电能质量监测系统解决方案ppt课件.ppt

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1、德国 GMC-Instrument 集团,电能质量监测系统解决方案,高美测仪（天津）科技有限公司,一、概述二、电能质量综述三、电网电能质量问题的产生四、电能质量监测系统解决方案五、互动交流,目录,德国 GMC-Instruments: 历史与传承,1906,1919,1944,1957,1962,1993,2007,Metrawatt GmbH, 德国 纽伦堡,Gossen GmbH, 德国 爱尔兰根,Camillebauer AG, 瑞士 苏黎世/沃伦,Dranetz, 美国电力士 N.J.,GMC-I 世界各国销售子公司,Gossen Metra-Watt GmbH,GMC- Instru

2、ment GmbH德国纽伦堡,纽伦堡街景,纽伦堡教堂,英国 ProSyS,2009,中国 天津,德国 GMC-Instruments: 历史与传承,电压盘表, 1952 年Camille Bauer AG,曝光表, 1954 年 Gossen GmbH,直流电源 , 1958年 Gossen GmbH,角位变送器, 1965年 Camille Bauer AG,安规测试仪, 1986年 MetraWatt GmbH,Powerline Series, 1976年 Dranetz BMI 电力士,毫伏表, 1923 年 MetraWatt GmbH,作为欧洲知名的电测量方案专家，开创性工作包括,

3、德国 GMC-Instruments: 产品与服务,GM&CB Industry系列产品工业测量和控制技术能源测量技术和管理在线电能质量及能效产品项目和系统技术服务,德国 GMC-Instruments: 产品与服务,Test & Measurement基础测量与测试仪器多功能数字/模拟万用表绝缘/接地电阻测试仪电器/气安规测试仪功率万用表等,德国 GMC-Instruments 产品与服务,Test & Measurement电能质量及功率分析产品便携式电能质量分析仪 MavoWatt 20/30/40/70在线电能质量监测和分析 MavoSYS 10/10+/Encore功率分析产品: Z

4、ES 高精度功率分析仪领域: 电力, 能源, 冶金, 建筑, 工业 铁路, 石化, 航空等,Test & MeasurementGMC-I 直流电源技术汽车工业电信领域电子信息技术航空航天教育培训研发, 生产, 测试,德国 GMC-Instruments 产品与服务,Test & Measurement Gossen光学测量 环境照/亮度测量: B级 摄影专业曝光测量/测光表,德国 GMC-Instruments: 产品与服务,电能质量,供电角度：电能质量指供应电力的参数负荷标准和供电可靠性的程度；,用电设备：电能质量指设备所要求的电能特性；,设备管理：电能质量指一切会引起用电设备异常运行，故

5、障或者停电的 供电电压、电流及频率的异常扰动；,IEC（1000-2-2/4）标准：供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性,电能质量问题,以现象发生时，电网所处的运行方式进行区分。,稳态扰动： 电压偏差 三相不平衡 闪变 谐波问题,暂态扰动： 暂态过电压 电压骤降 电压骤升 瞬时供电中断,电压骤降谐波电压不平衡闪变,主要问题,谐波产生的原因：非线性负载，铁芯设备的激磁电流和交直流装换设备的电子开关型非线性谐波的主要危害：谐振，导致电容器过流损坏导致继电保护装置拒动或误动设备过载，降低利用率和寿命,三相不平衡产生的原因：三相负荷不对称：三相不平衡的主要危害：导致继电保护误动作，

6、电机附加振动力矩并发热,电能质量监测的意义,电能质量问题可使精密计量仪表误差增大甚至产生错误；电压突然跌落会造成计算机内存错误甚至重新启动，破坏信息资料；电压波动可引起场馆照明系统异常；谐波可启动按负序整定的保护和自动装置，引起元件误动，造成停机停电事故。 基于计算机、微处理器的设备（高精度测量仪器，可编程逻辑控制器）以及电力电子装置对电能质量十分敏感，谐波、电压骤升骤降或短时中断将造成预期质量下降或者管理秩序紊乱，造成重大经济损失和不良的社会影响。 随着现代科技发展和工业规模扩大，一方面非线性负荷快速增长，另一方面精密电气设备不断增多,对供电电源的供电可靠性和供电质量的要求日趋严格，供电电源

