HDGC3580 电能质量在线监测装置功能

数据采集TI公司32位高速DSP负责数据采集，采样率为25.6KHz，即每周波采样512点。核心器件A/D转换芯片采用16位、同步采样A/D转换器件，具有转换精度高，转换速度快，同步采样等优点。同时，为防止由于频率偏离额定值时造成测量误差，装置采用硬件锁相环技术，频率自动跟踪，实时调整采样间隔，以防止频率“泄漏”。电压偏差电压偏差的定义（GB/T12325－2008）产品精度电压测量误差：±0.2％；电压偏差误差：±0.2%。频率偏差频率偏差的定义（GB/T15945－2008）指标精度频率测量误差：±0.005Hz。电压、电流不平衡度电压、电流不平衡度的定义指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值比分比表示。电压或电流不平衡度分别用或表示。其中：——三相电压的正序分量方均根值；——三相电压的负序分量方均根值——三相电压的正序分量方均根值；——三相电压的负序分量方均根值指标精度电压不平衡度误差：±0.2%；电流不平衡度误差：±0.5%。谐波监测谐波定义谐波（Harmonic）即对周期性的变化量进行傅里叶级数分解，得到频率为大于1的整数倍基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。装置对电压、电流采样值进行FFT分解，可以得到各次谐波分量，由于采取了频率自动跟踪补偿，消除了频率“泄漏”，防止了基波频率偏离额定值情况下造成的测量误差。采样窗口等的要求应满足IEC 61000-4-30 :2003的要求，每次采样窗口为不重叠的10个周波，以3秒为一个基本记录周期，测量结果即分析数据为3秒内6组等间隔采样的均方根值谐波准确度：A级表中1．Un为标称电压，Uh为谐波电压测量量；In为额定电流，Ih为谐波电流测量量。2．A级仪器频率测量范围为0～2500Hz，用于较精确的测量，仪器的相角测量误差小于等于±5°或±1×h°间谐波监测间谐波的定义间谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波可以是离散频谱的或连续频谱的。间谐波的测量根据国标《电能质量监测设备通用要求》的规定，装置对间谐波的测量采用标准IEC 61000-4-30(7)规定，即：对工频50Hz系统，采样时间取10个周波（200ms）——间谐波的监测取值方法仍依据GB/T 14549-93针对谐波的取值方法进行，即一个基本记录周期为3秒钟；谐波准确度：A级电压波动和闪变电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的,如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。这些非线性、不平衡冲击性负荷在生产过程中有功和无功功率随机或周期性的大幅度变动,当其波动电流流过供电线路阻抗时产生变动的压降,导致同一电网上其它用户电压以相同的频率波动。这种电压幅值在一定范围内(通常为额定值的90%～110%)有规律或随机地变化,称为电压波动。电压波动通常会引起许多电工设备不能正常工作,如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、使白炽灯光发生闪烁等等。由于一般用电设备对电压波动的敏感度远低于白炽灯,为此,选择人对白炽灯照度波动的主观视感,即“闪变”,作为衡量电压波动危害程度的评价指标。电压波动电压波动()为一电压变动或工频电压包络线的周期性变化。电压波动值为电压均方根值的两个相邻的极值之差、常以其额定电压的百分数表示其相对百分值，即按国标要求每10分钟保存一个电压波动记录，取10分钟内电压波动的最大值连同该10分钟时间段结束的时刻构成一条完整的电压波动记录；闪变电压闪变的衡量指标主要短时间闪变严重度和长时间闪变严重度，分别定义为：时间比的Pk值。