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TK-PQ-2000 电能质量在线监测装置
一、概述

1.1 综述

        理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压,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,成为影响电能质量的重要因素。

        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。负序和谐波严重影响了供电质量,它们首先影响了电力设备安全运行。谐波可能引起谐振,谐振高压加在电容器两端,因为高次谐波对电容器阻抗很小,所以电容器易过负荷而击穿;高次谐波电流流入变压器,铁芯损耗增加;高次谐波电流流入电动机,不仅铁芯损耗增加,而且使转子发生振动,严重影响加工质量;高次谐波使保护设备误动作,使系统损失加大;高次谐波使电力系统发生电压谐振,在线路上引起过电压,会击穿设备绝缘。负序和谐波对发电机不仅有热效应,产生局部发热,而且会使发电机组产生振动,并伴有噪音,严重威胁机组的安全稳定运行。

        TK-PQ-2000 电能质量监测终端采用先进的 32 位 DSP 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设备。可实时监测电网的高达63次的谐波含有率、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、真功率因数、相移功率因数、真有效值、正负序等电能质量指标。


1.2 TK-PQ-2000 装置功能特点


1.2.1 装置特点
装置硬件平台具有如下主要特点:
1) 采用TI 公司32 位DSP 为核心,具有强大的数据处理能力和逻辑、控制能力,核心硬件处于国内先进水平;

2) 采用国际先进的嵌入式实时操作系统作为软件平台,全部软件采用高级语言编程,保证了系统的高可靠性和高移植性;

3) 数据采集通道采用单通道单A/D 设计,通道独享一个16 位并行A/D,完全同步采样,精度更高、速度更快;

4) 采用大多CPU结构,通道独享一个32位的DSP,保证电能质量测量数据的实时性和准确性。
5) 大容量的存储空间,满足电能质量监测装置对数据存储的要求,实时数据掉电不丢失;
6) 采用锁相环技术,防止了在电力系统频率变化时对监测指标的影响,防止了频率”泄漏”;
7) 采用外部GPS 同步采样技术,保证了同一变电站内或不同变电站内监测装置的同步采样;
8) 配置了冗余的、独立的双100M 工业以太网,还选配有RS-232C/485 通讯接口,可选择多种通讯方式与远方管理中心交互数据;
9) 采用了四层印刷电路板(PCB)和SMT 工艺、继电保护装置常用的”背插式”结构;


1.2.2 装置功能
TK-PQ-2000 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,具有较强的实用性。装置主要具有以下功能:
1) 基本测量量电网频率;电压、电流有效值;总的有功、无功功率、功率因数。
2) 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(2~63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;

3) 高级监测指标
a) 间谐波;
b) 电压波动、闪变;
c) 电压骤升、骤降、短时中断;
4) 显示功能
装置面板上带有大屏幕LCD显示器,以图形方式显示主要电能质量监测指标的实时 数据。
5) 设置功能
可对装置硬件时钟进行设置,对监测参数进行设置、修改和查看,并设有密码保护。
6) 记录存储功能
可对基本监测指标和高级监测指标实时保存,统计时间间隔可设置,3Min数据(保存最大值 、最小值、平均值、95%概率大值中的一项)在装置上最长保存时间为1年以上,之后按”先进先出”原则更新。
7) 统计功能
装置具有对主要监测指标的在线统计功能,可统计一个时间段内监测指标的最大值、最小值、平均值、95%概率大值等。
8) 通讯功能
装置提供多种通讯接口方式,实现监测数据的实时传输或定时提取存储记录,可通过工业 以太网接口与远方电能质量管理中心通讯,也可通过RS232C/RS485接口,以Modem或GPRS方式与远方通讯。
9) GPS 对时功能
装置具有GPS硬对时接口,可以接受IRIG-B码对时或者秒脉冲对时信号,保持与远方管理中心的时钟一致。
10) 事件触发录波功能
可根据客户要求设定事件触发条件(手动或自动),记录事件触发前、后实时数据,并保存有事件日志以供查询。


二、技术指标

2.1 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%


2.2 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。


2.3 电压信号输入
输入方式:电压互感器输入;
额定值 Un:57.7V/100V;
测量范围:AC 0.5V~120V;
功率消耗:不大于 0.5VA/路;
过载能力:1.3Un 连续工作;输入阻抗:大于 100kΩ。


2.4 开关量输入
工作电压: AC220V/DC30V;
输入方式:空接点或有源接点;
隔离方式:光电隔离,隔离电压 2500V。


2.5 监测指标精度
1) 电压、电流:0.2%;
2) 功率、功率因数:0.5%;
3) 频率偏差:0.005Hz;
4) 电压偏差:0.2%;
5) 三相电压不平衡:0.2%;
6) 三相电流不平衡:0.5%;
7) 谐波:符合GB/T 14549-1993 中附录D 中的A 级要求;
8) 间谐波:参照/T 14549-1993 附录D 中对谐波要求的A 级;
9) 闪变:5%;
10) 电压波动:5%。

2.6 通讯接口
1) 以太网
接口速率:10/100M 自适应;
接口类型:100Base—T;
支持TCP/IP,FTP 协议;
2) RS232C/485 接口
接口速率:RS232C——300~115200bps,RS485——300~19200bps;带光电隔离。


2.7 GPS 对时接口
装置接口:GPS硬对时,IRIG-B码对时或者秒脉冲对时信号。


2.8 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:可达3000 米;
防护等级:IP50。


2.9 安全性能

1) 绝缘强度
装置能承受有效值为2kV、频率为50Hz、历时1min 的绝缘强度试验,而无击穿和闪络现象。
2) 绝缘电阻
用开路电压为500V 的兆欧表测量装置的绝缘电阻值,正常试验大气条件下各等级的各回路绝缘电阻不小于20MΩ。
3) 冲击电压
在正常试验大气条件下,装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路。



 

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