電能質(zhì)量監測裝置及系統

摘要：自電能產(chǎn)生后，其在一定程度上提升了社會(huì )的發(fā)展速度，也給社會(huì )的發(fā)展提供了新方向。電能作為一種商品，質(zhì)量就是衡量它價(jià)值的尺度，不同的用戶(hù)對電能質(zhì)量的要求也是不同的。目前，我國在發(fā)展的過(guò)程中利用在線(xiàn)檢測技術(shù)對電網(wǎng)運作情況進(jìn)行監督，并根據監督的結果對電壓偏差等方面的數據信息進(jìn)行收集。而技術(shù)人員能夠根據所收集的數據，判斷電網(wǎng)在實(shí)際使用過(guò)程中存在在的問(wèn)題，提升電網(wǎng)的運作水平，為人們提供更加優(yōu)質(zhì)的電能。 

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)電能質(zhì)量；電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置；電能質(zhì)量在線(xiàn)監測系統；

1.前言

       現代社會(huì )的發(fā)展離不開(kāi)電能的支持，而電能的穩定性質(zhì)量將會(huì )在很大程度上影響人們的生活與工作，更高質(zhì)量的電能對于人們的生產(chǎn)生活十分重要。電網(wǎng)電能在線(xiàn)檢測系統在應用的過(guò)程中可以對電網(wǎng)電能實(shí)際應用情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監督以及數據記錄，而技術(shù)人員能夠通過(guò)對數據進(jìn)行分析，判斷電網(wǎng)電能的實(shí)際應用情況，找出運作不正常的設備并進(jìn)行更換與維修，以保證電網(wǎng)電能質(zhì)量。電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測系統的檢測指標是技術(shù)人員判斷電能質(zhì)量以及電網(wǎng)運作質(zhì)量的重要標準，而技術(shù)人員也能夠通過(guò)對這些指標的分析，判斷電網(wǎng)電能質(zhì)量是否滿(mǎn)足我國對于電網(wǎng)電能質(zhì)量的實(shí)際要求。目前，我國在進(jìn)行電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測的過(guò)程中所應用的指標有電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動(dòng)、閃變、三相電壓不平衡等。

2.電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置

       APView500電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置是通過(guò)對引入的電壓、電流信號進(jìn)行分析處理，實(shí)現對電能質(zhì)量指標進(jìn)行監測的裝置。符合GB/T17626.30-2012中準確度測量方法，適用于要求精確測量電能質(zhì)量指標參數的場(chǎng)合，例如供電合同約定的解決電能質(zhì)量糾紛、或驗證是否滿(mǎn)足相關(guān)電能質(zhì)量標準等。裝置的主要功能及精確度見(jiàn)下表。

3.常見(jiàn)電能質(zhì)量分析

3.1電壓偏差

       電壓偏差指電網(wǎng)在電能運輸的過(guò)程中，某一個(gè)測試點(diǎn)實(shí)際運行電壓與系統標稱(chēng)電壓的偏差相對值，其包含過(guò)電壓和低電壓。過(guò)電壓是指工頻下交流電壓方均根值升高，超過(guò)標稱(chēng)值10%，并且持續時(shí)間大于1min的長(cháng)時(shí)間電壓變動(dòng)現象。過(guò)電壓屬于電力系統中的一種電磁擾動(dòng)現象。一方面，電力設備的絕緣長(cháng)時(shí)間耐受著(zhù)工作電壓，同時(shí)還必須能夠承受一定幅度的過(guò)壓，這樣才能保證電力系統安全可靠地運行。另一方面，系統運行中要確保設備在允許的電壓偏差范圍的上限之下運行，以免對電氣設備的絕緣造成損害。過(guò)電壓可能來(lái)源于切除一個(gè)大負荷或系統無(wú)功補償的變化，例如投入一組電容器。系統電壓調節或控制能力差可能會(huì )導致過(guò)電壓。不正確地調節變壓器分接頭也會(huì )導致系統過(guò)電壓。低電壓是指工頻下交流電壓方均根值降低，低于標稱(chēng)值10%，并且持續時(shí)間大于1min的長(cháng)時(shí)間電壓變動(dòng)現象。造成低電壓的原因與過(guò)電壓相反。投入一個(gè)大負載或者切除一組電容器組會(huì )引起低電壓，通過(guò)系統電壓調節裝置可以返回正常電壓水平。輸變電設備過(guò)載也能導致系統過(guò)電壓。國標GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差對不同電壓等級電壓偏差做出了明確規定：35kV及以上供電電壓正、負偏差絕對值之和不超過(guò)標稱(chēng)電壓的10%；20kV及一下三相供電電壓偏差為標稱(chēng)電壓的±7%；220V單相供電電壓偏差為標稱(chēng)電壓的+7%，-10%。