7、质量劣化和精密电气设备高电能质量要求之间的矛盾已逐步上升为主要矛盾,电能质量问题也成为企业管理的一个重点。,解决供电电源质量劣化和精密电气设备高电能质量要求之间的矛盾！,电能质量国家标准,为确保电网完全运行，我国现行电能质量标准包括：,GB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率偏差GB/T 12325-2008 电能质量 供电电压偏差GB/T 14549-93 电能质量 公用电网谐波GB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡GB/T 24337-2009 电能质量 公用电网间谐波GB/T 18481-2001 电

8、能质量 暂时过电压和瞬态过电压GB/T 19862-2005 电能质量 监测设备通用要求IEC61000-4-30 电能质量监测IEC61000-4-7 谐波监测,电能质量监测的作用主要有：量化评估系统电能质量性能水平，提供广泛意义上的供电可靠性报告，发现并鉴别电能质量问题，确定系统优先投资顺序，检验电力调整设备的性能以及为有关方面提供信息服务。,解决电能质量问题,首先要对用电电能质量状况进行监测评估，至少符合国家标准。,电能质量监测体系,定期巡回监测、专项监测、在线连续监测,单点“快照”监测：使用便携式仪器监测即时选定点的电压、电流变化，掌握电压偏差、谐波、闪变、电压不平衡等稳态电能质量水平

9、；,“时间”趋势监测：使用流动安装的电能质量监测装置，监测记录一段时间（1星期或1个月）内的电能质量变化，应用后台分析软件，对监测时间段内电能质量变化进行分析统计，给出这段时间内电能质量变化规律与趋势；,系统监测方式：在若干系统选定点安装在线监测装置，通过通信网与电能质量分析主站通信，实时监测系统电能质量状态，对系统内电能质量变化进行分析统计，给出电能质量变化的历史趋势。,电能质量监测手段,监测手段不同要求使用便携电能质量分析仪或在线电能质量分析系统,便携电能质量分析仪：属于流动监测方式，适合发现一些特定的电能质量问题,电能质量分析系统：实时监测方式，可用于评价系统电能质量水平，发现设备问题以

10、及评估安装的电力调整设备的性能,便携式电能质量分析仪 MAVOWATT 介绍,高精度Class A级证书、输入通道多, 动态范围大, 有多种触发方式，记录分析电能质量全部指标操作简单触摸屏界面，语言可选，引导式操作海量内存4-32G，保证足够空间记录存储数据Dranview软件累计几十年经验专业软件，丰富的软件功能和方便的操作界面,适用场合适用场合: 专项测试, 干扰源设备介入电网(或容量变化)前后的监测; 滤波装置调试及功能评估测试;科学研究测试; 现场定时测试。,在线电能质量分析系统,在线电能质量分析系统,电能质量分析系统中最具权威的设备 由行业领导者电力士研制的更好应用于电能质量、电能、

11、负荷及过程控制等方面在线电能产品。,智能化的设备用户可看到一个清楚简洁的但具深度分析的事件说明。独特的应答模块能进行高级的分析并通过直观的用户界面提供复杂电能质量的结果。应答模块直观说明数据，使得每一个用户都能成为专家。电压跌落方向的判断、功率因数校正电容投切方向检测、UPS动作性能分析、径向线路故障分析和可靠性指数评估。,在线电能质量分析系统构架,适用于：公共供电点电能质量连续监测;与多点监测组成区域电能质量监测网,硬件构架,在线电能质量分析系统Encore软件,网络浏览器,PQDIF Files,DV 6,0,NodeLink,Key,Encore-系列,通讯可视 测试仪器数据库,PQVI

12、EW,PQVIEWDB,企业软件,新特点!PQView Encore SW-Downloads,Encore软件,7100,5540,EPQ,MAVOSYS,在线电能质量分析系统Encore软件,在线电能质量分析系统Encore软件,在线电能质量分析系统Encore软件,在线电能质量分析系统按标准要求生成报告,案例研究-某高校微电网实验室,高校微网实验室利用在MAVOSYS10对电能质量进行在线监测，获取电能效率及电力总线上的电能质量状况，分析整个微网系统的电能质量状况以及电能质量调节装置的调节效果,实验大楼配电系统示意图,？,实验大楼用电分类,通用建筑物供电 照明 空调 通风 电梯 自动门禁

