HT 电能质量管理系统

1. 背景概述

1.1 现状

随着科技的飞速发展和社会的不断进步，电力作为现代社会运转的基石，其重要性日益凸显。随着经济社会发展而持续增长，用电结构日趋复杂，涵盖工业、商业、居民等多个领域。不同用户的用电需求和特性各异，对电能质量的要求也截然不同。然而，在实际用电过程中，用户常常面临电压波动、谐波污染、频率偏差等电能质量问题，这些问题不仅影响用电设备的正常运行，还可能导致设备损坏、能耗增加，甚至影响整个电力系统的稳定和安全。

为了保障电力系统的安全稳定运行和用户的用电权益，国家也出台了一系列针对电能质量的监管要求，明确了电能质量的各项指标和标准，要求用电企业加强电能质量的监测、评估和管理，确保电能质量符合国家标准和要求。同时，国家还加强了对违规行为的处罚力度，对违反电能质量规定的企业和用户进行严厉打击。

然而，在实际操作中，企业用电和电能质量治理的现状却不尽如人意。一方面，一些企业由于对电能质量治理的重要性认识不足，往往将注意力集中在生产效益和成本控制上，而忽视了电能质量的提升。这些用电企业往往缺乏必要的投入和管理，导致电能质量问题频发，如设备故障、生产效率下降等。另一方面，尽管有些用电企业已经意识到电能质量治理的重要性，但由于技术和管理手段的限制，难以实现有效的治理。

因此，对于用户侧来说需要一款能够帮助有效提升用电质量的产品，既能够满足国家安全监管要求，又能够帮助企业用户用电安全稳定。

1.2 建设重要性

1.2.1 国家对电能质量持高度重视态度

为更进一步加强电能质量管理，保障电力系统电能质量水平，优化电力营商环境，更好满足电力用户电能质量需求，国家发展和改革委员会发布了《电能质量管理办法（暂行）》。该办法明确了电能质量管理的目的、适用范围、管理原则和具体措施，为电能质量管理提供了更为具体的指导。

对于违反用电监管规定的企业用户，相关部门会依据相关法律法规进行处罚，包括罚款、责令整改等。相关部门也会加强对企业的用电情况进行监督检查，同时，对于拒不整改或严重违反用电规定的企业，会加大执法力度，采取更严厉的措施，如停电整顿等，以强制企业遵守用电监管要求。

1.2.2 不合规电能指标严重影响用电体验

影响电能质量的因素多种多样，例如，电力设备装置的自保护、用户的非线性负荷、冲击性负荷等大量投运等。评价电能质量指标参数也有很多，如功率因数、谐波电流、电压波动、剩余电流等。对电能质量指标的采集和监管不充分，会导致低质量的电能对用电用户产生严重影响。

(1) 功率因数不合规会增加电能损耗，损害电气设备

功率因数是衡量电气设备效率高低的重要参数。如果存在较低的功率因数，就意味着在电路中存在较大的无功功率。在这种情况下，不仅会降低设备的利用率，还会增加电路供电损失。同时，较低的功率因数还会导致电网损耗增大、电网输送容量低，用户电压偏移等一系列问题。

(2) 谐波电流引起供电不稳，为公共电网安全带来危害

谐波电流主要由用电设备的非线性特性、电力电子器件以及电源输入端网络的电磁兼容问题等因素共同产生。谐波电流会引起电网的电压和电流波形失真，使用电设备无法获得稳定的电能供应，导致设备出现故障或运行性能下降现象的产生。另外，由于通讯设备在电能传输过程中起到监控和控制电网运行的作用，谐波信号会干扰通讯信号的正常传输，这会导致通讯的稳定性降低，影响通讯设备的信号传输能力，大大增加电网实时监控和故障处理的及时性，从而加剧安全风险的产生。

除此之外，谐波电流还会产生高频的电磁波辐射，会对周围环境和人力健康产生极大的负面影响。如果长期暴露在谐波环境中，可能会对人体造成潜在的健康危害。

(3) 电压波动，影响电网安全及设备稳定

在送电的过程中，由于各类负载的干扰以及输电损耗，会使供电品质恶化，使得不同位置的用电侧用户面临电压过高或过低的问题。电压不稳，会对电网稳定性造成威胁，导致电网中的设备受到损害，影响整个网络的稳定运行，更甚者会引发电网故障，造成大面积停电事故。

