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电力谐波监测仪1章 概 述
随着电力电子技术的发展,直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用,如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等,这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流,从而引起电网电压畸变,使电网波形受到污染,供电质量恶化,附加损失增加,传输能力下降。在电网中,三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序,大功率整流和非线性设备等会产生谐波。电能质量下降,严重威胁供电、用电设备的可靠运行。
电能质量监测装置是我公司针对电能质量监测难题,研究总结国内外电能质量监测特点和实践经验基础上,严格按照国家颁布的相关技术标准,自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测终端。采用*工控板+DSP+FPGA处理器,是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测装置。
该装置可全天候不间断监测电网的谐波含有率、谐波总畸变率、三相电压不平衡度、闪变、电压偏差、电压波动、频率、各次谐波有功功率、无功功率、功率因数、相移功率因数、有效值、正负序、暂态事件等电能质量数据。
对电能质量监测装置的监测数据进行分析,可反映公用电网供到用户受电端的交流电能质量,各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。对电力设备调整及运行过程动态监视,帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。监测分析电力系统中动态参数,并对相关设备的功能和技术指标作出定量评价,保护系统中重要设备的用电可靠,避免因电能质量问题带来引起的重大事故。
电力谐波监测仪第2章 装置功能特点
LYDN9000B电能质量在线监测装置除具有常规的电能质量稳态指标的监测外,还对电能质量的暂态扰动,主要是电压的骤升、骤降进行监测和记录。并且具有完善的电能质量数据统计分析功能,方便用户及时准确的了解线路电能运行状况。
2.1 装置监测项目
基本测量 |
电网频率;电压、电流有效值;总的有功、无功功率、功率因数 |
基本监测指标 |
a)三相基波电压、电流有效值,基波功率、功率因数、相位等; b)电压偏差; c)频率偏差; d)三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、电流; e)谐波(2~100次)。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波含有率、幅值、相位,各次谐波的有功、无功功率等; f)电压波动、闪变; |
监测指标 |
a)间谐波; b)电压骤升、骤降、短时中断; |
2.2电能质量统计分析功能
分钟统计功能
装置具有对电能质量数据的分钟统计功能,可按设定时间(1分钟~10分钟)统计电能质量数据的大值、小值、平均值、95%概率大值等。
日报表统计功能
在电能质量分钟统计基础上,进行日报表统计分析功能,统计电能质量数据的大值、小值、平均值、95%概率大值等。
2.3事件记录功能
暂态事件记录
当发生暂态事件,装置能够准确地记录该事件,包括事件类型、事件发生时刻、发生相别、特征幅值、暂态发生持续时间等。
稳态事件记录
装置具有对电能质量稳态指标越限的判断,并能够根据配置文件灵活配置要记录的稳态指标越限事件,事件内容包括事件类型、事件发生时刻、特征幅值。
2.4录波功能
暂态触发录波
暂态事件自动触发录波,可同时记录事件发生前后10周波和事件结束前后10周波波形数据。
2.5数据存储功能
电能质量数据存储
可按设定间隔保存分钟电能质量统计数据,保存间隔按3~60分钟可配置。32G电子盘,保存时间长度根据设定保存间隔及监测路数自由伸缩。数据存储按“先进先出"原则,循环覆盖。数据停电不丢失,保存时间不小于10年。
数据拷贝
支持USB拷贝数据文件,且能够自动新建相应文件夹。
2.6通讯功能
支持RS485、USB、以太网接口,并且支持双网口通讯方案;
通过IEC61850协议与主站系统交换数据(需定制);
根据主站要求上传实时电能质量分析数据,在固定时间段内的电能质量分析数据;
2.7对时功能
