一.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端是什么?
監(jiān)測(cè)終端主要完成數(shù)據(jù)的處理、記錄、存儲(chǔ)以及與主站之間的通訊連接和數(shù)據(jù)傳輸,形成圖形報(bào)表。監(jiān)測(cè)終端還具有LCD圖形顯示、多參數(shù)綜合測(cè)量、參數(shù)報(bào)警值設(shè)定、實(shí)時(shí)定點(diǎn)報(bào)警等功能。終端運(yùn)行VRTX實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng),可以及時(shí)響應(yīng)用戶(hù)的請(qǐng)求,過(guò)電壓數(shù)據(jù)采用中斷方式記錄,1377-443-0992保證數(shù)據(jù)不丟失。
監(jiān)測(cè)終端的硬件由TA/TV及AD信號(hào)預(yù)處理、DSP數(shù)據(jù)處理器、并行通訊ISA總線(xiàn)并行擴(kuò)展、調(diào)制解調(diào)器、LCD顯示器(VGA單色帶背光)、網(wǎng)絡(luò)適配器、電源等構(gòu)成。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端的硬件構(gòu)成框圖
傳感器將配電網(wǎng)參數(shù)的電能信號(hào)TA/TV轉(zhuǎn)化為AD的輸入信號(hào),然后進(jìn)行同步采樣,轉(zhuǎn)換后的采樣數(shù)據(jù)通過(guò)同步串口傳入DSP,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。DSP數(shù)據(jù)處理器是監(jiān)測(cè)終端的核心部件之一,它將采集的數(shù)據(jù)變換格式,采用成熟的FFT(快速傅立葉算法)計(jì)算分析處理各種數(shù)據(jù)。DSP將分析結(jié)果送到LCD以圖形方式顯示電壓、電流基波及各次諧波的幅值、相角,電壓、電流的矢量圖,電壓、電流波形,并通過(guò)串口將數(shù)據(jù)送到主站PC進(jìn)行相應(yīng)的處理。上位計(jì)算機(jī)對(duì)接收到的數(shù)據(jù),通過(guò)管理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類(lèi)、儲(chǔ)存、共享,運(yùn)行和管理人員可隨時(shí)查詢(xún),并可選取需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)表輸出和曲線(xiàn)打印分析。1377-443-0992
1.2主站及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)軟件
主站通過(guò)調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)接受監(jiān)測(cè)終端上傳的數(shù)據(jù)主站為客戶(hù)機(jī)—服務(wù)器方式,數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中,可以方便地調(diào)用與查詢(xún)。主站接受監(jiān)測(cè)終端上傳的數(shù)據(jù),進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,形成文件、報(bào)表及曲線(xiàn),并可顯示數(shù)據(jù)和圖形(如頻譜圖、波形圖、曲線(xiàn)圖、向量圖等)。它可以管理多臺(tái)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)終端,對(duì)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理,可以對(duì)某一時(shí)段或某一事件過(guò)程時(shí)段的電能質(zhì)量進(jìn)行分析、形成報(bào)表,自動(dòng)形成日、月和年報(bào)表,自動(dòng)找出諧波含有率超標(biāo)的時(shí)段與線(xiàn)路,計(jì)算電壓合格率與供電可靠性。遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)軟件主要完成數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算、統(tǒng)計(jì)及圖顯,提供報(bào)警等信息。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件框圖1377-443-0992
二.電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用
供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
現(xiàn)代電子設(shè)備的大量應(yīng)用加重了電網(wǎng)電能質(zhì)量的污染,因此及時(shí)了解電能質(zhì)量的情況對(duì)對(duì)于供用電雙方都具有十分重要的意義。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)行中的供配電系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè),可根據(jù)使用部門(mén)的要求進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)合格區(qū)域等參數(shù)的設(shè)定、統(tǒng)計(jì)出電網(wǎng)各指標(biāo)的數(shù)據(jù),自動(dòng)生成所需圖形報(bào)表,并進(jìn)行數(shù)據(jù)儲(chǔ)存。同時(shí)系統(tǒng)對(duì)設(shè)定的電能質(zhì)量指標(biāo)值有越限報(bào)警功能,可輕松判斷指標(biāo)超標(biāo)與否,提醒人們對(duì)供、用電設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整,1377-443-0992確保電網(wǎng)的電能質(zhì)量符合國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
2.2供配電系統(tǒng)及工業(yè)用電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測(cè)
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)供配電系統(tǒng)運(yùn)行中電壓、電流全波形的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并實(shí)時(shí)分析電網(wǎng)中電壓、電流的諧波狀況,為運(yùn)行和檢修人員提供可靠的電網(wǎng)運(yùn)行相關(guān)參數(shù),隨時(shí)隨地掌握電網(wǎng)的運(yùn)行狀況,這樣就能在供配電系統(tǒng)和用電設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)故障前,掌握到其早期的故障信息,及時(shí)做好預(yù)防檢修,提高電力系統(tǒng)供電的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,保證用電設(shè)備的正常工作。
