一、上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)和相關工作簡介

上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)從2006年7月開始建設，2008年3月開始正式投入運行，在公司領導和運檢部的大力支持下，經(jīng)過三期的規(guī)劃建設，目前上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)共有電能質量監(jiān)測點387個，覆蓋了上海電網(wǎng)380V至500kV各個電壓等級，是國內(nèi)最大的城市電能質量監(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)電能質量工作提供了充分的數(shù)據(jù)支撐。依托電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測中心獲得了原華東電監(jiān)局的認可，成立了“上海供電質量監(jiān)測中心”。

上海作為世界性城市，經(jīng)濟發(fā)展一直處于國內(nèi)領先地位，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)所面臨的電能質量問題往往也較為超前，用戶不僅僅滿足于“有電用”，而更關注于“用好電”的要求。

近幾年，關于電能質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)諧波超標投訴、文化廣場用電異常事件、輔道站電容器噪音超標等一系列緊急響應和故障原因排查工作，為主管部門第一時間提出預警并提供多項相關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踐依據(jù)。

2015年至今，上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)又邁入了新的發(fā)展階段。為了更好地監(jiān)管電能質量，國家電網(wǎng)公司開始統(tǒng)推電能質量監(jiān)測系統(tǒng)建設，上海公司運檢部積極承擔國網(wǎng)重點工作，將電能質量監(jiān)測主站作為首批試點單位接入國網(wǎng)諧波監(jiān)測平臺。隨著國網(wǎng)大力推動監(jiān)測網(wǎng)擴建和主站建設工作，監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展迎來了新的契機。

二、上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)功能劃分和結構組成

上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)主要由監(jiān)測終端、監(jiān)測主站和國網(wǎng)公司電能質量監(jiān)測技術實驗室三部分組成。

依托電能質量監(jiān)測系統(tǒng)，國網(wǎng)上海市電力公司開展了兩方面的技術監(jiān)督工作：

①是定期發(fā)布電能質量監(jiān)測周報、月報和年報，統(tǒng)計上海地區(qū)電能質量穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)指標的情況和監(jiān)測終端運行情況，反映電能質量水平；

②是當有電網(wǎng)故障發(fā)生且造成了大范圍電能質量問題時，于24小時內(nèi)發(fā)布重大電壓暫降事件報告，評估本次事件的影響區(qū)域范圍和影響時間。

2.1 上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測終端現(xiàn)狀

當前的監(jiān)測終端布點依據(jù)《上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測點設置原則》執(zhí)行，主要針對上海主網(wǎng)、軌道交通和部分風光電廠實施在線監(jiān)測，監(jiān)測點分布在上海電網(wǎng)的各個地區(qū)，其中以市區(qū)范圍內(nèi)最為密集。由于監(jiān)測點選取較為合理，并重視監(jiān)測終端運維工作，目前的監(jiān)測網(wǎng)能夠基本滿足上海電網(wǎng)電能質量的監(jiān)測需求。

上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測點地理分布圖

但是，當前的電能質量監(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)劃建設較早，目前監(jiān)測系統(tǒng)中部分監(jiān)測終端已運行近10年。由于當前對于監(jiān)測終端的運行時間、停用條件缺乏成熟的管理機制，目前這一批監(jiān)測終端仍在運行中，且無相應的更換撤除計劃。而由于設備老化，監(jiān)測終端運行的故障率大大提高，一方面給監(jiān)測網(wǎng)的運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)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)早期的規(guī)劃建設中，主要是針對上海電網(wǎng)主網(wǎng)實施在線監(jiān)測。而隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，電能質量問題的復雜性和全局性愈發(fā)突出，當前監(jiān)測網(wǎng)對于省級計量關口、直流落點換流站等電能質量關鍵節(jié)點的監(jiān)測十分薄弱。此外，由于用戶側是電能質量監(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)進行針對性的改造擴建。

2.2 上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測主站現(xiàn)狀

當前的監(jiān)測系統(tǒng)主站采用“前置機-PQView主站-應用主站”三層架構。其中，前置機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)庫采用進口的PQView數(shù)據(jù)庫，具有穩(wěn)定高效的優(yōu)點；應用主站是上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測中心基于電能質量工作需求開發(fā)的主站系統(tǒng)，用于實現(xiàn)事件告警、報表生成、Web發(fā)布等個性化應用功能。

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)電能質量數(shù)據(jù)，定期發(fā)布電能質量監(jiān)測報告。

監(jiān)測主站的主要工作之一為定期發(fā)布上海電網(wǎng)電能質量周/月/年報告，展示統(tǒng)計時間段內(nèi)上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測指標的統(tǒng)計分析結果。監(jiān)測報告的內(nèi)容主要分為三個部分：

上海電網(wǎng)電能質量穩(wěn)態(tài)指標情況，主要包括諧波、電壓偏差等指標；

上海電網(wǎng)電能高質量暫態(tài)指標情況，主要包括電壓暫降和暫升，通過SARFIX指數(shù)表示；

電能質量監(jiān)測終端的運行情況。統(tǒng)計已接入監(jiān)測系統(tǒng)的各電能質量監(jiān)測終端的運行情況，便于監(jiān)測終端的運維管理。

（2）監(jiān)測暫態(tài)電能質量事件，發(fā)布重大事件報告。

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)電能質量監(jiān)測中心建立了針對重大電壓暫降事件的應急響應機制。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，當有超過5個變電站監(jiān)測點監(jiān)測到本次暫降事件時，則將本次時間定義為重大電壓暫降事件，監(jiān)測中心會在24小時內(nèi)出具重大電壓暫降事件報告。事件報告的主要內(nèi)容包括三個部分：

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)電能質量問題，為現(xiàn)場監(jiān)測提供方向。