此外，会对用户的电气设备也会造成一定的损害，导致用户的电气设备无法正常工作。对于一些对电压稳定性要求较高的精密仪器、计算机等，电压波动可能导致其性能降低或者数据丢失，给用户带来损失。

1.2.3 监控不足导致电气灾害风险加剧

电能质量风险管理手段缺乏，风险监控不足，会显著增加潜在风险，特别是在漏电检测、温度监测以及设备线路老化等方面，若未能及时有效监控和管理，将导致严重的电气安全隐患。

据统计，2023年1-10月全国火灾形势报告公布：电气是火灾首要原因，占比近3成！这主要是由于漏电和温度问题导致的电能质量下降，进而引发电气火灾。这类火灾不仅给人们的生命财产安全带来了严重威胁，也给社会的稳定和发展造成了不良影响。

(1) 缺乏漏电电流监测，引发漏电事故造成安全危害。

由于电气设备的绝缘材料老化、破损或安装不规范，导致电流在不应该流通的路径上流动，产生漏电现象。如果缺乏对漏电电流的实时监控及对设备运行状态的评估，当漏电电流达到一定值时，就可能引发火灾，给用户带来不可预计的损失。

(2) 缺乏对电气设备温度的监测，温度过高引发电气火灾。

电气设备的运行过程中会产生热量，如果温度检测不到位或设备散热不良，导致设备温度过高，易引发火灾。

1.2.4 响应节能低碳建设绿色家园

提高电能利用效率，是推动节能低碳、实现绿色发展的关键环节。用电侧作为电能消费的主体，应用电能质量监控，监测电能质量状况，及时发现和处理电能质量问题，找出用电中的不合理环节和节能潜力，来帮助优化用电结构，提高用电效率。

1.2.5 关键用电设施及漏电保护设备通电状态不明潜藏安全隐患

在多种生产生活场景中，如建筑工地、老旧小区或建筑、临时设施及活动场所等，由于用电设备数量庞大、环境错综复杂或管理存在疏漏，关键用电设备、漏电保护装置以及临时用电设备的通电情况往往难以明确掌握。在通电状态不明的情况下，用电设备在不安全的状态下运行，潜藏触电、火灾等安全隐患，同时还可能影响生产生活的正常进行。

1.2.6 用电细节与维护记录模糊导致故障排查难

电力设备的用电情况和维护记录的重要性不容忽视。在工厂生产线、办公楼宇中，电力设备密集、用电需求复杂，如果电力设施的用电情况记录不清，一旦出现故障，很难快速定位问题，造成安全威胁；如果维护信息记录不完整，维修人员会难以判断故障，增加排查难度。

综上，帮助用电客户建设好电能质量管理系统势在必行，对提升电力系统的稳定性、实现精准计量和用电管理、推动节能降碳以及降低企业成本，增强社会效益都具有重要意义。

2. 产品介绍

电能质量管理系统是一款专业应用于变配电系统的高效管理平台，具备强大的硬件数据采集和软件分析能力，为用户的用电管理带来极大的便利与效益。在功率因数合规监测、谐波电流治理、剩余电流温度监测、电气火灾监控等方面，为用户提供强有力的数据支持和管理支撑。

2.1 产品组成

供电用电的一般过程是，发电集团首先利用各种能源发电设备产生电能，电能经过变压器升压后，通过输电网传输至各个地区的配电网。在传输过程中，电能可能经过多个变电站进行电压调整。当电能到达用户侧时，配电网中的配电室会再次使用变压器将电能降压至适合用户使用的水平。对于终端用户或终端用电设备，电能还需经过配电柜或者配电箱进行分配和保护，确保用电安全。

供电用电过程示意图

电能质量管理系统部署在用电端的配电室、配电柜或配电箱处。以配电设备为核心，对配电主路和支路电压、电流、频率、功率因数和谐波等近百项用电数据进行全面采集、实时监控与研判预警，分析质量效能，展示配电设备运行状态，帮助用户实现电能质量治理持续运营。

