一、上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)和相關(guān)工作簡介
上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)從2006年7月開始建設(shè)，2008年3月開始正式投入運(yùn)行，在公司領(lǐng)導(dǎo)和運(yùn)檢部的大力支持下，經(jīng)過三期的規(guī)劃建設(shè)，目前上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)共有電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)387個(gè)，覆蓋了上海電網(wǎng)380V至500kV各個(gè)電壓等級，是國內(nèi)最大的城市電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)。監(jiān)測系統(tǒng)作為日常的在線監(jiān)測手段，為上海地區(qū)電能質(zhì)量工作提供了充分的數(shù)據(jù)支撐。依托電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測中心獲得了原華東電監(jiān)局的認(rèn)可，成立了“上海供電質(zhì)量監(jiān)測中心”。
上海作為世界性城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)展一直處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，各類新興戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)和高端用電需求的發(fā)展使得上海電網(wǎng)所面臨的電能質(zhì)量問題往往也較為超前，用戶不僅僅滿足于“有電用”，而更關(guān)注于“用好電”的要求。
近幾年，關(guān)于電能質(zhì)量方面的問題日益顯現(xiàn)，面臨的民生方面投訴壓力也逐漸增加，依托上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，國網(wǎng)上海市電力公司開展了針對亞信峰會主會場照明閃變、斜土地區(qū)諧波超標(biāo)投訴、文化廣場用電異常事件、輔道站電容器噪音超標(biāo)等一系列緊急響應(yīng)和故障原因排查工作，為主管部門第一時(shí)間提出預(yù)警并提供多項(xiàng)相關(guān)分析和有針對性的治理方案，也為網(wǎng)架改造決策提供了理論和實(shí)踐依據(jù)。
2015年至今，上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)又邁入了新的發(fā)展階段。為了更好地監(jiān)管電能質(zhì)量，國家電網(wǎng)公司開始統(tǒng)推電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)，上海公司運(yùn)檢部積極承擔(dān)國網(wǎng)重點(diǎn)工作，將電能質(zhì)量監(jiān)測主站作為首批試點(diǎn)單位接入國網(wǎng)諧波監(jiān)測平臺。隨著國網(wǎng)大力推動監(jiān)測網(wǎng)擴(kuò)建和主站建設(shè)工作，監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展迎來了新的契機(jī)。
二、上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)功能劃分和結(jié)構(gòu)組成
上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測終端、監(jiān)測主站和國網(wǎng)公司電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室三部分組成。
依托電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)，國網(wǎng)上海市電力公司開展了兩方面的技術(shù)監(jiān)督工作：
①是定期發(fā)布電能質(zhì)量監(jiān)測周報(bào)、月報(bào)和年報(bào)，統(tǒng)計(jì)上海地區(qū)電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)指標(biāo)的情況和監(jiān)測終端運(yùn)行情況，反映電能質(zhì)量水平；
②是當(dāng)有電網(wǎng)故障發(fā)生且造成了大范圍電能質(zhì)量問題時(shí)，于24小時(shí)內(nèi)發(fā)布重大電壓暫降事件報(bào)告，評估本次事件的影響區(qū)域范圍和影響時(shí)間。
2.1 上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測終端現(xiàn)狀
當(dāng)前的監(jiān)測終端布點(diǎn)依據(jù)《上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置原則》執(zhí)行，主要針對上海主網(wǎng)、軌道交通和部分風(fēng)光電廠實(shí)施在線監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)分布在上海電網(wǎng)的各個(gè)地區(qū)，其中以市區(qū)范圍內(nèi)最為密集。由于監(jiān)測點(diǎn)選取較為合理，并重視監(jiān)測終端運(yùn)維工作，目前的監(jiān)測網(wǎng)能夠基本滿足上海電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測需求。
