论文部分内容阅读
摘要：针对区域电网无功、电压数据分散于多个系统的情况，开发、建设了无功电压质量综合管理系统。该系统不仅将零散的数据综合起来，而且能对数据进行多方位、多维度的统计与分析，一键生成日常的无功电压报表，提高了无功电压管理的效率。
关键词：无功电压；综合管理；统计分析
作者简介：文浩（1974-），男，广西桂林人，广西电网公司河池供电局，高级工程师；
黄启哲（1973-），男，广西河池人，广西电网公司河池供电局，高级工程师。
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0222-02
电压是电能质量的重要指标之一。电压质量的好坏不但影响电力系统的安全稳定与经济运行，而且对用户的安全生产、电气设备的安全与使用寿命也都有着重要的影响。电力系统的无功潮流优化与平衡是保证电压质量的基本条件。控制电压的有效措施就是通过分层分区、就地平衡的原则确定各级电压无功补偿的合理配置，合理的电压分布可减少电网损耗、提高电压质量，并最终提升电力系统运行的电压稳定性、安全性和经济效益。
在开发系统前，广西电网公司河池供电局有关电压质量的数据主要通过舜阳电压监测系统、泰利丰电压监测系统、计量自动化系统和调度自动化系统进行提取，有的数据单独存在于一个系统里，或有的数据同时存在于多个系统中，或有些数据则四个系统中都没有。其中电压监测系统功能单一，数据不共享，形成“信息孤岛”；计量自动化系统与调度自动化系统对电压质量相关功能的直接支持更少，从而造成电压合格率、无功电压合格率等报表的生成要用人工或半手工来完成。要掌握全面的电压质量信息，就需要在不同系统中查找数据并反复进行比较，有时还很难判断哪个系统中的数据更准确一些。面对这些繁琐的工作，工作人员工作量极大且容易出错。
基于上述情况，根据中国南方电网有限责任公司对电压质量的相关要求，提出建立一个利用实时数据进行无功电压质量综合监测、分析的电压质量综合管理系统。
一、设计目标
无功电压质量综合监测分析系统通过多平台整合技术，从各个电压监测仪厂家主站系统、调度自动化系统、计量自动化系统中自动获取需要的数据，进行数据抽取、筛选、转化和计算分析，通过数据核对、反校，确保数据及时、准确、可靠，最终达到实时了解和分析无功电压质量综合情况的目的。
该系统实现了从多个系统中自动采集电压、电流、无功负荷等电压质量相关数据，自动统计、分析、反校和汇总，直接生成所需标准格式的报表、报告，极大地节约人力、物力，让技术人员可以有更多的时间来研究改善电网电能质量的措施，提高了电压质量管理的科学化、规范化和精细化水平。
二、系统主要特点
该系统主要由电压监测、无功管理、配变运行等三个部分功能组成，采用以太网络（LAN局域网）组网方式来传输局属变电站数据，配变端和用户端均采用GPRS组网传输电压数据，达到了在线数据实时更新。
首先把分散于不同系统的相关数据集中到一个系统中，也就是需要从电压监测系统抽取电压和功率因数数据，从计量自动化系统抽取电压、电流、功率、电量数据，从调度自动化系统中抽取电压、电流、功率、主变档位、电容/电抗的投切状态等信息。另外，系统还要对抽取过来的数据进行分类、转换、汇总、统计、分析等处理，有效提高数据的附加价值。
由于电压质量相关数据源存在于多个不同的源系统中，数据量大，实时性比较强，所以不可能依靠人为操作抽取数据，因而数据抽取必须在服务器上能自动执行，这就要求在不登录系统时系统能自动启动运行，也就是对数据的抽取任务必须以服务的方式在服务器上自动、定时执行。
1.信息一体化
本系统充分考虑了舜阳电压监测系统、泰利丰电压监测系统、计量自动化系统和调度自动化系统现有的无功电压质量相关数据，在此基础上实现了数据库对数据库的访问，达到了数据共享、信息一体化目的。
2.设计系统化
本系统不仅能够满足当前的电压质量管理业务，还可以适应将来业务扩展的需要。系统在架构时，采取系统化策略，通过采取灵活的设计方法、通用性设计等手段，实现系统设计的系统化，以满足系统的不确定性需求和不断变化的需求，以最小的代价实现系统的平滑升级。
