1.1 綜述
理想的電力系統(tǒng)向用戶提供的應(yīng)該是一個(gè)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(kāi)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(huì)產(chǎn)生負(fù)序,大功率整流和非線性設(shè)備等會(huì)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(yùn)行。諧波可能引起諧振,諧振高壓加在電容器兩端,因?yàn)楦叽沃C波對(duì)電容器阻抗很小,所以電容器易過(guò)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(dòng)機(jī),不僅鐵芯損耗增加,而且使轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng),嚴(yán)重影響加工質(zhì)量;高次諧波使保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)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(guò)電壓,會(huì)擊穿設(shè)備絕緣。負(fù)序和諧波對(duì)發(fā)電機(jī)不僅有熱效應(yīng),產(chǎn)生局部發(fā)熱,而且會(huì)使發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng),并伴有噪音,嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
本公司生產(chǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置采用先進(jìn)的32位DSP處理器,是具有高速采樣、計(jì)算、分析、統(tǒng)計(jì)、通訊和顯示等功能相結(jié)合的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備??蓪?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的高達(dá)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(dòng)、頻率、各次諧波有功功率、無(wú)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(diǎn)
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置,是我公司在研究總結(jié)國(guó)內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置特點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,嚴(yán)格按照國(guó)家頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),自主設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的新一代嵌入式電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)產(chǎn)品。
1.2.1 裝置特點(diǎn)
裝置硬件平臺(tái)具有如下主要特點(diǎn):
1) 采用TI 公司32 位DSP 為核心,具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和邏輯、控制能力,核心硬件處于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平;
2) 采用國(guó)際先進(jìn)的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為軟件平臺(tái),全部軟件采用高級(jí)語(yǔ)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(jì),通道獨(dú)享一個(gè)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(chǔ)空間,滿足電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求,實(shí)時(shí)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(shí)對(duì)監(jiān)測(cè)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(hù)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(cè)外,還對(duì)電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動(dòng),主要是電壓的驟升、驟降進(jìn)行監(jiān)測(cè)和記錄,具有較強(qiáng)的實(shí)用性。裝置主要具有以下功能:
1) 基本測(cè)量量
電網(wǎng)頻率;電壓、電流有效值;總的有功、無(wú)功功率、功率因數(shù)。
2) 基本監(jiān)測(cè)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(wú)功功率等;
3) 高級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)
a) 間諧波;
b) 電壓波動(dòng)、閃變;
c) 電壓驟升、驟降、短時(shí)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(cè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。
5) 設(shè)置功能
可對(duì)裝置硬件時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置,對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、修改和查看,并設(shè)有密碼保護(hù)。
6) 記錄存儲(chǔ)功能
可對(duì)基本監(jiān)測(cè)指標(biāo)和高級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)實(shí)時(shí)保存,統(tǒng)計(jì)時(shí)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(xiàng))在裝置上最長(zhǎng)保存時(shí)間為 1年以上,之后按”先進(jìn)先出”原則更新。
7) 統(tǒng)計(jì)功能
裝置具有對(duì)主要監(jiān)測(cè)指標(biāo)的在線統(tǒng)計(jì)功能,可統(tǒng)計(jì)一個(gè)時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測(cè)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(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸或定時(shí)提取存儲(chǔ)記錄,可通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)接口與遠(yuǎn)方電能質(zhì)量管理中心通訊,也可通過(guò)RS232C/RS485接口與遠(yuǎn)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(shí)時(shí)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(diǎn)
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(bào)表圖形分析處理的專業(yè)軟件,該軟件結(jié)合我國(guó)電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),軟件采用C++環(huán)境開(kāi)發(fā),能夠滿足絕大多數(shù)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(jìn)行配置。