上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)地理分布圖
但是，當(dāng)前的電能質(zhì)量監(jiān)測終端仍然存在以下問題：
（1）監(jiān)測裝置老化，故障頻發(fā)，監(jiān)測終端在線率較低。
由于監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)較早，目前監(jiān)測系統(tǒng)中部分監(jiān)測終端已運(yùn)行近10年。由于當(dāng)前對于監(jiān)測終端的運(yùn)行時(shí)間、停用條件缺乏成熟的管理機(jī)制，目前這一批監(jiān)測終端仍在運(yùn)行中，且無相應(yīng)的更換撤除計(jì)劃。而由于設(shè)備老化，監(jiān)測終端運(yùn)行的故障率大大提高，一方面給監(jiān)測網(wǎng)的運(yùn)維管理帶來了很大的困難，另一方面，由于終端故障而缺失的監(jiān)測數(shù)據(jù)，也對電能質(zhì)量的監(jiān)測分析工作造成了影響。
（2）監(jiān)測系統(tǒng)覆蓋面不全，監(jiān)測系統(tǒng)存在“盲區(qū)”。
在上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)早期的規(guī)劃建設(shè)中，主要是針對上海電網(wǎng)主網(wǎng)實(shí)施在線監(jiān)測。而隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電能質(zhì)量問題的復(fù)雜性和全局性愈發(fā)突出，當(dāng)前監(jiān)測網(wǎng)對于省級計(jì)量關(guān)口、直流落點(diǎn)換流站等電能質(zhì)量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測十分薄弱。此外，由于用戶側(cè)是電能質(zhì)量監(jiān)測的重要內(nèi)容之一，新能源用戶的污染情況、敏感用戶的用電情況也受到越來越多的關(guān)注，因此有必要根據(jù)敏感用戶和污染源用戶的監(jiān)測需求對監(jiān)測網(wǎng)進(jìn)行針對性的改造擴(kuò)建。
2.2 上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測主站現(xiàn)狀
當(dāng)前的監(jiān)測系統(tǒng)主站采用“前置機(jī)-PQView主站-應(yīng)用主站”三層架構(gòu)。其中，前置機(jī)主要用于收集終端的監(jiān)測數(shù)據(jù)，形成統(tǒng)一的PQDIF文件，寫入主站數(shù)據(jù)庫；主站數(shù)據(jù)庫采用進(jìn)口的PQView數(shù)據(jù)庫，具有穩(wěn)定高效的優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用主站是上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測中心基于電能質(zhì)量工作需求開發(fā)的主站系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)事件告警、報(bào)表生成、Web發(fā)布等個(gè)性化應(yīng)用功能。
總體而言，目前監(jiān)測主站主要有以下三方面的工作：
（1）監(jiān)測分析上海電網(wǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，定期發(fā)布電能質(zhì)量監(jiān)測報(bào)告。
監(jiān)測主站的主要工作之一為定期發(fā)布上海電網(wǎng)電能質(zhì)量周/月/年報(bào)告，展示統(tǒng)計(jì)時(shí)間段內(nèi)上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。監(jiān)測報(bào)告的內(nèi)容主要分為三個(gè)部分：
上海電網(wǎng)電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)情況，主要包括諧波、電壓偏差等指標(biāo)；
上海電網(wǎng)電能高質(zhì)量暫態(tài)指標(biāo)情況，主要包括電壓暫降和暫升，通過SARFIX指數(shù)表示；
電能質(zhì)量監(jiān)測終端的運(yùn)行情況。統(tǒng)計(jì)已接入監(jiān)測系統(tǒng)的各電能質(zhì)量監(jiān)測終端的運(yùn)行情況，便于監(jiān)測終端的運(yùn)維管理。
（2）監(jiān)測暫態(tài)電能質(zhì)量事件，發(fā)布重大事件報(bào)告。
鑒于重大電壓暫降事件對于電網(wǎng)的影響和危害程度較大，上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測中心建立了針對重大電壓暫降事件的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降后，監(jiān)測系統(tǒng)會發(fā)出告警信號，當(dāng)有超過5個(gè)變電站監(jiān)測點(diǎn)監(jiān)測到本次暫降事件時(shí)，則將本次時(shí)間定義為重大電壓暫降事件，監(jiān)測中心會在24小時(shí)內(nèi)出具重大電壓暫降事件報(bào)告。事件報(bào)告的主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：
