1.电能质量分析仪电能质量监测的难点

(1)持续时间短,如一些动态电压质量问题持续时间只有几个毫秒.
(2)干扰发生的随机性强,如雷击,系统故障,一些非线性负荷的投切等.
(3)电压,电流波形均发生畸变
(4)需要实时监测.因为敏感和严格负荷中,引起电能质量恶化的数量,种类都越来越多.

2.谐波分析仪电能质量监测技术的要求

    传统的电能质量监测是基本有效值理论的监测技术,时间窗太长.现在随着电力的发展和用电要求的提高,仅靠测有效值已不能精确地描述实际的电能质量问题,因此需要发展满足以下要求的新监测技术.

(1)能捕捉瞬时干扰的波形.因为许多瞬间扰动很难用个别参量来完整描述,因此需要采用多种判据来启动量测装置,如幅值,波形畸变率,幅值上升率等.
(2)对电压,电流能同时测量,以后获得潮流信息.
(3)需测量各次谐波的幅值与相位
(4)需有足够高的采样速率,以便能测得高次谐波的信息
(5)建立有效的分析系统,使之能反映各种电能质量问题的特征及其随时间的变化规律.

3.谐波测试仪电能质量监测的指标体系

    由于电能质量问题与供电系统,用户及其用电设备特性都有关,尤其是动态电能质量问题,无论是供电部门还是用户,第三设备制造商都无法独自解决,所以由此而造成的损失也不可能由其中的任何一方来承担.另外,谐波问题的根源主要们于非线性负荷侧,而系统自身产生的谐波含量很小.因此,为了更好地改善电能质量,需要建立系统的,合理的电能质量评估体系,并依此建立有效的经济杠杆以激发各方对电能质量问题的重视.科学的指标体系应满足:

(1)能准确地反映干扰源的位置
(2)电能计费系统应能考虑电能质量因素.
(3)指标应能随着电能质量恶化的加剧而单调变化
(4)能作为明确各方责任的科学依据
(5)电能质量的指标应科学,合理,准确,符合客观实际.

电能质量分析仪电能质量的信息传输与处理是电能质量监督与管理的核心内容,要做到规范,科学,简单,易行.

1. 实行分层管理

谐波分析仪根据电网的结构,应将系统的监控功能分为不同的层次或级别去完成,每个层次独立完成自己的功能,将有关信息向上一级传递报送,执行上一级的指令,并接受管理.综合管理控制功能由最高一级层次决策执行,各层次的工作要相互协调,密切配合,使整个系统的管理控制达到最佳.根据目前的实际情况,首先应该设置省级,市级和变电站级的三级电能质量监督管理网络.

2. 明确相应职责

(1) 谐波测试仪电能质量指标运行监督部门的职责.负责电网电能质量指标运行统计及考核的归口管理;负责制订提出电能质量指标运行监督管理制度,并组织实施;负责本电网内电能质量指标运行偏差的调整和控制;参与重大电能质量事故或异常情况的调查等其他运行监督工作.

(2) 电能质量检验测试中心(站)的职责.负责全国电网电能质量指标计量标准的建立及量值传递工作;负责电能质量指标测量仪器,仪表,装置产品质量的检验,测试;承担电能质量纠纷的技术检验测试,并向委托者出具技术检测报告;提供电能质量问题的技术咨询和技术服务;电能质量问题防治技术措施的开发研究和推广应用工作;有关部门委托的有关电能质量的其他技术检测工作.

http://www.shimpo1718.cn

1. 电能质量在线监测系统硬件配置

电能质量分析仪电能质量在线监测系统硬件的运行方式:利用通信线路(如电话线,RS-232,RTU或计算机网络等)和电能质量监测中心及现场监测点组成在线监测系统,各监测点向监测中心定时发送测试数据及历史变化趋势曲线,监测中心可随时监测或调用任一监测点的监测参数进行远程控制,也可通过计算机局域网和MIS系统实现电能质量变化趋势及监测数据的远传和共享.电能质量监测系统框.

2. 电能质量在线监测系统分析软件配置

谐波分析仪电能质量在线监测系统分析软件需要在Windows98以上的环境下运行.软件要有修改和读入仪器的参数设置;要能对采集的数据进行准确的显示,统计和分析;要能绘制历史变化曲线和谐波分布图及具备越限报警的功能;要能实现至少对六个通道的电压,电流信号进行同时采集;要能采用插值法原理,动态跟踪系统频率,并能随输入信号频率的变化自动调整采样时间;要保证每个周期采样128个点,并采用快速傅立叶变换法(FFT)实现对谐波的分析和处理,要实现报表格式规范性和灵活性相结合,并具备相关的查询功能谐波测试仪.