13、 信息发布,大型实验设备 电机拖动系统 电镀设备 加工中心 激光设备 电磁设备 ,精密实验设备 精密加工设备 精密器件加工 微细加工 精密测量设备 力学/光学/材料/电学/声学等测量,重点实验条件保障 温湿度条件 洁净度条件 光照度条件,实验电力环境条件也很重要！,供电质量怎么样？对精密设备有没有影响？对加工质量有没有影响？对实验结果有没有影响？影响的来源在哪里？怎么找到解决办法？,Now,实验大楼主要电能质量问题及来源,谐波,整流器UPS电源电子调速荧光灯系统计算机微波系统节能灯调光器变频器开关电源,实验大楼主要电能质量问题及来源,浪涌与尖峰,电网雷击大型设备开关机晶闸管设备电火花设备,电压

14、下陷/下降,大型设备启动/应用大型电机启动大型变压器接入主电力线切换线路过载,设备对电压骤降的忍受力,实验结果环境原因分析,我们非常注意重点实验的环境，比如温度，湿度，光照度，或者洁净度。但是往往忽略了用电的环境，如果在有电压的闪变，谐波等电能质量的影响情况下，实验结果会是怎么样呢？我们都不能保证在实验的时候是否有大型设备启停，变频器使用，电磁干扰等等的实验室内部的电力污染源的存在。有的重点设备前端供电可能会增加UPS或者稳压系统进行电力供应保障，但是都是默认这些保障设备完全无故障的理想状态。,电能质量监测系统：提供实时监测，为实验环境提供用电数据提供实验环境对比数据,实验结果环境原因分析,重

15、点实验大楼一层：化学及材料实验室二层：光学实验室三层：电气实验室四层：电子实验室五层：机房及计算机实验室,实验结果环境原因分析,设计初衷：每层实验室能耗的记录每层实验室电能质量监控系统归属于后勤集团动力部,实验结果环境原因分析,电子实验室老师发现：在某个阶段，实验条件一样的情况下，某电子设计实验成功率低于40%，而正常情况下成功率在80%原来最普遍的做法就是重做实验,排除了实验流程问题排除了实验材料问题,为了排查原因，做了各种原因分析,调,实验大楼在线电能监测数据,调取,调,分析,实验结果环境原因分析,在实验的时间段内出现了电压跌落的现象,电气实验室做电力拖动实验，大电机经常性启停,调整实验课

16、程安排,发现,问题解决,案例研究,银行数据中心UPS系统监控,案例研究,UPS，不一定能解决敏感设备的电能质量问题,设备保护,电能质量监测系统,UPS系统,设备1,稳压系统,设备2,设备3,设备n,电能质量监测点（示例）（可根据实际情况选择监测点）,380v,作用：UPS系统监控稳压系统监控预警报警,案例：银行数据中心UPS电能质量监控,德意志银行在纽约，新泽西和美国其他地区都设有机构在纽约的数据中心营业厅有3个关键的电力UPS系统（对后端的设备进行供电保护）:两个静态UPS系统：系统A，系统B。一个备用UPS。电力供应与故障问题 Consolidated Edison（联合爱迪生）-（纽约本

17、地电网 ）提供的电压有电压骤降与跌落发生银行电梯的控制器经常发生故障（UPS系统之外） Encore 系统捕捉到了来自电网的电压骤降与跌落，但是也辨识出了三个UPS中有一个出现的问题（Mavosys10是前端设备）,银行数据中心设备保护,案例：银行数据中心UPS电能质量监控,Mavosys10监测到的PQ 数据 (电压跌落与骤升)：市电瞬间掉电3.3s，UPS供电在市电恢复瞬间UPS输出出现骤升，对服务器及电子设备造成很大的冲击。,银行数据中心设备保护,案例：银行数据中心UPS电能质量监控,UPS系统设计为后端设备提供稳定的电力保障，但是该系统：无报警!无保障系统（到目前为止）!无预警!如果对

18、UPS不进行修复，可能出现关键系统或设备故障的潜在可能性很高！服务器受到影响！,UPS的问题,银行数据中心设备保护,案例：银行数据中心UPS电能质量监控,Encore软件做出监测报告,银行数据中心设备保护,案例：银行数据中心UPS电能质量监控,结论：Encore 系统软件记录了每个UPS的输入端来自于上游电网的电压跌落，持续时间为3.3 s 在电网中一个短暂的电压跌落是很正常的UPS是用于解决此类电网问题如果UPS出现问题反而影响了设备的安全更进一步的监测发现UPS系统B的输出在电网事件的结束瞬间出现的电压骤升在UPS系统B的输出出现了电能质量事件表明UPS系统有故障Encore UPS应答模