由于當前監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測點數(shù)有限，難以實現(xiàn)對于上海電網(wǎng)的全面監(jiān)測，對于部分電能質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)場檢測相結合的模式展開。針對在線監(jiān)測時發(fā)生的電能質量問題，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)電能質量專項測試便是該工作模式的典型案例。

但是電能質量監(jiān)測主站仍然暴露出架構落后和通信實時性不高等不足：

監(jiān)測主站采用監(jiān)測終端-前置機服務器-主站數(shù)據(jù)庫三層結構，終端采集數(shù)據(jù)需要在前置機中經(jīng)過層層解析才能進入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的安全性和穩(wěn)定性對前置機性能依賴程度很高，一旦前置機出現(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)務通道進行傳輸，經(jīng)常會因為通道阻塞或者人為的原因導致數(shù)據(jù)丟失，也是電能質量監(jiān)測主站的一個薄弱環(huán)節(jié)，研究改進監(jiān)測主站軟硬件結構是本項目順利開展的前提和基礎。

2.3 上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測技術實驗室介紹

電能質量監(jiān)測技術實驗室于2009年獲得國家電網(wǎng)公司實驗室命名，服務于上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析和技術支撐，主要由三大功能系統(tǒng)組成：上海電能質量監(jiān)測管理系統(tǒng)、電能質量監(jiān)測終端實驗室檢測系統(tǒng)和電能質量仿真建模及計算評估系統(tǒng)。

上海電能質量監(jiān)測管理系統(tǒng)能對穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電能質量指標進行監(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。電能質量監(jiān)測終端實驗室檢測系統(tǒng)能夠完成電能質量監(jiān)測終端電壓、電流精度檢測；電能質量監(jiān)測終端電能指標精度檢測；電能質量監(jiān)測終端諧波（間諧波）指標精度檢測；電能質量監(jiān)測終端電壓閃變指標精度檢測；電能質量監(jiān)測終端電壓暫降指標精度檢測等。電能質量仿真建模及計算評估系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電網(wǎng)和電力負荷的仿真建模；基波潮流、諧波電壓電流、三相不平衡度、馬達起動引起電網(wǎng)電壓暫降等主要電能質量指標的計算。

實驗室根據(jù)“三集五大”建設要求，從試驗能力提升、科研工作、技術交流、人才隊伍培養(yǎng)、制度規(guī)范性建設等方面，分析面臨的形勢，提出了主要工作目標和重點工作任務。以能力建設為基礎，以科技項目研究為依托，以管理提升為保障，提出實驗室的主要發(fā)展方向：

以上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測管理系統(tǒng)為研究平臺，從穩(wěn)態(tài)到動態(tài)電能質量問題進行研究。

將研究平臺與生產(chǎn)實際相結合，解決上海乃至華東地區(qū)存在的電能質量問題。

加強對特高壓、新能源和配網(wǎng)的電能質量影響的研究，服務國網(wǎng)公司發(fā)展規(guī)劃。

三、上海電網(wǎng)電能質量監(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，結合國網(wǎng)諧波平臺建設要求，對上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)作出如下規(guī)劃：

3.1 近期目標

（1）根據(jù)國網(wǎng)統(tǒng)推計劃進行電能質量監(jiān)測點擴容。目前上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測網(wǎng)已有387個監(jiān)測點，但遠未滿足全面監(jiān)測和分析的需求，需要進一步完善監(jiān)測網(wǎng)。

根據(jù)國家電網(wǎng)公司電能質量監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)推建設計劃，針對原監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測盲區(qū)，選取了包括省級計量關口、直流落點換流站、軌道交通、風光電廠、污染源用戶和敏感用戶等各類電能質量關鍵節(jié)點在內(nèi)的217個監(jiān)測點，將于2017年全部完成覆蓋，建設完成后上海電網(wǎng)電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測點將達到604個，監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測能力將顯著提升。

（2）電能質量監(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、智能運檢管控平臺、生產(chǎn)調度管理系統(tǒng)OMS、生產(chǎn)搶修系統(tǒng)TCM等，電能質量監(jiān)測系統(tǒng)相對比較封閉，還未實現(xiàn)與上述系統(tǒng)的融合和協(xié)同。

電能質量監(jiān)測數(shù)據(jù)是對電網(wǎng)運行狀態(tài)的信息展示，上述不同生產(chǎn)管理系統(tǒng)中包含電網(wǎng)設備參數(shù)、網(wǎng)架結構、潮流信息、地理信息等多種結構化和非結構化的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)間隱含有大量相關關系尚未被發(fā)掘,通過開發(fā)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)接口，在廣域專網(wǎng)上打通跨專業(yè)、跨單位、跨區(qū)域的現(xiàn)實壁壘，解析數(shù)據(jù)間的關聯(lián)關系,可以對電力設備的健康狀態(tài)、運行效率等做出預測,更能夠發(fā)現(xiàn)基于因果關系很難發(fā)現(xiàn)的潛在規(guī)律。

3.2 遠期目標

探索電能質量監(jiān)測全覆蓋和運維管理水平提升，達到監(jiān)管治一體化“零死角”。電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的建設是一個長期的過程，而不是一蹴而就的，應該依據(jù)電網(wǎng)的發(fā)展需要、負荷類型的變化實際、電能質量狀況的變化趨勢，實現(xiàn)動態(tài)式跟蹤建設，持續(xù)不斷修訂監(jiān)測規(guī)劃和原則，通過年度綜合評價決定下一年的建設計劃，最終實現(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上，根據(jù)電能質量在線監(jiān)測系統(tǒng)的分析結果和數(shù)據(jù)，研究提升供電質量策略和方法，為用戶量身定制電能質量治理方案，雙管齊下，提升服務用戶水平。