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全過程監(jiān)測軟件對電能質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用
來源:中國上海銳斯電氣
摘要: 電能質(zhì)量與國民經(jīng)濟的各個部門和人民日常生活有著密切的關系和重要意義。電能作為一種商品,具有它本身的特殊性,電能的生產(chǎn)和消費必須同時進行,且電能的生產(chǎn)、傳輸和使用設備必須緊密地連接在同一電網(wǎng)上。
Abstract:
Key words :

  電能質(zhì)量" title="電能質(zhì)量">電能質(zhì)量與國民經(jīng)濟的各個部門和人民日常生活有著密切的關系和重要意義。電能作為一種商品,具有它本身的特殊性,電能的生產(chǎn)和消費必須同時進行,且電能的生產(chǎn)、傳輸和使用設備必須緊密地連接在同一電網(wǎng)上。

  因此,作為電力部門的產(chǎn)品——電能的質(zhì)量,不僅與電力部門有關,而且與成千上萬的電力用戶有關。

  電能的質(zhì)量,通常以供電電壓的頻率、偏移、波動、閃變、間斷、塌陷、尖峰、諧波畸變、三相不平衡度和高頻干擾等項指標來表征。電能的質(zhì)量,不僅取決于發(fā)電、輸電和供電系統(tǒng)本身,現(xiàn)代工業(yè)化的迅速發(fā)展,接入公用電網(wǎng)的半導體換流器和非線性負荷,也會明顯地干擾或降低配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。要保證公用電網(wǎng)中電能的質(zhì)量,必須由電力生產(chǎn)部門和接入電網(wǎng)中的廣大電力用戶來共同努力。為了保障供用電雙方的合法權益,保證電網(wǎng)的安全運行,維護電氣安全使用環(huán)境,必須加強電能質(zhì)量的監(jiān)測管理。

  連續(xù)收集、記錄、存儲電能質(zhì)量的信息,可以幫助供電公司在規(guī)劃中正確地改善供用電系統(tǒng)的基礎結構,提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及合理地擴大系統(tǒng)的容量和確定投資水平。

  供電公司和工業(yè)用戶都已建立起相當規(guī)模的供用電基礎結構和設施,當供用電系統(tǒng)發(fā)生故障或被損壞,需要更換的情況下,無論供電公司或工業(yè)用戶都要承擔巨大的經(jīng)濟損失。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,電能質(zhì)量監(jiān)測的新技術——全過程監(jiān)測的出現(xiàn),使電能質(zhì)量監(jiān)測的意義賦予了新的內(nèi)容。通過全部時間內(nèi)連續(xù)的跟蹤監(jiān)測,建立起表征電能質(zhì)量的,真正有用的數(shù)據(jù)庫,在供配電系統(tǒng)和用電設備運行失效之前,捕獲到其早期的故障信息,以便在毀滅性打擊之前,提醒人們對供、用電設備的運行狀態(tài)進行調(diào)整和預防檢修。

  1.全過程監(jiān)測

  1.1全過程監(jiān)測的必要性

  已有的電能質(zhì)量監(jiān)測儀品種雖然較多,但所記錄的數(shù)據(jù)只能是局部和片面的,真正有用的信息往往難于捕獲到。例如,1997年7月2日夜,天津某公司大型電弧爐配套用的靜態(tài)無功補償裝置(下稱靜補)發(fā)生TCR電抗器閃絡和三次濾波器燒毀個別電容器的故障。7月20日晨,該套靜補裝置又發(fā)生了更大的故障,該公司被迫停產(chǎn),停產(chǎn)期間產(chǎn)值損失達4億5百萬元。事故后華北電力科學研究院迅速派員參與研究分析,提出了靜補裝置在修復期間保證電弧爐能迅速恢復生產(chǎn)的具體措施。經(jīng)過3個月的運行,證明所采取的措施正確有效。靜補裝置雖已恢復正常運行,但在事故中毀壞嚴重,事故原因至今不明。如果進行電能質(zhì)量全過程監(jiān)測,把有用的信息記錄下來,經(jīng)過綜合、對比和分析,在這些配用電設備運行失效之前,捕獲到其早期的故障信息,及時調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)和提前檢修,有可能避免這兩次事故的發(fā)生。

  要把監(jiān)測電能質(zhì)量的各種儀器同時安裝在一起使用,不僅費用昂貴,而且在時間和空間上也是有困難的。本文提出的全過程監(jiān)測新技術,可以解決這一問題。全過程監(jiān)測儀能夠提供電能質(zhì)量全方位各種參數(shù)的綜合測量,與以往各種形式的監(jiān)測儀相比,所需費用較低。另外,全過程監(jiān)測儀能不斷自行調(diào)節(jié)門檻閾值電平,以便使記錄事件的捕獲速率與存儲器容量相匹配,實現(xiàn)全過程監(jiān)測和記錄。