3.2頻率偏差

       頻率偏差是系統頻率的實(shí)際值和標稱(chēng)值之差。系統有功功率變化是產(chǎn)生頻率偏差的根本原因。穩態(tài)電力系統頻率直接關(guān)系到系統的發(fā)電機轉速。在任何時(shí)刻，頻率取決于(總)負載和即時(shí)(總)發(fā)電出力之間的平衡。隨著(zhù)這種平衡的動(dòng)態(tài)變化，頻率會(huì )發(fā)生微小的變化。這些輕微變化可以通過(guò)發(fā)電機的調速裝置進(jìn)行自動(dòng)調節，發(fā)電系統一般不會(huì )有太大影響。電力系統的頻率變化偏離正常許可范圍，通常是由輸電系統故障時(shí)切除大容量負荷或者切除大容量發(fā)電機組引起。孤島系統由于本身供電容量限制只能允許承受相對輕微的頻率變化。國標GB/T15945-2008電能質(zhì)量電力系統頻率偏差中規定：電力系統正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz。當系統容量較小時(shí)，偏差限值可以放寬到±0.5Hz。

3.3諧波

       諧波在電網(wǎng)引用過(guò)程中有著(zhù)十分重要的作用，不符合要求的諧波在應用的過(guò)程中會(huì )影響變壓器、電纜等的容量，加速電網(wǎng)中設備的老化速度，在一定情況下甚至會(huì )造成電網(wǎng)設備損毀，影響電網(wǎng)運行的穩定性，浪費電力。電網(wǎng)在實(shí)際使用的過(guò)程中，相鄰設備之間產(chǎn)生的諧波會(huì )相互干擾，在一定程度上會(huì )影響人們的用電質(zhì)量。目前，電網(wǎng)在運行的過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生諧波的設備有開(kāi)關(guān)模式電源、電子熒光燈鎮流器、不間斷電源和產(chǎn)生電弧的負荷。

3.4不平衡度

       三相不平衡是指三相系統的相電壓或者電流在幅值上不同或其相位差不是120°。用戶(hù)在使用過(guò)程中發(fā)生不平衡的原因如：各相負荷分布不均衡；高次諧波電流使各相之間發(fā)生不平衡；接線(xiàn)端子及電纜接觸不良附加的不平衡；外部環(huán)境導致不平衡的發(fā)生(如施工等導致線(xiàn)路斷開(kāi))；不換位的長(cháng)距離架空輸配電線(xiàn)路。

3.5電壓波動(dòng)與閃變

       電壓波動(dòng)與閃變是指一系列電壓隨機變動(dòng)或工頻電壓方均根值的周期性變化，電壓波動(dòng)與閃變的評估標準是根據 GB/T 12326-2008電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變文件制定的。其在檢測評估的過(guò)程中主要是取三相長(cháng)時(shí)閃變在技術(shù)人員所評估的時(shí)間段內的值與極限值進(jìn)行對比，如果數值處于閃變極限數值之內，則證明合格，而閃變數值若是在其極限數值以上，則證明不合格。電壓波動(dòng)與閃變不合格會(huì )造成以下幾方面的危害。第一，電壓波動(dòng)與閃變會(huì )在一定程度上造成照明設備的閃爍情況，而照明設備的閃爍則會(huì )在一定程度上造成人們的視覺(jué)疲勞，進(jìn)而對人們的工作質(zhì)量與效率產(chǎn)生影響。第二，其也會(huì )對電視等設備產(chǎn)生影響，造成電視屏幕圖像出現亮度變化，影響人們的視覺(jué)感官體驗內。第三，對于部分的電動(dòng)機的正常運作產(chǎn)生影響，這種影響若是長(cháng)時(shí)間存在則會(huì )在較大程度上損壞設備的使用壽命。第四，對電子儀器、自動(dòng)化設備等的工作情況產(chǎn)生影響，加上近年來(lái)我國在發(fā)展的過(guò)程中大力發(fā)展自動(dòng)化，對于工業(yè)生產(chǎn)的影響較大。因此，對于電壓波動(dòng)與閃變進(jìn)行管理十分重要。 