3.功能组件化
本系统采用面向对象的设计方法，具有以下特点：
（1）面向对象技术的应用通过对象封装实现了数据隐藏。对象间的联系和通信统一由消息传递和对象本身提供的方法实现，再加上对象之间的平等访问，不存在谁控制谁的问题，支持分布处理和并发操作，提高了系统的安全性。
（2）面向对象设计使“软件集成块”的可重用性、继承性及多态性相结合，提高了软件开发的效率和集成度，测试、安装、改进和更新更为方便。
（3）面向对象的设计方法，使软件开发更加规范化，提高了软件的继承性、可靠性、可维护性和可扩充性，为实现软件的即插即用提供了可能性。
运用面向对象的方法也有助于业务的合理实现。
4.分析全局化
系统的业务范围覆盖区域电网，对无功、电压、电流、功率因数等相关数据进行集成、统计、分析、计算，自动生成用户指定的统计报表、分析数据，完成对有关监测点电压合格率、功率因数、无功电压合格率、负荷不平衡、三相不平衡的计算和变压器档位的流程管理。
5.计算准实时化，并使输出多元化
该系统各电压的等级电压合格率统计报表值均根据实测值进行计算汇总、越限报警、数据监视等，而且提供了丰富的报表、曲线、图形，全部可以通过Web方式来进行浏览或导出。
三、设计方案
1.系统构架
无功电压质量综合管理系统（见图1）通过多平台整合技术与各电压监测仪厂家接收主站系统、调度自动化系统、计量自动化系统进行无缝连接，以获取满足无功电压质量综合监测要求的原始数据，进行汇总、统计、分析，自动生成指定的、符合要求的报表，实现变电站无功电压优化计算等功能。 2.系统功能
电压质量综合管理系统（见图2）在整体上划分为如下8个功能模块，细化后有40多个功能。
（1）基础信息管理。维护无功电压质量综合管理系统的基础信息，包括：电压质量相关电网结构及元器件、无功设备台账、电压监测点台账等信息，为系统的正常运行提供基础信息。
（2）变压器档位管理。通过流程来管理、记录和查询主、配变无载调压信息以及主变有载调压信息的管理与查询。
（3）故障与告警。维护电压监测点的电压指标，元件的功率因数指标，告警设置，电压综合指标设置，电容故障管理，电抗故障管理信息。提供电压监测采集查询、告警设置、告警查询功能。
（4）统计报表分析。提供系统统计分析主要结果的模块，包括：无功电压运行报表（日报表、月报表、年报表）、无功设备相关报表（电容装置明细表、电容器可用率与投运率报表、电容器故障情况说明表等6个报表）、电压合格率报表（日报表、周报表、月报表、季报表、年报表，任意时间报表）、功率因数报表（变电站平均功率因数月报，变电站功率因数汇总）、变电站典型日汇总统计表、无功电压考核表、母线电压质量统计月报、图形分析等功能。
（5）无功优化。另一个展现系统统计结果的模块，提供变电站无功优化、配变负荷不平衡、三相不平衡和无功电压报告的功能。
（6）系统设置。提供系统设置功率，包括数据采集设置、系统日志、数据审核、系统配置等功能。
（7）数据采集服务。根据系统对采集时间的配置，自动、定时从电压监测系统、计量自动化系统和调度自动化系统中抽取所需要的电压、电流、功率等数据，并使用抽取过来的数据生成成报表，对数据分析生成告警信息。数据采集服务是电压质量综合管理系统正常运行的基础与保障，为系统提供所有的运行时数据和生成必要的报告。
（8）系统管理。维护系统单位、部门、用户、角色、权限等信息，为系统正常的运行提供框架支持。
3.系统的关键技术
为保证系统的先进性和实用性，系统采用了以下关键技术：电压质量综合管理系统整体采用AJAX技术，在操作过程中可以实时加载数据无需刷新页面，同时能够进行异步请求，有效缩短了页面的执行时间。采用插件技术，实现了功能菜单的动态生成，整体界面简洁灵活。涵盖电压质量管理领域中的电压质量监控、电压质量相关报表生成、电压质量数据分析，功率因数分析，变电站无功优化，配变三相不平衡、负荷不平衡。每个模块均采用开放性设计，开放的软硬件系统、大型数据库和编程语言以及整体构架，提升了数据的使用率，故系统易于扩充，与其他相关信息系统也可实现无缝连接。
