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        電能質量測試分析與評估發布時間:2019-1-14?|?來源:浙江浙輪電力科技有限公司

        一、定期巡檢

            主要適用于需要掌握電能質量又不需要連續檢測或不具備連續在線監測條件的場合。

            1)居民、商業區及小工廠供電系統配電點的電能質量檢測,根據重要程度一般一個月或一季度檢測一次,并應進行詳細的記錄存檔。

            2)定期巡檢使用的儀器主要是便攜式電能質量分析儀或手持式電能質量分析儀。

            3)對于沒有沖擊性負荷的電網及供電范圍內負荷變化不大的情況,電壓波動和閃變的影響很小或不存在,電壓波動和閃變的指標一般不需要在線連續監測,定期檢測的時間一般半年或一年一次就能滿足要求。對存在沖擊性負荷的電網,一般一個季度或一個月檢測一次,可視具體情況而定,檢測儀器使用閃變儀或便攜式電能質量分析儀。

            二、專項檢測

            主要用于負荷容量變化大或有干擾源設備接入電網,或臨時有反映電能質量出現異常,需要對比前后變化情況的場合,以確定電網電能質量指標的背景狀況和負荷變動與干擾發生的實際參量,或驗證技術措施效果等。專項檢測工作在完成預定任務后即可撤銷。專項檢測使用的監測儀器一般是便攜式電能質量分析儀。

            三、在線監測:

            對重要變電站或實施無人值班變電站的公共配電點或重要電力用戶的配電點可實行在線連續監測。在線檢測主要適用于監測電網電壓質量偏差、三相電壓不平衡、電壓諧波等狀態,以及電力用戶負荷注入公用電網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、電網諧波等。在線監測的功能包括: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出控制指令的功能。通過計算機網絡可將監測的實時數據、歷史變化曲線、指標越限報警信號等進行就地顯示和實現遠方監控。電能質量的在線監測系統一般由就地監測裝置和計算機后臺及通信網絡等組成,也有的直接將在線監測系統通過接口軟件接入企業MIS系統和局域網,實現數據共享和電能質量的計算機管理。

            四、電能質量監測的難點

           (1)持續時間短,如一些動態電壓質量問題持續時間只有幾個毫秒。

           (2)干擾發生的隨即性強,如雷擊、系統故障、一些非線性負荷的投切等。

           (3)電壓、電流波形均發生畸變。

           (4)需要實時監測。因為敏感和嚴格負荷中,引起電能質量惡化的數量、種類都越來越多。

            五、電能質量監測技術的要求。傳統的電能質量監測是基于有效值理論的監測技術,時間窗太長?,F在隨著電力的發展和用電要求的提高,僅靠測有效值已不能精確地描述實際地電能質量問題,因此需要發展滿足一下要求地新監測技術:

           (1)能捕捉瞬時干擾地波形。因為許多瞬間擾動很難用個別參量(如有效值)來完整描述,因此需要采用多種判據來啟動量測裝置,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量問題得特征及其隨時間得變化規律。

           六、電能質量監測的指標體系由于電能質量問題與供電系統、用戶及其用電設備特性都有關,尤其是動態電能質量問題,無論是供電部門還是用戶、敏感設備制造商都無法獨自解決,所以由此而造成得損失也不可能由其中得任何一方來承擔。另外,諧波問題的根源主要位于非線性負荷側,而系統自身產生的諧波含量很小。因此,為了更好地改善電能質量,需要建立系統的、合理的電能質量評估體系,并依此建立有效的經濟杠桿以激發各方對電能質量問題的重視??茖W的指標體系應滿足:

          (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量因素。

          (3)指標應能隨著電能質量惡化地加劇而單調變化。

          (4)能作為明確各方責任地科學依據。

          (5)電能質量地指標應科學、合理、準確,符合客觀實際。

          七、電能質量指標監測點地設置,應綜合考慮下列因素:

          (1)電能質量監測點地設置應覆蓋系統主網及全部供電電壓等級,并在用電地區與線路首末端均勻分布。

          (2)要能滿足電能質量指標調整與控制地要求。

          (3)要滿足電能質量要求嚴格地用戶和電壓敏感用戶的特殊需求,以及協議用戶的要求??傊?,各類檢測方式和監測點的具體設置,要根據電能質量不同的指標和特點及有關國家標準、導則,結合電網的實際情況而確定設置。

            八、電能質量的分析和計算涉及到對各種干擾源和電力系統的數學描述,需要相應的檢測儀器、分析軟件和工程方法對各種電能質量問題進行系統的分析和計算,才能對電能質量存在的問題作出準確的判斷,為解決和改善電能質量問題提供有效的依據。由于電能質量干擾源的性質各異,干擾的頻譜從零赫茲到吉赫茲,電網在不同干擾形態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模型和計算方法,還有賴于系統電網基礎資料的可信程度。因此,單靠依賴建立數學模型的方法是很難對電能質量的各種問題準確分析和計算的。近年來,應用數字技術分析電能質量的各種方法已得到運用,包括:分析諧波在電網中的分布;分析各種擾動源引起的波形畸變及在網絡中的傳播;分析各種電能質量控制裝置在解決相關問題方面的作用;多個控制裝置的協調以及與其他控制器的綜合控制等問題。

            九、測量時段的選擇諧波電壓或電流的測量應選擇在電網正常供電時可能出現的最小運行方式及在諧波源工作周期中產生的諧波量大的時段內進行,如電弧爐的溶化期、電氣化機車的啟動運行期等。當測量點附近安裝有電容器組時,應在電容器組的各種運行方式下進行測量。

