電網(wǎng)由“發(fā)、輸、變、配、用"五個環(huán)節(jié)組成,作為用戶側(cè)的“配、用"電環(huán)節(jié)消耗著總電能的80%。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,電氣化鐵路、電弧爐、變頻器等沖擊性、非線性、不平衡度負載在電力應(yīng)用中越來越多,諧波、負序、閃變、電壓暫態(tài)等電能質(zhì)量問題直接影響著電力系統(tǒng)的供電安全。電能是種商品,其質(zhì)量問題是供應(yīng)商和客戶共同關(guān)注的問題。用電企業(yè)有必要建立電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)對整個配電電網(wǎng)電能質(zhì)量的實時監(jiān)控。
0. 概述
電網(wǎng)由“發(fā)、輸、變、配、用”五個環(huán)節(jié)組成,作為用戶側(cè)的“配、用”電環(huán)節(jié)消耗著總電能的80%。隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,電氣化鐵路、電弧爐、變頻器等沖擊性、非線性、不平衡度負載在電力應(yīng)用中越來越多,諧波、負序、閃變、電壓暫態(tài)等電能質(zhì)量問題直接影響著電力系統(tǒng)的供電安全。電能是種商品,其質(zhì)量問題是供應(yīng)商和客戶共同關(guān)注的問題。用電企業(yè)有必要建立電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)對整個配電電網(wǎng)電能質(zhì)量的實時監(jiān)控。
1. 系統(tǒng)組成
電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有現(xiàn)場監(jiān)測層,通訊傳輸層和數(shù)據(jù)管理層組成,系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)見圖1。組網(wǎng)方式有網(wǎng)線、光纖、無線三種模式。
圖1 電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)
1.1現(xiàn)場監(jiān)測層
現(xiàn)場安裝各類電能及電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備,要求具有通訊功能。可以選擇安科瑞的ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等電力儀表,主要功能: LCD顯示、全電參量測量(U、I、P、Q、PF、F、S);四象限電能計量、復(fù)費率電能統(tǒng)計;THDu,THDi、2-31次各次諧波分量;電壓波峰系數(shù)、波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算;電網(wǎng)電壓電流正、負、零序分量(含負序電流)測量;4DI+3DO,RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。
1.2 通訊傳輸層
為了將監(jiān)測層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器而負責(zé)數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)脑O(shè)備,主要有通訊管理機、串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機等。數(shù)據(jù)采集終端通過串口與監(jiān)測層設(shè)備通訊,讀取其中數(shù)據(jù),并進行初步分析、整理,將數(shù)據(jù)保存在本地SD卡中,之后將數(shù)據(jù)傳輸給無線通訊模塊。無線通訊模塊采用射頻技術(shù),在現(xiàn)場組成無線局域網(wǎng)絡(luò),將各點數(shù)據(jù)采集終端整理的數(shù)據(jù)收集并傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器,也可用網(wǎng)線或光纖的方式傳輸數(shù)據(jù)。
1.3 數(shù)據(jù)管理層
對采集數(shù)據(jù)進行存儲、解析及應(yīng)用的過程,包括服務(wù)器架設(shè)、各種軟件的應(yīng)用。
2. 系統(tǒng)功能
2.1 標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測系統(tǒng)具有CAD次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況;龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能;分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直接顯示各回路的運行狀態(tài),并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機交互界面并實時刷新。
2.2 用戶管理
可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限,從而保證系統(tǒng)在運行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作,需操作員級用戶輸入操作口令,還需工程師級用戶輸入確認口令后方可完成操作。
2.3 數(shù)據(jù)采集處理
通過安科瑞Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)(包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波、不平衡度、電流K系數(shù)、波形因子、電壓波峰系數(shù)、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運行狀態(tài)等),將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示(總系統(tǒng)功率、負荷大值、功率因數(shù)上下限等),并對重要信息量進行數(shù)據(jù)庫存儲。
2.4 趨勢曲線分析
系統(tǒng)提供了實時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面,通過調(diào)用相關(guān)回路實時曲線界面分析該回路當(dāng)前的負荷運行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢,方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進行質(zhì)量分析。
2.5 報表管理
系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計符合其需要的報表格式,系統(tǒng)可自動設(shè)計。可自動生成各種類型的實時運行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表,操作記錄報表等,可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值,自動生成電能的日、月、季、年度報表,根據(jù)復(fù)費率的時段及費率的設(shè)定值生成電能的費率報表,查詢打印的起點、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置;系統(tǒng)設(shè)計還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。
3. 結(jié)束語
隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展及電力的廣泛應(yīng)用,電能質(zhì)量分析管理已成為電網(wǎng)用戶側(cè)配電系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇,以上介紹的電力質(zhì)量分析儀,可以實現(xiàn)對電能的在線監(jiān)測,實現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、處理,并生成各種電能及電能質(zhì)量報表、分析曲線、圖形等,便于電能的分析、研究。
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