028-82712505

關(guān)鍵詞:諧波治理、有源電力濾波器、DVR電壓暫降調節器、SVG靜止無(wú)功發(fā)生器

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電能質(zhì)量的測量與評估

發(fā)布時(shí)間:2012-03-13點(diǎn)擊次數:3605

 

* 電能質(zhì)量的測量有哪些方式?電能質(zhì)量的測量方式主要包括定期巡檢、專(zhuān)項檢測或臨時(shí)抽檢、在線(xiàn)監測等。(1)定期巡檢。主要適用于需要掌握電能質(zhì)量又不需要連續檢測或不具備連續在線(xiàn)監測條件的場(chǎng)合。 1)居民、商業(yè)區及小工廠(chǎng)供電系統配電點(diǎn)的電能質(zhì)量檢測,根據重要程度一般一個(gè)月或一季度檢測一次,并應進(jìn)行詳細的記錄存檔。 2)定期巡檢使用的儀器主要是便攜式電能質(zhì)量分析儀或手持式電能質(zhì)量分析儀。 3)對于沒(méi)有沖擊性負荷的電網(wǎng)及供電范圍內負荷變化不大的情況,電壓波動(dòng)和閃變的影響很小或不存在,電壓波動(dòng)和閃變的指標一般不需要在線(xiàn)連續監測,定期檢測的時(shí)間一般半年或一年一次就能滿(mǎn)足要求。對存在沖擊性負荷的電網(wǎng),一般一個(gè)季度或一個(gè)月檢測一次,可視具體情況而定,檢測儀器使用閃變儀或便攜式電能質(zhì)量分析儀。(2)專(zhuān)項檢測。主要用于負荷容量變化大或有干擾源設備接入電網(wǎng),或臨時(shí)有反映電能質(zhì)量出現異常,需要對比前后變化情況的場(chǎng)合,以確定電網(wǎng)電能質(zhì)量指標的背景狀況和負荷變動(dòng)與干擾發(fā)生的實(shí)際參量,或驗證技術(shù)措施效果等。專(zhuān)項檢測工作在完成預定任務(wù)后即可撤銷(xiāo)。專(zhuān)項檢測使用的監測儀器一般是便攜式電能質(zhì)量分析儀。(3)在線(xiàn)監測。對重要變電站或實(shí)施無(wú)人值班變電站的公共配電點(diǎn)或重要電力用戶(hù)的配電點(diǎn)可實(shí)行在線(xiàn)連續監測。在線(xiàn)檢測主要適用于監測電網(wǎng)電壓質(zhì)量偏差、三相電壓不平衡、電壓諧波等狀態(tài),以及電力用戶(hù)負荷注入公用電網(wǎng)的諧波電流和負序電流等指標。監測的項目包括:供電頻率、電壓偏差、三相電壓不平衡度、負序電流、有功功率、功率因數、電網(wǎng)諧波等。在線(xiàn)監測的功能包括:數據顯示功能、數據存儲功能、數據遠傳功能及對監測項目控制標準的越限報警或發(fā)出控制指令的功能。通過(guò)計算機網(wǎng)絡(luò )可將監測的實(shí)時(shí)數據、歷史變化曲線(xiàn)、指標越限報警信號等進(jìn)行就地顯示和實(shí)現遠方監控。電能質(zhì)量的在線(xiàn)監測系統一般由就地監測裝置和計算機后臺及通信網(wǎng)絡(luò )等組成,也有的直接將在線(xiàn)監測系統通過(guò)接口軟件接入企業(yè)MIS系統和局域網(wǎng),實(shí)現數據共享和電能質(zhì)量的計算機管理。 2.對電能質(zhì)量的監測有哪些要求? 1.電能質(zhì)量監測的難點(diǎn)(1)持續時(shí)間短,如一些動(dòng)態(tài)電壓質(zhì)量問(wèn)題持續時(shí)間只有幾個(gè)毫秒。(2)干擾發(fā)生的隨即性強,如雷擊、系統故障、一些非線(xiàn)性負荷的投切等。(3)電壓、電流波形均發(fā)生畸變。(4)需要實(shí)時(shí)監測。因為敏感和嚴格負荷中,引起電能質(zhì)量惡化的數量、種類(lèi)都越來(lái)越多。 