面向新型电力系统（高比例新能源、电力电子化），电能质量监测装置需要新增哪些监测参数或功能？

LZ-DZ200电能质量在线监测装置

面向新型电力系统（高比例新能源、电力电子化），电能质量监测装置需针对电力电子设备高频开关特性、新能源间歇性波动及复杂潮流交互等特点，新增以下监测参数和功能：

一、高频段电能质量参数监测

2kHz~150kHz 超高频谐波与间谐波监测
电力电子设备（如逆变器、换流器）的开关动作会产生大量超高频干扰standards.iteh.ai。监测装置需支持2kHz~150kHz 频段的谐波与间谐波分析，例如：

光伏逆变器的 PWM 调制可能引发 20kHz~50kHz 的载波谐波，需通过1024 点 / 周波以上的采样率（如 CET 中电技术 iMeter 8）捕捉。

采用子组算法（5Hz 频谱划分）严格区分谐波与间谐波，避免传统宽频组算法的混淆。

传导发射（CE）监测
新增对2kHz~150kHz 传导干扰的量化分析，例如：

风电变流器的开关噪声可能引发该频段的电磁兼容问题，需通过峰值检测 + 准峰值检测结合的方式评估干扰强度standards.iteh.ai。

二、新型振荡现象监测

次同步振荡（SSO）与超同步振荡（SSO）
风电、光伏与电网电抗可能引发2.5~45Hz 次同步振荡和55~95Hz 超同步振荡。监测装置需：

支持0.1~95Hz 宽频段功率振荡监测（如灿能电力 PQS-882G 装置），并触发12.8kHz 高采样率录波（持续时间≥1 分钟）。

结合阻抗扫描技术（如 PSCAD/EMTDC 仿真）定位振荡源，区分风机轴系扭振与电力电子控制参数失配。

宽频振荡（100Hz~5kHz）
新能源集群与储能系统的控制参数耦合可能引发宽频振荡。监测装置需：

实时监测100Hz~5000Hz 范围内的功率波动，并通过VMD（变分模态分解）算法分离多模态振荡成分。

具备振荡能量分布可视化功能，辅助分析不同频段振荡对设备的影响（如逆变器过流风险）。

三、新能源特性相关参数监测

动态频率与相位跳变监测
光伏 / 风电的快速功率波动可能导致频率偏差＞0.5Hz或相位跳变＞10°。监测装置需：

采用多频率 - 泰勒模型（MFTM）实时跟踪基波频率变化，误差控制在 ±0.01Hz 以内。

捕捉微秒级相位突变，并关联新能源出力波动数据（如辐照度、风速）进行溯源。

双向潮流与防逆流控制
分布式能源并网需监测有功 / 无功双向流动，例如：

户用光伏系统需支持0.5S 级双向计量（输入 / 输出电能独立统计），并在逆流超过阈值（1%~100% 可调）时50ms 内触发逆变器关断。

结合功率因数校正（PF=1）策略，减少无功倒送对电网的影响。

四、电力电子化设备专项监测

开关暂态与电磁干扰（EMI）
逆变器 / 换流器的 IGBT 开关动作会产生ns 级电压尖峰和μs 级电流突变。监测装置需：

配置2MHz 采样率（如 PMC-690A）和0.5μs 瞬态捕捉能力，记录开关暂态波形。

分析共模 / 差模干扰分量，评估 EMI 对继电保护装置的影响standards.iteh.ai。

设备健康状态监测
实时监测电力电子设备的温度、开关损耗、直流侧电压纹波等参数，例如：

光伏逆变器需监测直流侧电容老化程度（通过纹波系数评估），预测设备寿命。

储能变流器需监测IGBT 结温，结合热模型预警过温风险。

五、智能化分析与协同控制功能

宽频信号动态波形重构
采用压缩感知算法（如稀疏傅里叶变换）在突破奈奎斯特采样率限制的条件下，同步估计多谐波参数（频率、幅值、相位），实现宽频信号的高精度重构。

事件驱动的多源数据融合
整合电压暂降 / 骤升、振荡事件、设备告警等数据，通过关联规则分析（如 Apriori 算法）定位扰动源。例如：

某风电场监测到 30Hz 次同步振荡时，自动关联风机变流器控制参数与电网阻抗数据，生成扰动源定位报告。

边缘计算与本地决策
在监测装置本地部署轻量级 AI 模型（如 LSTM 网络），实现：

暂态事件毫秒级分类（区分电压暂降、振荡、谐波放大）。

主动调整监测策略（如暂态事件时将采样率从 256 点 / 周波提升至 1024 点 / 周波）。

六、标准合规与国际化适配

国际标准兼容
满足IEC 61000-4-30 A 级认证（如 CET 中电技术 iMeter D7），支持：

无缝隙时间窗同步（确保数据连贯性）和子组谐波分析（5Hz 频谱划分）。

多语言报告生成（如英语、西班牙语），适配全球市场需求。

复杂场景认证
针对特殊场景（如船舶、机场），支持400Hz 系统测量（如 PMC-690A）和 **-25℃~+55℃宽温运行 **（通过 UL/CE 认证）。

总结

新型电力系统下的电能质量监测需从参数扩展、算法升级、功能智能化三方面突破：

参数扩展：新增 2kHz~150kHz 超高频谐波、次同步 / 宽频振荡、双向潮流等参数；

算法升级：采用动态基波估计、压缩感知、边缘 AI 等技术提升监测精度与响应速度；

功能智能化：整合事件溯源、设备健康管理、协同控制等功能，支撑新能源并网的安全稳定运行。

通过上述改进，监测装置可全面捕捉高比例新能源与电力电子化带来的电能质量风险，为电网调控提供实时、精准的数据支撑。

审核编辑 黄宇