具备GPS硬对时接口,可以接受IRIG-B码对时。
2.8界面显示功能
实时数据
可实时查看对应监测点的电压电流有效值、谐波、间谐波、闪变、功率、不平衡度等电能质量数据。
实时波形
实时显示对应监测点的矢量图以及实时波形图。
事件记录
可查看对应监测点暂态事件记录和稳态事件记录。录波文件以Comtrade文件存储。
参数管理
主要包括定值设置、变比设置。该部分主要用于装置对应监测点的电压等级、PT、CT以及越限限值的界面配置。
历史数据
主要包括日报表数据、日合格率数据等历史数据的查看。
系统设置
主要包括通讯设置、统计间隔设置、时间设置、PQDIF配置、密码设置、文件管理以及运行工况查询。该部分可进行对装置的维护操作,如装置通讯IP地址的设定、PQDIF文件生成机制的设置以及版本信息的查看等。
电力谐波监测仪第三章 主要技术指标
项目 |
参数 |
||
通道数量 |
单路/两路 |
||
主机类型 |
工控机 |
||
工作电源 |
交流 |
220V±10%;50Hz±0.5Hz;谐波畸变率不大于15% |
|
直流 |
220V±10%,纹波系数不大于5% |
||
电流信号输入 |
输入方式 |
电流互感器输入 |
|
额定值In |
5A/1A |
||
测量范围 |
AC 200mA~5A或AC 50mA~1A |
||
功率消耗 |
不大于0.5VA/路 |
||
过载能力 |
1.2In连续工作 2In允许1s |
||
电压信号输入 |
输入方式 |
电压互感器输入 |
|
额定值Un |
220V/380V |
||
测量范围 |
AC 0.5V~450V |
||
功率消耗 |
不大于0.5VA/路 |
||
过载能力 |
1.73Un连续工作 2Un允许1s |
||
输入阻抗 |
大于100kΩ |
||
开关量输出 |
工作电压 |
AC220V 3A/DC30V 3A; |
|
输出方式 |
无源接点 |
||
监测指标精度 |
电压 |
0.2% |
|
电流 |
0.2% |
||
功率 |
0.5% |
||
功率因数 |
0.5% |
||
频率偏差 |
0.01Hz |
||
电压偏差 |
0.2% |
||
三相电压不平衡 |
0.2% |
||
三相电流不平衡 |
0.2% |
||
谐波 |
符合GB/T 14549-1993中附录D中的1级要求 |
||
间谐波 |
参照/T 14549-1993附录D中对谐波要求的1级 |
||
闪变 |
5% |
||
电压波动 |
5% |
||
通讯接口 |
以太网 |
接口速率 |
10/100M自适应 |
接口类型 |
100Base—T |
||
协议 |
支持TCP/IP,FTP |
||
RS 485接口 |
接口速率 |
300~115200bps 带光电隔离 |
|
对时接口(选配) |
装置接口 |
IRIG-B码对时 |
|
存储 |
CF卡 |
标配32G,可扩展 |
|
工作环境 |
正常工作温度 |
-10℃~+55℃ |
|
极限工作温度 |
-20℃~+65℃ |
||
相对湿度 |
5%~95% |
||
大气压力 |
86kPa~106kPa |
||
海拔 |
3000米以下 |
电力谐波监测仪第四章 系统应用方案
整个网络分为采集单元、变电站监测层和上级监测层三个部分。采集单元为监测终端,通过以太网将数据传送至当地监控系统。用户可通过上级监测层和当地监控系统进行管理。
电力谐波监测仪第五章 机械结构及电气安装
5.1 安装开孔图
装置为嵌入式安装方式,可以集中安装于控制室的屏柜上,也可分散安装于开关柜上。
5.2 模拟量输入回路
装置交流电流回路必须用可靠压接的不小于2.5mm²的带色标的导线连接至屏柜的电流输入端子处,装置端子上的螺丝必须有弹簧垫圈并拧紧,以防止交流电流回路开路;交流电压回路必须用可靠压接的不小于1.5mm²的导线连接至屏、柜的电压输入端子处。
5.3 通讯网络的连接
装置适用于电力系统各电压等级变电站和工矿企业变电站,由网线连接构成通讯网络。本装置提供两个独立的、互为备用的以太网接口,通过专用的屏蔽网络连接线按照国际通用的EIA/TIA 568B 标准接入网络交换机后组网。网络拓扑图请参见上节。以太网连接线的两个端头都需按照EIA/TIA 568B 标准制作,其接线示意如图16 所示。
第六章 人机界面
本装置配置TFT彩色液晶屏,界面显示具有中英文选择功能,显示界面*图形化设计风格。界面操作类似Windows 的操作方法,简单易用。此外,在人机对话操作中,为防止误操作影响装置的正常运行,本装置在一些功能中设置了密码,密码在出厂时默认设置为空,即直接按确认键即可。
