1.1 綜述
理想的電力系統(tǒng)向用戶提供的應(yīng)該是一個恒定工頻的正弦波形電壓,而隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,直流輸電、大功率單相整流技術(shù)在工業(yè)部門和用電設(shè)備上被廣泛應(yīng)用,如大功率可控硅器件、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等,這些典型非線性負(fù)荷將從電網(wǎng)吸入或注入諧波電流,從而引起電網(wǎng)電壓畸變,使電網(wǎng)波形受到污染,供電質(zhì)量惡化,附加損失增加,傳輸能力下降,成為影響電能質(zhì)量的重要因素。
在電網(wǎng)中,三相負(fù)荷不平衡、電力系統(tǒng)諧振接地等會產(chǎn)生負(fù)序,大功率整流和非線性設(shè)備等會產(chǎn)生諧波。負(fù)序和諧波嚴(yán)重影響了供電質(zhì)量,它們首先影響了電力設(shè)備安全運行。諧波可能引起諧振,諧振高壓加在電容器兩端,因為高次諧波對電容器阻抗很小,所以電容器易過負(fù)荷而擊穿;高次諧波電流流入變壓器,鐵芯損耗增加;高次諧波電流流入電動機,不僅鐵芯損耗增加,而且使轉(zhuǎn)子發(fā)生振動,嚴(yán)重影響加工質(zhì)量;高次諧波使保護設(shè)備誤動作,使系統(tǒng)損失加大;高次諧波使電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振,在線路上引起過電壓,會擊穿設(shè)備絕緣。負(fù)序和諧波對發(fā)電機不僅有熱效應(yīng),產(chǎn)生局部發(fā)熱,而且會使發(fā)電機組產(chǎn)生振動,并伴有噪音,嚴(yán)重威脅機組的安全穩(wěn)定運行。
本公司生產(chǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置采用先進的32位DSP處理器,是具有高速采樣、計算、分析、統(tǒng)計、通訊和顯示等功能相結(jié)合的電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備??蓪崟r監(jiān)測電網(wǎng)的高達63次的諧波含有率、諧波總畸變率、三相電壓不平衡度、閃變、電壓偏差、電壓波動、頻率、各次諧波有功功率、無功功率、真功率因數(shù)、相移功率因數(shù)、真有效值、正負(fù)序等電能質(zhì)量指標(biāo)。
1.2 裝置功能特點
電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置,是我公司在研究總結(jié)國內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測裝置特點和實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上,嚴(yán)格按照國家頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),自主設(shè)計開發(fā)的新一代嵌入式電能質(zhì)量在線監(jiān)測產(chǎn)品。
1.2.1 裝置特點
裝置硬件平臺具有如下主要特點:
1) 采用TI 公司32 位DSP 為核心,具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和邏輯、控制能力,核心硬件處于國內(nèi)先進水平;
2) 采用國際先進的嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件平臺,全部軟件采用高級語言編程,保證了系統(tǒng)的高可靠性和高移植性;
3) 數(shù)據(jù)采集通道采用單通道單A/D 設(shè)計,通道獨享一個16 位并行A/D,完全同步采樣,精度更高、速度更快;
4) 大容量的存儲空間,滿足電能質(zhì)量監(jiān)測裝置對數(shù)據(jù)存儲的要求,實時數(shù)據(jù)掉電不丟失;
5) 采用鎖相環(huán)技術(shù),防止了在電力系統(tǒng)頻率變化時對監(jiān)測指標(biāo)的影響,防止了頻率”泄漏”;
6) 采用了四層印刷電路板(PCB)和SMT 工藝、繼電保護裝置常用的”背插式”結(jié)構(gòu);
1.2.2 裝置功能
裝置除具有常規(guī)的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測外,還對電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動,主要是電壓的驟升、驟降進行監(jiān)測和記錄,具有較強的實用性。裝置主要具有以下功能:
1) 基本測量量
電網(wǎng)頻率;電壓、電流有效值;總的有功、無功功率、功率因數(shù)。
2) 基本監(jiān)測指標(biāo)
a) 三相基波電壓、電流有效值,基波功率、功率因數(shù)、相位等;
b) 電壓偏差;
c) 頻率偏差;
d) 三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負(fù)序電壓、電流;
e) 諧波(2~63次)。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波含有率、幅值、相位;
各次諧波的有功、無功功率等;
3) 高級監(jiān)測指標(biāo)