2.電能質(zhì)量監測技術(shù)的要求。傳統的電能質(zhì)量監測是基于有效值理論的監測技術(shù),時(shí)間窗太長(cháng)?,F在隨著(zhù)電力的發(fā)展和用電要求的提高,僅靠測有效值已不能精確地描述實(shí)際地電能質(zhì)量問(wèn)題,因此需要發(fā)展滿(mǎn)足一下要求地新監測技術(shù):(1)能捕捉瞬時(shí)干擾地波形。因為許多瞬間擾動(dòng)很難用個(gè)別參量(如有效值)來(lái)完整描述,因此需要采用多種判據來(lái)啟動(dòng)量測裝置,如幅值、波形畸變率、幅值上升率等。(2)對電壓、電流能同時(shí)測量,以便獲得潮流信息。(3)需測量各次諧波的幅值與相位。(4)需有足夠高地采樣速率,以便能測得高次諧波的信息。(5)建立有效的分析系統,使之能反映各種電能質(zhì)量問(wèn)題得特征及其隨時(shí)間得變化規律。 3.電能質(zhì)量監測的指標體系由于電能質(zhì)量問(wèn)題與供電系統、用戶(hù)及其用電設備特性都有關(guān),尤其是動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題,無(wú)論是供電部門(mén)還是用戶(hù)、敏感設備制造商都無(wú)法獨自解決,所以由此而造成得損失也不可能由其中得任何一方來(lái)承擔。另外,諧波問(wèn)題的根源主要位于非線(xiàn)性負荷側,而系統自身產(chǎn)生的諧波含量很小。因此,為了更好地改善電能質(zhì)量,需要建立系統的、合理的電能質(zhì)量評估體系,并依此建立有效的經(jīng)濟杠桿以激發(fā)各方對電能質(zhì)量問(wèn)題的重視??茖W(xué)的指標體系應滿(mǎn)足:(1)能準確地反映干擾源地位置。(2)電能計費系統應能考慮電能質(zhì)量因素。(3)指標應能隨著(zhù)電能質(zhì)量惡化地加劇而單調變化。(4)能作為明確各方責任地科學(xué)依據。(5)電能質(zhì)量地指標應科學(xué)、合理、準確,符合客觀(guān)實(shí)際。 3.電能質(zhì)量監測點(diǎn)地設置應考慮哪些因素?電能質(zhì)量指標監測點(diǎn)地設置,應綜合考慮下列因素:(1)電能質(zhì)量監測點(diǎn)地設置應覆蓋系統主網(wǎng)及全部供電電壓等級,并在用電地區與線(xiàn)路首末端均勻分布。(2)要能滿(mǎn)足電能質(zhì)量指標調整與控制地要求。(3)要滿(mǎn)足電能質(zhì)量要求嚴格地用戶(hù)和電壓敏感用戶(hù)的特殊需求,以及協(xié)議用戶(hù)的要求??傊?,各類(lèi)檢測方式和監測點(diǎn)的具體設置,要根據電能質(zhì)量不同的指標和特點(diǎn)及有關(guān)國家標準、導則,結合電網(wǎng)的實(shí)際情況而確定設置。 4.為什么要重視電能質(zhì)量分析和計算的工作?電能質(zhì)量的分析和計算涉及到對各種干擾源和電力系統的數學(xué)描述,需要相應的檢測儀器、分析軟件和工程方法對各種電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行系統的分析和計算,才能對電能質(zhì)量存在的問(wèn)題作出準確的判斷,為解決和改善電能質(zhì)量問(wèn)題提供有效的依據。由于電能質(zhì)量干擾源的性質(zhì)各異,干擾的頻譜從零赫茲到吉赫茲,電網(wǎng)在不同干擾形態(tài)作用下呈現不同的性能,分析計算的準確性不僅取決于數學(xué)模型和計算方法,還有賴(lài)于系統電網(wǎng)基礎資料的可信程度。因此,單靠依賴(lài)建立數學(xué)模型的方法是很難對電能質(zhì)量的各種問(wèn)題準確分析和計算的。