电能质量项目介绍.ppt

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1、电能质量监测项目介绍,All rights reserved,项目背景介绍,近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，以往电能紧缺的问题已经逐步解决，但与此同时，有关电能质量的问题却日益紧迫地摆在了我们的面前。电能质量的问题成为了现在电力行业面临的最为紧迫的课题。随着电力电子技术广泛应用和电弧炉等冲击负荷以及电力机车等拖动负荷的日益增多，对于电力行业来说，要保持满足用户要求的电能质量变得越来越困难。电力电子技术的广泛应用，在技术和经济上带来了一系列方便和效益的同时，也使电网谐波的含量大量增加。电网谐波污染的日益严重，导致了电气设备的寿命缩短，网损加大，增加了电网发生谐振的可能

2、性，使继电保护和自动装置不能正常动作或操作，导致仪表指示和电度计量不准以及计算机和通信受干扰等一系列重要问题。电弧炉等大功率冲激负荷除了会造成严重的谐波污染之外，还是电压波动和闪变的重要原因。电力机车等大功率的牵引负荷会造成三相不平衡。要解决面临的电能质量问题，就离不开对电网电能质量参量的监测。电能质量监测分为非在线监测和在线监测两种方式，非在线监测采用便携式测试仪，不定期对所关注的某些点进行测试，这种方式投资小、较灵活，但存在明显的局限性，如：实时性不强、监测指标少、缺乏决策判断的依据、工作量大、效率低等。,电能质量国家相关标准,电能质量公用电网谐波 GB/T1454993；电能质量电压波动

3、和闪变 GB/T 123262008；电能质量三相电压不平衡度 GB/T155432008；电能质量供电电压偏差 GB/T123252008；电能质量电力系统频率偏差 GB/T159452008；电能质量暂时过电压和瞬态过电压 GB/T184812001；电能质量监测设备通用要求 GB/T 198622005 电能质量公用电网间谐波 GB/T243372009。,电能质量的定义,电能质量描述的是通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应该以恒定的频率，正弦波型和标准电压对用户供电。在三相交流系统中，还要求各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120度。但由于系统中发电

4、机、变压器、输电线路和各种设备的非线性和不对称型，以及运行操作、外来干扰和各种故障的原因，这种理想的状态并不存在。,电能质量相关产品体系,电能质量市场容量（数据来源中电联）,2011年电能质量市场规模有80亿,电能质量治理设备,TSC 晶闸管投切电容器LC 无源电力滤波器SVC 静止无功补偿器ASVG 静止同步发生器（未来方向）APF 有源电力滤波器FSC 固定串联补偿装置FC 高压电力滤波装置,电能质量治理设备提供商,荣信股份（8亿电能质量产品销售规模）思源清能（3亿销售规模）恒顺电气（3.5亿销售规模）其它30多家二线设备提供商,国网电能质量大监测系统建设,1、2012年7月27日，国家电

5、网公司在山东青岛召开电能质量在线监测系统建设工作推进会议，进一步推动电能质量在线监测系统建设工作。2、目前国网公司已确定重庆、上海、江苏、北京、天津、山东、福建确定为首批试点单位。用两年左右时间建成覆盖各电压等级和客户的电能质量在线监测系统，并逐步纳入电网建设、运行、供电服务等其他关键指标。3、该监测系统由国网公司牵头推进，各网省公司安监部、信通部为项目具体实施部门，国网电科院为技术支撑单位，在23年内实现全网监测。,电能质量监测/控设备企业,国内市场鱼龙混杂，各种方案及设备比较混乱。现阶段国内设备厂家可提供便携式电能质量监测仪表及在线式电能质量检测仪（国网电科院、施耐德电气、珠海泰坦、深圳领

