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TK-PQ-2000 電能質量在線監測裝置
一、概述

1.1 綜述

        理想的電力系統向用戶提供的應該是一個恒定工頻的正弦波形電壓,術的發展,直流輸電、大功率單相整流技術在工業部門和用電設備上被廣泛應用,如大功率可控硅器件、開關電源、變頻調速等,這些典型非線性負荷將從電網吸入或注入諧波電流,從而引起電網電壓畸變,使電網波形受到污染,供電質量惡化,附加損失增加,傳輸能力下降,成為影響電能質量的重要因素。

        在電網中,三相負荷不平衡、電力系統諧振接地等會產生負序 ,大功率整流和非線性設備等會產生諧波。負序和諧波嚴重影響了供電質量,它們首先影響了電力設備安全運行。諧波可能引起諧振,諧振高壓加在電容器兩端,因為高次諧波對電容器阻抗很小,所以電容器易過負荷而擊穿;高次諧波電流流入變壓器,鐵芯損耗增加;高次諧波電流流入電動機,不僅鐵芯損耗增加,而且使轉子發生振動,嚴重影響加工質量;高次諧波使保護設備誤動作,使系統損失加大;高次諧波使電力系統發生電壓諧振,在線路上引起過電壓,會擊穿設備絕緣。負序和諧波對發電機不僅有熱效應,產生局部發熱,而且會使發電機組產生振動,并伴有噪音,嚴重威脅機組的安全穩定運行。

        TK-PQ-2000 電能質量監測終端采用先進的 32 位 DSP 處理器,是具有高速采樣、計算、分析、統計、通訊和顯示等功能相結合的電能質量監測設備。可實時監測電網的高達63次的諧波含有率、諧波總畸變率、三相電壓不平衡度、閃變、電壓偏差、電壓波動、頻率、各次諧波有功功率、無功功率、真功率因數、相移功率因數、真有效值、正負序等電能質量指標。


1.2 TK-PQ-2000 裝置功能特點


1.2.1 裝置特點
裝置硬件平臺具有如下主要特點:
1) 采用TI 公司32 位DSP 為核心,具有強大的數據處理能力和邏輯、控制能力,核心硬件處于國內先進水平;

2) 采用國際先進的嵌入式實時操作系統作為軟件平臺,全部軟件采用高級語言編程,保證了系統的高可靠性和高移植性;

3) 數據采集通道采用單通道單A/D 設計,通道獨享一個16 位并行A/D,完全同步采樣,精度更高、速度更快;

4) 采用大多CPU結構,通道獨享一個32位的DSP,保證電能質量測量數據的實時性和準確性。
5) 大容量的存儲空間,滿足電能質量監測裝置對數據存儲的要求,實時數據掉電不丟失;
6) 采用鎖相環技術,防止了在電力系統頻率變化時對監測指標的影響,防止了頻率”泄漏”;
7) 采用外部GPS 同步采樣技術,保證了同一變電站內或不同變電站內監測裝置的同步采樣;
8) 配置了冗余的、獨立的雙100M 工業以太網,還選配有RS-232C/485 通訊接口,可選擇多種通訊方式與遠方管理中心交互數據;
9) 采用了四層印刷電路板(PCB)和SMT 工藝、繼電保護裝置常用的”背插式”結構;


1.2.2 裝置功能
TK-PQ-2000 裝置除具有常規的電能質量穩態指標的監測外,還對電能質量的暫態擾動,主要是電壓的驟升、驟降進行監測和記錄,具有較強的實用性。裝置主要具有以下功能:
1) 基本測量量電網頻率;電壓、電流有效值;總的有功、無功功率、功率因數。
2) 基本監測指標
a) 三相基波電壓、電流有效值,基波功率、功率因數、相位等;
b) 電壓偏差;
c) 頻率偏差;
d) 三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負序電壓、電流;
e) 諧波(2~63次)。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波含有率、幅值、相位;各次諧波的有功、無功功率等;

