【摘 要】：针对目前多功能电力监控仪表的技术实现、功能组成和应用现状，对其在配电网和智能电网框架下的应用前景进行了分析。
【关键词】：多功能电力监控仪表；智能电网
引言
随着当代经济的快速发展，电能用户日益增加，促使电能的质量问题逐渐严重。为保障电网安全可靠运行，必须对电网的运行状态进行监控，即在供配电系统中对电压、电流、功率因数、谐波等电力参数进行实时并精确的测量，并将采集的数据信息传输给监控站，进行数据分析且作出相应的决策。
目前，国际国内已经有一些生产厂家开发出了多功能的电力监控仪表，应用于输配电电网，如美国Shark 200/200T、国产多功能电力仪表、谐波表、PMW2000、美国Acuvim-X系列等。正是在这样的背景下，对目前的多功能电力监控仪表的应用进行了分析，主要是从功能的组合以及技术实现两方面进行阐述。
1多功能实现
汇勒电气生产的多功能电力监控仪表的基本功能主要包括电能计量和电力参数的监控两个部分。在此基础上，配置电能质量监测与分析、故障录波、负荷工况监测、变电站遥控等高级功能。
1.1电力系统参数测量
多功能测量，包括电压、电流、功率、频率、电能等。
仪表在接入较高压系统时需要预留安全裕度，且在更高电压等级应用时最好采用电压互感器。电流输入可采用2种接线方式：TA贯穿和电流连片。TA贯穿表示TA直接贯穿仪表，TA和仪表在物理上没有直接的连接，可保证仪表不会成为TA电路中的故障点。需量功能能够用于计算有功功率、无功功率、视在功率和功率因数读数，提供瞬时的电压最大值和最小值，显示仪表监测到的最高骤升和最低骤降。对于其它参数也可以提供用户选择的平均周期内的最大值和最小值。
1.2变电站自动化应用
1.2.1变电站电压监测和记录
传统方式的电压监测和记录一般依靠昂贵的表计或监控系统。B600Y-2010多功能电力监控仪表可以安装在电力系统的任何地方，是电网电压信息采集的最低成本的解决方案。通过对变电站电压监测和记录，可实现电压可靠性分析，保证提供用户合适的电压；起动电压稳定装置，减小系统需量。
1.2.2负荷工况监测
多功能电力监控仪表可以记录变电站一段时间内的各个参数：电能使用、需量、电压、电流和其它许多参数。这样可以全面地分析一段时间内的电力系统工况，实现提供高精度的负荷数据；确定电能使用；提供基于时间的负荷工况，用于计划评估；提供PF趋势数据（分布和不平衡情况），用于系统有效性分析。
1.2.3低成本变电站遥控
多功能电力监控仪表的高级输出功能可以通过多种不同的通信媒介获取各种数据，例如RS-485、以太网和模拟量输出等。
1.3数据记录功能
多功能仪表需要具有足够的存储容量，实现数据记录功能，主要包括趋势、系统事件、越限/报警和I/O变化记录等。越限/报警记录提供越限事件的幅值和持续时间，提供非正常工况记录，便于进行故障诊断和问题分析。I/O变化记录提供带时标的输入状态变化和继电器输出。
1.4电能质量监测功能
电能质量监测主要实现波形显示和谐波分析功能。波形显示功能提供电压、电流的实时波形，查看捕捉的波形，用作一个基本的示波器。谐波算法采用精确的有源反混叠滤波器，甚至在很高的谐波等级时也可以提供精确的谐波测量。
1.5通信功能
多功能仪表提供串行口通信，用于和RTU或监控系统进行数据交换；扩展I/O口用于扩展仪表的通信功能，如100M以太网、4通道双向0~1mA输出、4通道4~20mA输出、继电器输出、脉冲输出、状态输入、数字输入、光纤接口等。通过以太网接入功能，表计可以同时和多个不同的软件通信，提供数据采集。
继电器和高速脉冲输入输出实现设计可靠的控制功能，执行负荷切断和报警通知，为SCADA提供直接报警，检测外部设备的状态如发电机出口开关等。
独立的光纤卡可实现点对点的通信和链式通信。
2谐波分析技术
式中，x(n)为x(t)的离散数据，而x(k)为谱成分。由于该计
算费时，所以采用FFT，减少计算量，可计算多达40次的
谐波。
x(t)的均方根值为：
对电网信号进行高次谐波分析时，离散傅里叶变换在时域和频域周期化会造成镜像效应和频率泄露[7]。镜像效应是频谱的折叠引起的。如图7所示，设抽样频率为fs，时间函数的上限频率为fc，且fc>fs/2，若以fs对时间函数抽样，则在fs－fc点和fc点之间就发生了频谱重叠，产生频率畸变。
抗混叠滤波器可采用无源RC抗混叠滤波器，也可采用运算放大器实现有源抗混叠低通滤波器。
3结论与展望
各种电力监测仪表完全可以采用单计算机系统集成为单台多功能监控仪表。多功能监控仪表不仅能实现小型化，而且可实现计量、谐波分析、数据记录和故障记录等多种功能，以及多种通信功能，以满足各种需要。对多种多功能仪表的功能和技术进行了分析，提出了当前多功能仪表需要配备的功能，并对高次谐波分析原理进行了分析。
智能电网主要由高级计量体系（AMI）、高级配电运行（ADO）、高级输电运行（ATO）和高级资产管理（AAM）四大模块构成。其中，高级计量体系是智能电网的基础信息平台，是电网智能化建设的第一步。因此，有必要开发统一功能及通信的新型多功能监控仪表，满足不断发展的电力系统需求。
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