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摘要：本文通过对电能质量在线监测基本功能的分析，提出一种电能质量在线监测系统，并对该系统的设计结构、系统功能模块进行说明。
关键词：电能质量；在线监测；系统设计
电能质量问题已不仅仅是电力系统稳态运行条件下电压和频率偏差等的基本技术问题，并且已被提升为关系到整个电力系统及设备的安全、稳定、经济、可靠运行，关系到电气环境工程保护，关系到整个国民经济的总体效益和发展战略的高度来认识。如何保证优质供电以及有效改善电能质量的管理，首先要解决的问题就是必须建立科学、准确和符合生产实际需要的电能质量实时在线监测系统。
【分类号】：TP311.52
一、 系统基本功能
一套完整的电能质量在线监测系统，应该包括数据采集、数据分析、专家系统、远程设置、信息发布、系统维护等功能。
1. 数据采集功能
通常由安装于各监测点的监测装置（监测终端）来完成。通过对电流、电压、开关量状态等信息的监测，完成电能质量指标数据的采集。
2. 数据分析功能
监测系统可自动生成分析报表或图形，可打印输出；可按不同的电压等级或不同区域对任意时间段的电能质量指标进行统计分析；电能质量各项指标可以以饼状图、柱状图等形式表示，并可生成任意时间段的趋势曲线。
3. 专家系统功能
建立和完善电能质量知识库，形成专家系统，并结合决策支持技术，可对区域电网从不同侧面了解和预知电压、电流质量以及系统整体运行质量的状况，可对电能质量可能造成的危害、影响程度和影响范围作出判断，从而为电力公司对电能质量的治理提供科学的决策依据，并可为相关电能质量纠纷的解决提供重要依据。
4. 远程参数设置、修改功能
监测点仪器可通过管理员或具有设置权限的人员进行远程设置监测参数及其限值；可灵活增加电能质量监测点；可手工将数据录入数据库中。
5. 信息发布、交互功能
网站应提供公共的信息交流平台，如公告、论坛等以便于专职人员的技术交流和学习，同时还涉及透明电价与按质论价的电力市场信息发布。
6. 系统维护功能
系统应对系统管理员提供权限分配功能，系统管理员可根据人员职能需要方便的对用户进行授权和其他安全控制；系统管理员可方便的对用户进行增减，对公告栏、论坛、留言等进行维护。
二、 系统软件设计
电能质量在线监测系统由监测装置、数据库服务器和Web服务器组成，同时配合强大的后台分析软件。系统能自动采集各监测点的电能质量实时数据和历史数据，录入数据库服务器，用户可通过Web服务器查看各监测点的实时数据和历史数据，最大限度的实现了信息的集成和资源的共享，以及对监测体系的统一管理、统一调度。
1. 系统整体设计
操作系统选用Windows 2000 Server，提供全面的Web及Intranet服务，从简单的站台管理到进阶的网络应用程序及动态媒体服务，这些服务是组织配置Intranet（企业内部网）及Web商业解决方案所需要的。
系统数据库服务器采用SQL Server 2000关系数据库管理系统，它支持大数据量、多用户的高性能事务处理和完整性控制，支持分布式数据库和分布处理。
系统软件基于B/S的三层体系结构，通过选用ASP.Net开发工具，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。
电能质量在线监测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。
2. 系统功能模块设计
系统的业务功能与模块划分：
2.1用户管理子模块
系统按功能权限可划分为三种用户：普通用户、高级用户和管理员。普通用户被设置为最低权限，通常只能进行数据查询、图形查询、统计报表的等操作；高级用户除享有普通用户的权限外，还可以进行系统参数设置、公告管理；管理员拥有系统的最高权限，可根据不同的用户赋予其不用的权限，同时可以添加或删除各用户。
2.2数据查询子模块
系统可根据客户层的要求，自动连接对应站点，实时接收站点的测量数据、波形、频谱，并显示于客户层，系统中的计算机可随时调阅数据。
查询内容有：电压、电流总畸变率；50Hz电压、电流谐波；电压三相不平衡度、电流三相不平衡度；有功功率、无功功率、视在功率、功率因数；频率；闪变；电压暂降。
2.3圖形查询子模块
图形查询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。
2.4统计报表子模块
监测系统的核心内容，在所设定好时间范围内各测量指标超标情况的统计信息，并对数据库服务器采集的历史数据进行统计分析（分析数据包括最大值、最小值、平均值、总测量次数、超标次数、超标次数所占比例等），形成各种统计报表和图形显示，并提供打印。
可按年、季、月、日以及指定时间段生成统计报表、合格率报表。内容包括：各次谐波、频率、有功、无功、功率因数等。
5. 系统参数设置子模块
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。
6. 公告管理子模块
公告栏、论坛、访客留言的发布、删除和修改。
三、 结语
本文着重描述了电能质量在线监测系统的整体设计及系统软件各功能模块在.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，对全面了解监测点的电能质量有极大的帮助。随着对监测点测量数据的积累，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成为今后研究工作的重点，对提高电网的运行效率有积极的作用。
参考文献：
[1]邹一琴，张忠禄，刘连光.电能质量及其在线监测方法研究[J].中国科技信息，2007.
[2]王海东，禹成七，王黎冬.电能质量在线监测系统的研究[J].华北电力大学学报，2004，07.
[3]郭育生，于月芬.基于虚拟测量技术的电能质量监测系统[J].电测与仪表，2008.
[4]段成刚，欧阳森，宋政湘.新型在线实时电能质量监测设备的设计[J].电网技术，2004.