四、系统的应用情况
在没有无功电压质量综合管理系统之前，电压合格率报表每月只能生成一次，而且还要由不同的人员分别统计A、B、C、D类电压质量报表，每个报表都要花费两到三天的时间。而有了电压质量综合管理系统之后，不仅可以由一个人在5分钟之内得到各类电压合格率月报，而且还可以随时查看电压合格率日报、周报、月报、季报、年报和任意时间报表。
电站无功电压运行状况、无功补偿设备可用率与投运率、无功补偿设备故障情况、变电站典型日汇总统计、变电站月平均功率因数、日无功电压考核、母线电压质量等报表的统计在以前都是需要花费大量的人力才能完成，而电压质量综合管理系统使得这些报表的生成变成了信手拈来的工作，大大提高了工作效率。新系统对变电站无功优化的功能为优化变电站的无功提供了参考和建议，对负荷不平衡造成配变三相不平衡的情况能够随时告警，让配网管理更方便。无功电压报表把无功电压相关的数据汇总，得到一个无功电压的全面的视图。
该系统把分布在多个源系统的分散电压、电流、功率等多种电压质量相关的数据综合到一起，完成电压质量相关数据统计与分析，得到了用户需要的统计报表，并对数据进行了一定深层的挖掘与分析。该系统的应用大大提高了相关工作人员的工作效率，让相关人员对电压质量情况掌握得更及时、更准确。
五、结语
无功电压质量综合管理系统具有先进适用、完整的功能，通过开发集数据采集、分类、整理、归集、展示、共享及应用为一体的区域电网无功电压监测、预警、考核管理决策平台，开创了区域电网无功电压“一体化”管理新模式，实现了发电厂、变电站、用户、配变无功电压运行实时监测、预警、考核管理决策平台，使关注电压质量的工作人员能够及时、全面了解区域电网电压质量情况；一键自动生成的报表，大大节省了做报表的时间；系统避免了工作人员大量的重复劳动，减少了人为出错的机率，提高了工作效率，综合起来后的完整数据为深入分析电压质量提供了强有力支撑。该平台应用于区域电网以来，已成功预警处理了多起电压异常状况，及时发现了无功电压问题，避免了无功电压考核发生，有效地提高了无功电压合格率，通过该系统进一步推动电压质量的全面精细化管理。
关键词：无功电压；综合管理；统计分析
作者简介：文浩（1974-），男，广西桂林人，广西电网公司河池供电局，高级工程师；
黄启哲（1973-），男，广西河池人，广西电网公司河池供电局，高级工程师。
中图分类号：TM714.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0222-02
电压是电能质量的重要指标之一。电压质量的好坏不但影响电力系统的安全稳定与经济运行，而且对用户的安全生产、电气设备的安全与使用寿命也都有着重要的影响。电力系统的无功潮流优化与平衡是保证电压质量的基本条件。控制电压的有效措施就是通过分层分区、就地平衡的原则确定各级电压无功补偿的合理配置，合理的电压分布可减少电网损耗、提高电压质量，并最终提升电力系统运行的电压稳定性、安全性和经济效益。
在开发系统前，广西电网公司河池供电局有关电压质量的数据主要通过舜阳电压监测系统、泰利丰电压监测系统、计量自动化系统和调度自动化系统进行提取，有的数据单独存在于一个系统里，或有的数据同时存在于多个系统中，或有些数据则四个系统中都没有。其中电压监测系统功能单一，数据不共享，形成“信息孤岛”；计量自动化系统与调度自动化系统对电压质量相关功能的直接支持更少，从而造成电压合格率、无功电压合格率等报表的生成要用人工或半手工来完成。要掌握全面的电压质量信息，就需要在不同系统中查找数据并反复进行比较，有时还很难判断哪个系统中的数据更准确一些。面对这些繁琐的工作，工作人员工作量极大且容易出错。
基于上述情况，根据中国南方电网有限责任公司对电压质量的相关要求，提出建立一个利用实时数据进行无功电压质量综合监测、分析的电压质量综合管理系统。
一、设计目标
