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    三相諧波監測裝置

    發布時間:2022-09-15 點擊量:38

    三相諧波監測裝置第1章 概 述

       隨著電力電子技術的發展,直流輸電、大功率單相整流技術在工業部門和用電設備上被廣泛應用,如大功率可控硅器件、開關電源、變頻調速等,這些典型非線性負荷將從電網吸入或注入諧波電流,從而引起電網電壓畸變,使電網波形受到污染,供電質量惡化,附加損失增加,傳輸能力下降。在電網中,三相負荷不平衡、電力系統諧振接地等會產生負序,大功率整流和非線性設備等會產生諧波。電能質量下降,嚴重威脅供電、用電設備的可靠運行。

    電能質量監測裝置是我公司針對電能質量監測難題,研究總結國內外電能質量監測特點和實踐經驗基礎上,嚴格按照國家頒布的相關技術標準,自主設計開發的新一代嵌入式電能質量在線監測終端。采用先進的工控板+DSP+FPGA處理器,是具有高速采樣、計算、分析、統計、通訊和顯示等功能相結合的電能質量監測裝置。

    該裝置可全天候不間斷監測電網的諧波含有率、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、功率因數、相移功率因數、有效值、正負序、暫態事件等電能質量數據。

         對電能質量監測裝置的監測數據進行分析,可反映公用電網供到用戶受電端的交流電能質量,各種用電設備在不同運行狀態下對公用電網電能質量的影響。對電力設備調整及運行過程動態監視,幫助用戶解決電力設備調整及投運過程中出現的問題。監測分析電力系統中動態參數,并對相關設備的功能和技術指標作出定量評價,保護系統中重要設備的用電可靠,避免因電能質量問題帶來引起的重大事故。

    三相諧波監測裝置第2章 裝置功能特點

    LYDN9000B電能質量在線監測裝置除具有常規的電能質量穩態指標的監測外,還對電能質量的暫態擾動,主要是電壓的驟升、驟降進行監測和記錄。并且具有完善的電能質量數據統計分析功能,方便用戶及時準確的了解線路電能運行狀況。

    2.1 裝置監測項目

    基本測量

    電網頻率;電壓、電流有效值;總的有功、無功功率、功率因數

    基本監測指標

    a) 三相基波電壓、電流有效值,基波功率、功率因數、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、負序電  壓、電流;

    e) 諧波(2100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;

    f) 電壓波動、閃變;

    監測指標

    a) 間諧波;

    b) 電壓驟升、驟降、短時中斷;

    2.2電能質量統計分析功能

    分鐘統計功能

    裝置具有對電能質量數據的分鐘統計功能,可按設定時間(1分鐘~10分鐘)統計電能質量數據的大值、小值、平均值、95%概率大值等。

    日報表統計功能

    在電能質量分鐘統計基礎上,進行日報表統計分析功能,統計電能質量數據的大值、小值、平均值、95%概率大值等。

    2.3事件記錄功能

    暫態事件記錄

    當發生暫態事件,裝置能夠準確地記錄該事件,包括事件類型、事件發生時刻、發生相別、特征幅值、暫態發生持續時間等。

    穩態事件記錄

    裝置具有對電能質量穩態指標越限的判斷,并能夠根據配置文件靈活配置要記錄的穩態指標越限事件,事件內容包括事件類型、事件發生時刻、特征幅值。

    2.4錄波功能

    暫態觸發錄波

    暫態事件自動觸發錄波,可同時記錄事件發生前后10周波和事件結束前后10周波波形數據。

    2.5數據存儲功能

    電能質量數據存儲

    可按設定間隔保存分鐘電能質量統計數據,保存間隔按3~60分鐘可配置。32G電子盤,保存時間長度根據設定保存間隔及監測路數自由伸縮。數據存儲按“先進先出"原則,循環覆蓋。數據停電不丟失,保存時間不小于10年。

    數據拷貝

    支持USB拷貝數據文件,且能夠自動新建相應文件夾。

    2.6通訊功能

     支持RS485、USB、以太網接口,并且支持雙網口通訊方案;

     通過IEC61850協議與主站系統交換數據(需定制);