系统组成示意图

· 电能采集设备：采集电能参数，如电流、电压、谐波电流、漏电电流、线路温度等重要指标。

· 网关：负责对采集、监控数据的通信传输。

· 电能质量管理系统：对采集的电能数据进行存储、处理、分析、监控。

· 展示平台：可视化交互式界面，直观、生动地展示电网的运行状态、电能质量数据、管理效果以及报警信息。

· 治理设备：调节和治理不合规电能质量指标。

2.2 产品能力

2.2.1 实用用电情况采集及存储

实时用电情况采集及存储能力是电能质量管理系统的基石与核心，对用电设备的各项参数进行全面实时采集，如电量数据、电压和电流数据、功率数据、电能质量数据、开关状态数据、温度和环境等数据等，及时掌握电力系统的运行状态，发现潜在安全问题并进行有效处理。同时，将采集的用电数据做集中处理和存储，帮助用电企业构建丰富的数据资产库，可以为企业的能源管理和优化提供重要依据。

2.2.2 三相不平衡检测及改进预警

在电能质量管理中，三相不平衡的影响不可忽视，如果不进行有效及时的监控，会导致电压波动、设备过热、能源损失增加，甚至可能引发安全事故，严重影响电力系统的稳定运行和能源利用效率。

电能质量管理系统的三相不平衡检测及改进预警能力，通过实时监测三相电流的状态，在出现不平衡情况时能够发出警报信号，以便相关人员及时采取措施，防止安全事故的发生，减少设备损害。

2.2.3 功率因数监测及优化

在电能质量管理中，功率因数的大小直接影响到电能的利用效率和供电系统的稳定性。低功率因数意味着电路中存在较大的无功功率，这不仅降低了设备的利用率，增加线路供电损失，还可能对供电系统的稳定运行造成威胁。

为了激励用户提高电能利用效率，功率因数作为衡量用电企业用电质量是否达标的关键参数，如果达标，用户可能会享受到电费优惠、电价折扣等奖励措施；如果不达标则会面临罚款、加收电费等处罚措施。

电能质量管理系统的功率因数检测及优化能力，通过电容、电抗实时采集电路中的电压、电流等关键数据，计算出功率因数，并将其与预设的功率因数标准进行比对。如果功率因数低于预设标准，系统便会发出警报，工作人员可通过SVG（无功补偿设备）进行治理调整。不仅能够确保电力系统的稳定运行，还能提高能源的利用效率，降低企业的运营成本。

2.2.4 谐波电流检测及治理

谐波电流得不到有效治理会引起诸多问题的产生，例如电压不稳引起的电能质量问题、设备额外损耗导致的设备故障问题、通信传输设备信号不稳定的环境干扰问题等等。

电能质量管理系统的谐波电流检测及治理能力，通过对采集的数据进行实时监控和分析，一旦检测到谐波电流超标，工作人员可通过APF（滤波设备）进行治理调整，实现对谐波电流的有效抑制，提高设备的使用寿命和可靠性，减少谐波对公共电网的污染，优化电力质量。

2.2.5 电气火灾等监控报警

由于监控不力，电气火灾时有发生，潜在的安全隐患难以被及时发现，一旦电气设备发生故障或火灾，可能造成财产损失甚至人员伤亡，如在一些特殊的场所，数据中心、医院等，电气火灾监控报警的作用尤为关键。

电能质量管理系统提供电气火灾监控报警能力，可对引发电气火灾风险的潜藏电能指标进行监测和治理，并提供预防措施。

2.2.5.1 剩余电流监测、告警及治理

剩余电流的产生往往源于导线老化破损、施工质量不规范、用户私拉扯线等原因，导致电流异常流动。一旦剩余电流过大，未能及时发现和处理，不仅会导致线路或电气设备的温度升高，还可能引发电气火灾事故，严重威胁人员生命及财产安全。同时，长期的剩余电流问题不及时处理，积累至一定程度还会对用电设备造成损害，降低使用寿命，增加维护成本。

电能质量管理系统的剩余电流监测、告警及治理能力，可以及时发现电路中的漏电现象，一旦出现剩余电流过大或超出阈值会产生报警，及时提醒相关人员进行处理，有效预防触电事故和电气火灾的发生，减少对电气设备的寿命损害。

2.2.5.2 线缆温度检测及告警

用电设备的电缆温度异常一方面可能导致电缆绝缘老化、破损，甚至引发火灾，危及整个电力系统的稳定运行；另一方面，设备过热将影响其性能与寿命，导致数据传输不稳定、效率降低。

电能质量管理系统的线缆温度检测及告警能力，可以实时掌握电缆的运行状态，精准监测温度变化情况，一旦发现过热会产生报警，提示工作人员及时排查故障，有效避免因为温度过热导致设备损害和火灾的发生。

