核心提示中國電科院牽頭的《智能電網電能質量監測與控制關鍵技術》項目面向電力電子化特征電網電能質量監測與治理的共性需求，構建了集監控系統、治理方法與設備、技術標準為一體的電能質量監測與治理技術體系。該項目日前榮獲國際電氣和電子工程師協會信息物理系統技術委員會“2018工業技術杰出貢獻獎”。

日前，由中國電科院牽頭的《智能電網電能質量監測與控制關鍵技術》項目榮獲國際電氣和電子工程師協會信息物理系統技術委員會(IEEETCCPS)“2018工業技術杰出貢獻獎”，是該獎項唯一獲獎項目。IEEE首次設立了該獎項，旨在獎勵對信息物理系統領域做出突出貢獻的項目及團隊。

中國電科院及其聯合研發項目團隊(以下簡稱項目團隊)在國家科技支撐計劃及國家電網公司重大科技項目的有力支持下，協同攻關，創新研發，面向電力電子化特征電網電能質量監測與治理的共性需求，構建了集監控系統、治理方法與設備、技術標準為一體的電能質量監測與治理技術體系，在低壓負荷在線換相、電能質量決策支持、諧波量值準確傳遞以及廣域動態諧波監測治理等四大關鍵技術領域實現重大突破，對保障電網安全、促進經濟社會健康發展發揮了重要作用。

1 亟需開展智能電網電能質量監測與治理

電能質量是指通過公用電網供給用戶端的交流電能的品質，其優劣直接關乎國計民生與社會公共安全，是衡量電力企業優質供電服務的重要指標。從嚴格意義上講，衡量電能質量的主要指標有電壓、頻率和波形;從普遍意義上講就是指優質供電。在電力系統中，電能質量通常以諧波、供電電壓偏差等數據指標進行綜合量化分析與評價。

諧波是指對周期性非正弦交流量進行傅里葉級數分解所得到的大于基波頻率整數倍的各次分量，通常稱為高次諧波，而基波是指其頻率與工頻(50赫茲)相同的分量，高次諧波的干擾是當前智能電網中影響電能質量的一大“公害”。諧波的存在會導致電機、變壓器、電容器等電氣設備損耗增加，絕緣老化加速，使用壽命縮短，發電、輸電及用電設備的效率降低，還易使電網的各類保護及自動裝置產生誤動或拒動，對通信系統產生干擾，嚴重時將威脅電網運行、設備及人身安全等。

供電電壓偏差是指實際供電電壓對系統標稱電壓的偏差，相對值以百分數表示，《GB/T12325-2008電能質量供電電壓偏差》明確規定了各電壓等級電網供電電壓允許偏差的限值。對電網來說，當系統運行電壓偏低時，線路損耗增加，輸配電極限容量降低，甚至導致系統崩潰，帶來重大損失;對配用電設備來說，當供電電壓偏離額定電壓較大時，設備的運行性能惡化，運行效率降低，甚至導致部分電器無法啟動或者不能正常運行，自身發熱嚴重，使用壽命縮短。

隨著電力電子技術的發展，電能使用范圍擴大，例如整流設備、變頻設備、大功率電機、家用電器等大量非線性、沖擊性以及不平衡負荷接入，電網負荷特性發生重大改變，對電網電能質量造成了嚴重影響。長期以來，我國電能質量治理手段缺乏，相關系統與裝置功能單一，無法實現綜合性全面治理，因此亟需開展智能電網電能質量監測與治理。

智能電網電能質量監測是指通過與電網已有自動化系統和電能質量相關監測裝置進行通信接口設計，統一采集分析電能質量相關實時、準實時和歷史數據，以可視化動態圖形對電能質量重要指標越限情況監控并及時告警，實現對區域電網變電站、中壓線路、配電臺區和用戶等各個層面電壓、電流及其諧波分量的準確掌控，解決依靠運行管理人員定期或不定期現場監測對電能質量情況掌握的不及時、不全面等問題。

智能電網電能質量治理是指借助自動化系統平臺準確分析電網電能質量現狀，準確定位電能質量存在問題，并針對性采取單點治理和協調治理等手段，通過在線仿真功能確定可行的電能質量治理決策方案，解決電能質量治理缺乏決策工具、憑經驗判斷、存在盲目性等突出問題。

隨著大規模分布式電源、柔性負荷、電動汽車充電裝置等接入電網，具有明顯電力電子化特征電網的電能質量監測與治理面臨以下突出問題：

一、我國低壓配電網三相負荷不平衡現象較為普遍，由此引起的低電壓問題突出，此前主要通過管理手段，按照季節性用電特點，依靠停電人工進行負荷換相調整，實時性和準確性較差，且極大影響了電力企業供電安全性和可靠性，缺乏較為有效的在線治理方法與配套設備。

二、傳統電能質量治理分別針對電壓、諧波、無功等單一指標，每項指標均有對應的監測系統和治理裝置，設備與信息資源孤立，未考慮指標間相互影響，缺乏綜合協調控制策略和在線評估與治理仿真手段，治理無序且具有盲目性，治理的科學性與準確性不足。

三、在諧波量值傳遞方面，常規的諧波信號發生方法難以滿足高峰值系數信號高保真穩定輸出的需要，同時諧波檢定裝置設計和制造技術被國外企業壟斷，價格居高不下。

四、因諧波監測設備的測量頻率范圍普遍低于2.5千赫茲，無法滿足高頻監測要求，信息兼容性差，實時同步監測和準確分析困難;諧波治理裝置檢測控制算法易造成各次諧波相移不一致，補償誤差大;寬頻帶諧波測量時，測量信號誤差較大，嚴重影響測量精度。