6、步、保定科威电力、保定依能电气、武汉博试电气等40多家企业）。国外设备厂家（美国福禄克、法国CA、德州仪器）,电能质量监测/控设备市场价格,便携式（国产在24万元左右）；便携式（国外产品售价在36万左右）,电能质量在线监测系统方案,硬件平台：美国NI公司 CompactRIO控制平台软件平台：美国NI公司LabVIWE传感器：可接入电子式CT/PT或传统电磁式CT/PT及钳形便携式互感器,电能质量在线监测系统平台软硬件平台介绍,系统架构,系统架构是基于NI CompactRIO平台的实时数据采集分析系统，上位机通过TCP协议发送一些控制命令（比如启动采集、停止采集）到采集设备，采集设备会按照用

7、户配置进行数据采集，采集到的电压和电流信号通过TCP协议传输到远程上位机，实现了实时数据显示、分析和存储。,CompactRIO控制平台,NI CompactRIO 可编程自动化控制器(PAC)是一款低成本、可重新配置的控制和采集系统，专为需要高性能和高可靠性的应用而设计。该系统包含一个工业实时系统和可编程逻辑(FPGA)，降低了机器控制、过程监测等应用的硬件平台成本。机箱里可以插入种类广泛、内建信号调理的IO模块，可方便连接各种传感器和驱动设备进行数据采集和闭环控制。电气工程师与机械设计师能够通过LabVIEW图形化开发工具快速对NI CompactRIO系统内的实时操作系统和FPGA进行编

8、程及自定义，大大节省了开发实时应用和硬件设计的时间和资金。,监测内容/电能效率监测,电能效率低将导致供电局罚款、用电量上升；电能质量低将导致：（1）不必要的能量损耗，（2）降低设备寿命，甚至损耗设备，比如电机或者PLC等控制设备。所以对电能效率和电能质量进行监测意义重大。电能监测主要分为电能效率监测和电能质量监测：电能效率监测电能效率可以通过对电能功率因数或者Leading/Lagging Power的监测来体现。功率因数(Power Factor)：功率因数即为有用功率（Active Power）与视在功率（Apparent Power）的比值，功率因数越高，电能利用率越高，电能效率也就越高

9、；所以可以通过监测功率因数来反映电能效率的高低。Leading/Lagging Power:若电子器材功率因数较低，则必须提供更多电流作为补偿，其额外费用需要客户提供，功率因数或电压电流相位差，均因电感（Inductance）与电容（Capacitance）的负载所造成，电感负载造成电流要滞后电压90度，电容元件正好相反；因此可以通过并入电感或电容元件来修正功率因数，提高供电质量。,监测内容/电能质量监测,电能质量即提供给设备的电压与电流质量，通过测量电压有效值和谐波来判定。1)电压有效值（RMS）：通过测量有效电压，来监测电能质量，因为输出电可能存在骤降（Sag）、陡升（Swell）与中断（

10、Interruption）现象。如何根据RMS来判定输电质量，即存在骤降、陡升与中断现象？如果RMS电压强度低于标准RMS强度的90%，而高于公称电压（Normal Voltage）的10%时，即认为存在骤降现象；如果电压升高超过标准RMS电压的110%时，即认为存在陡升现象；如果RMS电压低于公称电压10%一下时，即为中断现象存在。2)谐波（Harmonics），虽然我们希望理想功率为干净的50Hz正弦波，但由于供电环节存在非线性元件造成实际输出的信号含有谐波成分，也会影响整个输电环节的电能质量。,监测方案,电流测量：通过电流转换器（Current Transform，简称CT）)，将大型电流降至安全强度，再配合相应采集模块进行电流测量。电压测量：根据电压范围，NI提供多款电压测量模块，比如10V、60V和300Vrms等。,监测系统配置,项目优势、劣势,优势我公司在传感器（ECT/EPT）方面有着其它企业没有的技术领先性在电能质量监测系统软件及硬件方面具体人才储备可在短期内开发出产品劣势市场基础薄弱新行业、新产品缺乏相关技术及生产资源沉淀,电能质量在线监测系统市场,各级供电公司（国网及南网）电力科研单位发电厂厂矿企业冶金化工企业高耗能用电户,