)程，不適合分析多尺度過(guò)程和突變過(guò)程。

④ 快速傅立葉變換(FFT)變換的時(shí)間信息利用不充分，任何信號(hào)沖突都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)頻帶的頻譜散布;在不滿(mǎn)足前提條件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生“旁瓣”和“頻譜泄露”現(xiàn)象。

傅立葉變換是經(jīng)典的頻譜分析和信號(hào)處理方法。其對(duì)含有短時(shí)高頻分量與長(zhǎng)時(shí)間低頻分量的電能質(zhì)量信號(hào)分析具有一定的局限性。目前經(jīng)改進(jìn)的快速傅立葉變換(FFT)和(STFT)已經(jīng)成為電能質(zhì)量分析的基礎(chǔ)。

(2) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計(jì)算的基礎(chǔ)，它既是高度非線(xiàn)性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來(lái)描述認(rèn)知、決策及控制的智能行為。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點(diǎn)是：可處理多輸入-多輸出系統(tǒng)，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特點(diǎn);不必建立精確數(shù)學(xué)模型，只考慮輸入輸出關(guān)系即可。

缺點(diǎn)是：存在局部極小問(wèn)題，會(huì)出現(xiàn)局部收斂，影響系統(tǒng)的控制精度;理想的訓(xùn)練樣本提取困難，影響網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度和訓(xùn)練質(zhì)量;網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易優(yōu)化。

(3)二次變換法

二次變換是一種基于能量角度來(lái)考慮的新的時(shí)域變換方法。該方法的基本原理是用時(shí)間和頻率的雙線(xiàn)性函數(shù)來(lái)表示信號(hào)的能量函數(shù)。

二次變換的優(yōu)點(diǎn)是：可以準(zhǔn)確地檢測(cè)到信號(hào)發(fā)生尖銳變化的時(shí)刻;精確測(cè)量基波和諧波分量的幅值。缺點(diǎn)是：無(wú)法準(zhǔn)確地估計(jì)原始信號(hào)的諧波分量幅值;不具有時(shí)域分析功能。

(4)小波分析法

小波變換是近年來(lái)興起的一種算法，由于具有時(shí)域局部化的優(yōu)點(diǎn)，特別適合于突變信號(hào)和不確定信號(hào)的分析。目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有許多文獻(xiàn)應(yīng)用小波變換對(duì)諧波監(jiān)測(cè)[8]、電磁暫態(tài)波形分析、電力系統(tǒng)擾動(dòng)建模等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了研究。

小波變換是一種多尺度分析數(shù)字技術(shù)，它通過(guò)對(duì)時(shí)間序列過(guò)程從低分辨率到高分辨率的分析，顯示過(guò)程變化的整體特征和局部變化行為。

常用的小波基函數(shù)有：Daubechies小波、B小波、Morlet小波、Meyer小波等。

小波變換的優(yōu)點(diǎn)是：具有時(shí)-頻局部化的特點(diǎn)，特別適合突變信號(hào)和不平穩(wěn)信號(hào)分析;可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行去噪、識(shí)別和數(shù)據(jù)壓縮、還原等。

缺點(diǎn)是：在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中運(yùn)算量較大，需要采用DSP等高價(jià)格的高速芯片; 小波分析有“邊緣效應(yīng)”，邊界數(shù)據(jù)處理會(huì)占用較多時(shí)間，并帶來(lái)一定誤差。

(5)Prony分析法

Prony分析衰減的思想類(lèi)似于小波。在該方法中，信號(hào)總是被認(rèn)為可以由一系列的衰減的正弦波構(gòu)成，這些衰減正弦波類(lèi)似于小波函數(shù)。所以Prony分析方法和小波一樣，可以做多尺度的信號(hào)分析。Prony分析的主要缺點(diǎn)是計(jì)算時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。

33.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析展望

電能質(zhì)量的分析和監(jiān)測(cè)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它設(shè)計(jì)到電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制、現(xiàn)代通信等多個(gè)方面。目前乃至今后一段時(shí)間內(nèi)，它在發(fā)展中要解決以下幾方面的問(wèn)題[9]：

