系 统 概 述
电能质量智能信息系统(PQIIS)是在电能质量监测网络的基础上开发的电能质量分析评估软件。系统通过对电能质量监测网络的数据采集、PQDIF 数据解析、电能质量基础数据计算处理形成电能质量数据中心,利用电能质量指标数据, 不仅实现了对整体监测网络的电能质量全面的分析评估,还实现了对电能质量海量指标数据的数据挖掘、在线分析查询,形成对电能质量的深层次、多角度、智能化分析和可视化展示;利用该系统可以输出电能质量评估报告和统计分析报表,实现电能质量日常事务管理,提供电能质量综合治理辅助决策支持。
一、PQIIS利用电能质量数据中心的指标数据,实现电能质量等级评定。
二、PQIIS的重要功能1、实现对暂降原因和暂降源的识别判断;
2、实现对背景谐波与用户谐波的识别分析;
3、实现对扰动类型的识别分析;
4、实现新能源(包括风能、光伏等)接入的电能质量评估和重污染负荷(钢铁、冶炼与 电气化铁路)条件下的电能质量评估;
5、通过治理方案的设计和治理预期与实际运行数据对比,对治理
方案进行评价,为电能质量综合治理提供决策支持。
电能质量智能信息系统(PQIIS)由电能质量数据中心及应用系统组成。系统结构如图 1-1 所示。
能质量智能信息系统(PQIIS)管理的对象是监测站点(监测设备),对各监测站点的数据进行计算处理,实现整体监测网络的电能质量分析。将监测站点与所属单位(如省公司、地区公司、县市公司)建立关联,构建灵活的组织结构体系,从而实现电能质量多级管理模式。
(1) 集中部署方式
PQIIS集中部署在公司本部。建立具有树型结构的组织机构体系,实现多级单位信息管理;可以实现电力公司本单位及其下属各单位的电能质量数据分析及信息管理。部署一套系统,实现多级共享。
(2) 分散部署方式
当监测站点不断增加、电能质量分析对指标数据要求越来越高,将造成电能质量基础数据的数据量越来越大,系统运行效率和网络数据传输面临巨大挑战;同时,随着电能质量监测网络规模扩大,电能质量管理需要细分,不同层级的单位需要管理和监测不同电压等级的电能质量。分布式管理是很好的解决方案。
电能质量智能信息系统(PQIIS)主要包括以下子系统:监测设备通讯与数据管理子系统(C/S)、后台数据计算子系统(C/S,Windows 服务)、基于 Web 的数据分析子系统、多维数据分析子系统、凹陷域分析子系统等。各个子系统的功能模块如表 2-1 所示。
表 2-1 各子系统功能模块介绍
子系统 |
功能模块名称 |
功能说明 |
监测设备通讯与数据管理子系统 |
监测设备管理 |
对监测设备的属性及状态(是否连通)进行管理 |
设备通讯服务 |
与监测设备进行通讯,接收监测设备采集的电能 质量数据 |
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实时数据显示 |
实时显示 3s 数据的波形 |
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数据解析入库 |
接收监测设备上的实时数据及历史数据,解析入
库 |
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后台数据计算子系统 |
暂降计算 |
暂降事件特征值计算、基于时间的合并、基本 SARFI 指标计算、暂降原因判断、暂降源定向 |
稳态计算 |
基于 vs/sh 的监测点/电压等级日/周/月/季/年稳 态指标的计算 |
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谐波计算 |
基于多个周波的电压/电流采样波形进行谐波分 离,最终计算背景谐波及用户谐波 |
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综合评估计算 |
对多项稳态指标数据进行综合,计算监测点/电 压等级/区域的日/周/月/季/年综合评估结果 |
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扰动分类 |
对于采集的所有事件,基于事件的录波数据识别 出扰动类型 |
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重负荷谐波电流排放计算 |
计算污染负荷产生的谐波电流 |
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基于 Web 的数据分析子系统 |
GIS 地图导航 |
在地理背景上显示电网结构及电能质量信息 |
基于 SVG 的可视化显示 |
主接线图及监测点的可视化显示,监测数据的实 时显示 |
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历史数据查询 |
暂降事件查询,暂升数据查询,稳态基础数据查 询 |
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电能质量评估 |
暂降分析,稳态评估,系统综合评估 |
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特级用户电能质量评估 |
特级用户信息维护,特级用户暂降事件等级评 估,特级用户综合等级评估 |
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监测设备统一管理 |
基于 Web 服务技术实现监测设备对时,监测设 备信息查询,监测设备参数查询与设置 |
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智能分析 |
暂降源分析,背景谐波分析,扰动类型识别,用 户侧暂降分析 |
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新能源评估——风能接入评 |
风能功率分级设置,基于功率分级的稳态评估报 |
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估 |
表,风能接入评估报表,相关性分析报表,相关 性图形分析,低电压穿越统计 |
新能源评估——光伏发电评
估 |
趋势分析,相关性分析,光伏发电评估报表 |
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光伏功率预测 |