a) 間諧波;
b) 電壓波動、閃變;
c) 電壓驟升、驟降、短時中斷;
4) 顯示功能
裝置面板上帶有大屏幕LCD顯示器,以圖形方式顯示主要電能質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)的實時數(shù)據(jù)。
5) 設(shè)置功能
可對裝置硬件時鐘進行設(shè)置,對監(jiān)測參數(shù)進行設(shè)置、修改和查看,并設(shè)有密碼保護。
6) 記錄存儲功能
可對基本監(jiān)測指標(biāo)和高級監(jiān)測指標(biāo)實時保存,統(tǒng)計時間間隔可設(shè)置,3Min數(shù)據(jù)(保存最大值、最小值、平均值、95%概率大值中的一項)在裝置上最長保存時間為 1年以上,之后按”先進先出”原則更新。
7) 統(tǒng)計功能
裝置具有對主要監(jiān)測指標(biāo)的在線統(tǒng)計功能,可統(tǒng)計一個時間段內(nèi)監(jiān)測指標(biāo)的最大值、最小值、平均值、95%概率大值等。
8) 通訊功能
裝置提供多種通訊接口方式,實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸或定時提取存儲記錄,可通過工業(yè)以太網(wǎng)接口與遠方電能質(zhì)量管理中心通訊,也可通過RS232C/RS485接口與遠方通訊。
9)暫態(tài)事件觸發(fā)錄波功能
可根據(jù)客戶要求設(shè)定事件觸發(fā)限值,記錄事件觸發(fā)前、后實時數(shù)據(jù)并保存,并保存有事件日志以供查詢。
1.3 電能質(zhì)量分析軟件功能特點
電能質(zhì)量分析管理軟件是一款專業(yè)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、報表圖形分析處理的專業(yè)軟件,該軟件結(jié)合我國電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國際IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,軟件采用C++環(huán)境開發(fā),能夠滿足絕大多數(shù)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測管理的需求,電能質(zhì)量分析管理軟件均有客戶端(C/S版)和瀏覽器(B/S版)兩種,根據(jù)客戶要求進行配置。
軟件具有如下特點:
1) 采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ瑢δ苓M行模塊化設(shè)計,使用獨特的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理機制,從而實現(xiàn)快速實時響應(yīng)。
2) 完全采用鏈表、矩陣、映射等先進數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義,保持了系統(tǒng)良好的可擴展性。
3) 進程間采用Socket 網(wǎng)絡(luò)通訊方式,各進程既可在同一臺計算平臺上運行,也可在網(wǎng)絡(luò)上的不同計算平臺上分布運行。
4) 線程、進程間分層檢測監(jiān)督下級線程、進程運行狀態(tài),自動注銷和重新啟動失效的線程、進程,保證系統(tǒng)的安全可靠。
5) 完善的系統(tǒng)信息記錄功能。全面記錄客戶機、服務(wù)器、通訊程序等重要程序的啟動、運行、退出狀態(tài)的均有信息提示和事件,能幫助運行人員在計算機系統(tǒng)發(fā)生異常情況下及時找到出問題的模塊,同時可以作為網(wǎng)絡(luò)運行安全、穩(wěn)定的參考信息。通過固定的歷史表格可以記錄一段時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)。(時間段可以進行設(shè)置)
6) 用戶權(quán)限化管理,不同的用戶擁有不同的操作權(quán)限。
7) 擁有的C/S(客戶機/服務(wù)器)和B/S(瀏覽器/服務(wù)器)兩種系統(tǒng)模式:C/S 系統(tǒng)在邏輯上將功能分塊,服務(wù)器系統(tǒng)(Server)完成所有與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的操作和客戶機系統(tǒng)(Client)用于數(shù)據(jù)庫修改、數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、生成PQDIF 文件、生成報表等操作;B/S 系統(tǒng)依靠服務(wù)器強大的功能實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的操作和數(shù)據(jù)分析、生成PQDIF 文件、生成報表等功能,通過瀏覽器以WEB 瀏覽的方式訪問服務(wù)器,完成圖形顯示、瀏覽打印報表等應(yīng)用工作。
1.4 系統(tǒng)應(yīng)用方案
整個網(wǎng)絡(luò)分為采集單元、變電站監(jiān)測層和上級監(jiān)測層三個部分。采集單元為監(jiān)測終端,通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。用戶可通過上級監(jiān)測層和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)進行管理。