3) 高級監測指標
a) 間諧波;
b) 電壓波動、閃變;
c) 電壓驟升、驟降、短時中斷;
4) 顯示功能
裝置面板上帶有大屏幕LCD顯示器,以圖形方式顯示主要電能質量監測指標的實時 數據。
5) 設置功能
可對裝置硬件時鐘進行設置,對監測參數進行設置、修改和查看,并設有密碼保護。
6) 記錄存儲功能
可對基本監測指標和高級監測指標實時保存,統計時間間隔可設置,3Min數據(保存最大值 、最小值、平均值、95%概率大值中的一項)在裝置上最長保存時間為1年以上,之后按”先進先出”原則更新。
7) 統計功能
裝置具有對主要監測指標的在線統計功能,可統計一個時間段內監測指標的最大值、最小值、平均值、95%概率大值等。
8) 通訊功能
裝置提供多種通訊接口方式,實現監測數據的實時傳輸或定時提取存儲記錄,可通過工業 以太網接口與遠方電能質量管理中心通訊,也可通過RS232C/RS485接口,以Modem或GPRS方式與遠方通訊。
9) GPS 對時功能
裝置具有GPS硬對時接口,可以接受IRIG-B碼對時或者秒脈沖對時信號,保持與遠方管理中心的時鐘一致。
10) 事件觸發錄波功能
可根據客戶要求設定事件觸發條件(手動或自動),記錄事件觸發前、后實時數據,并保存有事件日志以供查詢。


二、技術指標

2.1 工作電源
交流:220V±10% ;50Hz±0.5Hz;諧波畸變率不大于 15%
直流:220V±10%,紋波系數不大于 5%


2.2 電流信號輸入
輸入方式:電流互感器輸入;
額定值 In:5A/1A;
測量范圍:AC 200mA~5A 或 AC 50mA~1A;
功率消耗:不大于 0.5VA/路;
過載能力:1.2In 連續工作;2In允許1s。


2.3 電壓信號輸入
輸入方式:電壓互感器輸入;
額定值 Un:57.7V/100V;
測量范圍:AC 0.5V~120V;
功率消耗:不大于 0.5VA/路;
過載能力:1.3Un 連續工作;輸入阻抗:大于 100kΩ。


2.4 開關量輸入
工作電壓: AC220V/DC30V;
輸入方式:空接點或有源接點;
隔離方式:光電隔離,隔離電壓 2500V。


2.5 監測指標精度
1) 電壓、電流:0.2%;
2) 功率、功率因數:0.5%;
3) 頻率偏差:0.005Hz;
4) 電壓偏差:0.2%;
5) 三相電壓不平衡:0.2%;
6) 三相電流不平衡:0.5%;
7) 諧波:符合GB/T 14549-1993 中附錄D 中的A 級要求;
8) 間諧波:參照/T 14549-1993 附錄D 中對諧波要求的A 級;
9) 閃變:5%;
10) 電壓波動:5%。

2.6 通訊接口
1) 以太網
接口速率:10/100M 自適應;
接口類型:100Base—T;
支持TCP/IP,FTP 協議;
2) RS232C/485 接口
接口速率:RS232C——300~115200bps,RS485——300~19200bps;帶光電隔離。


2.7 GPS 對時接口
裝置接口:GPS硬對時,IRIG-B碼對時或者秒脈沖對時信號。


2.8 環境
正常工作溫度:-10℃~+55℃;
極限工作溫度:-20℃~+65℃;
相對濕度:5%~95%;
大氣壓力:86kPa~106kPa;
海拔:可達3000 米;
防護等級:IP50。


2.9 安全性能

1) 絕緣強度
裝置能承受有效值為2kV、頻率為50Hz、歷時1min 的絕緣強度試驗,而無擊穿和閃絡現象。
2) 絕緣電阻
用開路電壓為500V 的兆歐表測量裝置的絕緣電阻值,正常試驗大氣條件下各等級的各回路絕緣電阻不小于20MΩ。
3) 沖擊電壓
在正常試驗大氣條件下,裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出觸點回路。



 

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繼承 發展 創新 突破

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