复杂电网谐波分析与谐波电能计量系统设计与开发

工作的可靠性。GPRS通信终端完成了监测终端与数据处理系统之间的无线网络信息交换。

数据处理系统由计算机服务器、因特网络设备、打印机、电源系统等组成，并配有专门设计开发的谐波监测分析与管理软件，及时传送和处理监测终端的谐波信息，存储、记录和打印，以便更进一步开展二次数据分析处理。

第一层为数据采集层，负责故障数据的收集，主要由谐波监测终端、GPRS DTU模块构成，共同完成对系统谐波电流以及功率的整合收集；

第二层为数据传输层，负责将谐波数据打包上传至数据中心，可选有线或无线传输方式，本文采用GPRS+Internet链路的方法，在经济性、可行性方面均有提高；

第三层为数据处理层，开发专用于配电网谐波电流以及功率的分析软件，对谐波电流特征进行分析处理以及实现谐波数据的可视化。同时数据处理层配备数据库服务器和Web服务器，方便用户访问，保证存储数据的可靠性与安全性；

第四层为用户操作层，通过远程桌面连接方式实现对虚拟服务器上数据中心软件的操作，查看谐波电压、谐波电流、谐波功率等数据以及历史数据记录，可在任何联网的计算机上查看，不受时间、地域的限制，提高了用户操作的便捷性。

谐波监测系统可实现对谐波电压、电流数据的远程采集分析，既可以定时启动采集，也可以实现主动采集，即主站发送命令到终端，终端接收到采集指令后，收集配网电压、电流、功率数据。文中设计的监测系统接线如图4所示。

3 应用效果

本文按照上述原理开发了谐波溯源分析方法与监测系统设计，并在广西电网公司钦州供电局所辖电网开展了示范性应用。选择钦州市区三个供电点分别安装了三套谐波监测装置，开发了面向多装置的基于GPRS+Internet通信网络的远程监测分析软件[12]，如图5和图6所示。三套谐波监测装置已连续运行了5个月，监测数据上传稳定可靠。

表1所列为示范系统在某一时刻的实测结果，图7所示为谐波功率在一天中的变化。可以看出，该系统的5次谐波和7次谐波功率为负，谐波功率随时间不断变化。

由图7可以看出，对于同一个监测地点而言，同一用户在不同时刻呈现出不同的谐波性质，谐波源荷性质随时间不断变化，但同一用户相对稳定；同一用户对不同的谐波次数呈现出不同的源荷性质。

4 结 语

谐波对工业生产存在着不同程度的影响，这种影响会导致电表计量误差偏大或影响其他生产设备的使用寿命等，通过对实际系统的监测分析有助于进一步认识和评估这种影响。通过理论分析和实测结果，可得出以下结论：

（1）由于配电网接线复杂，针对不同谐波源的源荷性质应选择合适的监测位置，监测位置谐波含量须丰富且稳定；

（2）本文提出的基于谐波功率的电网谐波溯源方法是正确可行的；

（3）同一用户在不同时刻的谐波功率和源荷性质可能不相同。

参考文献

[1] WILKOSZ K. Single-point measurement localization of prevailing harmonic sources in a power system[C]// International Conference on Environment and Electrical Engineering.IEEE， 2012：1-6.

[2] STEVANOVI D， PETKOVI P. A single-point method based on distortion power for the detection of harmonic sources in a power system[J].Metrology & measurement systems， 2014， 21（1）：3-14.

[3] FERNANDEZ F M， CHANDRAMOHANAN NAIR P S. Method for separation of customer and utility contributions of harmonics at point of common coupling[J].Iet generation transmission & distribution， 2013，7（4）：374-381.

[4]刘欣，杨北革，王健，等.新型高压电能表的研究[J].电力系统自动化，2004，28（9）：88-91.

[5]薛太林，康佳.基于频域伸缩的改进DFT算法[J]. 电测与仪表，2015，52（3）：18-21.

[6] THUNBERG E， SODER L. A Norton approach to distribution network modeling for harmonic studies[J].IEEE transactions on power delivery， 1999，14（1）：272-277.

[7]王建勋，刘会金，刘春阳.基于复合判据的谐波/间谐波源识别方法[J].电力自动化设备，2013， 33（7）：63-69.

[8] ZHANG W， GAO W. The Embedded Smart Home Control System Based on GPRS and Zigbee[C]// MATEC Web of Conferences. EDP Sciences， 2015.

[9] CHANG M， WANG Q. Application of wireless sensor network and gprs technology in development of remote monitoring system[J]. Telkomnika： indonesian journal of electrical engineering， 2015，13（1）： 151-158.

[10]黃新波，唐书霞，刘家兵，等.青海—西藏交直流联网工程输电线路在线监测通信网络设计与应用[J].高电压技术，2013，39（11）：2589-2596.

[11] JALILIAN M， SARIRI H， PARANDIN F， et al. Design and implementation of the monitoring and control systems for distribution transformer by using GSM network[J]. International journal of electrical power & energy systems， 2016，74： 36-41.

[12]沈鑫，曹敏，薛武，等.基于物联网技术的输变电设备智能在线监测研究及应用[J].南方电网技术，2016，10（1）：32-41.

推荐访问:谐波 电能 电网 计量 分析