电能质量分析仪目前,将过电压作为电能质量的指标,国外的规定一般较为简单.例如,欧洲标准EN50160:1994《公用配电系统供电电压特性》中仅对低压和中压系统的暂时过电压和瞬态过电压产生的原因,波形,幅值和持续时间等做了一般的描述;美国Mark McGranaghan对电能质量标准综述中专门介绍了“瞬态过电压及冲击抑制标准”，原则性地提出瞬态问题解决途径有:控制瞬态发生源,改变影响瞬态的系统特性或对受影响的设备进行保护.其中,瞬态过电压谐波分析仪方面离享有盛誉的标准ANSI/IEEE(62.41-1991)《低压交流电力电路中冲击电压IEEE导则》,规定了设备瞬态环境,并提供了设备耐受试验用波形.国际电工委员会的IEC61000系列标准文件涉及电磁兼容(EMC)领域,与电能质量标准密切相关.其中传导性单向瞬态和振荡瞬态干扰源和扰动范围.但此文件是第二种类型的技术报告,这类报告的内容仍在研讨中,或是因某种原因,目前还不可能立即采取作为国际标准,但将来有可能成为国际标准的文件谐波测试仪.

http://www.shimpo1718.cn

电能质量分析仪传统的电能质量标准都是针对供电系统稳定性方面的要求而制定的,凶手1990~2000年我国国家质量技术监督局颁布的5个电能质量方面的国家标准都属于这种情况.传统的电能质量概念强调的是电能的稳定特征,而不注重其暂态或瞬态的特征,对电能质量的控制也主要是依赖对供电电压的调整和提供对无功的支持.

谐波分析仪随着现代全球高新技术的迅猛发展,适应形势必需求的相关电能质量标准正不断建立和完善,我国2011年也已正式颁布了新的国家标准GB/T 18481-2001《电力系统暂时过电压和瞬态过电压》.该标准对电力系统过电压的基本概念,标准内容.条文说明及一些建议都做了详细的规定和说明.

谐波测试仪新型用电设备对供电可靠性和电能质量提出了更高的要求.在电压暂态性能方面,敏感的数字化用电设备对几个周波内的供电中断和电压下陷都要受到影响和损失.因此,现代电能质量的标准已经不能靠一个或几个行业来决定,而应以满足用户对电能质量的需求作为评估标准,并适应不同层次对电能质量的不同需求.这应该是一个分层次的电能质量标准.

国际上发达国家普遍认为,电压幅值低于0.1p.u.(标幺值)或大于0.5个周波的电压中断,对敏感用户都属于断电故障,而这样的速度对传统的自动重合闸和备用电源自投装置都是不能胜任的.此外,电压下跌越来越成为严重的电能质量问题,IEEE出于对大型计算机电能质量的要求,采纳了美国信息技术工业协会ITIC电压容限曲线及相关的国种典型电压扰动,防止电压扰动造成计算机及控制系统误动和损坏,已将ITIC电压容限曲线作为IEEE STD446-1980国际标准的组成部分.IEEE第22委员会和其他国际委员会最近推荐采用11种专用术语来说明电能质量中的主要扰动,题目分别是:断电,频率,偏差,电压暂降,电压上升,瞬时脉冲,电压波动,电压切痕和波形畸变.同时,IEEE对现代供电系统中典型的电磁现象进行了特征分类,将电磁暂态现象分为:瞬时,短时和长期的电压变动三大类,在此基础上又进一步细分出18个子类,其中尤以电压中断和陷落为大家所关注.这些问题往往是由于电力线路受到雷击,或对地放电,或受到外力破坏等原因引起,致使保护动作跳闸,失电后又重全闸等原因而产生的.由于这种暂态的电压变化现象严重影响了敏感和严格用电负荷的正常运行,因而已成为现代电能质量的主要问题之一.

http://www.art18.net

电能质量分析仪当配电系统非线性用电负荷比重较大,并联电容器组投入时,一方面由于电容器组的谐波阻抗小,注入电容器组的谐波电流大,使电容器过负荷而严重影响其他使用寿命在旦夕,另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时,引起电容器谐波电流严重放大使用电容器过热而导致损坏,因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大使电容器过热而导致损坏.因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大和出现异常,例如,对于常用自愈式并联电容器,其允许过电流倍数是1.3倍额定电流,当电容器的电流超过这一限值时,将会造成电容器的损耗增加,发热异常,绝缘加速老化而导致使用寿命降低,甚至造成损坏事故.同时,谐波使工频正弦波形发生畸变,产生锯齿状尖顶波,易在绝缘介质中引发局部放电,长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化,自愈性能下降,而容易导致电容器损坏.