第二章 主要技術(shù)指標(biāo)
2.1工作電源
交流:220V±10% ;50Hz±0.5Hz;諧波畸變率不大于15%
直流:220V±10%,紋波系數(shù)不大于5%
2.2電流信號輸入
輸入方式:電流互感器輸入;
額定值In:5A/1A;
測量范圍:AC 200mA~5A或AC 50mA~1A;
功率消耗:不大于0.5VA/路;
過載能力:1.2In 連續(xù)工作;
2In 允許1s。
2.3電壓信號輸入
輸入方式:電壓互感器輸入;
額定值Un:57.7V/100V;
測量范圍:AC 0.5V~120V;
功率消耗:不大于0.5VA/路;
過載能力:1.3Un 連續(xù)工作;
1.4 Un 允許1s。
輸入阻抗:大于100kΩ。
2.4開關(guān)量輸出
工作電壓:AC220V/DC30V;
輸入方式:空接點或有源接點;
2.5 監(jiān)測指標(biāo)精度
1) 電壓、電流:0.2%;
2) 功率、功率因數(shù):0.5%;
3) 頻率偏差:0.01Hz;
4) 電壓偏差:0.2%;
5) 三相電壓不平衡:0.2%;
6) 三相電流不平衡:0.5%;
7) 諧波:符合GB/T 14549-1993 中附錄D 中的A 級要求;
8) 間諧波:參照/T 14549-1993 附錄D 中對諧波要求的A 級;
9) 閃變:5%;
10) 電壓波動:5%。
2.6 通訊接口
1) 以太網(wǎng)
接口速率:10/100M 自適應(yīng);
接口類型:100Base—T;
支持TCP/IP,FTP 協(xié)議,支持本廠通訊規(guī)約;
2) RS232C/485 接口
接口速率:RS232C——300~115200bps,RS485——300~19200bps;
帶光電隔離,支持本廠通訊規(guī)約和ModBus@RTU規(guī)約;
2.7 GPS 對時接口(選配)
裝置接口: IRIG-B碼對時。
2.8 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
《GB/T 15945-2008 電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差》
《GB 12325-2008 電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差》
《GB/T 15543-2008 電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》
《GB/T 18481-2001 電能質(zhì)量 暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》
《GB/T 14549-93 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》
《GB 12326-2008 電能質(zhì)量 電壓波動與閃變》
《GB 24337-2009 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》
《電能質(zhì)量測試分析儀檢定規(guī)程》
《GB/T 19862-2005電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》
2.9 環(huán)境
正常工作溫度:-10℃~+55℃;
極限工作溫度:-20℃~+65℃;
相對濕度:5%~95%;
大氣壓力:86kPa~106kPa;
海拔:可達3000 米;
防護等級:IP50。
第三章 機械結(jié)構(gòu)及電氣安裝
3.1 外形尺寸圖
裝置為嵌入式安裝方式,可以集中安裝于控制室的屏或柜上,也可分散安裝于開關(guān)柜上。
3.2 電氣安裝
3.2.1 典型電氣接線示意圖
三相三線電壓電流經(jīng)互感器接入方法,按下圖方式進行
三相三線電壓電流經(jīng)互感器接入方法
三相四線電壓電流經(jīng)互感器接入方法,按下圖方式進行接線:
三相四線電壓電流經(jīng)互感器接入方法
3.2.2 模擬量輸入回路
裝置用交流電流回路必須用可靠壓接的不小于2.5mm2的帶色標(biāo)的導(dǎo)線連接至屏柜的電流輸入端子處,裝置端子上的螺絲必須有彈簧墊圈并擰緊,以防止交流電流回路開路;交流電壓回路必須用可靠壓接的不小于1.5mm2的導(dǎo)線連接至屏柜的電壓輸入端子處。
注意:在裝置投入運行前,必須仔細(xì)檢查裝置的交流電流、電壓輸入回路的接線是否正確,尤其是交流電流回路的所有端子必須接觸可靠,防止電流回路開路而產(chǎn)生危險的高壓,危及人身安全!
本公司盡量保證說明書的解釋與實際產(chǎn)品相符,由于設(shè)備不斷升級,本說明書中內(nèi)容如有與設(shè)備存在微小差別,不再另行通知,敬請諒解。
如您有疑問或建議,請致電本公司技術(shù)部。
附開孔尺寸圖:單位(mm)
后端子圖:
電源端子:L,N,FG;其中L,N接交流或直流220V(其他電壓需定制),FG接地。
遙信端子:YX+,YX–;檢測斷路器開關(guān)狀態(tài),需外部提供電源。
遙控端子:YK+,YK–;控制斷路器開關(guān)狀態(tài),需外部提供電源。
RS485:A,B;對應(yīng)接485總線。
RS232:R,T,G;對應(yīng)接232總線。(選配)
RJ45: 以太網(wǎng)通訊接口。(選配)
文章來自電力微機保護網(wǎng)