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重负荷评估 |
重负荷功率分级设置,重负荷稳态评估报表,相关性分析报表,相关性图形分析,支路谐波电流排放分析,重负荷与标准负荷的关联度分析,总量控制原则下的允许电流污染排放量分析 |
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电流污染排放的评价与定价 |
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报警管理 |
暂降报警设置,负责人管理,报警日志管理 |
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辅助管理 |
电能质量标准管理,案例管理 |
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治理决策支持 |
主要电能质量问题分析,治理方案维护,已装设 备管理,设备设计方案,预期的治理效果评价 |
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电压合格率智能分析 |
电压合格率统计与查询,智能化分析与诊断功 能,GIS 显示 |
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系统管理 |
组织机构维护,权限管理,监测点管理,变电站 管理,日志管理 |
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多维数据分析与预测预警子系统 |
多维数据分析 |
暂降事件多维分析,稳态评估多维分析,综合评估多维分析 |
预测 |
支持多种预测算法的日稳态指标预测 |
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预警 |
支持网页预警、Email 预警,预警信息查询,预 警管理 |
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凹陷域分析 |
获取电网静/动态数据 |
基于 IEC61970 标准接口获取安全生产管理信息系统和设备管理系统的静态数据; 基于IEC61970 标准接口获取 SCADA 系统的动态数 据。 |
生成电网实时拓扑 |
综合电网的静态数据和动态数据,利用拓扑分析 算法形成电网实时拓扑 |
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凹陷域计算 |
分析所关注的 PCC 点在典型运行方式下因短路 造成的不同暂降幅值的电压凹陷域 |
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可视化展示 |
基于 SVG 以不同的颜色显示电压凹陷域 |
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电动汽车电能质量评估与有序充电分 |
充电站电能质量监测与评估 |
硬件平台搭建,基础数据采集,PQDIF 文件解 析入库,暂态评估,稳态评估 |
有序充电分析 |
基于对现有大型充电站供电侧负荷功率与供电变压器功率监测数据的分析,以及负荷功率的预测,研究并建立充电站有序充电模型,自动形成日前有序充电时序表建议,实现并评估对供电变 电站功率的填谷作用与效果 |
析 |
充电站电能质量综合调控 |
通过对充电站进线电能质量测试分析,研究充电站对接入电网的影响程度,若影响到电网安全运行,则发出报警,采取相应的调控措施;根据电能质量实时监测分析,研究充电机投入台数、投 入相别与充放电策略 |
电力冲击负荷管理平台 |
接入管理 |
受理管理,评估管理,治理管理,接入办理 |
信息管理 |
台帐查询,典型案例 |
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运行管理 |
电能质量监测分析 |
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系统管理 |
组织机构管理,权限管理,冲击负荷监测点管理, 日志管理 |
4.1 暂降源分析
暂降源分析包括暂降原因判断及暂降源定向。可以根据区域电网、监测点和时间段对单个事件的暂降原因及定向进行查询分析。系统将列表显示所有符合条件的暂降事件,并显示暂降原因、定位信息。选择某个事件可以查看该事件的波形图和 RMS 曲线图,以辅助分析判断。
对监测点记录的大量的电能质量扰动数据实现自动分类,给出扰动的类型
(如瞬变振荡、电压 RMS 暂态越限、过电压、短时停电、电压暂降、电压暂升、波形畸变、中性点漂移、不平衡、电压偏差、电压偏差兼不平衡等),从而为电能质量问题的分析提供依据。
风电场接入评估包括:风能功率分级设置、风能稳态评估报表、风能接入评估报表、低电压穿越统计。
光伏发电评估包括以下模块:光伏相关性分析、光伏趋势分析、光伏稳态评估报表。
电能质量报警子系统的功能是对数据计算子系统计算后的数据进行监测。当电压暂降幅值和持续时间超过预定的阀值、综合评估的结果超过预定的报警级别或设备状态异常时,通过手机短信、电子邮件等形式向相关负责人发送报警信息。系统提供用户自定义报警策略的功能,即用户可以设置预警阀值,为适应电能质量多级管理模式,可以分级设置报警,即发生在不同层级的电能质量问题,向不
同人员报警。用户可以自行设置报警时间和频率。
包括主要电能质量问题进行分析,已经安装的治理装置治理效果分析、治理方案设计等。
电能质量监测系统积累了海量的监测数据,包括电能质量基础指标数据和分析评估的结果数据。这些数据包含了多种属性信息,如:时间、监测站点、电压等级、区域电网以及稳态和暂态指标和综合评估等级等等。利用 OLAP 在线分析查询工具,用户可以自定义分析模型,根据各自经验在海量数据中实现多角度、多层次的分析,最终,找出电能质量问题发生、发展的变化趋势,并根据电能质量扰动严重情况进行预警。
辅助管理包括电能质量标准管理及案例管理。
系统管理是电能质量智能信息系统(PQIIS)的重要功能模块,通过对组织机构维护、用户权限管理、监测点管理可以实现系统监测站点灵活扩充、电能质量多级管理和电能质量数据信息共享。
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