近年來(lái),應用數字技術(shù)分析電能質(zhì)量的各種方法已得到運用,包括:分析諧波在電網(wǎng)中的分布;分析各種擾動(dòng)源引起的波形畸變及在網(wǎng)絡(luò )中的傳播;分析各種電能質(zhì)量控制裝置在解決相關(guān)問(wèn)題方面的作用;多個(gè)控制裝置的協(xié)調以及與其他控制器的綜合控制等問(wèn)題。 5.測試諧波有哪些必須注意得技術(shù)問(wèn)題? 1.測量時(shí)段的選擇諧波電壓或電流的測量應選擇在電網(wǎng)正常供電時(shí)可能出現的最小運行方式及在諧波源工作周期中產(chǎn)生的諧波量大的時(shí)段內進(jìn)行,如電弧爐的溶化期、電氣化機車(chē)的啟動(dòng)運行期等。當測量點(diǎn)附近安裝有電容器組時(shí),應在電容器組的各種運行方式下進(jìn)行測量。 2.測量次數的選擇測量的諧波次數一般為第2次~第19次,根據諧波源的特點(diǎn)或測試分析結果,可適當變動(dòng)諧波次數測量的范圍。 3.測量對象的選擇對于負荷變化快的諧波源,如煉鋼電弧爐、晶閘管變流設備供電的軋機、電氣化機車(chē)等,測量的間隔時(shí)間不大于2min,測量次數應滿(mǎn)足次數統計的要求,一般不少于30次;對于負荷變化慢的諧波源,如化工整流設備、直流輸電換流站等,對測量的時(shí)間間隔和持續時(shí)間不作規定。 4.測量數據的選擇諧波測量的數據應去測量時(shí)段內各相實(shí)測值的95%概率中最大的一相作為判斷諧波是否超過(guò)允許值的依據。但對負荷變化慢的諧波源,可選擇5各接近的實(shí)測值,取其算術(shù)平均值。為實(shí)用方便,實(shí)測值的95%概率值也可近似選取,即將實(shí)測值按由大到小次序排列,舍棄前面5%的大值,取剩余實(shí)測值中的最大值。 6.國標對諧波測量的要求由哪些? 1.測量?jì)x器的性能 (1)頻率響應:0~2500Hz。(2)誤差要求:分A級儀器和B級儀器兩種。準確度較高的A級儀器用于諧波源的鑒定性測量,B級供一般監測用。對于A(yíng)級儀器,應能用于諧波相角測量,則要求其誤差不大于±5或±1°h;對于B級儀器相角未作規定。 1)對于A(yíng)級儀器,當測量的諧波電壓和諧波電流分別大于或等于其額定輸入電壓和電流的1%和3%時(shí),采用允許的相對誤差為5%,而當小于1%和3%時(shí),采用允許的絕對誤差為儀器額定輸入電壓、電流的0.05%和0.15%. 2)對于B級儀器,當測量的諧波電壓和諧波電流分別大于或等于其額定輸入電壓和電流的3%和10%時(shí),采用允許的相對誤差為5%,而當小于3%和10%時(shí),采用允許的絕對誤差為儀器額定輸入電壓、電流的0.15%和0.50%。(3)測量?jì)x器的要求 1)測量要求:如測量的波形次數2~25次,應能滿(mǎn)足3s平均的規定,并滿(mǎn)足數理統計的要求。 2)儀器對電源的適應性:儀器應具有一定的抗電磁干擾能力;電源電壓在±15%范圍內波動(dòng),且電源電壓諧波總畸變率在8%以?xún)葧r(shí),同時(shí),頻率波動(dòng)在49~51HZ內,測試儀器應能正常工作;因為在一些情況下,諧波源產(chǎn)生的諧波較嚴重,致使電源畸變較大,這種情況下,儀器應能正常工作。 7.測試諧波傳感器與信號傳輸的影響有哪些?在諧波測試中,一個(gè)重要的問(wèn)題就是電壓、電流互感器的電壓、電流信號,它們的特性直接影響測量結果的準確度。目前所使用的電力諧波分析儀,其電壓輸入范圍0~380V,電流輸入范圍0~10A。大都不能直接測量高壓電信號,必須使用電壓電流傳感器,變?yōu)檫m合儀器測量的信號,具體來(lái)講,電壓互感器的二次電壓100V,電流互感器的二次電流5A(500kV系統的TA二次電流為1A),可直接輸入到分析儀的輸入端,解決了電信號的電氣隔離問(wèn)題。