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摘要：电网运行过程中铝电解整流供电故障预警系统十分重要，可以适当减少发生电网故障的概率。为此，本文集中分析故障预警系统软件和硬件设计规划方案，并分析系统算法实现和工作原理，重点对设定电网参数的模块进行了分析，以供参考。
关键词：铝电解整流 供电网故障 预警系统
0 引言
电力系统中由于谐波的影响会导致无功补偿器和其他部分联合形成谐振，促使电网中串联电抗器和电容器形成过电压或者过电流的问题，致使设备异常发热情况发生，严重影响电网运行的安全性。为此，研究铝电解整流供电网故障预警系统的设计是极为必要的。
1 整流供电网概述
某铝厂整流供电所具备四条进线，主要为厂内部1和2#发电机供电线路和110kv电网进线线路I和II。利用变压器处理四个进线线路，把东母接入110kv电压中；利用装母线方式进行供电；利用断路器连接西母和东母，西母一般都是动力变压器和整流机组进行供电。如果系统正常运行的过程中，投入使用六台整流机组，在检修一台机组的时候，其他设备能够满足电解的实际需求。所有机组都包括两个整流变压器，一次侧一个为三角形曲折法；另一个为星形折接法，二次侧接法为三角形，每个整流变压器连接两个并联整流桥，每个机组具备120个二极管，五个二极管连接五个反并联二极管[1]。另外，铝电解整流供电系统的基本参数，110kv的母线电压，直流母线电压为512V，总无功功率为40.9MW，总有功功率为182.8MW，发电厂机组容量为2台×135MW，直流母线电流为320KA。
2 系统设计
2.1 硬件设计
电力谐波动态检测系统中下位机是关键，可以从现场电流互感器和电压互感器中获得4～20mA电流信号与 0～100V的电压信号，利用光电隔离变换器进行处理，经过AD2620放大偏置之后，进行A/D转化采样，在三个DSP中输入信息，每一个DSP都能够处理一处的电流和电压信号。利用CAN总线，剩余DSP为上位机输送处理的数据信息。为了确保能够同步进行采样，此时合理应用锁相环电路。上位机属于一种工控机，把电力谐波动态检测系统安装在上位机中，利用自适应滤波单神经元理论检测方式进行计算，处理接受的数据信息，能够得到3～25次谐波电压、谐波电流、总畸变率、总谐波含量等，同时也能够在线显示多种电网参数，如功率因数、无功功率等。
2.2 软件设计
故障预警系统软件包括限值报警模块、电网参数设定模块、故障预警模块、数据澶查询和报表打印模块、帮助模块等五部分。故障预警模块主要就是依据三相不平衡度、过负荷状态来对电网谐振情况进行监测，对电网谐波变化情况进行实时分析，以便于获得故障预警的相关信息；帮助模块就是说明故障预警系统软件和硬件情况；限值警报模块就是在超出电网谐波的时候进行报警。
3 实现软件平台功能的模块
3.1 选择开发工具和开发平台
设计解整流供电网故障预警系统的时候，主要使用Windows XP或者Windows 2000来作为基本系统，系统开发工具主要包括Access 2000和Delphi 7.0。Delphi实际上就是Borland可视化开发系统，具备方便操作、效率高、数据库良好支持、编译速度快的优势，Access 2000实际上是微软企业开发的桌面数据库系统，是小型桌面数据库系统开发过程中的重要设备。
3.2 实现电网参数的设定
在正式运行谐波预警系统以后，在电网参数设置中导入用户信息，然后合理设置电网参数。利用Delphi的PageControl软件来实现电网参数的设置，主要包括两方面TsbSheet，对第一个TsbSheet下一步进行点击，然后进入到第二个TsbSheet，以此来对电网参数进行科学合理地设置[2]。
3.3 实现谐波故障预警操作
