三相電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)1章 概 述

  隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電、大功率單相整流技術(shù)在工業(yè)部門和用電設(shè)備上被廣泛應(yīng)用，如大功率可控硅器件、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等，這些典型非線性負(fù)荷將從電網(wǎng)吸入或注入諧波電流，從而引起電網(wǎng)電壓畸變，使電網(wǎng)波形受到污染，供電質(zhì)量惡化，附加損失增加，傳輸能力下降。在電網(wǎng)中，三相負(fù)荷不平衡、電力系統(tǒng)諧振接地等會產(chǎn)生負(fù)序，大功率整流和非線性設(shè)備等會產(chǎn)生諧波。電能質(zhì)量下降，嚴(yán)重威脅供電、用電設(shè)備的可靠運(yùn)行。

電能質(zhì)量監(jiān)測裝置是我公司針對電能質(zhì)量監(jiān)測難題，研究總結(jié)國內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測特點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照國家頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，自主設(shè)計開發(fā)的新一代嵌入式電能質(zhì)量在線監(jiān)測終端。采用*工控板+DSP+FPGA處理器，是具有高速采樣、計算、分析、統(tǒng)計、通訊和顯示等功能相結(jié)合的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置。

該裝置可全天候不間斷監(jiān)測電網(wǎng)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、功率因數(shù)、相移功率因數(shù)、有效值、正負(fù)序、暫態(tài)事件等電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。

    對電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可反映公用電網(wǎng)供到用戶受電端的交流電能質(zhì)量，各種用電設(shè)備在不同運(yùn)行狀態(tài)下對公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。對電力設(shè)備調(diào)整及運(yùn)行過程動態(tài)監(jiān)視，幫助用戶解決電力設(shè)備調(diào)整及投運(yùn)過程中出現(xiàn)的問題。監(jiān)測分析電力系統(tǒng)中動態(tài)參數(shù)，并對相關(guān)設(shè)備的功能和技術(shù)指標(biāo)作出定量評價，保護(hù)系統(tǒng)中重要設(shè)備的用電可靠，避免因電能質(zhì)量問題帶來引起的重大事故。

三相電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)第2章 裝置功能特點(diǎn)

LYDN9000B電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置除具有常規(guī)的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測外，還對電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動，主要是電壓的驟升、驟降進(jìn)行監(jiān)測和記錄。并且具有完善的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析功能，方便用戶及時準(zhǔn)確的了解線路電能運(yùn)行狀況。

2.1 裝置監(jiān)測項目

2.2電能質(zhì)量統(tǒng)計分析功能

分鐘統(tǒng)計功能

裝置具有對電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的分鐘統(tǒng)計功能，可按設(shè)定時間（1分鐘~10分鐘）統(tǒng)計電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的大值、小值、平均值、95%概率大值等。

日報表統(tǒng)計功能

在電能質(zhì)量分鐘統(tǒng)計基礎(chǔ)上，進(jìn)行日報表統(tǒng)計分析功能，統(tǒng)計電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的大值、小值、平均值、95%概率大值等。

2.3事件記錄功能

暫態(tài)事件記錄

當(dāng)發(fā)生暫態(tài)事件，裝置能夠準(zhǔn)確地記錄該事件，包括事件類型、事件發(fā)生時刻、發(fā)生相別、特征幅值、暫態(tài)發(fā)生持續(xù)時間等。

穩(wěn)態(tài)事件記錄

裝置具有對電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)越限的判斷，并能夠根據(jù)配置文件靈活配置要記錄的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)越限事件，事件內(nèi)容包括事件類型、事件發(fā)生時刻、特征幅值。