     根據主站要求上傳實時電能質量分析數據,在固定時間段內的電能質量分析數據;

    2.7對時功能

    具備GPS硬對時接口,可以接受IRIG-B碼對時。

    2.8界面顯示功能

    實時數據

    可實時查看對應監測點的電壓電流有效值、諧波、間諧波、閃變、功率、不平衡度等電能質量數據。

    實時波形

    實時顯示對應監測點的矢量圖以及實時波形圖。

    事件記錄

    可查看對應監測點暫態事件記錄和穩態事件記錄。錄波文件以Comtrade文件存儲。

    參數管理

    主要包括定值設置、變比設置。該部分主要用于裝置對應監測點的電壓等級、PT、CT以及越限限值的界面配置。

    歷史數據

    主要包括日報表數據、日合格率數據等歷史數據的查看。

     系統設置

    主要包括通訊設置、統計間隔設置、時間設置、PQDIF配置、密碼設置、文件管理以及運行工況查詢。該部分可進行對裝置的維護操作,如裝置通訊IP地址的設定、PQDIF文件生成機制的設置以及版本信息的查看等。

    三相諧波監測裝置第三章 主要技術指標

    項目

    參數

    通道數量

    單路/兩路

    主機類型

    工控機

    工作電源

    交流

    220V±10% ;50Hz±0.5Hz;諧波畸變率不大于15

    直流

    220V±10%,紋波系數不大于5%

    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 200mA5AAC 50mA1A

    功率消耗

    不大于0.5VA/

    過載能力

    1.2In         連續工作

    2In   允許1s

    電壓信號輸入

    輸入方式

    電壓互感器輸入

    額定值Un

    220V/380V

    測量范圍

    AC 0.5V450V

    功率消耗

    不大于0.5VA/

    過載能力

    1.73Un     連續工作

    2Un  允許1s

    輸入阻抗

    大于100kΩ

    開關量輸

    工作電壓

    AC220V 3A/DC30V 3A;

    輸出方式

    無源接點

    監測指標精度

    電壓

    0.2%

    電流

    0.2%

    功率

    0.5%

    功率因數

    0.5%

    頻率偏差

    0.01Hz

    電壓偏差

    0.2%

    三相電壓不平衡

    0.2%

    三相電流不平衡

    0.2%

    諧波

    符合GB/T 14549-1993 中附錄中的級要求

    間諧波

    參照/T 14549-1993 附錄中對諧波要求的1

    閃變

    5

    電壓波動

    5

    通訊接口

    以太網

    接口速率

    10/100M 自適應

    接口類型

    100Base—T

    協議

    支持TCP/IP,FTP

    RS 485 接口

    接口速率

    300115200bps

    帶光電隔離

    對時接口(選配)

    裝置接口

    IRIG-B碼對時

    存儲

    CF

    標配32G,可擴展

    工作環境

    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

    86kPa106kPa

    海拔

    3000 米以下

    三相諧波監測裝置第四章 系統應用方案

    整個網絡分為采集單元、變電站監測層和上級監測層三個部分。采集單元為監測終端,通過以太網將數據傳送至當地監控系統。用戶可通過上級監測層和當地監控系統進行管理。

    三相諧波監測裝置第五章 機械結構及電氣安裝

    5.1 安裝開孔圖

    裝置為嵌入式安裝方式,可以集中安裝于控制室的屏柜上,也可分散安裝于開關柜上。

    5.2 模擬量輸入回路

    裝置交流電流回路必須用可靠壓接的不小于2.5mm2的帶色標的導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的導線連接至屏、柜的電壓輸入端子處。

    5.3 通訊網絡的連接

    裝置適用于電力系統各電壓等級變電站和工礦企業變電站,由網線連接構成通訊網絡。本裝置提供兩個獨立的、互為備用的以太網接口,通過專用的屏蔽網絡連接線按照國際通用的EIA/TIA 568B 標準接入網絡交換機后組網。網絡拓撲圖請參見上節。以太網連接線的兩個端頭都需按照EIA/TIA 568B 標準制作,其接線示意如圖16 所示。