①描述事件現(xiàn)象，展現(xiàn)事件波形，通過事件波形分析校核是；
②評估事件影響范圍和影響程度；
③通過仿真計(jì)算，展現(xiàn)該次事件對監(jiān)測網(wǎng)未覆蓋區(qū)域的影響程度。
（3）通過監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量問題，為現(xiàn)場監(jiān)測提供方向。
由于當(dāng)前監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)有限，難以實(shí)現(xiàn)對于上海電網(wǎng)的全面監(jiān)測，對于部分電能質(zhì)量問題難以獲取全面的監(jiān)測數(shù)據(jù)以支撐分析評估工作。因此目前的監(jiān)測分析工作通常是以在線監(jiān)測與現(xiàn)場檢測相結(jié)合的模式展開。針對在線監(jiān)測時(shí)發(fā)生的電能質(zhì)量問題，通過現(xiàn)場檢測的手段獲取更具體的數(shù)據(jù)，經(jīng)過全面的分析后發(fā)現(xiàn)問題的原因，從而解決問題。2013年開展的斜土地區(qū)電能質(zhì)量專項(xiàng)測試便是該工作模式的典型案例。
但是電能質(zhì)量監(jiān)測主站仍然暴露出架構(gòu)落后和通信實(shí)時(shí)性不高等不足：
監(jiān)測主站采用監(jiān)測終端-前置機(jī)服務(wù)器-主站數(shù)據(jù)庫三層結(jié)構(gòu)，終端采集數(shù)據(jù)需要在前置機(jī)中經(jīng)過層層解析才能進(jìn)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性對前置機(jī)性能依賴程度很高，一旦前置機(jī)出現(xiàn)故障將對監(jiān)測網(wǎng)造成不可挽回的損失；
監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)通過四區(qū)公共業(yè)務(wù)通道進(jìn)行傳輸，經(jīng)常會因?yàn)橥ǖ雷枞蛘呷藶榈脑驅(qū)е聰?shù)據(jù)丟失，也是電能質(zhì)量監(jiān)測主站的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，研究改進(jìn)監(jiān)測主站軟硬件結(jié)構(gòu)是本項(xiàng)目順利開展的前提和基礎(chǔ)。
2.3 上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室介紹
電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)實(shí)驗(yàn)室于2009年獲得國家電網(wǎng)公司實(shí)驗(yàn)室命名，服務(wù)于上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和技術(shù)支撐，主要由三大功能系統(tǒng)組成：上海電能質(zhì)量監(jiān)測管理系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測終端實(shí)驗(yàn)室檢測系統(tǒng)和電能質(zhì)量仿真建模及計(jì)算評估系統(tǒng)。
上海電能質(zhì)量監(jiān)測管理系統(tǒng)能對穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測和分析，包括頻率偏差、電壓偏差、諧波、三相不平衡度、電壓波動和閃變、電壓暫升、電壓暫降和電壓中斷。電能質(zhì)量監(jiān)測終端實(shí)驗(yàn)室檢測系統(tǒng)能夠完成電能質(zhì)量監(jiān)測終端電壓、電流精度檢測；電能質(zhì)量監(jiān)測終端電能指標(biāo)精度檢測；電能質(zhì)量監(jiān)測終端諧波（間諧波）指標(biāo)精度檢測；電能質(zhì)量監(jiān)測終端電壓閃變指標(biāo)精度檢測；電能質(zhì)量監(jiān)測終端電壓暫降指標(biāo)精度檢測等。電能質(zhì)量仿真建模及計(jì)算評估系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)和電力負(fù)荷的仿真建模；基波潮流、諧波電壓電流、三相不平衡度、馬達(dá)起動引起電網(wǎng)電壓暫降等主要電能質(zhì)量指標(biāo)的計(jì)算。
實(shí)驗(yàn)室根據(jù)“三集五大”建設(shè)要求，從試驗(yàn)?zāi)芰μ嵘⒖蒲泄ぷ鳌⒓夹g(shù)交流、人才隊(duì)伍培養(yǎng)、制度規(guī)范性建設(shè)等方面，分析面臨的形勢，提出了主要工作目標(biāo)和重點(diǎn)工作任務(wù)。以能力建設(shè)為基礎(chǔ)，以科技項(xiàng)目研究為依托，以管理提升為保障，提出實(shí)驗(yàn)室的主要發(fā)展方向：
以上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測管理系統(tǒng)為研究平臺，從穩(wěn)態(tài)到動態(tài)電能質(zhì)量問題進(jìn)行研究。