（1）谐波预警
整流供电网系统中谐波产生设备主要有变压器和整流设备，整流设备一般就是谐波源。为了对电网是否出现谐振进行判断，应该构建供电网整个电路的等效模型。经过大量实践可以发现，电网中的谐波一般都是谐波源形成谐波电流，并且这种电流和外电阻之间没有很大关系。所以，计算谐波的时候，利用等值电流源取代所有谐波源，然后利用电路理论来对电网等效谐波阻抗进行计算，经过上述分析上位机能够对谐波等效电阻进行实时计算。横坐标为谐波次数，纵坐标为等效阻抗幅值，从而获得离散点。利用三次样条函数算法来进行计算，拟合上述计算点形成光滑曲线，以便于能够获得系统谐波阻抗曲线。依据阻抗曲线来对谐振点进行检测，如果出现增加阻抗值的情况，表明系统中出现串联或者并联谐振。最后，需要对谐波含量进行分析，研究是否形成谐振。
（2）相不平衡预警模块
三相不平衡度实际上就是说三相电力系统中出现不平衡电压的程度，依据电压负序和正序分量的百分比有效值进行体现。计算过程中，为了防止出现重复计算的现象，要依据基础计算方式来分析三项系统电压。依据国家相关标准，时间不超过标准的4%、正常允许为2%，短时允许值主要是指，所有时刻出现不均匀限制值，保障能够自动和保护装置进行准确的动作。另外，如果三相电压不平衡度高于4%的时候形成红色预警报警、三相电压不平衡度高于2%的时候形成黄色报警信号[3]。
结束语：
国内研究铝电解整流供电网过程中很少涉及故障预测方面的信息，对电网故障预警技术的研究还不是很成熟。而研究电网故障预警系统的基础就是构建准确合理的谐波模型，同时，也是研究的重点和难点。本文在修正灰色预警系统模型以后建立谐波预测系统模型，提升了预测精度，从原来70%的变为85%，从而使其在整流供电网中能够正常运行，为以后研究电力供电系统提供保障。
参考文献：
[1]范先森，喻寿益，桂卫华等.铝电解整流供电网故障预警系统的设计[J].计算机测量与控制，2007，15（11）：1440-1442，1464.
[2]范先森.铝电解整流供电网谐波监测与故障预警系统的研究[D].中南大学，2007
关键词：铝电解整流 供电网故障 预警系统
0 引言
电力系统中由于谐波的影响会导致无功补偿器和其他部分联合形成谐振，促使电网中串联电抗器和电容器形成过电压或者过电流的问题，致使设备异常发热情况发生，严重影响电网运行的安全性。为此，研究铝电解整流供电网故障预警系统的设计是极为必要的。
1 整流供电网概述
某铝厂整流供电所具备四条进线，主要为厂内部1和2#发电机供电线路和110kv电网进线线路I和II。利用变压器处理四个进线线路，把东母接入110kv电压中；利用装母线方式进行供电；利用断路器连接西母和东母，西母一般都是动力变压器和整流机组进行供电。如果系统正常运行的过程中，投入使用六台整流机组，在检修一台机组的时候，其他设备能够满足电解的实际需求。所有机组都包括两个整流变压器，一次侧一个为三角形曲折法；另一个为星形折接法，二次侧接法为三角形，每个整流变压器连接两个并联整流桥，每个机组具备120个二极管，五个二极管连接五个反并联二极管[1]。另外，铝电解整流供电系统的基本参数，110kv的母线电压，直流母线电压为512V，总无功功率为40.9MW，总有功功率为182.8MW，发电厂机组容量为2台×135MW，直流母线电流为320KA。
2 系统设计
2.1 硬件设计
电力谐波动态检测系统中下位机是关键，可以从现场电流互感器和电压互感器中获得4～20mA电流信号与 0～100V的电压信号，利用光电隔离变换器进行处理，经过AD2620放大偏置之后，进行A/D转化采样，在三个DSP中输入信息，每一个DSP都能够处理一处的电流和电压信号。利用CAN总线，剩余DSP为上位机输送处理的数据信息。为了确保能够同步进行采样，此时合理应用锁相环电路。上位机属于一种工控机，把电力谐波动态检测系统安装在上位机中，利用自适应滤波单神经元理论检测方式进行计算，处理接受的数据信息，能够得到3～25次谐波电压、谐波电流、总畸变率、总谐波含量等，同时也能够在线显示多种电网参数，如功率因数、无功功率等。