    第六章 人機界面

       本裝置配置TFT彩色液晶屏,界面顯示具有中英文選擇功能,顯示界面完全圖形化設計風格。界面操作類似Windows 的操作方法,簡單易用。此外,在人機對話操作中,為防止誤操作影響裝置的正常運行,本裝置在一些功能中設置了密碼,密碼在出廠時默認設置為空,即直接按確認鍵即可。

    6.1開機界面

        本設備在上電后大約10~15秒后點亮屏幕,并顯示此開機啟動界面。等待機器完成啟動自檢和初始化工作。自檢和系統初始化全部完成大約需要30~40秒鐘。此過程結束后切換至數據顯示界面。

    6.2按鍵的基本功能

    “﹢"——用于向后切換通道;  

    “﹣"——用于向前切換通道;

    “↑"——方向鍵,用于向上移動光標;

    “↓"——方向鍵,用于向下移動光標;

    “→"——方向鍵,用于向右移動光標;

    “←"——方向鍵,用于向左移動光標;

    “取消"——用于放棄當前操作,或退出正在顯示的內容;

    “確認"——用于確認各項操作;

    6.3主菜單

    6.4操作指南

        注:裝置修改密碼為“8888"。

    6.4.1查看實時數據

       在主菜單中可以通過“↑",“↓"鍵分別查看各項電能質量指標數據,并且可以通過“確認"鍵進入二級菜單查看各類子項數據。同時“確認"鍵也可進入某些子項顯示界面,可通過方向鍵進行翻屏或選擇查看內容。

    6.4.2查看實時圖形

       在“實時波形"界面可查看電壓和電流的實時波形;在“基波向量"下可查看電壓電流矢量圖;在“波動閃變"界面可查看電壓有效值的實時波形;在“歷史統計"中可查看暫態事件波形。

    6.4.3查看和設置變比

       在“系統配置"—“電能參數"界面可進行線路PT變比,CT變比設置,還可以進行暫態事件和穩態事件定值設置。

       注:1. 當設置完以上定值后,必須按“保存參數"定值才生效。

           2. 裝置出廠時,默認定值為“0"(即退出越限報警),為確保裝置能夠正常提示越限告警及記錄事件,請不要隨便修改定值。如需了解或修改定值,請翻閱本手冊附表列出的定值說明。

    6.4.4設置時間

       1. 手動設置時間

    在“系統配置"—“系統參數"—“終端校時"—“手動設置時間"對話框中手動輸入相應時間,輸入完畢按“確認"鍵,新設置時間生效。

       2. 網絡校時

    在“系統配置"—“系統參數"—“終端校時"—“網絡服務器同步校時"對話框中輸入服務器IP地址和端口號,輸入完畢按“確認"鍵,裝置自動同步服務器時間(上位機需裝對時軟件)。

    3.  B碼校時

      在“系統配置"—“系統參數"—“終端校時"—“B碼校時"中可開啟B碼校時功能,裝置后端子需接入相應的B碼信號,裝置自動同步B碼時鐘。(GPS對時為選配功能)

        

    6.4.5設置通訊參數

    1. 串口參數設置

    在“系統配置"—“系統參數"—“網絡設置"—“COMx波特率"中輸入相應波特率,按“更新COMx"即可生效。

    注:出廠默認COM1用作RS485通訊口(默認modbus規約,地址為1,“協議設置"中查看及修改);COM2用作B碼對時口。

    2. 網口參數設置

    在“系統配置"—“系統參數"—“網絡設置"—“網口x MAC地址/IP地址/子網掩碼"中輸入相應值,按“更新MAC/網口x"即可生效。

       注:MAC地址:硬件地址(Medium Access Control)用來定義網絡設備的位置,它是由網卡決定的,是固定的。

           IP地址:互聯網協議地址(Internet Protocol Address),是IP協議提供的一種統一的地址格式,它為互聯網上的每一個網絡和每一臺主機分配一個邏輯地址,以此來屏蔽物理地址的差異。

            子網掩碼:網絡掩碼(subnet mask) 它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標識的是主機所在的子網,以及哪些位標識的是主機的位掩碼。子網掩碼不能單獨存在,它必須結合IP地址一起使用。子網掩碼只有一個作用,就是將某個IP地址劃分成網絡地址和主機地址兩部分。是一個32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以區別網絡標識和主機標識,并說明該IP地址是在局域網上,還是在遠程網上。