S(t)：瞬时闪变视感度，闪变强弱的瞬时值随时间变化的一值。Pk：某一瞬时视感度S(t)值在整个检测时间段内所占比由于闪变涉及较多概念，有必要对这些概念做一简述。①闪变觉察律F(％)“闪变”作为电压波动引起的人眼对灯闪的主观感受，不仅与电压波动的大小有关，还与波动的频率、波形、灯具的性能和人的视感等因素有关。为描述闪变对人视觉的影响程度，IEC推荐采用不同波形、频度、幅值的调幅波及工频电压作为载波向工频230V、60W白炽灯供电照明。经观察者抽样(>500人)调查，闪变觉察律F(％)的统计公式为：F=(C+D)/(A+B+C+D)×l00％ (4-2)式中A——没有觉察的人数； B——略有觉察的人数； C——有明显觉察的人数； D——不能忍受的人数②瞬时视感度st电压波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时闪变视感度st。通常以闪变觉察率为50%，作为瞬时闪变视感度的衡量单位，即定义为st＝1觉察单位。与st＝1觉察单位相对应的各频率电压波动值％，是研究闪变的实验依据。③视感度系数Kf人脑神经对照度变化需要有最低的记忆时间，高于某一频率的照度波动普通人便觉察不到，闪变是经过灯一眼一脑环节反映人对照度的主观视感，引入视感度系数Kf可以更为本质地描述灯一眼一脑环节的频率特性。IEC推荐的视感度系数是：Kf＝产生同样视感度的8.8Hz正弦电压波动／产生同样视感度的f Hz正弦电压波动④短时间闪变严重度和长时间闪变严重度对于电弧炉等随机变化负荷的电压波动，不仅要检查其最大电压波动，还要在足够长时间观察电压波动的统计特件。（统计时间为10min）是描述短时间闪变的统计值，（统计时间为2h）为描述长时间闪变的统计值。按国标要求，短时闪变的一个记录周期为10分钟，长时闪变为2小时。指标精度电压波动测量误差：±5%；闪变测量误差：±5%。4.8暂态扰动的监测暂态扰动包括暂态过电压、电压骤降、瞬态过电压以及电压短时中断问题。电压骤降是指工频条件下电压均方根值减小到到10％至90％，持续时间为10ms至1 min的短时间电压波动现象。电压暂升在电力系统某一点的电压突然骤然到1.1～1.8p.u，持续时间通常在10ms～1min。电压短时中段是指供电电压消失一段时间(电压降到0.1p.u.以下)，一般不超过几分钟。短时中断可以认为是100%幅值的电压暂降。对上述电能质量暂态扰动，装置可以实现如下功能：实时监测电压瞬时值，在发生扰动时，经过特定的检测算法，判断出扰动，并给出扰动发生的时刻，扰动的幅度，扰动的相位变化，扰动持续时间等信息；判断出扰动后，立即启动波形捕捉功能，即录波功能，波形记录应包括事件触发前、后的波形，录波格式可整定；录波长度可整定，触发前不少于5个周波，触发后不少于5个周波。谐波源检测造成系统电压正弦波形的畸变，产生高次谐波的设备和负荷，称为谐波源。一切非线性的设备和负荷都是谐波源。当前谐波源主要有三大类：1） 铁磁饱和型：如变压器、电抗器等铁芯设备的激磁电流，主要谐波为3、5、7 次。2） 电子开关型：如整流器、逆变器等各种电力电子设备，其交流侧电流波形呈开关切合和换相特性，特征谐波和与脉动数p 有关，h＝kp±1，k=1,2,3…，Ih/I1≤1/h。3） 电弧型：如电弧炉，其谐波电流具有很大的随机性，主要谐波为2、3、4、5、7 次。谐波源检测的主要目标是确定谐波源是来自用户侧还是系统侧。谐波源检测是非常有实用意义的一个应用，但也是一件比较困难的工作，现有的很多方法或方案都存在诸多问题，如理论上有缺陷、无法实用化等。本装置综合已有检测方法的优缺点，采取了新的算法，对谐波源的检测进行了有益的探索，该方案还有待于在实践中进一步检验。故障录波装置具有故障录波功能，可在电能质量指标越限时或发生扰动时启动录波，记录电压、电流瞬时值波形或有效值波形，录波数据记录格式采用IEEE-Comtrade格式。可选配专用录波分析软件，对录波数据进行分析、显示、存储等。