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也可對(duì)工業(yè)用電設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)測(cè),特別是容量相對(duì)較大的非線(xiàn)性負(fù)載用戶(hù)設(shè)備。用戶(hù)可通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),掌握用電設(shè)備諧波情況,以制定合適的治理方案,提高用電質(zhì)量,同時(shí)提高設(shè)備使用壽命。同時(shí)用戶(hù)還可通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在線(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償,提高功率因數(shù),滿(mǎn)足供電企業(yè)考核指標(biāo),同時(shí)減少線(xiàn)路損耗,節(jié)約電能消耗;通過(guò)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)用戶(hù)可以及時(shí)清楚了解供電設(shè)備狀況,及早發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患和電能損耗定位,提高供電效率。
2.3供配電系統(tǒng)事故原因分析
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有故障錄波功能,能夠記錄發(fā)生故障時(shí)刻的電網(wǎng)狀態(tài),通過(guò)分析,為判斷故障的來(lái)源和分析、1377-443-0992解決問(wèn)題提供了詳盡、可靠的數(shù)據(jù)和依據(jù),這對(duì)于解決電力故障糾紛提供了可靠的技術(shù)支持。
2.4為供配電網(wǎng)技改提供依據(jù)
通過(guò)電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以評(píng)判供配電網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)哪些指標(biāo)是主要的矛盾所在,其概率水平及時(shí)間分布規(guī)律如何,從而以合理的投資、較好的技術(shù)方案、適度余量的容量進(jìn)行解決。
2.5合理引導(dǎo)用戶(hù)錯(cuò)峰用電提供依據(jù)
近年各地不同程度都出現(xiàn)電力缺口的情況。通過(guò)電能質(zhì)量在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可以統(tǒng)計(jì)出本地區(qū)峰、平、谷用電負(fù)荷情況,據(jù)此電力管理部門(mén)可制定合理的錯(cuò)峰用電方案,合理分布電能使用時(shí)間,削峰填谷,1377-443-0992減少因?yàn)槔l限電給企業(yè)帶來(lái)?yè)p失。
三、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理系統(tǒng)
3.1概述
電能質(zhì)量分析與治理系統(tǒng)主要研究供配電系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理問(wèn)題,適用于新建、改建、擴(kuò)建和技改項(xiàng)目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償、諧波及綜合治理等,可根據(jù)不同行業(yè)類(lèi)型和負(fù)載類(lèi)型的電能質(zhì)量問(wèn)題提供合適的設(shè)計(jì)解決方案,以達(dá)到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。
3.2典型行業(yè)
①商業(yè)中心/辦公大樓/醫(yī)療/機(jī)場(chǎng)/體育館:空調(diào)、電梯、LED屏幕、可控硅調(diào)光系統(tǒng)、音響系統(tǒng);
②港口碼頭/造船/造紙/煙草/煤礦:變頻器等;
④學(xué)校/研究院:實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房設(shè)備、數(shù)據(jù)中心;
⑤工廠:使用大型設(shè)備的生產(chǎn)線(xiàn),高精度數(shù)控中心等;
⑥通信/金融/醫(yī)療/商業(yè)中心:UPS、開(kāi)關(guān)電源等。
3.3系統(tǒng)架構(gòu)
電能質(zhì)量分析與治理系統(tǒng)由低壓側(cè)電能治理產(chǎn)品組成,主要產(chǎn)品有ANAPF有源電力濾波器、1377-443-0992ANSVG靜止無(wú)功發(fā)生器、ANSNP中線(xiàn)安防保護(hù)器、ANHPD諧波保護(hù)器、ANSVC低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置、ANSVG-G-A混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置、ANSVG-S-A混合動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償裝置、ANSVG-S-G智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置等。
ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在電網(wǎng)上,負(fù)載電流通過(guò)電流互感器采集到ANAPF的控制系統(tǒng)中,通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)電路將負(fù)載電流中的諧波分量和基波無(wú)功分量分離出來(lái),經(jīng)控制系統(tǒng)快速運(yùn)算,采用PWM控制IGBT的觸發(fā)。通過(guò)由大容量IGBT管組成的三相變流器向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電流,該補(bǔ)償電流與負(fù)荷電流中的諧波電流大小相等,方向相反,互相抵消,實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能,1377-443-0992保證流入電網(wǎng)電流是正弦波。
5.2 ANSNP中線(xiàn)安防保護(hù)器