2.2 软件设计
故障预警系统软件包括限值报警模块、电网参数设定模块、故障预警模块、数据澶查询和报表打印模块、帮助模块等五部分。故障预警模块主要就是依据三相不平衡度、过负荷状态来对电网谐振情况进行监测，对电网谐波变化情况进行实时分析，以便于获得故障预警的相关信息；帮助模块就是说明故障预警系统软件和硬件情况；限值警报模块就是在超出电网谐波的时候进行报警。
3 实现软件平台功能的模块
3.1 选择开发工具和开发平台
设计解整流供电网故障预警系统的时候，主要使用Windows XP或者Windows 2000来作为基本系统，系统开发工具主要包括Access 2000和Delphi 7.0。Delphi实际上就是Borland可视化开发系统，具备方便操作、效率高、数据库良好支持、编译速度快的优势，Access 2000实际上是微软企业开发的桌面数据库系统，是小型桌面数据库系统开发过程中的重要设备。
3.2 实现电网参数的设定
在正式运行谐波预警系统以后，在电网参数设置中导入用户信息，然后合理设置电网参数。利用Delphi的PageControl软件来实现电网参数的设置，主要包括两方面TsbSheet，对第一个TsbSheet下一步进行点击，然后进入到第二个TsbSheet，以此来对电网参数进行科学合理地设置[2]。
3.3 实现谐波故障预警操作
（1）谐波预警
整流供电网系统中谐波产生设备主要有变压器和整流设备，整流设备一般就是谐波源。为了对电网是否出现谐振进行判断，应该构建供电网整个电路的等效模型。经过大量实践可以发现，电网中的谐波一般都是谐波源形成谐波电流，并且这种电流和外电阻之间没有很大关系。所以，计算谐波的时候，利用等值电流源取代所有谐波源，然后利用电路理论来对电网等效谐波阻抗进行计算，经过上述分析上位机能够对谐波等效电阻进行实时计算。横坐标为谐波次数，纵坐标为等效阻抗幅值，从而获得离散点。利用三次样条函数算法来进行计算，拟合上述计算点形成光滑曲线，以便于能够获得系统谐波阻抗曲线。依据阻抗曲线来对谐振点进行检测，如果出现增加阻抗值的情况，表明系统中出现串联或者并联谐振。最后，需要对谐波含量进行分析，研究是否形成谐振。
（2）相不平衡预警模块
三相不平衡度实际上就是说三相电力系统中出现不平衡电压的程度，依据电压负序和正序分量的百分比有效值进行体现。计算过程中，为了防止出现重复计算的现象，要依据基础计算方式来分析三项系统电压。依据国家相关标准，时间不超过标准的4%、正常允许为2%，短时允许值主要是指，所有时刻出现不均匀限制值，保障能够自动和保护装置进行准确的动作。另外，如果三相电压不平衡度高于4%的时候形成红色预警报警、三相电压不平衡度高于2%的时候形成黄色报警信号[3]。
结束语：
国内研究铝电解整流供电网过程中很少涉及故障预测方面的信息，对电网故障预警技术的研究还不是很成熟。而研究电网故障预警系统的基础就是构建准确合理的谐波模型，同时，也是研究的重点和难点。本文在修正灰色预警系统模型以后建立谐波预测系统模型，提升了预测精度，从原来70%的变为85%，从而使其在整流供电网中能够正常运行，为以后研究电力供电系统提供保障。
参考文献：
[1]范先森，喻寿益，桂卫华等.铝电解整流供电网故障预警系统的设计[J].计算机测量与控制，2007，15（11）：1440-1442，1464.
[2]范先森.铝电解整流供电网谐波监测与故障预警系统的研究[D].中南大学，2007