但是 TV、TA能否不失真地將原邊的電壓電流信號傳到二次側,是我們關(guān)心的問(wèn)題,否則測量結果將失去真實(shí)性。對于諧波測量,首先要求的是互感器應有的確定的頻率響應。只要互感器具有理想恒定的變比和相位偏移,就可以得到穩定的和可確定的響應。在后一種情況下,需要校正以知道互感器特性。常規的電流和電壓互感器在基波頻率下的特性很好確定,但對在高頻下的特性沒(méi)有充分研究。根據電力系統諧波含量的測量要求,對于測量過(guò)程來(lái)說(shuō),互感器變換含有諧波分量的電壓和電流信號的特性是很重要的。 1電流互感器電流互感器最普通的類(lèi)型是用鐵心的環(huán)形繞組互感器,這些互感器原方通常只有單匝(母線(xiàn)),可以在鐵心中引入氣隙以減少磁和直流電流影響。根據其結構,這種互感器的原副方泄漏電感和原副方繞組的電阻很小。在正常運行條件下,互感器原副方電流將很小,遠不能使鐵心飽和,運行將處于磁化特性的額定線(xiàn)性部分。電流互感器的頻率響應實(shí)際上由互感器中存在的電容及其互感器電感的關(guān)系來(lái)確定。這個(gè)電容可以使匝間的,繞組間的或者雜散電容。這些各種各樣電容的效應在等值電路中可以用與勵磁支路并聯(lián)的一個(gè)合適的電容來(lái)模擬。試驗表明,雖然這個(gè)電容對高頻響應有顯著(zhù)的影響,但是對50次諧波頻率以下的影響使可以忽略不計的,因為這些頻率下的阻抗比勵磁支路的阻抗大很多。因此,在可能的條件下,建議測量電流互感器的副方電路,并且用精密的鉗式電流互感器監測副方電流。 2.電壓互感器(1)電磁式電壓互感器。試驗已經(jīng)表明,對大約11kV電壓運行的互感器,能達到1kHZ和可能2kHZ或3kHZ的線(xiàn)性響應,且響應的精確性質(zhì)取決于與互感器一起使用的負載。對更高電壓等級的互感器,由于內部的電容和電感值隨絕緣要求和結構而變化,它在低頻率下易發(fā)生諧振。特定單元的精確響應將式其結構的函數。(2)電容式電壓互感器。電容式電壓互感器把一個(gè)電容分壓器與一個(gè)電磁式電壓互感器組合在一起,這個(gè)組合能使電磁單元的絕緣要求降低,可以節省相應的費用。由電容分壓器提供的附加電容將影響電容式電壓互感器的頻率響應。國標中已明確規定,在沒(méi)有采取特殊措施的情況下,電容式電壓互感器不能用于諧波測量。根據諧波測量的要求和電網(wǎng)實(shí)際情況,電壓和電流互感器的相對誤差(相對于被測量)應不超過(guò)5%,由于TV、TA的誤差主要取決于變化的頻率特性,因此在測量的頻率范圍內,變比的變化不應超過(guò)5%,當需要測量諧波功率方向時(shí),TV、TA的諧波相角誤差不應超過(guò)5°。 8.電能質(zhì)量測試分析與評估的內容電能質(zhì)量測試分析與評估主要包括以下五個(gè)方面的內容: 8.1 公用電網(wǎng)公共供電點(diǎn)(pcc)的電能質(zhì)量監測 8.1.1 公共供電點(diǎn)的供電質(zhì)量指標是否在國標限值以?xún)裙补╇婞c(diǎn)的供電質(zhì)量指標包括:系統頻率偏差,電壓偏差,三相電壓不平衡度,電壓波動(dòng)與閃變,諧波電壓含有率、電壓總諧波畸變率和電壓瞬變。 8.1.2 電力用戶(hù)對公共供電點(diǎn)電能質(zhì)量的擾動(dòng)是否在國標限值以?xún)入娏τ脩?hù)對公共供電點(diǎn)電能質(zhì)量的擾動(dòng)主要包括:注入pcc的諧波電流,負載電流的負序分量,過(guò)電流,有功沖擊,無(wú)功沖擊及無(wú)功波動(dòng),可控硅換向及開(kāi)關(guān)過(guò)程沖擊,負載短路沖擊等。 