摘要：随着中国社会经济的高速发展，民众对电能质量与治理的需求日益增高，在工艺生产中，越来越多的应用标准化自动生产线与精密设备、智能设备，电能技术的发展迎来了新的机遇。本文通过对电能质量治理技术进行科学的深入研究，探索电能质量治理技术的发展趋势，以期更有效地控制和测量电能质量。
关键词：电能质量；标准治理；措施
引言
随着社会经济的发展，对配电系统的可靠性和供电质量提出了更高的要求。然而，整个配电系统中存在大量的谐波，严重影响了电能质量。若配电系统中的谐波不能被有效清除或治理，必将影响配电系统的稳定性和安全性，损坏用电设备，甚至造成不必要的经济损失和不良的社会影响。针对电能质量问题带来的危害和影响，国家编制了《电能质量—供电电压允许偏差》、《电能质量—电压允许波动和闪变》和《电能质量—三相电压允许不平衡度》等标准，并提出了“谁污染、谁治理”等管理措施，在电能质量的分析和监测方面取得了一定成效。但配电系统结构的复杂性和用电企业治理能力方面的局限性，使得配电系统电能质量问题不能得到有效治理。为此，本文提出一套以“监测＋治理＋评估”为核心的治理方案，利用监测系统对系统电能质量进行监测，再根据监测数据对污染源进行分析和专项治理。
1电能质量问题产生的原因
产生电能质量问题的原因有许多，经过专业的研究可以将原因大致分为以下三种：（1）供电结构发生了变化。过多地使用大功率电器，电流过大，导致过度消耗与损害电力系统，使得电能质量下降。（2）市场竞争加剧。电力企业为了争取更多的市场，提高用户满意程度，施行开放性的电力管理方式，导致电力企业之间在电力系统管理模式上产生了分歧。不同的电力管理方式导致电力系统发生混乱，对供电的稳定性与安全性产生了严重的影响，电能质量降低。（3）供电技术设备不适应电能质量。许多电力企业为了提高供电的自动化水平，过于注重对先进电子供电技术设备的使用，导致在运行中很容易出现电能质量降低的问题。且相关工作人员缺少对新型电子设备的充分了解，在发生问题是不能进行正确的判断与及时的处理。
2系统的功能需求
2.1系统总体设计
本系统的目的是实现电能质量的治理及基于物联网对治理设备进行远程监控。管理员在用户终端通过浏览器访问服务器端应用软件进行客户和设备的管理。移动端应用软件使用HTTP（HyperTextTransferProtocol）协议访问服务器端软件的接口获取客户和设备的信息，获取设备信息以后通过基于TCP/IP协议的Socket技术和透传云服务器进行通信。通信数据采用MODBUS通信协议格式。透传云服务器使用网关GPＲS支持节点GGSN（GatewayGPＲSSup-portNode），通过GＲPS骨干网络和GPＲS无线终端设备进行通信。GPＲS无线终端设备采用ＲS232和电能治理终端设备进行通信，电能治理终端设备安装在电网中对电能质量进行治理。系统的整体架构如图1所示。如通过手机获取远程设备的实时数据为例。首先通过登录界面登录到手机软件，手机软件从网站服务器下载登录用户所能看到的所有设备信息。用户选择需要监控的设备，根据设备信息连接设备后，手机就往透传云服务器发送获取实时数据的命令数据包。透传云负责把数据包发往GPＲS无线终端设备，GPＲS无线终端设备获取设备数据后，按照原路把数据返回给手机软件端，手机软件端收到数据后，解析数据并更新到界面上。
图1系统整体架构
2.2系统的功能模块
2.2.1电能治理终端设备功能
电能质量治理设备是将采样技术、数字控制技术、功率输出技术、数据通信技术结合一体的装置，实现对电网的无功电流、谐波电流、不平衡电流进行治理，系统功能如图2所示。
图2终端设备功能框图
设备的采样模块将电网的电压电流、负载的电流、设备补偿电流、设备直流电压进行AD采样转换为数字量，通过系统控制模块算法计算得出需要补偿的电流目标值和根据目标值进行PWM脉冲输出控制，PWM脉冲经过电流输出功率模块输出需要补偿的电流。数据通信模块实现将设备的实时数据和参数发送给移动软件或把从移动软件接收的数据传给系统控制模块。
2.2.2移动端应用软件功能
移动软件主要包括7个主要功能，分别是用户登录管理、从服务器端获取设备列表和设备信息、通过Socket和透传云服务器通信、实时APF数据的传输与解析、关键实时数据的可视化、谐波数据的采集和传输，以及远程设备的启停与恢复。见图3。
图3移动端软件界面
3电能质量治理技术的发展趋势
3.1人工智能技术的广泛发展
在电能质量技术的发展过程中，人工技能的应用取得了优秀的成果，整体提高了电能质量治理技术，使电能质量的监控方面得到了优化，通过人工智能技术中的神经网络技术、模糊尖酸控制单元与进化计算控制单元技术，实现了对电能质量的整体监控。
3.2电能质量分析方面的发展
对电能质量的分析是电能质量治理技术的基本，因此，必须着重对电能质量分析方面的发展，提高电能质量分析的准确性，正确快速地找到干扰电能质量的因素，达到提高电能质量的目的。
3.3电能质量计算的发展
电能质量的计算是电能质量治理工作中的重要方面。要想真正实现电能质量的正确、有效的计算，需要充分发挥高科技新技术的作用，运用计算机微电脑等方式，引导电能质量计算更加准确化、智能化。
3.4电能质量的改善
近几年，中国在改善电能质量方面也做了很多努力，以缩小电压偏差、减小频率为目的，着重研究开发了一系列电网调度自动化、无功优化、新型调频与调压装置，并且在全国范围内推进电网改造工程建设，切实有效地提高电能质量。
结语
本系统使用FPGA+AＲM芯片作为电能质量治理终端设备的主控制器，对电网的无功电流、谐波电流、不平衡电流进行治理。同时利用物联网技术对设备实施远程监控。系统开发完成后已经在包括海南、云南、贵州等多个省进行了设备的部署和投入使用。通过对系统电压、系统电流、负载电流、补偿电流等多个数据的监测表明设备使用后电能质量得到了显著的提高。同时，通过移动端应用软件对设备进行远程监控，系统实时性强、运行稳定。本系统是物联网应用在电能质量治理方面的一个有效解决方案，将助力智能电网的发展。
参考文献：
[1]马文亮，谭兴国，杜少通．基于Modbus的变电站多点电能质量监测［J］．测控技术，2017，36（12）：115－118．
[2]赵宇，高志军．新型IEGT串联的三电平变换器PWM脉冲方案设计［J］．电力电子技术，2017，51（1）：4－7．
论文作者:黎增
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/11
标签：电能论文; 质量论文; 设备论文; 电流论文; 系统论文; 终端设备论文; 技术论文; 《基层建设》2019年第17期论文;