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电力谐波监测仪
点击次数:562 更新时间:2022-09-15

电力谐波监测仪第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企业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(2100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

支撑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

支撑RS485、USB、以太网接口,并且支撑双网口通讯方案;

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 200mA5AAC 50mA1A

功率消耗

不大于0.5VA/

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 0.5V450V

功率消耗

不大于0.5VA/

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

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 中附录中的级要求

间谐波

参照/T 14549-1993 附录中对谐波要求的1

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

支撑TCP/IPFTP

RS 485 接口

接口速率

300115200bps

带光电隔离

对时接口(选配)

装置接口

IRIG-B码对时

存储

CF

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

86kPa106kPa

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2.5mm?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1.5mm?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App)。

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 App升级操作

首先把升级App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App"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

     

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

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