2.4錄波功能

暫態(tài)觸發(fā)錄波

暫態(tài)事件自動觸發(fā)錄波，可同時記錄事件發(fā)生前后10周波和事件結(jié)束前后10周波波形數(shù)據(jù)。

2.5數(shù)據(jù)存儲功能

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)存儲

可按設(shè)定間隔保存分鐘電能質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，保存間隔按3~60分鐘可配置。32G電子盤，保存時間長度根據(jù)設(shè)定保存間隔及監(jiān)測路數(shù)自由伸縮。數(shù)據(jù)存儲按“先進(jìn)先出"原則，循環(huán)覆蓋。數(shù)據(jù)停電不丟失，保存時間不小于10年。

數(shù)據(jù)拷貝

支持USB拷貝數(shù)據(jù)文件，且能夠自動新建相應(yīng)文件夾。

2.6通訊功能

支持RS485、USB、以太網(wǎng)接口，并且支持雙網(wǎng)口通訊方案；

通過IEC61850協(xié)議與主站系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)（需定制）；

根據(jù)主站要求上傳實(shí)時電能質(zhì)量分析數(shù)據(jù)，在固定時間段內(nèi)的電能質(zhì)量分析數(shù)據(jù)；

2.7對時功能

具備GPS硬對時接口，可以接受IRIG-B碼對時。

2.8界面顯示功能

實(shí)時數(shù)據(jù)

可實(shí)時查看對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)的電壓電流有效值、諧波、間諧波、閃變、功率、不平衡度等電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。

實(shí)時波形

實(shí)時顯示對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)的矢量圖以及實(shí)時波形圖。

事件記錄

可查看對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)暫態(tài)事件記錄和穩(wěn)態(tài)事件記錄。錄波文件以Comtrade文件存儲。

參數(shù)管理

主要包括定值設(shè)置、變比設(shè)置。該部分主要用于裝置對應(yīng)監(jiān)測點(diǎn)的電壓等級、PT、CT以及越限限值的界面配置。

歷史數(shù)據(jù)

主要包括日報表數(shù)據(jù)、日合格率數(shù)據(jù)等歷史數(shù)據(jù)的查看。

系統(tǒng)設(shè)置

主要包括通訊設(shè)置、統(tǒng)計間隔設(shè)置、時間設(shè)置、PQDIF配置、密碼設(shè)置、文件管理以及運(yùn)行工況查詢。該部分可進(jìn)行對裝置的維護(hù)操作，如裝置通訊IP地址的設(shè)定、PQDIF文件生成機(jī)制的設(shè)置以及版本信息的查看等。

三相電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)第三章 主要技術(shù)指標(biāo)

三相電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)第四章 系統(tǒng)應(yīng)用方案

整個網(wǎng)絡(luò)分為采集單元、變電站監(jiān)測層和上級監(jiān)測層三個部分。采集單元為監(jiān)測終端，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。用戶可通過上級監(jiān)測層和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理。

三相電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)第五章 機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣安裝

5.1 安裝開孔圖

裝置為嵌入式安裝方式，可以集中安裝于控制室的屏柜上，也可分散安裝于開關(guān)柜上。

5.2 模擬量輸入回路

裝置交流電流回路必須用可靠壓接的不小于2.5mm2的帶色標(biāo)的導(dǎo)線連接至屏柜的電流輸入端子處，裝置端子上的螺絲必須有彈簧墊圈并擰緊，以防止交流電流回路開路；交流電壓回路必須用可靠壓接的不小于1.5mm2的導(dǎo)線連接至屏、柜的電壓輸入端子處。

5.3 通訊網(wǎng)絡(luò)的連接

裝置適用于電力系統(tǒng)各電壓等級變電站和工礦企業(yè)變電站，由網(wǎng)線連接構(gòu)成通訊網(wǎng)絡(luò)。本裝置提供兩個獨(dú)立的、互為備用的以太網(wǎng)接口，通過專用的屏蔽網(wǎng)絡(luò)連接線按照國際通用的EIA/TIA 568B 標(biāo)準(zhǔn)接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)后組網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D請參見上節(jié)。以太網(wǎng)連接線的兩個端頭都需按照EIA/TIA 568B 標(biāo)準(zhǔn)制作，其接線示意如圖16 所示。