(1)基礎(chǔ)理論的研究

電能質(zhì)量基礎(chǔ)理論研究是對(duì)其本質(zhì)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)，包括統(tǒng)一的畸變波形行電能質(zhì)量的含義，各功率成分的定義、產(chǎn)生機(jī)理、評(píng)價(jià)體系的研究，及物理意義，科學(xué)的計(jì)算方法研究等。目前為適應(yīng)不同的需要提出許多的定義方法。各方法在數(shù)學(xué)表達(dá)式、物理意義、建立模型及實(shí)施方面各有所長(zhǎng)，但距離理論上和實(shí)際上的統(tǒng)一并易于接受的表達(dá)式尚有一定的差距，無(wú)法對(duì)電能質(zhì)量做出綜合的分析和評(píng)估。這一理論的短缺無(wú)疑將會(huì)阻礙對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)一步的深入研究。

(2)新型算法的開(kāi)發(fā)

隨著近代數(shù)學(xué)和人工智能技術(shù)的迅速發(fā)展及大量跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)交叉理論的出現(xiàn)，電能質(zhì)量分析的模型、方法和手段呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的多樣性，如何以更科學(xué)、更先進(jìn)的模型來(lái)分析電能質(zhì)量，改善其對(duì)電網(wǎng)的影響，也是電能質(zhì)量研究領(lǐng)域內(nèi)不可忽視的核心所在。就目前電能質(zhì)量的研究情況來(lái)看，小波分析、模糊數(shù)學(xué)的方法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法、遺傳算法及交叉技術(shù)將成為今后電能質(zhì)量新算法研究的主流方向?？蓱?yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法建立精確數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用小波變換對(duì)擾動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識(shí)、分類(lèi)和原因分析，應(yīng)用模糊-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法確定有效信息的傳輸、存儲(chǔ)。這些理論的推出及其日漸成熟對(duì)電能質(zhì)量研究領(lǐng)域從算法本身到算法的適用領(lǐng)域、算法性能的改善等各方面產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

(3)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)化、智能化

現(xiàn)代電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)越來(lái)越多，未來(lái)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)不僅局限于某一點(diǎn)，而是要實(shí)現(xiàn)同一供電系統(tǒng)、不同地點(diǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，甚至實(shí)現(xiàn)多個(gè)不同供電系統(tǒng)的集中監(jiān)測(cè)。在功能上，更強(qiáng)調(diào)智能化，除具有計(jì)算、顯示等功能外，還要有一定的判斷、分析、決策等功能，如能進(jìn)行事件預(yù)測(cè)、故障辨識(shí)、干擾源識(shí)別和實(shí)時(shí)控制，初步具有自動(dòng)的實(shí)用先進(jìn)的計(jì)算智能評(píng)估功能。

電能質(zhì)量分析及及其監(jiān)測(cè)是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題，如何合理、全面地分析處理各種干擾源，充分將計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為電能質(zhì)量分析與監(jiān)測(cè)所用，都是應(yīng)注意的問(wèn)題。同時(shí)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在功能上提出了更高的要求，也表明這一應(yīng)用領(lǐng)域的研究需要多種技術(shù)的相互融合和各個(gè)領(lǐng)域的密切合作。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱桂萍. 王樹(shù)民. 能質(zhì)量控制技術(shù)綜述[J] .電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002，6(10)：28-31.

[2] 林海雪. 現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問(wèn)題[J] .電網(wǎng)技術(shù)，2001，25(10)：5-12.

[3] 陳警眾. 電能質(zhì)量講座(第二講)[J] .供用電，2000，17(4)：52-55.

[4] 林海雪. 論電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)[J] .中國(guó)電力，1997，30(3)：8-10.

[5] 許遐，王蕙仁. 電能質(zhì)量的全過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)[J] .電測(cè)與儀表，1999，36(8)：4-9.

[6] 胡銘，陳行. 電能質(zhì)量及其方法綜述[J] .電網(wǎng)技術(shù)，2000，24(2)：36-38.

[7] Juan A Martinz. EMTP Application to power quality analysis in distribution networks [C]. IEEE Power Engineering Society Summer Meeting , 1999, 1: 485-486.

[8] 紀(jì)延超，冉啟文. 諧波監(jiān)測(cè)中小波變換頻域特性分析[J] .電力系統(tǒng)自動(dòng)化，1998，22(7):35-38.

[9] 丁屹峰、程浩忠、占勇. 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)及發(fā)展[J] .中國(guó)電力，2004，7(18)：18-45

作者簡(jiǎn)介：

張軍：男，碩士研究生，畢業(yè)于西安交通大學(xué)，武威供電公司調(diào)度自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)技術(shù)帶頭人。