1.产品背景

非线性负荷特别是煤矿中的大型提升机、工业制造中的机床和家用的空调、电视和电脑等大量非线性负荷向电网中注入了大量的谐波，使各种设备出现故障，如使电机负载加重，产生振荡转矩，转速周期性变化；加重集肤效应，使电机和变压器铜损、铁损增加而过热；使变压器铁心产生磁滞伸缩现象，噪声增加，甚至达到不能容许的程度；产生电压波形畸变，对电机和变压器绝缘游离（局部放电）过程的产生和发展有很大影响，引起绝缘介质强度降低，使用寿命缩短；使电力电缆容量减小，损失增加，老化加剧，泄露电流加大，有时引起单相对地击穿，造成三相短路；对通信设备、自动和远动装置、继电保护、测量设备和仪表等有各种危害。另一方面，由于电力线为扰动提供了最好的传播途径，且传播速度快，电气环境污染及面积大，影响域广，其结果可能会大大降低与其相连接的其他系统或设备的电气性能，甚至使设备遭到损坏，可见劣质的电能的危害与影响具有快速传播性。

本产品通过对电网电能质量的实时监测，能够评估电网中的谐波源及其危害大小，判断谐振发生的可能性及谐振电压，为电网的电能质量治理提供指标和决策服务。

2.产品功能与服务

该系统将在全网范围内监测电能质量信息，在线采集电压、电流、供电可靠性等各种电能质量指标，进行谐波潮流计算，在全网范围内查找谐波源，并按照危害程度对谐波源进行排序。帮助运行人员更好地采取提高电能质量的措施，提高电能质量管理水平。

充分利用“三集五大”体系建设成果，通过运营监测（控）信息支撑系统平台，对公司电网的电能质量信息和电能质量各项指标开展“全天候、全方位、全流程”即时在线监测，以全面掌握电能质量状况，实现电网运行过程中异动和问题的动态监测及自动预警，为公司决策部署提供辅助支撑，为持续提升管理绩效提供服务支持。

(1)电能质量数据采集：利用变电站电能质量在线监测终端，对监测点进行24小时不间数据采集、记录和上传。

(2)分布式数据库：主站系统与各变电站监测终端构成分布式数据库，减轻主站数据查询压力，提高分析速度。

(3)电能质量分析：建设全网电能质量监测网络，结合电网运行监测数据、谐波发射水平、功率预测等算法策略对全网进行多维分析，为确定谐波源提供完整、准确和及时的方案，并通过谐波发射水平给出全网电能质量的综合评估。

(4)辅助决策：辅助运行管理人员查找配电网隐患，如过电压、欠电压、因谐波电流造成的电网电压薄弱点，确定谐波潮流的大小和流动方向。

(5)辅助管理：生成各种电能质量报表，查讯电能质量历史数据，参与绩效考核。

3.发展前景

目前国家电网公司在电能质量监控方面所做的工作还很薄弱，监控点偏少，对监测得到的数据无法进行系统的统计分析，没有对谐波源的评估和谐波责任的划分。随着今后电力电子等非线性生产设备的大量使用，电能质量问题将日益突出，电力系统对用户电能质量的监管也会提上日程。该产品可与配电自动化系统相配合，提高供电质量，帮助电力系统确定对其他用户影响最大的谐波源，保障电网的安全稳定运行。

国家电网公司于2012年编写了《国家电网公司电网电能质量技术监督技术监督规定》，并在公司科技发展规划中特别提出了对电能质量、节能与环保建设规划，主要内容有：

（1）建设任务功率因数、线损率达到计划目标要求；电压合格率、谐波符合计划目标要求；应用软件进行优化分析,达到电容器自动投切,安装静补装置。

（2）重点研究内容

研究低压电网降损节能技术；研制开发配电网线损在线计算软件；研究无功补偿优化方案；研究电压、无功的综合调控方法；研究制定线损、电压质量的管理办法和提高电压质量的技术措施。