无功电压质量综合监测分析系统通过多平台整合技术，从各个电压监测仪厂家主站系统、调度自动化系统、计量自动化系统中自动获取需要的数据，进行数据抽取、筛选、转化和计算分析，通过数据核对、反校，确保数据及时、准确、可靠，最终达到实时了解和分析无功电压质量综合情况的目的。
该系统实现了从多个系统中自动采集电压、电流、无功负荷等电压质量相关数据，自动统计、分析、反校和汇总，直接生成所需标准格式的报表、报告，极大地节约人力、物力，让技术人员可以有更多的时间来研究改善电网电能质量的措施，提高了电压质量管理的科学化、规范化和精细化水平。
二、系统主要特点
该系统主要由电压监测、无功管理、配变运行等三个部分功能组成，采用以太网络（LAN局域网）组网方式来传输局属变电站数据，配变端和用户端均采用GPRS组网传输电压数据，达到了在线数据实时更新。
首先把分散于不同系统的相关数据集中到一个系统中，也就是需要从电压监测系统抽取电压和功率因数数据，从计量自动化系统抽取电压、电流、功率、电量数据，从调度自动化系统中抽取电压、电流、功率、主变档位、电容/电抗的投切状态等信息。另外，系统还要对抽取过来的数据进行分类、转换、汇总、统计、分析等处理，有效提高数据的附加价值。
由于电压质量相关数据源存在于多个不同的源系统中，数据量大，实时性比较强，所以不可能依靠人为操作抽取数据，因而数据抽取必须在服务器上能自动执行，这就要求在不登录系统时系统能自动启动运行，也就是对数据的抽取任务必须以服务的方式在服务器上自动、定时执行。
1.信息一体化
本系统充分考虑了舜阳电压监测系统、泰利丰电压监测系统、计量自动化系统和调度自动化系统现有的无功电压质量相关数据，在此基础上实现了数据库对数据库的访问，达到了数据共享、信息一体化目的。
2.设计系统化
本系统不仅能够满足当前的电压质量管理业务，还可以适应将来业务扩展的需要。系统在架构时，采取系统化策略，通过采取灵活的设计方法、通用性设计等手段，实现系统设计的系统化，以满足系统的不确定性需求和不断变化的需求，以最小的代价实现系统的平滑升级。
3.功能组件化
本系统采用面向对象的设计方法，具有以下特点：
（1）面向对象技术的应用通过对象封装实现了数据隐藏。对象间的联系和通信统一由消息传递和对象本身提供的方法实现，再加上对象之间的平等访问，不存在谁控制谁的问题，支持分布处理和并发操作，提高了系统的安全性。
（2）面向对象设计使“软件集成块”的可重用性、继承性及多态性相结合，提高了软件开发的效率和集成度，测试、安装、改进和更新更为方便。
（3）面向对象的设计方法，使软件开发更加规范化，提高了软件的继承性、可靠性、可维护性和可扩充性，为实现软件的即插即用提供了可能性。
运用面向对象的方法也有助于业务的合理实现。
4.分析全局化
系统的业务范围覆盖区域电网，对无功、电压、电流、功率因数等相关数据进行集成、统计、分析、计算，自动生成用户指定的统计报表、分析数据，完成对有关监测点电压合格率、功率因数、无功电压合格率、负荷不平衡、三相不平衡的计算和变压器档位的流程管理。
5.计算准实时化，并使输出多元化
该系统各电压的等级电压合格率统计报表值均根据实测值进行计算汇总、越限报警、数据监视等，而且提供了丰富的报表、曲线、图形，全部可以通过Web方式来进行浏览或导出。
三、设计方案
1.系统构架
无功电压质量综合管理系统（见图1）通过多平台整合技术与各电压监测仪厂家接收主站系统、调度自动化系统、计量自动化系统进行无缝连接，以获取满足无功电压质量综合监测要求的原始数据，进行汇总、统计、分析，自动生成指定的、符合要求的报表，实现变电站无功电压优化计算等功能。 2.系统功能
电压质量综合管理系统（见图2）在整体上划分为如下8个功能模块，细化后有40多个功能。
（1）基础信息管理。维护无功电压质量综合管理系统的基础信息，包括：电压质量相关电网结构及元器件、无功设备台账、电压监测点台账等信息，为系统的正常运行提供基础信息。
（2）变压器档位管理。通过流程来管理、记录和查询主、配变无载调压信息以及主变有载调压信息的管理与查询。
（3）故障与告警。维护电压监测点的电压指标，元件的功率因数指标，告警设置，电压综合指标设置，电容故障管理，电抗故障管理信息。提供电压监测采集查询、告警设置、告警查询功能。
