1.概述
随着现代工业的发展，电力负荷出现了很多新的种类和特点。一方面，出现了很多诸如电力机车、电弧炉、轧钢机等大容量的非线性和冲击性负荷。这些负荷的存在严重恶化了电力系统的运行条件，导致了功率因数低下、电压波动和闪变、三相不平衡、电力谐波等问题，不仅面临来自电力公司日益严厉的惩罚制度，而且对用户的用电安全和用电效率带来了极大的不利影响；另一方面，以精密机械加工、工业过程自动化、数据信息处理设备等为代表的新型工业负荷在电力负荷中的比重越来越大，因恶劣的电能质量导致用户生产经营损失的现象越来越严重。
电能质量在线监测与管理系统可以随时随地在线监测重点用户的电能质量状况，如：电压偏差、频率偏差、三相不平衡度、谐波、电压波动和闪变、暂态分量等，并可以实现电能质量历史记录的保存、查询，方便用户对电能质量的分析、评估和管理，能在供配电系统和用电设备运行失效之前，捕获到其早期的故障信息，以便在毁灭性打击之前，提醒人们对供、用电设备的运行状态进行调整和预防检修。对于提高电力系统供电的安全性、可靠性和经济性，保证用电设备的正常工作和工农业生产的持续高效，对于供、用电双方都具有十分重要的意义。总之，电能质量在线监测与管理系统是保证电力系统安全可靠和经济优质运行的技术支撑，是保证电网和用户电气设备安全和可靠的重要手段。
2.系统组成
电能质量在线监测与管理系统由主站系统、监测终端装置及通信网络组成，主站系统按功能由数据库、应用服务、Web服务及前置服务等几部分组成，基本架构示意如下图所示。
系统的特点：
1）.以计算机技术、数据库技术、网络通信技术为依托，结合各个监测点构建成一个完整的电能质量监测网络系统，从而实现对各监测点的各项电能质量指标的在线监测和统计分析。
2）.针对不同的监测点，采用统一的电能质量存储格式，使管理系统建立在统一的数据平台上。
3）.根据不同的电能质量指标进行相应的统计分析。对设备采集的多项电能质量指标的实时数据或历史数据进行统计分析，并形成各种报表、曲线、饼图、棒图的展示风格。
4）.可根据用户需求设计符合其需要的报表格式。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表，操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表。
5）.具有GPRS无线传输功能和以以太网、RS-232/422/485、CAN、光纤、电话线远程传输功能，可随时随地得知各个监测点的实时数据。
6）.支持多种电能质量指标越限的报警形式。
3.系统功能及关键设备描述
3.1主站系统的主要功能
主站系统主要提供中心数据库、监测数据的统计分析和存储检索、Web数据发布、系统报警、远程系统维护管理和软件升级、数据实时访问等功能。
前置服务器负责与电能监测终端装置进行通信，保证数据传送的完整性和及时性，并可以远程查询监测终端的状态，进行远程参数的设置和修改。在前置服务器中装有GPS天文时钟系统，用于保持整个系统内终端装置和主站系统的时钟同步。前置服务器还具有通道报警功能，当主站系统和终端装置通信中断或不能正常进行时，将会发出通道警报，以便工作人员及时了解通信状况。前置服务器具有权限管理功能，可以为不同的用户分配不同的权限，以此来限定用户的访问权限。
电能质量应用服务器具有强大的数据处理功能，负责整个电能质量系统所有数据的处理、统计以及相关报表和图表等应用功能的生成、重组和扩展。具备数据报警功能，包括语音和推图形式。另外，可以根据用户的电能质量数据，给出相应的电能质量分析报告和电能质量治理方案。
数据库服务器负责数据库的管理、运行维护、数据备份、事故恢复以及数据优化等功能，保存所有从终端装置传送上来的数据和经过数据处理服务器处理后得出的结果数据，并对这些相应的数据进行统一管理和存储。数据库采用了自动备份的技术，保证数据的完整性、安全性和一致性。系统配置了两台数据库服务器，通过磁盘阵列实现双机的冷热备用，当主数据库服务器出现故障或停用时，另一台备用数据库服务器立即投入使用，保证了系统数据处理的正常进行。
Web服务器负责在Intranet/Internet范围内提供Web服务。用户可在任意地点、任意时间通过Web浏览器浏览网页，访问Web服务器发布的基于Web形式的数据查询、数据分析、报表展示、曲线展示、报警信息、设备状态、记录查询等信息，能及时了解指定日期的电能质量状况。
3.2 电能质量在线监测终端装置的描述和功能
电能质量在线监测装置采用先进的ARM+DSP处理技术，具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能。采用16位高精度A/D，采集速率12.8 kHz以上。在稳态电能质量监测方面，可测量2 - 50次谐波电压和电流的畸变率、有效值、序分量、电压波动、闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率等技术指标；在暂态电能质量监测方面，可实现电压骤升、电压骤降、过电压、欠电压的记录。在与主站系统的远距离传输方面，支持串行通讯口、太网口以及调制解调器等方式。
4. 通信架构及采用的通信协议
电能质量在线监测终端与电能质量在线监测管理系统主站之间支持有线（RS232和光纤）、无线（GPRS和GSM）等通信方式。
5. 电能质量在线监测终端装置的适用安装范围
依照国网公司颁布的《电能质量监测系统技术规范》中有关监测点设置的原则，电能质量在线监测点选择遵循以下基本原则：
1)重点选择在枢纽变电站、直流接地极周边变电站及接有电能质量干扰源的变电站各电压等级的母线上，以及变电站电能质量干扰源出线、无功补偿电容器回路等。根据此项原则，在下列接入点设置电能质量在线监测终端装置：
（1）系统内重要的500kV、220kV枢纽变电所；
（2）交、直流电弧炉，中、高频炉，轧钢、冶炼等钢铁企业的系统接入点；
（3）电气化铁路的系统接入点；
（4）大型整流设备的用户接入点：电动汽车充换电站、水厂、电化厂、注塑厂、电信大楼、电视发射中心、大型商贸中心等；
（5）大量点焊机、弧焊机的用户接入点：车辆制造厂、机械加工厂等；
（6）新能源发电的并网点；
（7）重要负载的用户接入点：机场、大型医院等；
2)监测点数量应随着电网和负荷的发展及时调整，应覆盖主网及全部供电电压等级，并在电网内（地域和线路首末）呈均匀分布，应能如实反映本地区谐波、三相电压不平衡、闪变污染水平；
3)特殊用户或订有电能质量指标条款合同的用户。