谐波分析仪例如,常州地区某110kV变电站10kV母线上的电容器多次发生原因不明的过电流保护动作，电容器开关跳闸，时间大多在早峰或晚峰用电期间,有几次发生伴有主变压器后备保护复合电压过流保护发信号,甚至还发生了10kV I II段母线上的两台电容器同时跳闸的特例，经检查电容器和过流保护装置均正常,通过分析与监测确认跳闸原因是由于谐波干扰引起的.高次谐波对电容器安全运行的威胁很大,除能造成电容器的过电流,过电压外,还会增加其附加损耗,使电解质加速变化,从而纷乱其绝缘寿命,严重的还会使电容器成批损坏,故必须予以充分注意.针对上述电容器频繁跳闸情况,采取了以下措施:对35kV及10kV的大用户进行了排查。针对上述电容器频繁跳闸情况，采取了以下措施：对35kV及10kV的大用户进行了排查,对110kV变电站进行定期的波形测试，并分析其多次谐波相对基波的百分值.按照电力系统谐波管理规定,电网中任何一点电压正弦波的畸变率(各次谐波电压有效值的均方根值与基波电压有效值的百分比),均不得超过规定谐波测试仪.

http://www.shimpo1718.cn

电能质量分析仪当配电系统非线性用电负荷比重较大,并联电容器组投入时,一方面由于电容器组的谐波阻抗小,注入电容器组的谐波电流大,使电容器过负荷而严重影响其他使用寿命在旦夕,另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时,引起电容器谐波电流严重放大使用电容器过热而导致损坏,因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大使电容器过热而导致损坏.因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大和出现异常,例如,对于常用自愈式并联电容器,其允许过电流倍数是1.3倍额定电流,当电容器的电流超过这一限值时,将会造成电容器的损耗增加,发热异常,绝缘加速老化而导致使用寿命降低,甚至造成损坏事故.同时,谐波使工频正弦波形发生畸变,产生锯齿状尖顶波,易在绝缘介质中引发局部放电,长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化,自愈性能下降,而容易导致电容器损坏.

谐波分析仪,例如,常州地区某110kV变电站10kV母线上的电容器多次发生原因不明的过电流保护动作，电容器开关跳闸，时间大多在早峰或晚峰用电期间,有几次发生伴有主变压器后备保护复合电压过流保护发信号,甚至还发生了10kV I II段母线上的两台电容器同时跳闸的特例，经检查电容器和过流保护装置均正常,通过分析与监测确认跳闸原因是由于谐波干扰引起的.高次谐波对电容器安全运行的威胁很大,除能造成电容器的过电流,过电压外,还会增加其附加损耗,使电解质加速变化,从而纷乱其绝缘寿命,严重的还会使电容器成批损坏,故必须予以充分注意.针对上述电容器频繁跳闸情况,采取了以下措施:对35kV及10kV的大用户进行了排查。针对上述电容器频繁跳闸情况，采取了以下措施：对35kV及10kV的大用户进行了排查,对110kV变电站进行定期的波形测试，并分析其多次谐波相对基波的百分值.按照电力系统谐波管理规定,电网中任何一点电压正弦波的畸变率(各次谐波电压有效值的均方根值与基波电压有效值的百分比),均不得超过规定谐波测试仪.

http://www.shimpo1718.cn

电能质量分析仪目前,已能够利用小波变换法进行电能质量的评估,电磁暂态波形的分析和电力系统扰动建模等电能质量问题的研究和分析,并取得了较好的成效.

谐波分析仪对信号的分析,傅立叶变换法具有正交,完备等许多优点,而且具有象FFT这样的快速Fourier计算法,因此已在电能质量分析领域中得到广泛的应用.但在运用FFT时,必须满足两个条件:其一,满足采样定理的要求,即采样频率必须大于最高信号频率的两倍;其二,被分析的波形必须是稳态的,随时间周期变化的.当采样频率或信号不能满足这两个条件时,会出现”旁瓣”和”频率泄漏”现象,造成分析结果的误差.此外,由于FFT变换是对整个时间段的积分,时间信息得不到充分利用,信号的任何突变方法,即将不平稳的过程看成是一系列短时平衡过程的集合,将Fourier变换用于不平衡信号的分析.由于实际多尺度过程的分析要求时一频窗口则固定不变.因此,它只适合于分析特征尺度大致相同的过程,不适合分析多尺度过程和突变过程.而且这种方法的离散形式没有正交展开,不能实现高效运算.