  1.2全過程監(jiān)測儀的主要特征

  電能質(zhì)量與國民經(jīng)濟的各個部門和人民日常生活有著密切的關系和重要意義。電能作為一種商品,具有它本身的特殊性,電能的生產(chǎn)和消費必須同時進行,且電能的生產(chǎn)、傳輸和使用設備必須緊密地連接在同一電網(wǎng)上。

  因此,作為電力部門的產(chǎn)品——電能的質(zhì)量,不僅與電力部門有關,而且與成千上萬的電力用戶有關。

  電能的質(zhì)量,通常以供電電壓的頻率、偏移、波動、閃變、間斷、塌陷、尖峰、諧波畸變、三相不平衡度和高頻干擾等項指標來表征。電能的質(zhì)量,不僅取決于發(fā)電、輸電和供電系統(tǒng)本身,現(xiàn)代工業(yè)化的迅速發(fā)展,接入公用電網(wǎng)的半導體換流器和非線性負荷,也會明顯地干擾或降低配電網(wǎng)中的電能質(zhì)量。要保證公用電網(wǎng)中電能的質(zhì)量,必須由電力生產(chǎn)部門和接入電網(wǎng)中的廣大電力用戶來共同努力。為了保障供用電雙方的合法權益,保證電網(wǎng)的安全運行,維護電氣安全使用環(huán)境,必須加強電能質(zhì)量的監(jiān)測管理。

  連續(xù)收集、記錄、存儲電能質(zhì)量的信息,可以幫助供電公司在規(guī)劃中正確地改善供用電系統(tǒng)的基礎結構,提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性以及合理地擴大系統(tǒng)的容量和確定投資水平。

  供電公司和工業(yè)用戶都已建立起相當規(guī)模的供用電基礎結構和設施,當供用電系統(tǒng)發(fā)生故障或被損壞,需要更換的情況下,無論供電公司或工業(yè)用戶都要承擔巨大的經(jīng)濟損失。隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,電能質(zhì)量監(jiān)測的新技術——全過程監(jiān)測的出現(xiàn),使電能質(zhì)量監(jiān)測的意義賦予了新的內(nèi)容。通過全部時間內(nèi)連續(xù)的跟蹤監(jiān)測,建立起表征電能質(zhì)量的,真正有用的數(shù)據(jù)庫,在供配電系統(tǒng)和用電設備運行失效之前,捕獲到其早期的故障信息,以便在毀滅性打擊之前,提醒人們對供、用電設備的運行狀態(tài)進行調(diào)整和預防檢修。

  1.全過程監(jiān)測

  1.1全過程監(jiān)測的必要性

  已有的電能質(zhì)量監(jiān)測儀品種雖然較多,但所記錄的數(shù)據(jù)只能是局部和片面的,真正有用的信息往往難于捕獲到。例如,1997年7月2日夜,天津某公司大型電弧爐配套用的靜態(tài)無功補償裝置(下稱靜補)發(fā)生TCR電抗器閃絡和三次濾波器燒毀個別電容器的故障。7月20日晨,該套靜補裝置又發(fā)生了更大的故障,該公司被迫停產(chǎn),停產(chǎn)期間產(chǎn)值損失達4億5百萬元。事故后華北電力科學研究院迅速派員參與研究分析,提出了靜補裝置在修復期間保證電弧爐能迅速恢復生產(chǎn)的具體措施。經(jīng)過3個月的運行,證明所采取的措施正確有效。靜補裝置雖已恢復正常運行,但在事故中毀壞嚴重,事故原因至今不明。如果進行電能質(zhì)量全過程監(jiān)測,把有用的信息記錄下來,經(jīng)過綜合、對比和分析,在這些配用電設備運行失效之前,捕獲到其早期的故障信息,及時調(diào)整系統(tǒng)的運行狀態(tài)和提前檢修,有可能避免這兩次事故的發(fā)生。

  要把監(jiān)測電能質(zhì)量的各種儀器同時安裝在一起使用,不僅費用昂貴,而且在時間和空間上也是有困難的。本文提出的全過程監(jiān)測新技術,可以解決這一問題。全過程監(jiān)測儀能夠提供電能質(zhì)量全方位各種參數(shù)的綜合測量,與以往各種形式的監(jiān)測儀相比,所需費用較低。另外,全過程監(jiān)測儀能不斷自行調(diào)節(jié)門檻閾值電平,以便使記錄事件的捕獲速率與存儲器容量相匹配,實現(xiàn)全過程監(jiān)測和記錄。