將研究平臺與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，解決上海乃至華東地區(qū)存在的電能質(zhì)量問題。
加強(qiáng)對特高壓、新能源和配網(wǎng)的電能質(zhì)量影響的研究，服務(wù)國網(wǎng)公司發(fā)展規(guī)劃。
三、上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)中長期規(guī)劃和展望
針對目前監(jiān)測系統(tǒng)的不足之處，結(jié)合國網(wǎng)諧波平臺建設(shè)要求，對上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)作出如下規(guī)劃：
3.1 近期目標(biāo)
（1）根據(jù)國網(wǎng)統(tǒng)推計(jì)劃進(jìn)行電能質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)擴(kuò)容。目前上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)已有387個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，但遠(yuǎn)未滿足全面監(jiān)測和分析的需求，需要進(jìn)一步完善監(jiān)測網(wǎng)。
根據(jù)國家電網(wǎng)公司電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)推建設(shè)計(jì)劃，針對原監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測盲區(qū)，選取了包括省級計(jì)量關(guān)口、直流落點(diǎn)換流站、軌道交通、風(fēng)光電廠、污染源用戶和敏感用戶等各類電能質(zhì)量關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的217個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，將于2017年全部完成覆蓋，建設(shè)完成后上海電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測點(diǎn)將達(dá)到604個(gè)，監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測能力將顯著提升。
（2）電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)跨平臺融合和協(xié)同。國網(wǎng)公司目前存在多種生產(chǎn)管理系統(tǒng)，包括資產(chǎn)管理系統(tǒng)PMS2.0、智能運(yùn)檢管控平臺、生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)OMS、生產(chǎn)搶修系統(tǒng)TCM等，電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)相對比較封閉，還未實(shí)現(xiàn)與上述系統(tǒng)的融合和協(xié)同。
電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)是對電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的信息展示，上述不同生產(chǎn)管理系統(tǒng)中包含電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、潮流信息、地理信息等多種結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)間隱含有大量相關(guān)關(guān)系尚未被發(fā)掘,通過開發(fā)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口，在廣域?qū)＞W(wǎng)上打通跨專業(yè)、跨單位、跨區(qū)域的現(xiàn)實(shí)壁壘，解析數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,可以對電力設(shè)備的健康狀態(tài)、運(yùn)行效率等做出預(yù)測,更能夠發(fā)現(xiàn)基于因果關(guān)系很難發(fā)現(xiàn)的潛在規(guī)律。
3.2 遠(yuǎn)期目標(biāo)
探索電能質(zhì)量監(jiān)測全覆蓋和運(yùn)維管理水平提升，達(dá)到監(jiān)管治一體化“零死角”。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)長期的過程，而不是一蹴而就的，應(yīng)該依據(jù)電網(wǎng)的發(fā)展需要、負(fù)荷類型的變化實(shí)際、電能質(zhì)量狀況的變化趨勢，實(shí)現(xiàn)動態(tài)式跟蹤建設(shè)，持續(xù)不斷修訂監(jiān)測規(guī)劃和原則，通過年度綜合評價(jià)決定下一年的建設(shè)計(jì)劃，最終實(shí)現(xiàn)源網(wǎng)荷全覆蓋和多種生產(chǎn)管理系統(tǒng)的融會貫通。在堵漏和防止污染源的基礎(chǔ)上，根據(jù)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析結(jié)果和數(shù)據(jù)，研究提升供電質(zhì)量策略和方法，為用戶量身定制電能質(zhì)量治理方案，雙管齊下，提升服務(wù)用戶水平。