2.2.5.3 消防设备微电流检测在线状态

火灾警报系统等消防设备在火灾发生时发挥着至关重要的作用，如果设备处于离线状态或运行不正常，可能会延误火灾的发现和应对，造成严重的后果。

电能质量管理系统提供消防设备微电流检测在线状态功能，通过检测消防设备中微电流的变化，来确保消防设备的运行状态，同时，还可及时发现和处理消防设备潜在故障问题，确保设备的正常运行和消防安全。

2.2.5.4 远程控制智能漏电开关

漏电保护开关是住宅电气安全系统中的重要组成部分，用来监测电路中的漏电情况，以防止触电事故和火灾的发生。为了保持其灵敏度和正常工作状态，需要定期对其进行重启或测试。对于老旧小区来说，电气设施可能相对落后，很多住宅并没有安装漏电保护开关，或者由于线路老化已安装的漏电保护开关功能失效，触电和火灾等事故的发生概率更高。

电能质量管理系统的远程控制智能漏电开关，能够实时监测电路中的漏电情况，一旦发现漏电，就能迅速切断电源，预防事故发生。同时，具备远程控制能力，用户使用手机端登录来远程控制智能漏电开关的开关操作，使用户能够方便地管理和监控家中的电气安全。

2.2.5.5 超额危险用电自动控制开关

应用高功率、高负荷的电力设备在日常生产生活中随处可见，在带来便利的同时也潜藏了诸多安全隐患。如果缺乏有效的电流超负荷监测，极易引发电气火灾事故的风险。电能质量管理系统的超额危险用电自动控制开关，会实时监测用电设备的电流情况。一旦电流超过预设的安全范围，开关会迅速启动响应，自动切断电源，防止电流过载带来的安全危险。

2.2.6 智能监控及运维信息化电能工作管理系统

随着电网规模的不断扩大和电力设备的日益增多，传统的电力管理方式已经难以满足当前电力工作的需求。电能质量管理系统成为企业实现电力信息化建设的不可或缺的一环。

电能质量管理系统为电力工作人员提供了一个直观、全面的电网运行状态监控平台。工作人员可以实时查看电网的各项关键指标，以及设备的运行状态和故障信息。这种集中展示的方式使得工作人员能够迅速了解电网的整体情况，把握电网的运行趋势，有助于提高电力管理的效率和安全性。

在日常工作中，电力从业人员需要进行抄表、运行情况值班监控、事故及时处理、设备台账管理、维修维护等工作。电能质量管理系统能够为工作人员的日常工作提供智能监控与远程运维支持。通过系统对用电设备实时的数据采集、分析、存储，工作人员无需亲自奔赴现场执行采集任务，实现远程抄表记录和设备台账信息梳理，大大节省了时间和人力成本。通过系统的实时监控和预警能力，工作人员可以及时发现并处理异常情况，实现对设备的远程控制和维修维护。

电能质量管理系统作为电力信息化建设的重要支撑，为企业提供全面、高效、可靠的电力管理，帮助推动企业实现电力信息化建设的目标。

3. 产品价值

3.1 全情统览，数据为宝

电能质量管理系统采集分散的电能数据，实现数据的集中管理和高效利用，为用户提供了一个直观、全面的数据展示平台，用户可以迅速了解电网的运行状态、电能质量状况以及设备的性能表现情况，做到管理心中有数。

从电能数据的采集、处理到存储，为企业提供了一个强大数据资产库，帮助企业实现数据的全面管理，为企业的电能质量精细化管理和可持续发展提供有力支持。

3.2 优化管理，节能降耗

节能环保绿色低碳是国策，电能质量管理系统能够帮助用户提高电能的利用效率。通过深入分析用电数据，评估用电行为，发现不合理的用电模式，协助管理层制定科学的用电计划，优化能源配置，实现资源的最大化利用。系统通过先进的电能质量治理技术，如谐波治理、无功补偿等，有效提升了电网的稳定性和电能质量。从管理到技术的双重优化，提高电能的利用效率，降低运营成本。

3.3 实时守护，用电安全

在电能质量管理过程中，安全是重中之重，电能质量管理系统可以实时监控电力系统的运行状态，及时发现并处理潜在的安全隐患。通过系统对功率因数、谐波电流等关键参数进行精准监控，帮助企业有效预防电气火灾、设备损坏等安全事故的发生，确保电力系统的稳定、可靠运行，可为人员和设备的安全提供坚实保障。