隨著當代經濟的快速發展，電能用戶日益增加，促使電能的質量問題逐漸嚴重。為保障電網安全可靠運行，必須對電網的運行狀態進行監控，本文主要探討多功能電力測控儀表的應用。

　　《云南電力技術》是由云南電網公司與云南省電機工程學會主辦，云南電力試驗研究院承辦，國內外公開發行，與國內同類期刊進行交換的綜合性技術刊物，主要刊登省內外電力生產、基建、科研、設計的先進經驗和成果為主，輔以理論性探討，事故分析、反事故技術措施、科技信息等。本刊為國際標準大16K，精美印刷，雙月刊。

　　針對目前多功能電力監控儀表的技術實現、功能組成和應用現狀，對其在配電網和智能電網框架下的應用前景進行了分析。即在供配電系統中對電壓、電流、功率因數、諧波等電力參數進行實時并精確的測量，并將采集的數據信息傳輸給監控站，進行數據分析且作出相應的決策。

　　目前，國際國內已經有一些生產廠家開發出了多功能的電力監控儀表，應用于輸配電電網[3-5]，如美國Shark 200/200T、國產MI4100、EX8系列、ZX60系列、PMW2000、美國Acuvim-X系列等。正是在這樣的背景下，對目前的多功能電力監控儀表的應用進行了分析，主要是從功能的組合以及技術實現兩方面進行闡述。

　　1多功能實現

　　多功能電力監控儀表的基本功能主要包括電能計量和電力參數的監控兩個部分。在此基礎上，配置電能質量監測與分析、故障錄波、負荷工況監測、變電站遙控等高級功能。

　　1.1電力系統參數測量

　　多功能測量，包括電壓、電流、功率、頻率、電能等。

　　儀表在接入較高壓系統時需要預留安全裕度，且在更高電壓等級應用時最好采用電壓互感器。電流輸入可采用2種接線方式：TA貫穿和電流連片。TA貫穿表示TA直接貫穿儀表，TA和儀表在物理上沒有直接的連接，可保證儀表不會成為TA電路中的故障點。需量功能能夠用于計算有功功率、無功功率、視在功率和功率因數讀數，提供瞬時的電壓最大值和最小值，顯示儀表監測到的最高驟升和最低驟降。對于其它參數也可以提供用戶選擇的平均周期內的最大值和最小值。

　　1.2變電站自動化應用

　　1.2.1變電站電壓監測和記錄

　　傳統方式的電壓監測和記錄一般依靠昂貴的表計或監控系統。多功能電力監控儀表可以安裝在電力系統的任何地方，是電網電壓信息采集的最低成本的解決方案。通過對變電站電壓監測和記錄，可實現電壓可靠性分析，保證提供用戶合適的電壓;起動電壓穩定裝置，減小系統需量。

　　1.2.2負荷工況監測

　　多功能電力監控儀表可以記錄變電站一段時間內的各個參數：電能使用、需量、電壓、電流和其它許多參數。這樣可以全面地分析一段時間內的電力系統工況，實現提供高精度的負荷數據;確定電能使用;提供基于時間的負荷工況，用于計劃評估;提供PF趨勢數據(分布和不平衡情況)，用于系統有效性分析。

　　1.2.3低成本變電站遙控

　　多功能電力監控儀表的高級輸出功能可以通過多種不同的通信媒介獲取各種數據，例如RS-485、以太網和模擬量輸出等，如圖1所示。

　　1.3數據記錄功能

　　多功能儀表需要具有足夠的存儲容量，實現數據記錄功能，主要包括趨勢、系統事件、越限/報警和I/O變化記錄等。越限/報警記錄提供越限事件的幅值和持續時間，提供非正常工況記錄，便于進行故障診斷和問題分析。I/O變化記錄提供帶時標的輸入狀態變化和繼電器輸出。

　　1.4電能質量監測功能

　　電能質量監測主要實現波形顯示和諧波分析功能。波形顯示功能提供電壓、電流的實時波形，查看捕捉的波形，用作一個基本的示波器。諧波算法采用精確的有源反混疊濾波器，甚至在很高的諧波等級時也可以提供精確的諧波測量。

　　1.5通信功能

　　多功能儀表提供串行口通信，用于和RTU或監控系統進行數據交換;擴展I/O口用于擴展儀表的通信功能，如100M以太網、4通道雙向0~1mA輸出、4通道4~20mA輸出、繼電器輸出、脈沖輸出、狀態輸入、數字輸入、光纖接口等。通過以太網接入功能，表計可以同時和多個不同的軟件通信，提供數據采集，如圖2所示。

　　繼電器和高速脈沖輸入輸出實現設計可靠的控制功能，執行負荷切斷和報警通知，為SCADA提供直接報警，檢測外部設備的狀態如發電機出口開關等，如圖4所示。

　　獨立的光纖卡可實現點對點的通信和鏈式通信，如圖5所示。

　　2諧波分析技術

　　式中，x(n)為x(t)的離散數據，而x(k)為譜成分。由于該計

　　算費時，所以采用FFT，減少計算量，可計算多達40次的

　　諧波。

　　x(t)的均方根值為：

　　對電網信號進行高次諧波分析時，離散傅里葉變換在時域和頻域周期化會造成鏡像效應和頻率泄露[7]。鏡像效應是頻譜的折疊引起的。如圖7所示，設抽樣頻率為fs，時間函數的上限頻率為fc，且fc>fs/2，若以fs對時間函數抽樣，則在fs-fc點和fc點之間就發生了頻譜重疊，產生頻率畸變。

　　抗混疊濾波器可采用無源RC抗混疊濾波器，也可采用運算放大器實現有源抗混疊低通濾波器。

　　3結論與展望

　　各種電力監測儀表完全可以采用單計算機系統集成為單臺多功能監控儀表。多功能監控儀表不僅能實現小型化，而且可實現計量、諧波分析、數據記錄和故障記錄等多種功能，以及多種通信功能，以滿足各種需要。對多種多功能儀表的功能和技術進行了分析，提出了當前多功能儀表需要配備的功能，并對高次諧波分析原理進行了分析。

　　智能電網主要由高級計量體系(AMI)、高級配電運行(ADO)、高級輸電運行(ATO)和高級資產管理(AAM)四大模塊構成。其中，高級計量體系是智能電網的基礎信息平臺，是電網智能化建設的第一步。因此，有必要開發統一功能及通信的新型多功能監控儀表，滿足不斷發展的電力系統需求。