3.6電壓暫升、暫降、短時(shí)中斷

       電力系統故障、設備故障、控制失靈均會(huì )引起短時(shí)中斷。短時(shí)中斷是根據電壓方均根值小于標稱(chēng)值的10%的持續時(shí)間來(lái)衡量的。系統故障持續時(shí)間由保護裝置動(dòng)作時(shí)間或特殊事件過(guò)程時(shí)間決定，設備故障的中斷持續時(shí)間是不同的。電壓暫降通常與系統故障有關(guān)，也可以由大容量感應電動(dòng)機啟動(dòng)或變壓器空載激磁等原因產(chǎn)生。電壓暫升通常也與系統故障情況有關(guān)，但發(fā)生概率遠遠低于電壓暫降。中性點(diǎn)不接地電力系統發(fā)生單相接地故障時(shí)會(huì )導致非故障相電壓升高。大容量負荷退出、甩負荷或大容量電容器組投入等事件也會(huì )造成電壓暫升。

4.電能質(zhì)量監測系統

4.1組網(wǎng)方式

       該系統將APView500電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置通過(guò)網(wǎng)線(xiàn)接入網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可通過(guò)有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)方式組網(wǎng)，將數據上傳至監測平臺，方便對充換電站集中管理?！具@里建議改成方便對用戶(hù)站集中管理】

4.2諧波分析

       諧波做為國標要求測試項目，用戶(hù)可查看監測點(diǎn)2~63諧波和0.5~62.5次間諧波的實(shí)時(shí)頻譜圖，可根據日期查看各次諧波的歷史曲線(xiàn)。諧波較高將會(huì )導致從點(diǎn)系統功率因數降低，降低電網(wǎng)使用率，增加連接器熱損耗帶來(lái)安全隱患。

4.3事件分析

       平臺為用戶(hù)提供監測點(diǎn)發(fā)生事件總覽，包含141種穩態(tài)越線(xiàn)事件、暫態(tài)事件及瞬態(tài)事件記錄。穩態(tài)事件136種，暫態(tài)時(shí)間3種，瞬態(tài)事件2種。事件信息包括事件的觸發(fā)時(shí)間、事件類(lèi)型、觸發(fā)通道、特征幅值及持續時(shí)間。用戶(hù)可根據需求進(jìn)行事件查詢(xún)及導出。

       對于電壓暫升、暫降及短時(shí)中斷事件可為用戶(hù)提供ITIC/SEMIF47容忍度曲線(xiàn)分析，用戶(hù)也可查看發(fā)生告警的事件波形，波形精度為每周波1024點(diǎn)。

4.4趨勢分析

        用戶(hù)可通過(guò)平臺可查看監測點(diǎn)負荷曲線(xiàn)及電壓電流、電壓偏差、不平衡度、閃變等歷史趨勢曲線(xiàn)。

4.5診斷報告

       系統可根據監測點(diǎn)的電能質(zhì)量情況統計分析生成電能質(zhì)量診斷報告。

5.結束語(yǔ)

       目前，我國電網(wǎng)電能線(xiàn)上質(zhì)量檢測已有較大的突破，其也為我國電網(wǎng)檢測人員提供豐富的數據支持，能夠輔助我國電網(wǎng)監測人員更加高效地判斷電網(wǎng)運行過(guò)程中存在的不足，提升電網(wǎng)的使用質(zhì)量與效率。然而，電網(wǎng)電能質(zhì)量線(xiàn)上檢測技術(shù)在應用中仍存在部分難以解決的問(wèn)題，需要我國相關(guān)的技術(shù)人員加深對其的研究與觀(guān)察，進(jìn)而對現有的線(xiàn)上檢測技術(shù)進(jìn)行更加深入的分析與判斷，進(jìn)一步提升電網(wǎng)電能運送質(zhì)量，從而使我國能夠在更高質(zhì)量的電能支持下實(shí)現可持續發(fā)展。

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