           測量次數的選擇測量的諧波次數一般為第2次~第19次,根據諧波源的特點或測試分析結果,可適當變動諧波次數測量的范圍。

           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、電氣化機車等,測量的間隔時間不大于2MIN,測量次數應滿足次數統計的要求,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,對測量的時間間隔和持續時間不作規定。

           測量數據的選擇諧波測量的數據應去測量時段內各相實測值的95%概率中最大的一相作為判斷諧波是否超過允許值的依據。但對負荷變化慢的諧波源,可選擇5各接近的實測值,取其算術平均值。為實用方便,實測值的95%概率值也可近似選取,即將實測值按由大到小次序排列,舍棄前面5%的大值,取剩余實測值中的最大值

           十、測量儀器的性能

         (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,采用允許的相對誤差為5%,而當小于1%和3%時,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,采用允許的相對誤差為5%,而當小于3%和10%時,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)測量儀器的要求

            1)測量要求:如測量的波形次數2~25次,應能滿足3S平均的規定,并滿足數理統計的要求。

            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,且電源電壓諧波總畸變率在8%以內時,同時,頻率波動在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。

            十一、測試諧波傳感器與信號傳輸的影響有哪些?在諧波測試中,一個重要的問題就是電壓、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,變為適合儀器測量的信號,具體來講,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,是我們關心的問題,否則測量結果將失去真實性。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,對于測量過程來說,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型是用鐵心的環形繞組互感器,這些互感器原方通常只有單匝(母線),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性部分。電流互感器的頻率響應實際上由互感器中存在的電容及其互感器電感的關系來確定。這個電容可以使匝間的,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的一個合適的電容來模擬。試驗表明,雖然這個電容對高頻響應有顯著的影響,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。

            電壓互感器

           (1)電磁式電壓互感器。試驗已經表明,對大約11KV電壓運行的互感器,能達到1KHZ和可能2KHZ或3KHZ的線性響應,且響應的精確性質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電容分壓器與一個電磁式電壓互感器組合在一起,這個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實際情況,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5%,當需要測量諧波功率方向時,TV、TA的諧波相角誤差不應超過5°。

            十二、電能質量測試分析與評估的內容電能質量測試分析與評估主要包括以下五個方面的內容:

            公用電網公共供電點(PCC)的電能質量監測

            公共供電點的供電質量指標是否在國標限值以內公共供電點的供電質量指標包括:系統頻率偏差,電壓偏差,三相電壓不平衡度,電壓波動與閃變,諧波電壓含有率、電壓總諧波畸變率和電壓瞬變。

            電力用戶對公共供電點電能質量的擾動是否在國標限值以內電力用戶對公共供電點電能質量的擾動主要包括:注入PCC的諧波電流,負載電流的負序分量,過電流,有功沖擊,無功沖擊及無功波動,可控硅換向及開關過程沖擊,負載短路沖擊等。
         
            干擾負荷測試與評估根據制造廠提供的干擾負荷資料、測試數據及電網供電數據評估干擾負荷對PCC的電能質量的干擾是否在國標限值以內,并提出治理要求。

            電能質量糾紛測試由電能質量事故造成的經濟損失或人身事故等引發的糾紛稱為電能質量糾紛。電能質量糾紛測試就是依據國家電力法和電能質量國家標準,通過測量確定引起電能質量事故的原因,為解決電能質量紛提供科學依據。

            電力設備電磁兼容測試電力設備電磁兼容測試內容很多,與電能質量有關的測試包括:

             電力設備正常運行時對供電質量要求的測試電力設備正常運行時對供電質量要求的測試指設備正常運行時測試其對電源的頻率偏差、電壓偏差、電壓波動、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。

            電能質量電力設備對電能質量擾動測試指在規定的供電條件下測試設備的諧波發射水平和無功波動水平。

            電力設備進入市場和接入電網的評估電力設備進入市場和接入電網的評估指根據D。1、D。2數據和有關國家標準確定該電力設備能否進入市場流通。電力設備的使用說明書應給出該電力設備有關電能質量的電磁兼容數據(電源條件和擾動水平)。用戶根據電力設備接入點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運行。

            電能質量控制裝置對電能質量改善效果的測試和評估

            電能質量控制裝置接入系統前的評估根據供電系統、負載及電能質量控制的有關數據,仿真并計算電能質量控制裝置接入系統前后的各項電能質量指標,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。

           電能質量控制裝置接入系統后的測試和評估通過電能質量控制裝置接入系統前后的實測數據的分析來評價電能質量控制裝置對電能質量改善的效果。該項工作通常是在設備驗收階段必須要做的。
         
            十三、電能質量在線監測裝置應滿足哪些基本要求?

           (1)在線監測系統應能滿足電能質量指標調整和控制的要求。

           (2)至少要滿足GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》中對B類測量儀器的精度要求。

           (3)必須使用經技術監督部門認可的計量器具。

           (4)電壓、電流信號接入儀器時必須隔離。

           (5)對于不同的電能質量指標的監測要求,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,以便形成電能質量監測網絡。

           (7)系統軟件應有足夠的存儲空間,測量的時間間隔可根據需要選取,連續監測的最小時間間隔不能大于5MIN,取值按GB/T14549-1993《電能質量公用電網諧波》的規定選取,并定期統計各監測點的電能質量指標是否超過規定值。

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