（4）统计报表分析。提供系统统计分析主要结果的模块，包括：无功电压运行报表（日报表、月报表、年报表）、无功设备相关报表（电容装置明细表、电容器可用率与投运率报表、电容器故障情况说明表等6个报表）、电压合格率报表（日报表、周报表、月报表、季报表、年报表，任意时间报表）、功率因数报表（变电站平均功率因数月报，变电站功率因数汇总）、变电站典型日汇总统计表、无功电压考核表、母线电压质量统计月报、图形分析等功能。
（5）无功优化。另一个展现系统统计结果的模块，提供变电站无功优化、配变负荷不平衡、三相不平衡和无功电压报告的功能。
（6）系统设置。提供系统设置功率，包括数据采集设置、系统日志、数据审核、系统配置等功能。
（7）数据采集服务。根据系统对采集时间的配置，自动、定时从电压监测系统、计量自动化系统和调度自动化系统中抽取所需要的电压、电流、功率等数据，并使用抽取过来的数据生成成报表，对数据分析生成告警信息。数据采集服务是电压质量综合管理系统正常运行的基础与保障，为系统提供所有的运行时数据和生成必要的报告。
（8）系统管理。维护系统单位、部门、用户、角色、权限等信息，为系统正常的运行提供框架支持。
3.系统的关键技术
为保证系统的先进性和实用性，系统采用了以下关键技术：电压质量综合管理系统整体采用AJAX技术，在操作过程中可以实时加载数据无需刷新页面，同时能够进行异步请求，有效缩短了页面的执行时间。采用插件技术，实现了功能菜单的动态生成，整体界面简洁灵活。涵盖电压质量管理领域中的电压质量监控、电压质量相关报表生成、电压质量数据分析，功率因数分析，变电站无功优化，配变三相不平衡、负荷不平衡。每个模块均采用开放性设计，开放的软硬件系统、大型数据库和编程语言以及整体构架，提升了数据的使用率，故系统易于扩充，与其他相关信息系统也可实现无缝连接。
四、系统的应用情况
在没有无功电压质量综合管理系统之前，电压合格率报表每月只能生成一次，而且还要由不同的人员分别统计A、B、C、D类电压质量报表，每个报表都要花费两到三天的时间。而有了电压质量综合管理系统之后，不仅可以由一个人在5分钟之内得到各类电压合格率月报，而且还可以随时查看电压合格率日报、周报、月报、季报、年报和任意时间报表。
电站无功电压运行状况、无功补偿设备可用率与投运率、无功补偿设备故障情况、变电站典型日汇总统计、变电站月平均功率因数、日无功电压考核、母线电压质量等报表的统计在以前都是需要花费大量的人力才能完成，而电压质量综合管理系统使得这些报表的生成变成了信手拈来的工作，大大提高了工作效率。新系统对变电站无功优化的功能为优化变电站的无功提供了参考和建议，对负荷不平衡造成配变三相不平衡的情况能够随时告警，让配网管理更方便。无功电压报表把无功电压相关的数据汇总，得到一个无功电压的全面的视图。
该系统把分布在多个源系统的分散电压、电流、功率等多种电压质量相关的数据综合到一起，完成电压质量相关数据统计与分析，得到了用户需要的统计报表，并对数据进行了一定深层的挖掘与分析。该系统的应用大大提高了相关工作人员的工作效率，让相关人员对电压质量情况掌握得更及时、更准确。
五、结语
无功电压质量综合管理系统具有先进适用、完整的功能，通过开发集数据采集、分类、整理、归集、展示、共享及应用为一体的区域电网无功电压监测、预警、考核管理决策平台，开创了区域电网无功电压“一体化”管理新模式，实现了发电厂、变电站、用户、配变无功电压运行实时监测、预警、考核管理决策平台，使关注电压质量的工作人员能够及时、全面了解区域电网电压质量情况；一键自动生成的报表，大大节省了做报表的时间；系统避免了工作人员大量的重复劳动，减少了人为出错的机率，提高了工作效率，综合起来后的完整数据为深入分析电压质量提供了强有力支撑。该平台应用于区域电网以来，已成功预警处理了多起电压异常状况，及时发现了无功电压问题，避免了无功电压考核发生，有效地提高了无功电压合格率，通过该系统进一步推动电压质量的全面精细化管理。