8.2 干擾負荷測試與評估根據制造廠(chǎng)提供的干擾負荷資料、測試數據及電網(wǎng)供電數據評估干擾負荷對pcc的電能質(zhì)量的干擾是否在國標限值以?xún)?,并提出治理要求?8.3 電能質(zhì)量糾紛測試由電能質(zhì)量事故造成的經(jīng)濟損失或人身事故等引發(fā)的糾紛稱(chēng)為電能質(zhì)量糾紛。電能質(zhì)量糾紛測試就是依據國家電力法和電能質(zhì)量國家標準,通過(guò)測量確定引起電能質(zhì)量事故的原因,為解決電能質(zhì)量糾紛提供科學(xué)依據。 8.4 電力設備電磁兼容測試電力設備電磁兼容測試內容很多,與電能質(zhì)量有關(guān)的測試包括: 8.4.1 電力設備正常運行時(shí)對供電質(zhì)量要求的測試電力設備正常運行時(shí)對供電質(zhì)量要求的測試指設備正常運行時(shí)測試其對電源的頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)、三相電壓不平衡度、電壓諧波、電壓瞬變、電壓上升、電壓跌落等指標的干擾程度。 8.4.2 電力設備對電能質(zhì)量擾動(dòng)測試電力設備對電能質(zhì)量擾動(dòng)測試指在規定的供電條件下測試設備的諧波發(fā)射水平和無(wú)功波動(dòng)水平。 8.4.3 電力設備進(jìn)入市場(chǎng)和接入電網(wǎng)的評估電力設備進(jìn)入市場(chǎng)和接入電網(wǎng)的評估指根據D.1、D.2數據和有關(guān)國家標準確定該電力設備能否進(jìn)入市場(chǎng)流通。電力設備的使用說(shuō)明書(shū)應給出該電力設備有關(guān)電能質(zhì)量的電磁兼容數據(電源條件和擾動(dòng)水平)。用戶(hù)根據電力設備接入點(diǎn)的電源條件和電力設備的電磁兼容數據確定該電力設備能否接入電網(wǎng)運行。 8.5 電能質(zhì)量控制裝置對電能質(zhì)量改善效果的測試和評估 8.5.1電能質(zhì)量控制裝置接入系統前的評估根據供電系統、負載及電能質(zhì)量控制的有關(guān)數據,仿真并計算電能質(zhì)量控制裝置接入系統前后的各項電能質(zhì)量指標,判斷系統能否安全運行。該項工作通常是在設備招標階段必須要做的。 8.5.2 電能質(zhì)量控制裝置接入系統后的測試和評估通過(guò)電能質(zhì)量控制裝置接入系統前后的實(shí)測數據的分析來(lái)評價(jià)電能質(zhì)量控制裝置對電能質(zhì)量改善的效果。該項工作通常是在設備驗收階段必須要做的。 9.電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置應滿(mǎn)足哪些基本要求?(1)在線(xiàn)監測系統應能滿(mǎn)足電能質(zhì)量指標調整和控制的要求。(2)至少要滿(mǎn)足GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中對B類(lèi)測量?jì)x器的精度要求。(3)必須使用經(jīng)技術(shù)監督部門(mén)認可的計量器具。(4)電壓、電流信號接入儀器時(shí)必須隔離。(5)對于不同的電能質(zhì)量指標的監測要求,可以采用最適合的監測設備。(6)監測設備的通道數配置應靈活,參數設置簡(jiǎn)便易行,應具有越限報警和數據遠傳功能,并能輸出各種指標的變化曲線(xiàn),以便形成電能質(zhì)量監測網(wǎng)絡(luò )。(7)系統軟件應有足夠的存儲空間,測量的時(shí)間間隔可根據需要選取,連續監測的最小時(shí)間間隔不能大于5min,取值按GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》的規定選取,并定期統計各監測點(diǎn)的電能質(zhì)量指標是否超過(guò)規定值。