项目	标准要求	重点检查内容
电能质量节能与环保	1、节能组织机构及标准健全，管理流程科学，符合国家电网公司县供电企业线损规范化管理要求。	(1)节能管理组织机构及有关标准。 (2)企业线损管理流程。 (3)现场检查。
	2、应用软件进行高、低压线损理论计算。依据理论计算结果，合理确定线损指标计划，确定节能降损措施计划。	(1)高、低压线损理论计算基础资料。 (2)线损指标计划及完成情况。 (3)节能降损措施计划、完成情况及取得效果。
	3、开展全网无功优化补偿，因地制宜选用经济适用的无功优化补偿模式，取得良好效果。	(1)无功优化计算方法及数据资料。 (2)规划优化、运行优化措施及取得效果。
	4、电压监测点设置符合有关规定，开展远程电能质量监测试点。	(1)电压监测点设置依据及分布图。 (2)远程电能质量监测系统运行情况。
	5、功率因数10kV≥0.9；35kV≥0.95。	(1)变电站二次侧、10kV以上线路功率因数统计数据。 (2)实时功率因数。
	6、配电台区位于负荷中心，10kV配电线路供电半径≤15km，低压配电线路供电半径≤0.5km。	(1)设备台帐。 (2)现场检查。
	7、谐波符合国家有关规定，电压正弦波畸变率：0.38kV≤5%；10kV≤4%；35kV≤3%；110kV≤1.5%，具备谐波污染检测及治理手段。	(1)谐波源客户档案。 (2)电网谐波测试记录。 (3)谐波治理措施。
	8、重视环境保护，开展变电站建设环评工作。主要工作场所的室温、噪声和防护措施应符合劳动保护规定。	(1)企业环境保护有关标准。 (2)档案室、计量室、仪表室等保证环境要求措施的落实情况，温度、湿度记录仪设置情况。 (3)SF6 设备变电站的人员防护措施。 (4)变电站建设环评工作相关资料及批复文件。

该产品的推出和完善，能够成为配电网的一个非常有用的工具，能够在配电网得到较好的应用前景。

该成品借助山东省电力集团公司的2011年科技项目“中低压配网谐波源定位监测与经济运行管理”，现已形成了成熟的产品和研发、管理人才梯队，预计在2年内产品的年产值超过500万元。

4.产品优势

1) 就地在线监测装置之间相互独立，单元的任意增加与缩减不影响整个系统的正常运行。

2) 多功能监测终端，可通过终端图形界面任意配置监测通道，设置物理采集、软采集和函数采集通道。
  

3) 数据记录全面
  
  

序号	功能
1	测量计算功能：三相电压、电流；三相有功功率、无功功率；谐波含有率，三相电压、电流不平衡度、电压合格率等
2	数据统计存储功能：按设定的时间间隔定时记录配电变压器高低压侧各模拟量。记录天数默认为60天(可根据用户要求增加记录天数)
3	日统计记录：记录每日的总、尖、峰、平、谷的有功功率，三相电压越下限时间，三相电压越上限时间，总运行时间，变压器日有功损耗电量，日功率因数合格率，日电压合格率，变压器日平均负荷率。记录天数默认为60天（可根据用户要求增加记录天数）
4	事件记录：记录配电变压器低压母线三相电压电流越上、下限及复归时间，三相电压、电流总畸变率越上限及复归时间，三相电压、电流不平衡度越上限及复归时间，无功功率反送发生及复归时间，装置停电及来电时间。同时记录在以上电能质量问题发生时变电站各开关的运行状态和变位情况
5	监测系统能采集变压器、母联及各保护的开关状态，记录其变位时间与变位后的状态。各开关状态的时间应与模拟量时间一致，误差不大于1ms
6	系统具备良好的人机接口界面，满足自动、手动控制以及参数设定的要求
7	监测系统能够快速计算并准确跟踪被测试点的三相电压、电流同步信号，精度：0.5电角度

4) 谐波潮流计算和显示。采用GPS同步各站采集的数据，能够得到精确的谐波潮流。

5) 谐波发射水平和谐波责任计算。能够分析任意谐波源对全网节点电压的影响，辅助确定谐波源的影响范围及影响程度。

6) 谐波源全网定位。能够在全网范围内按照影响程度和影响范围对各个谐波源排序，并定位影响最大的谐波源。

       


     

7) 超限报警和事件追忆功能，能够帮助运行人员及时找到因谐波问题引起电网中故障的原因。具有录波功能

8) 高精度。符合国标A 级仪器要求。对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均采用基准算法，无近似计算，采用高精度A/D（12 位），同时采样，采集速率12.5 kHz。电压测量精度0.1级，电流测量精度0.2级，功率电度测量精度0.5级

9) 强大的通讯功能。监测单元具有RJ-45、RS-232/458、光纤、GPRS和zigbee等多种通讯方式，通讯距离不受限制。可以灵活的构建电力谐波潮流分散监测系统，同时提供灵活和便捷的数据转发设置功能。
                    

10) 谐振模态分析
            

5.现有成果附录

山东电力集团公司科研项目：中低压配网谐波源定位监测与经济运行管理，项目正在进行中。