第六章 人機(jī)界面

  本裝置配置TFT彩色液晶屏，界面顯示具有中英文選擇功能，顯示界面*圖形化設(shè)計風(fēng)格。界面操作類似Windows 的操作方法，簡單易用。此外，在人機(jī)對話操作中，為防止誤操作影響裝置的正常運(yùn)行，本裝置在一些功能中設(shè)置了密碼，密碼在出廠時默認(rèn)設(shè)置為空，即直接按確認(rèn)鍵即可。

6.1開機(jī)界面

   本設(shè)備在上電后大約10~15秒后點(diǎn)亮屏幕，并顯示此開機(jī)啟動界面。等待機(jī)器完成啟動自檢和初始化工作。自檢和系統(tǒng)初始化全部完成大約需要30~40秒鐘。此過程結(jié)束后切換至數(shù)據(jù)顯示界面。

6.2按鍵的基本功能

“﹢"——用于向后切換通道；  

“﹣"——用于向前切換通道；

“↑"——方向鍵，用于向上移動光標(biāo)；

“↓"——方向鍵，用于向下移動光標(biāo)；

“→"——方向鍵，用于向右移動光標(biāo)；

“←"——方向鍵，用于向左移動光標(biāo)；

“取消"——用于放棄當(dāng)前操作，或退出正在顯示的內(nèi)容；

“確認(rèn)"——用于確認(rèn)各項操作；

6.3主菜單

6.4操作指南

   注：裝置修改密碼為“8888"。

6.4.1查看實(shí)時數(shù)據(jù)

  在主菜單中可以通過“↑"，“↓"鍵分別查看各項電能質(zhì)量指標(biāo)數(shù)據(jù)，并且可以通過“確認(rèn)"鍵進(jìn)入二級菜單查看各類子項數(shù)據(jù)。同時“確認(rèn)"鍵也可進(jìn)入某些子項顯示界面，可通過方向鍵進(jìn)行翻屏或選擇查看內(nèi)容。

6.4.2查看實(shí)時圖形

  在“實(shí)時波形"界面可查看電壓和電流的實(shí)時波形；在“基波向量"下可查看電壓電流矢量圖；在“波動閃變"界面可查看電壓有效值的實(shí)時波形；在“歷史統(tǒng)計"中可查看暫態(tài)事件波形。

6.4.3查看和設(shè)置變比

  在“系統(tǒng)配置"—“電能參數(shù)"界面可進(jìn)行線路PT變比，CT變比設(shè)置，還可以進(jìn)行暫態(tài)事件和穩(wěn)態(tài)事件定值設(shè)置。

  注：1. 當(dāng)設(shè)置完以上定值后，必須按“保存參數(shù)"定值才生效。

      2. 裝置出廠時，默認(rèn)定值為“0"(即退出越限報警)，為確保裝置能夠正常提示越限告警及記錄事件，請不要隨便修改定值。如需了解或修改定值，請翻閱本手冊附表列出的定值說明。

6.4.4設(shè)置時間

  1. 手動設(shè)置時間

在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“終端校時"—“手動設(shè)置時間"對話框中手動輸入相應(yīng)時間，輸入完畢按“確認(rèn)"鍵，新設(shè)置時間生效。

  2. 網(wǎng)絡(luò)校時

在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“終端校時"—“網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器同步校時"對話框中輸入服務(wù)器IP地址和端口號，輸入完畢按“確認(rèn)"鍵，裝置自動同步服務(wù)器時間（上位機(jī)需裝對時軟件）。

3.  B碼校時

 在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“終端校時"—“B碼校時"中可開啟B碼校時功能，裝置后端子需接入相應(yīng)的B碼信號，裝置自動同步B碼時鐘。（GPS對時為選配功能）

6.4.5設(shè)置通訊參數(shù)

1. 串口參數(shù)設(shè)置

在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置"—“COMx波特率"中輸入相應(yīng)波特率，按“更新COMx"即可生效。