19、块报告可以发现UPS系统问题银行相关工作人员联系UPS制造商对UPS系统B进行了维修,银行数据中心设备保护,工厂电能质量研究,工厂电能质量研究,工厂供电,常规工厂配电系统（虚线内）,工厂供电,安全,可靠,优质,经济,工厂供电,电能质量,设备保障,产品的质量保障,能效提高,电能质量问题来源用电设备状态监测无功补偿设备状态监测谐波治理设备状态监测监测数据分析预警报警,供电示意图,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,10kV母线,0.4kV,办公场所,通用设备,车间照明及通风,部分生产线,配电,0.4kV,还原炉,0.4kV,制氢设备,谐波负载源分析,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,整流还原炉（

20、12脉冲）制氢设备（12脉冲）可控硅调温设备（6脉冲）UPS设备（6脉冲）,干扰其他负载安全运行产生计量误差影响设备使用寿命,电能质量监控与分析,谐波治理,5,7,11,13次谐波为主,还原炉电气部分示意图,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,设备厂商只提供了无功补偿部分，不带滤波装置,电能质量事件,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,某次0.5s的电压降导致大量的生产设备停机（进口设备）谐波导致生产设备故障谐波导致无功补偿电容器烧毁,已经完成的电能质量治理工作： 10kV无功补偿将要做的电能质量治理工作： 谐波治理,看上去现在最急迫的是谐波治理,解决方案,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,

21、插曲：,公司寻找了至少5家做谐波治理的公司,有3家都做了一周的监测：母线监测，设备监测,但是解决方案？,解决方案,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,讨论,专家分析,有效解决,安装在线监测系统：获取各种电能质量数据 为将来电能质量解决方案提供数据分析当前供电状态监测当前设备状态（生产设备、治理设备）预警报警,解决方案图示,某多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,10kV母线,0.4kV,办公场所,通用设备,车间照明及通风,部分生产线,配电,0.4kV,还原炉,0.4kV,制氢设备,Mavosys10,A230,A230,A230,A230,A230,A230,Encore 在线电能质量监测系统,某

22、多晶硅工厂电能质量数据采集与分析,部分设备逐步解决谐波问题避免了无功补偿电容故障问题提高了能源使用效率为电网提供有效的电能质量数据设备的预警,工业电能质量问题现象,生产线上的变频器使用过多经常会导致数控激光切割机控制部门死机,谐波导致：,伺服驱动器对电源造成的电磁干扰,变压器发热，高次谐波甚至能够造出变压绝缘损害，甚至烧毁,安装的设备引起了电力系统的电压三相不平衡，从而导致马达上的电流失衡，使导线和马达绕组的工作温度升高，超出其极限。导致马达无法使用。,三相不平衡：,产品质量因为电力品质的影响而影响，造成次品、返工等后期问题,数控机床是很关键的敏感设备，尤其现在的机床，有PLC程序设定，总线控

23、制等精密线路，都有可能受到电能问题的影响,电能质量管理解决方案,电能管理峰值负荷优化成本中心管理,电能质量监测测量监测自动报警记录电能质量问题,解决电能质量问题无功补偿滤波,= 成本节约,电能质量设备全寿命周期管理,设备全寿命周期管理：要求从设备的全寿命成本最低出发，考虑延长设备的使用寿命，最大限度地发挥设备的效能，从而提高设备的整体效益。如果从新建项目开始，就选用质量可靠，寿命长久，功能强大，可扩充性能强的设备，可以很大程度上避免由于系统环境改变带来的潜在问题和浪费和重复性投资。,德国 GMC-Instruments: 证书,Quality Management,Environmental Management,VDE Certification,DKD Certification,Quality Management,Calibration Station,ATEX Certification,Design Quality,德国 GMC-Instruments: 用户摘录,能源领域,化工领域,机场/航空领域,冶金工业与过程控制,其它工业领域.,机械制造与系统工程,电信领域,汽车工业,医疗领域,家电领域,德国 GMC-Instruments,感谢关注 GMC-I 高美测仪!欢迎到 GMC-I 做客,