    3. FTP上傳參數設置

    在“系統配置"—“系統參數"—“網絡設置"—“FTP xxxx"中輸入相應值,按“更新FTP"即可生效。

    4. 網關IP參數設置

    在“系統配置"—“系統參數"—“網絡設置"—“默認網關IP地址"中輸入相應值,按“更新網關"即可生效。

    6.4.6 選擇線路設置

    本裝置的A-A0,B-B0,C-C0三相作為1個測量通道,并標示為CHxx(見上圖),由于采用先進的通道同步技術,所以各個測量通道可以根據需要配置為測量線路的電壓或電流通道。

    例如:

    需要測量線路1的電壓U和電流I;線路2的電壓U和電流I。裝置可配置為:

    “Line_1"用CH01測量線路1的電壓U;

             用CH02測量線路1的電流I;

    “Line_2"用CH03測量線路2的電壓U;

             用CH04測量線路2的電流I;

    需要測量1段母線電壓U,出線的電流I1、電流I2和電流I3。

    裝置可配置為

    用CH01測量I段母線電壓U;

    “Line_1"用CH02測量I段母線出線電流I1;

    “Line_2"用CH03測量I段母線出線電流I2;

    “Line_3"用CH04測量I段母線出線電流I3;

    注:出廠時已根據用戶要求配置,相應線路電壓電流標簽會貼在CHxx下方,配線之前請進行確認,用戶無須更改。

    6.4.7 軟件升級操作

    首先把升級軟件拷貝到U盤根目錄下,將U盤插入USB接口,進入“系統配置"—“系統參數"—“系統信息"界面,按“升級軟件"根據提示等待裝置自動完成升級操作。

    6.4.8 裝置校準

       出廠調試人員已對裝置進行校準操作,用戶無須操作。

    6.4.9 文件上傳或導出

       文件根據FTP設置自動上傳文件,也可手動上傳文件或導出文件。

    進入“系統配置"—“文件管理"界面,,選擇文件,按“上傳到FTP服務器"或“拷貝到USB設備"相應文件會上傳或導出。

    6.4.10 打印數據

       進入“系統配置"—“打印數據"界面,可進行相應打印操作。


    附表:裝置定值清單

    序號

         

    取值范圍

    單位

    1

    運行電壓(kV

    0.01---500.00

    kV

    2

    額定電壓(kV

    0.22---500.00

    kV

    3

    PT變比

    1.00---5000.00

    --

    4

    CT變比

    1.00---5000.00

    --

    5

    電壓上偏差越限值

    1.00---100.00

    %

    6

    電壓下偏差越限值

    1.00---100.00

    %

    7

    電壓偏差總越限值

    1.00---100.00

    %

    8

    電壓總畸變率越限值

    0.01---100.00

    %

    9

    電流總畸變率越限值

    0.01---100.00

    %

    10

    奇次電壓含有率越限值

    0.01---100.00

    %

    11

    偶次電壓含有率越限值

    0.01---100.00

    %

    12

    奇次電流含有率越限值

    0.01---100.00

    %

    13

    偶次電流含有率越限值

    0.01---100.00

    %

    14

    2次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    15

    3次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    16

    4次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    17

    5次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    18

    6次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    19

    7次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    20

    8次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    21

    9次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    22

    10次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    23

    11次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    24

    12次電流越限值(一次)

    0.01---200.00

    A

    25

    短時閃變越限值

    0.50---100.0

    --

    26

    長時閃變越限值

    0.50---100.0

    --

    27

    電壓驟降啟動定值

    0---200.0

    %

    28

    電壓驟升啟動定值

    100.0---200.0

    %

    29

    電壓中斷啟動定值

    0---200.0

    %

    30

    低頻啟動定值

    40.0---100.00

    Hz

    31

    過頻啟動定值

    50.0---100.00

    Hz

    32

    電壓不平衡啟動定值

    0.02---100.0

    %

    33

    電流不平衡啟動定值

    0.02---100.0

    %

    34

    沖擊電流啟動定值

    0.5---100.00

    A


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