作者简介：
门连生，男，40岁，生于1973年2月，籍贯：山西省晋城市，毕业于太原科技大学计算机与技术专业，现就职于国网晋城泽州供电公司，工程师。
关键词：电能质量；在线监测；系统设计
电能质量问题已不仅仅是电力系统稳态运行条件下电压和频率偏差等的基本技术问题，并且已被提升为关系到整个电力系统及设备的安全、稳定、经济、可靠运行，关系到电气环境工程保护，关系到整个国民经济的总体效益和发展战略的高度来认识。如何保证优质供电以及有效改善电能质量的管理，首先要解决的问题就是必须建立科学、准确和符合生产实际需要的电能质量实时在线监测系统。
【分类号】：TP311.52
一、 系统基本功能
一套完整的电能质量在线监测系统，应该包括数据采集、数据分析、专家系统、远程设置、信息发布、系统维护等功能。
1. 数据采集功能
通常由安装于各监测点的监测装置（监测终端）来完成。通过对电流、电压、开关量状态等信息的监测，完成电能质量指标数据的采集。
2. 数据分析功能
监测系统可自动生成分析报表或图形，可打印输出；可按不同的电压等级或不同区域对任意时间段的电能质量指标进行统计分析；电能质量各项指标可以以饼状图、柱状图等形式表示，并可生成任意时间段的趋势曲线。
3. 专家系统功能
建立和完善电能质量知识库，形成专家系统，并结合决策支持技术，可对区域电网从不同侧面了解和预知电压、电流质量以及系统整体运行质量的状况，可对电能质量可能造成的危害、影响程度和影响范围作出判断，从而为电力公司对电能质量的治理提供科学的决策依据，并可为相关电能质量纠纷的解决提供重要依据。
4. 远程参数设置、修改功能
监测点仪器可通过管理员或具有设置权限的人员进行远程设置监测参数及其限值；可灵活增加电能质量监测点；可手工将数据录入数据库中。
5. 信息发布、交互功能
网站应提供公共的信息交流平台，如公告、论坛等以便于专职人员的技术交流和学习，同时还涉及透明电价与按质论价的电力市场信息发布。
6. 系统维护功能
系统应对系统管理员提供权限分配功能，系统管理员可根据人员职能需要方便的对用户进行授权和其他安全控制；系统管理员可方便的对用户进行增减，对公告栏、论坛、留言等进行维护。
二、 系统软件设计
电能质量在线监测系统由监测装置、数据库服务器和Web服务器组成，同时配合强大的后台分析软件。系统能自动采集各监测点的电能质量实时数据和历史数据，录入数据库服务器，用户可通过Web服务器查看各监测点的实时数据和历史数据，最大限度的实现了信息的集成和资源的共享，以及对监测体系的统一管理、统一调度。
1. 系统整体设计
操作系统选用Windows 2000 Server，提供全面的Web及Intranet服务，从简单的站台管理到进阶的网络应用程序及动态媒体服务，这些服务是组织配置Intranet（企业内部网）及Web商业解决方案所需要的。
系统数据库服务器采用SQL Server 2000关系数据库管理系统，它支持大数据量、多用户的高性能事务处理和完整性控制，支持分布式数据库和分布处理。
系统软件基于B/S的三层体系结构，通过选用ASP.Net开发工具，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。
电能质量在线监测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。
2. 系统功能模块设计
系统的业务功能与模块划分：
2.1用户管理子模块
系统按功能权限可划分为三种用户：普通用户、高级用户和管理员。普通用户被设置为最低权限，通常只能进行数据查询、图形查询、统计报表的等操作；高级用户除享有普通用户的权限外，还可以进行系统参数设置、公告管理；管理员拥有系统的最高权限，可根据不同的用户赋予其不用的权限，同时可以添加或删除各用户。
2.2数据查询子模块
系统可根据客户层的要求，自动连接对应站点，实时接收站点的测量数据、波形、频谱，并显示于客户层，系统中的计算机可随时调阅数据。
查询内容有：电压、电流总畸变率；50Hz电压、电流谐波；电压三相不平衡度、电流三相不平衡度；有功功率、无功功率、视在功率、功率因数；频率；闪变；电压暂降。
2.3圖形查询子模块
图形查询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。
2.4统计报表子模块
监测系统的核心内容，在所设定好时间范围内各测量指标超标情况的统计信息，并对数据库服务器采集的历史数据进行统计分析（分析数据包括最大值、最小值、平均值、总测量次数、超标次数、超标次数所占比例等），形成各种统计报表和图形显示，并提供打印。
可按年、季、月、日以及指定时间段生成统计报表、合格率报表。内容包括：各次谐波、频率、有功、无功、功率因数等。
5. 系统参数设置子模块
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。
6. 公告管理子模块
公告栏、论坛、访客留言的发布、删除和修改。
三、 结语
本文着重描述了电能质量在线监测系统的整体设计及系统软件各功能模块在.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，对全面了解监测点的电能质量有极大的帮助。随着对监测点测量数据的积累，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成为今后研究工作的重点，对提高电网的运行效率有积极的作用。
参考文献：
[1]邹一琴，张忠禄，刘连光.电能质量及其在线监测方法研究[J].中国科技信息，2007.
[2]王海东，禹成七，王黎冬.电能质量在线监测系统的研究[J].华北电力大学学报，2004，07.
[3]郭育生，于月芬.基于虚拟测量技术的电能质量监测系统[J].电测与仪表，2008.
[4]段成刚，欧阳森，宋政湘.新型在线实时电能质量监测设备的设计[J].电网技术，2004.
作者简介：
门连生，男，40岁，生于1973年2月，籍贯：山西省晋城市，毕业于太原科技大学计算机与技术专业，现就职于国网晋城泽州供电公司，工程师。