注：出廠默認(rèn)COM1用作RS485通訊口（默認(rèn)modbus規(guī)約，地址為1，“協(xié)議設(shè)置"中查看及修改）；COM2用作B碼對時口。

2. 網(wǎng)口參數(shù)設(shè)置

在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置"—“網(wǎng)口x MAC地址/IP地址/子網(wǎng)掩碼"中輸入相應(yīng)值，按“更新MAC/網(wǎng)口x"即可生效。

  注：MAC地址：硬件地址（Medium Access Control）用來定義網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的位置，它是由網(wǎng)卡決定的，是固定的。

      IP地址：互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址（Internet Protocol Address），是IP協(xié)議提供的一種統(tǒng)一的地址格式，它為互聯(lián)網(wǎng)上的每一個網(wǎng)絡(luò)和每一臺主機(jī)分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差異。

       子網(wǎng)掩碼：網(wǎng)絡(luò)掩碼（subnet mask） 它是一種用來指明一個IP地址的哪些位標(biāo)識的是主機(jī)所在的子網(wǎng)，以及哪些位標(biāo)識的是主機(jī)的位掩碼。子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個作用，就是將某個IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。是一個32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以區(qū)別網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識和主機(jī)標(biāo)識，并說明該IP地址是在局域網(wǎng)上，還是在遠(yuǎn)程網(wǎng)上。

3. FTP上傳參數(shù)設(shè)置

在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置"—“FTP xxxx"中輸入相應(yīng)值，按“更新FTP"即可生效。

4. 網(wǎng)關(guān)IP參數(shù)設(shè)置

在“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置"—“默認(rèn)網(wǎng)關(guān)IP地址"中輸入相應(yīng)值，按“更新網(wǎng)關(guān)"即可生效。

6.4.6 選擇線路設(shè)置

本裝置的A-A0，B-B0，C-C0三相作為1個測量通道，并標(biāo)示為CHxx（見上圖），由于采用*通道同步技術(shù)，所以各個測量通道可以根據(jù)需要配置為測量線路的電壓或電流通道。

例如：

需要測量線路1的電壓U和電流I；線路2的電壓U和電流I。裝置可配置為：

“Line_1"用CH01測量線路1的電壓U；

        用CH02測量線路1的電流I；

“Line_2"用CH03測量線路2的電壓U；

        用CH04測量線路2的電流I；

需要測量1段母線電壓U，出線的電流I1、電流I2和電流I3。

裝置可配置為

用CH01測量I段母線電壓U；

“Line_1"用CH02測量I段母線出線電流I1；

“Line_2"用CH03測量I段母線出線電流I2；

“Line_3"用CH04測量I段母線出線電流I3；

注：出廠時已根據(jù)用戶要求配置，相應(yīng)線路電壓電流標(biāo)簽會貼在CHxx下方，配線之前請進(jìn)行確認(rèn)，用戶無須更改。

6.4.7 軟件升級操作

首先把升級軟件拷貝到U盤根目錄下，將U盤插入USB接口，進(jìn)入“系統(tǒng)配置"—“系統(tǒng)參數(shù)"—“系統(tǒng)信息"界面，按“升級軟件"根據(jù)提示等待裝置自動完成升級操作。

6.4.8 裝置校準(zhǔn)

  出廠調(diào)試人員已對裝置進(jìn)行校準(zhǔn)操作，用戶無須操作。

6.4.9 文件上傳或?qū)С?/p>

  文件根據(jù)FTP設(shè)置自動上傳文件，也可手動上傳文件或?qū)С鑫募?/p>

進(jìn)入“系統(tǒng)配置"—“文件管理"界面，，選擇文件，按“上傳到FTP服務(wù)器"或“拷貝到USB設(shè)備"相應(yīng)文件會上傳或?qū)С觥?/p>

6.4.10 打印數(shù)據(jù)

  進(jìn)入“系統(tǒng)配置"—“打印數(shù)據(jù)"界面，可進(jìn)行相應(yīng)打印操作。

附表：裝置定值清單