ANSNP中線(xiàn)安防保護(hù)器通過(guò)電流檢測(cè)環(huán)節(jié)采集系統(tǒng)中性線(xiàn)上各次諧波電流,經(jīng)控制器快速計(jì)算并提取各次諧波電流的含量,1377-443-0992產(chǎn)生諧波電流指令,通過(guò)功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流,并注入中性線(xiàn),從而消除中性線(xiàn)中過(guò)大的電流。
5.3 ANSVG靜止無(wú)功發(fā)生器
ANSVG靜止無(wú)功發(fā)生器是一種用于補(bǔ)償無(wú)功以及不平衡的新型電力電子裝置,它能對(duì)大小變化的無(wú)功以及負(fù)序進(jìn)行快速和連續(xù)的補(bǔ)償,其應(yīng)用可克服LC補(bǔ)償器等傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償器響應(yīng)速度慢補(bǔ)償效果不能控制容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點(diǎn)。
5.4 ANSVC低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置
(1)分立元件方案
ANSVC 低壓無(wú)功功率補(bǔ)償裝置適用于頻率 50Hz 電壓 0.4kV 電網(wǎng)的無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償;它集無(wú)功補(bǔ)償、電網(wǎng)監(jiān)測(cè)于一體,不但可以通過(guò)投切電容器組來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功損耗,提高功率因數(shù),降低線(xiàn)損,從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量;同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等電量參數(shù)。1377-443-0992
(2)智能電容方案
AZC系列智能電力電容補(bǔ)償裝置是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線(xiàn)損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。AZC由智能測(cè)控單元,投切開(kāi)關(guān),線(xiàn)路保護(hù)單元,1377-443-0992低壓電力電容器等構(gòu)成,AZCL在AZC的基礎(chǔ)上添加了電抗器,電抗率可選7%/14%,用于主要諧波為5次及以上/3次、5次及以上的電氣環(huán)境。改變了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式。具有補(bǔ)償效果更好,體積更小,功耗更低,價(jià)格更廉,節(jié)約成本更多,使用更加靈活,維護(hù)更方便,使用壽命更長(zhǎng),可靠性更高等特點(diǎn)。
5.5 ANSVG-G-A混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置
ANSVG-G-A混合動(dòng)態(tài)濾波補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償無(wú)功的同時(shí)可兼治理系統(tǒng)的諧波,該設(shè)備以并聯(lián)方式接入配電系統(tǒng),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電流分量,通過(guò)控制計(jì)算及邏輯變化,計(jì)算出系統(tǒng)所需的無(wú)功分量及諧波分量,1377-443-0992然后通過(guò)三相全橋換流電路實(shí)時(shí)產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的無(wú)功與諧波電流注入到配電系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)智能補(bǔ)償,兼諧波治理。
5.6 ANSVG-S-A系列混合動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償裝置
ANSVG-S-A系列混合動(dòng)態(tài)消諧補(bǔ)償裝置應(yīng)用新技術(shù),以SVC的經(jīng)濟(jì)性和APF濾波的性等特點(diǎn)為基礎(chǔ),將兩者技術(shù)相結(jié)合,提高傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù),在降低成本的同時(shí),實(shí)現(xiàn)諧波治理與無(wú)功補(bǔ)償。
5.7 ANSVG-S-G智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置
ANSVG-S-G智慧型動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置是一種用于補(bǔ)償無(wú)功,提高功率因數(shù),實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償效果的新型電力電子裝置;智能控制系統(tǒng)主動(dòng)根據(jù)系統(tǒng)的線(xiàn)性動(dòng)態(tài)需求,自動(dòng)調(diào)節(jié)有源及無(wú)源模塊的輸出配比;1377-443-0992ANSVG-S-G整機(jī)主要是由ANSVG-S-G模塊、無(wú)源補(bǔ)償電容器(TSC)、液晶顯示器組成。
六、應(yīng)用案例
6.1 概述
某工廠負(fù)載為空壓機(jī)、注塑機(jī)一類(lèi)的變頻設(shè)備,是典型的諧波發(fā)生源,客戶(hù)要求針對(duì)諧波電流進(jìn)行治理,改造前/后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下:
6.3 測(cè)量前/后數(shù)據(jù)分析
從治理前后的測(cè)量數(shù)據(jù)電流波形對(duì)比圖中,我們可以較為直觀的看出諧波治理后的電流波形更加平滑,1377-443-0992更加趨近于正弦波形。根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知,諧波電流主要以5、7、11次為主,治理前的5、7、11次諧波電流均超出國(guó)標(biāo)限值(5次62A、7次44A、11次28A),經(jīng)過(guò)容量200A的ANAPF有源濾波器治理后均降到了限值以下,滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)對(duì)于各次諧波電流值的要求;治理后諧波電流畸變率(以A相為例)由治理前的32.39%降到了10.42%;治理后諧波電壓畸變率(以A相為例)由治理前的5.4%降到了2.97%,滿(mǎn)足國(guó)標(biāo)限值電壓畸變率≤5%的要求,各項(xiàng)指標(biāo)完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),諧波治理效果明顯。