6.1开机界面
本设备在上电后大约10~15秒后点亮屏幕,并显示此开机启动界面。等待机器完成启动自检和初始化工作。自检和系统初始化全部完成大约需要30~40秒钟。此过程结束后切换至数据显示界面。
6.2按键的基本功能
“﹢"——用于向后切换通道;
“﹣"——用于向前切换通道;
“↑"——方向键,用于向上移动光标;
“↓"——方向键,用于向下移动光标;
“→"——方向键,用于向右移动光标;
“←"——方向键,用于向左移动光标;
“取消"——用于放弃当前操作,或退出正在显示的内容;
“确认"——用于确认各项操作;
6.3主菜单
6.4操作指南
注:装置修改密码为“8888"。
6.4.1查看实时数据
在主菜单中可以通过“↑",“↓"键分别查看各项电能质量指标数据,并且可以通过“确认"键进入二级菜单查看各类子项数据。同时“确认"键也可进入某些子项显示界面,可通过方向键进行翻屏或选择查看内容。
6.4.2查看实时图形
在“实时波形"界面可查看电压和电流的实时波形;在“基波向量"下可查看电压电流矢量图;在“波动闪变"界面可查看电压有效值的实时波形;在“历史统计"中可查看暂态事件波形。
6.4.3查看和设置变比
在“系统配置"—“电能参数"界面可进行线路PT变比,CT变比设置,还可以进行暂态事件和稳态事件定值设置。
注:1. 当设置完以上定值后,必须按“保存参数"定值才生效。
2. 装置出厂时,默认定值为“0"(即退出越限报警),为确保装置能够正常提示越限告警及记录事件,请不要随便修改定值。如需了解或修改定值,请翻阅本手册附表列出的定值说明。
6.4.4设置时间
1. 手动设置时间
在“系统配置"—“系统参数"—“终端校时"—“手动设置时间"对话框中手动输入相应时间,输入完毕按“确认"键,新设置时间生效。
2. 网络校时
在“系统配置"—“系统参数"—“终端校时"—“网络服务器同步校时"对话框中输入服务器IP地址和端口号,输入完毕按“确认"键,装置自动同步服务器时间(上位机需装对时软件)。
3. B码校时
在“系统配置"—“系统参数"—“终端校时"—“B码校时"中可开启B码校时功能,装置后端子需接入相应的B码信号,装置自动同步B码时钟。(GPS对时为选配功能)
6.4.5设置通讯参数
1. 串口参数设置
在“系统配置"—“系统参数"—“网络设置"—“COMx波特率"中输入相应波特率,按“更新COMx"即可生效。
注:出厂默认COM1用作RS485通讯口(默认modbus规约,地址为1,“协议设置"中查看及修改);COM2用作B码对时口。
2. 网口参数设置
在“系统配置"—“系统参数"—“网络设置"—“网口x MAC地址/IP地址/子网掩码"中输入相应值,按“更新MAC/网口x"即可生效。
注:MAC地址:硬件地址(Medium Access Control)用来定义网络设备的位置,它是由网卡决定的,是固定的。
IP地址:互联网协议地址(Internet Protocol Address),是IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。
子网掩码:网络掩码(subnet mask) 它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网,以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在,它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用,就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。是一个32位地址,用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识,并说明该IP地址是在局域网上,还是在远程网上。
3. FTP上传参数设置
在“系统配置"—“系统参数"—“网络设置"—“FTP xxxx"中输入相应值,按“更新FTP"即可生效。
4. 网关IP参数设置
在“系统配置"—“系统参数"—“网络设置"—“默认网关IP地址"中输入相应值,按“更新网关"即可生效。
6.4.6 选择线路设置
本装置的A-A0,B-B0,C-C0三相作为1个测量通道,并标示为CHxx(见上图),由于采用*通道同步技术,所以各个测量通道可以根据需要配置为测量线路的电压或电流通道。
例如:
需要测量线路1的电压U和电流I;线路2的电压U和电流I。装置可配置为:
“Line_1"用CH01测量线路1的电压U;
用CH02测量线路1的电流I;
“Line_2"用CH03测量线路2的电压U;