軟件具有如下特點(diǎn):
1) 采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?,?duì)功能進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),使用獨(dú)特的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)管理機(jī)制,從而實(shí)現(xiàn)快速實(shí)時(shí)響應(yīng)。
2) 完全采用鏈表、矩陣、映射等先進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義,保持了系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性。
3) 進(jìn)程間采用Socket 網(wǎng)絡(luò)通訊方式,各進(jìn)程既可在同一臺(tái)計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行,也可在網(wǎng)絡(luò)上的不同計(jì)算平臺(tái)上分布運(yùn)行。
4) 線程、進(jìn)程間分層檢測(cè)監(jiān)督下級(jí)線程、進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài),自動(dòng)注銷和重新啟動(dòng)失效的線程、進(jìn)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(jī)、服務(wù)器、通訊程序等重要程序的啟動(dòng)、運(yùn)行、退出狀態(tài)的均有信息提示和事件,能幫助運(yùn)行人員在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生異常情況下及時(shí)找到出問(wèn)題的模塊,同時(shí)可以作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全、穩(wěn)定的參考信息。通過(guò)固定的歷史表格可以記錄一段時(shí)間的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。(時(shí)間段可以進(jìn)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(jī)/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(kù)相關(guān)的操作和客戶機(jī)系統(tǒng)(Client)用于數(shù)據(jù)庫(kù)修改、數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、生成PQDIF 文件、生成報(bào)表等操作;B/S 系統(tǒng)依靠服務(wù)器強(qiáng)大的功能實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫(kù)相關(guān)的操作和數(shù)據(jù)分析、生成PQDIF 文件、生成報(bào)表等功能,通過(guò)瀏覽器以WEB 瀏覽的方式訪問(wèn)服務(wù)器,完成圖形顯示、瀏覽打印報(bào)表等應(yīng)用工作。
1.4 系統(tǒng)應(yīng)用方案
整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為采集單元、變電站監(jiān)測(cè)層和上級(jí)監(jiān)測(cè)層三個(gè)部分。采集單元為監(jiān)測(cè)終端,通過(guò)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(guò)上級(jí)監(jiān)測(cè)層和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)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(hào)輸入
輸入方式:電流互感器輸入;
額定值In:5A/1A;
測(cè)量范圍:AC 200mA~5A或AC 50mA~1A;
功率消耗:不大于0.5VA/路;
過(guò)載能力:1.2In 連續(xù)工作;
2In 允許1s。
2.3電壓信號(hào)輸入
輸入方式:電壓互感器輸入;
額定值Un:57.7V/100V;
測(cè)量范圍:AC 0.5V~120V;
功率消耗:不大于0.5VA/路;
過(guò)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(kāi)關(guān)量輸出
工作電壓:AC220V/DC30V;
輸入方式:空接點(diǎn)或有源接點(diǎn);
2.5 監(jiān)測(cè)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(jí)要求;
8) 間諧波:參照/T 14549-1993 附錄D 中對(duì)諧波要求的A 級(jí);
9) 閃變:5%;
10) 電壓波動(dòng):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(duì)時(shí)接口(選配)
裝置接口: IRIG-B碼對(duì)時(shí)。
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(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)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(dòng)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(cè)試分析儀檢定規(guī)程》
《GB/T 19862-2005電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)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(duì)濕度:5%~95%;
大氣壓力:86kPa~106kPa;
海拔:可達(dá)3000 米;
防護(hù)等級(jí):IP50。
第三章 機(jī)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(kāi)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(jìn)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(jìn)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(kāi)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(yùn)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(kāi)路而產(chǎn)生危險(xiǎn)的高壓,危及人身安全!
本公司盡量保證說(shuō)明書的解釋與實(shí)際產(chǎn)品相符,由于設(shè)備不斷升級(jí),本說(shuō)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(qǐng)諒解。
如您有疑問(wèn)或建議,請(qǐng)致電本公司技術(shù)部。
附開(kāi)孔尺寸圖:?jiǎn)挝唬?/span>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(cè)斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài),需外部提供電源。
遙控端子:YK+,YK–;控制斷路器開(kāi)關(guān)狀態(tài),需外部提供電源。
RS485:A,B;對(duì)應(yīng)接485總線。
RS232:R,T,G;對(duì)應(yīng)接232總線。(選配)
RJ45: 以太網(wǎng)通訊接口。(選配)
文章來(lái)自電力微機(jī)保護(hù)網(wǎng)