谐波测试仪由于小波变换具有时一频局部化的特点,克服了FFT和STFT的弊端,特别适合于突变信号和不平衡信号的分析.小波变换作为一种新的数字技术被引入工程应用后,已在图像处理,数据压缩和信号分析等领域得到广泛的推广应用.由于小波函数本身衰减很快,也属于一种暂态波形,将其应用于电能质量分析领域,具有了FFT和STFT所无法比拟的优点.

http://www.bjshtek.net

1.低压供电系统存在的问题

电能质量分析仪根据事先对高精度仪器安装大楼现场的电源质量测试，该大楼内的低压供电系统存在电能质量污染的问题.这是由于该大楼内的硅钼棒高温电炉，热震稳定性电路等晶闸管设备运行时引起低压电网电压瞬间的凹陷,尖峰和振荡,其瞬变幅值可达到200V,A相电压谐波总畸变率高达11.2%,B相,C相的电压谐波总畸变率也分别为7.1%和6.5%,严重影响接入同一低压系统下的精密科研仪器的正常工作及寿命,使该低压供电系统供电的三台由德国进口的高精度科研仪器实验数据不准,不能完成正常的科研工作.

2.低压供电系统的治理方案

谐波分析仪目前,对谐波治理一般采用无源滤波器可以获得比较好的滤波效果,而对电网电压瞬间的凹陷,尖峰和振荡尚无有效的无源器件来加以隔离,当然这些干扰对一般民用或工业用电影响不大,而对于高精度的科研仪器则是不允许的.为此,采用了有源器件-交流-直流-交流-交流变换,逆变器在线,抗尖峰冲击,零转换时间及输出特性好的双变换真在线式UPS对上述电网干扰进行输入/输出的完全隔离,以保证即使在UPS输入端电网电压,电流受到严重干扰甚至短时间断电的情况下,UPS输出端的电压,电流仍然不爱影响,保证这些高精度科研仪器的正常使用.

3.治理后达到的技术指标

(1)宽输入电压范围:120~276V(AC)(33%负荷条件下)
(2)输出电压范围:220V(AC±)
(3)谐波失真度:THD<3%(线性负载),THD<5%(非线性负载)
(4)输出电压无瞬间的凹陷,尖峰和振荡,向负荷提供纯净的50Hz正弦波电源.
(5)备用电池时间不小于5min

谐波测试仪对设备安装大楼的电源质量治理后,经现场测试,试验,证明电能质量的治理效果明显,已满足了高精度科研仪器正常应用的条件.

http://www.bjshtek.net

电力系统超过允许的频率偏差,大机组将跳闸,这不利于系统的安全稳定运行.

    电能质量分析仪在电力系统内,发电机发出的功率与用电设备及送电设备消耗的功率不平衡,将引起电力系统频率变化.当系统负荷超过或低于发电厂的出力时,系统频率就要降低或升高,发电厂出力的变化同样也将引起系统频率变化.在系统有旋转备用容易(运行备用容量)的情况下,发电厂出力能通过频率调节器较快地适应负荷的变化,因此负荷变化引起的频率偏差值较小.若没有旋转备用容易,负荷增大引起的频率下降较大.电力系统的负荷始终随时间在不断地变化,要随时保持发电厂的有功功率与用户有功功率的平衡,维持系统频率恒定,因此,电力系统应具有一定的旋转备用容量,一般运行备用容量要求达到1%~3%.低频率运行的危害体现在电力系统低频率运行对发电厂和用户都会产生不利影响.系统低频率运行时将产生以下不利的影响：汽轮机低压级叶片将由于振动加大而产生裂纹,甚至发生断落事故;同时,所有用户的交流电动机的转速也要降低,工农业的产量和质量将不同程度事故；同时，所有用户交流电动机的转速也要降低,工农业的产量和质量将不同程序地降低，例如频率降到49Hz以下时,纺织品,纸张将发生毛疵和厚薄不匀不质量问题。高频率运行对系统本身和用户也将产生不利影响,系统电压升高将危害电力设备的绝缘,增加用户和系统损耗等谐波分析仪.

    防止系统低(高)频率运行的对策,主要是提高日负荷曲线预测精度,使计划开机的发电出力与实际的负荷偏差较少;充分发挥AGC的功能,严格要求在正常运行方式下系统频率偏差不大于规定值.在故障情况,系统频率下降低时,动用系统旋转备用容量,进行低频率减负荷,自动切除部分次要负荷;当频率升高时,快速减少发电机出力,甚至进行高频率切机,使系统频率尽快恢复在额定值附近.目前,多数电力系统高峰容易不足,可能出现低频率运行.在这种情况下,可用适当的峰谷电价差,鼓励用户避开高峰用电或少用电;用电大户在实行计划用电的电网中不超指标用电谐波测试仪.

http://www.art18.net/power/