用CH04测量线路2的电流I;
需要测量1段母线电压U,出线的电流I1、电流I2和电流I3。
装置可配置为
用CH01测量I段母线电压U;
“Line_1"用CH02测量I段母线出线电流I1;
“Line_2"用CH03测量I段母线出线电流I2;
“Line_3"用CH04测量I段母线出线电流I3;
注:出厂时已根据用户要求配置,相应线路电压电流标签会贴在CHxx下方,配线之前请进行确认,用户无须更改。
6.4.7 软件升级操作
首先把升级软件拷贝到U盘根目录下,将U盘插入USB接口,进入“系统配置"—“系统参数"—“系统信息"界面,按“升级软件"根据提示等待装置自动完成升级操作。
6.4.8 装置校准
出厂调试人员已对装置进行校准操作,用户无须操作。
6.4.9 文件上传或导出
文件根据FTP设置自动上传文件,也可手动上传文件或导出文件。
进入“系统配置"—“文件管理"界面,,选择文件,按“上传到FTP服务器"或“拷贝到USB设备"相应文件会上传或导出。
6.4.10 打印数据
进入“系统配置"—“打印数据"界面,可进行相应打印操作。
附表:装置定值清单
序号 |
名称 |
取值范围 |
单位 |
1 |
运行电压(kV) |
0.01---500.00 |
kV |
2 |
额定电压(kV) |
0.22---500.00 |
kV |
3 |
PT变比 |
1.00---5000.00 |
-- |
4 |
CT变比 |
1.00---5000.00 |
-- |
5 |
电压上偏差越限值 |
1.00---100.00 |
% |
6 |
电压下偏差越限值 |
1.00---100.00 |
% |
7 |
电压偏差总越限值 |
1.00---100.00 |
% |
8 |
电压总畸变率越限值 |
0.01---100.00 |
% |
9 |
电流总畸变率越限值 |
0.01---100.00 |
% |
10 |
奇次电压含有率越限值 |
0.01---100.00 |
% |
11 |
偶次电压含有率越限值 |
0.01---100.00 |
% |
12 |
奇次电流含有率越限值 |
0.01---100.00 |
% |
13 |
偶次电流含有率越限值 |
0.01---100.00 |
% |
14 |
2次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
15 |
3次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
16 |
4次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
17 |
5次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
18 |
6次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
19 |
7次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
20 |
8次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
21 |
9次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
22 |
10次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
23 |
11次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
24 |
12次电流越限值(一次) |
0.01---200.00 |
A |
25 |
短时闪变越限值 |
0.50---100.0 |
-- |
26 |
长时闪变越限值 |
0.50---100.0 |
-- |
27 |
电压骤降启动定值 |
0---200.0 |
% |
28 |
电压骤升启动定值 |
100.0---200.0 |
% |
29 |
电压中断启动定值 |
0---200.0 |
% |
30 |
低频启动定值 |
40.0---100.00 |
Hz |
31 |
过频启动定值 |
50.0---100.00 |
Hz |
32 |
电压不平衡启动定值 |
0.02---100.0 |
% |
33 |
电流不平衡启动定值 |
0.02---100.0 |
% |
34 |
冲击电流启动定值 |
0.5---100.00 |
A |