电能质量监测研究现状及其在开放售电环境下的发展趋势

　　电能质量不仅关系到电网企业的安全经济运行，也影响到用户的安全运行和产品质量。电能质量信息的连续监测和分析评估是发现电能质量问题和提高电能质量水平的前提条件。电能质量监测系统(下文简称“监测系统”)利用安装在电网侧或用户侧的电能质量监测终端(下文简称“监测终端”)，通过网络将监测数据传回监测中心(监测主站或子站)，实现对多个位置的同时监测，并发布电能质量相关信息。

　　目前，国内外已有大量关于电能质量监测系统的研究。本文首先分别对研究现状的各部分进行了分析。随后，指出了现有监测系统存在着的不足之处。最后，本文认为开放售电环境下，未来电能质量监测将可能成为售电电价的重要依据，相关技术和应用方式都需要研究。

　　1、电能质量监测系统研究现状

　　1.1 研究分类

　　在针对监测系统的研究中，国内外已有文献主要围绕着监测系统的各个组成部分展开研究，研究分类如下图1中所示。

　　图1 电能质量监测系统现有研究分类图

　　1.2 电能质量监测系统整体架构方案研究

　　有研究提出基于CORBA技术和MAS(多智能体)的架构方案，但仍有许多实际工程问题需要解决，并未大范围推广应用。考虑到我国电网的实际情况，目前普遍采用基于调度系统模式的三层架构方案，如下图2所示。

　　图2 三层式电能质量监测系统典型架构图

　　考虑到管理方式、建设成本以及通信网络架构等实际情况，某些区域监测系统也有采用二层式结构方案，其与三层式结构的主要区别是不设置监测子站。

　　国家电网统一部署的电网谐波监测分析系统采用总部主站和省电力公司子站分层部署的方案。从发展趋势上看，三层式结构可支持接入更多的监测点，具有较高的可扩展性，能满足监测数据海量化的需求。

　　1.3 电能质量监测通信体系研究

　　1.3.1 传输媒质研究

　　随着国内电力数据通信专用光纤网络的建成，目前监测系统普遍采用基于TCP/IP协议的以太网络传输数据。配电线载波通信方式并未得到广泛应用。

　　有线网络存在覆盖范围有限、建设维护投入大，周期长等缺点。有研究提出基于3G、4G和VPN技术的通信网络，其有线网络的补充，在某些特定场合(如用户侧监测)以及备用网络方面发挥重要作用。

　　1.3.2 通信标准研究

　　目前监测系统大多直接在高速光纤以太网上传输监测数据，不必采用复杂的压缩方案。因此，通信协议和数据格式标准是研究重点。现有研究主要包括以下两方面：

　　1)基于PQDIF的通信标准研究

　　目前普遍采用嵌入式监测终端直接生成PQDIF文件并传输到监测中心的方案。针对PQDIF文件差异造成的解析程序兼容性问题以及文件海量化的趋势，研究并应用文件的检测方案、通用解析方案以及快速解析方案将至关重要。

　　2)基于IEC61850的通信标准研究

　　目前广泛采用的方案是：电能质量监测IED直接基于IEC61850建模，实现IEC61850服务器;监测中心实现IEC61850客户端，对符合IEC61850标准的监测终端进行数据读取和配置下装等操作。

　　1.4 电能质量监测中心系统研究

　　由于最初监测点较少，数据量不大，因此，监测系统数据较多采用固定结构的数据表存储，局限性较大，存储容量有限。随着监测点的增多，海量监测数据的管理已经监测系统建设中需要解决的重要问题。近期研究主要集中在采用分布式文件系统、HBase、以及移动Agent实现数据管理，分布式方案可充分利用了各服务器的存储空间和网络带宽，节约存储空间，提高数据写入和检索速度，并具有较高的可扩展性和容错性，关键难点是如何结合电能质量监测数据的特点进行优化，通用的解决方案往往难以适合。

　　最新研究将云计算软件即服务模式应用于电能质量信息发布，基于面向服务的体系结构使系统支持电能质量监管部门、供电部门及电力用户同时使用。