  1.2全過程監(jiān)測儀的主要特征

  1.2.1測量寬度

  全過程監(jiān)測儀具有測量電能質(zhì)量全面指標的能力,其中包括,電壓和電流有效值、阻抗,與電力消耗有關的有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、位移因數(shù)、最大需量、電能以及電壓偏移、電壓頻率。對于暫態(tài)干擾能夠監(jiān)測下列3種事件:Ⅰ類事件:在0.5 ms~10 ms之間的電壓瞬變;Ⅱ類事件:在10 ms~2 s之間的電壓干擾; Ⅲ類事件:大于2 s的有效值電壓事件,如下陷、隆起和中斷等。

  全過程監(jiān)測儀還能監(jiān)測三相電壓不平衡、電壓波動和閃變,系統(tǒng)中接地回路電流、母線電壓和線路電流的各次諧波分量幅值和相位,總諧波畸變率(THD)和諧波功率流向。

  1.2.2測量深度

  全過程監(jiān)測儀采用高速數(shù)字信號處理器,在每一個基波周期中可以測量各種有效值以及基于同一周期的其他各項參數(shù),逐周期地測量,連續(xù)記錄存儲,不丟失數(shù)據(jù)。對于電壓和電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、最大需求功率、真功率因數(shù)、位移功率因數(shù)、總失真度,三相不平衡度、頻率、波動和閃變等參數(shù),可獲得長時間累積圖。所記錄的數(shù)據(jù),主要以電子文件方式輸出(包括文本形式和圖象形式),故而提供了以各種有效途徑交流信息的機會。全過程監(jiān)測儀可方便地以電力容差曲線為背景作出各種事件的記錄。工作人員可以快速而且容易地按事件發(fā)生的時間或性質(zhì),在已記錄的圖象中找出所要的事件。全過程監(jiān)測儀具有監(jiān)測參數(shù)閾值的自適應功能,門檻電平可根據(jù)事件活動出現(xiàn)的幾率不斷地自行調(diào)整,無需工作人員干預,即可保證監(jiān)測儀在監(jiān)測期間能捕捉到最需要的事件。數(shù)據(jù)的收集和分析,報告的編寫可以由全過程監(jiān)測儀的輪詢軟件等來完成。

  全過程監(jiān)測儀所獲得的數(shù)據(jù),可以形成各種參數(shù)指標的、完整的數(shù)據(jù)庫。通過將過去的數(shù)據(jù)與現(xiàn)在的數(shù)據(jù)進行比較,可預見事故可能發(fā)生的時間,對已變質(zhì)的供用電設備狀況預先報警,在設備損壞之前,進行調(diào)整和檢修,即預防檢修。

  2.系統(tǒng)結構

  在已有的配電站設計中,用于開關柜的安裝式儀表傳統(tǒng)設計只提供電能消耗和有效值的參數(shù),沒有表征電能質(zhì)量或諧波的表計?,F(xiàn)有的便攜式電能質(zhì)量監(jiān)測儀,雖然測量儀器與計算機的外圍設備(如鍵盤、磁盤驅(qū)動器和CRT等)結合起來了,但沒能成功地利用目前遍布于國家機關、企事業(yè)單位、金融和商業(yè)系統(tǒng)的個人計算機(PC)網(wǎng)的特點,來簡化數(shù)據(jù)的傳輸、整理、分析,以及報告的編寫。電能質(zhì)量全過程監(jiān)測儀能綜合監(jiān)測電能質(zhì)量的各方面指標,而且緊密地與個人計算機相連接,充分利用現(xiàn)有計算機網(wǎng)的作用,可以經(jīng)濟方便地安裝在供電公司的變電站或者用戶配電站中。用以太網(wǎng)能夠連接安裝在供電區(qū)和用戶基地上的關鍵位置的各臺監(jiān)測儀。如果監(jiān)測儀安裝在較遠的現(xiàn)場,可以通過電話線和調(diào)制解調(diào)器來通訊聯(lián)系。全過程監(jiān)測儀的原理方框圖如圖1所示。

  每臺監(jiān)測儀具有4個電壓測量通道和5個電流測量通道。4個電壓通道可以監(jiān)測母線三相電壓和中性點電壓;5個電流通道可以監(jiān)測線路三相電流、中線及地線的電流。如圖1中所示,被測信號被衰減后,經(jīng)濾波器分離為高于3.4 kHz的高頻分量和低于3.4 kHz的低頻分量。在低頻信號通道中,為保證每個周期中正好提供128個采樣點,使用一個同步脈沖發(fā)生電路產(chǎn)生采樣同步脈沖,以6.4 kHz的頻率,送至各個通道中的采樣—保持電路和A/D轉(zhuǎn)換器。被測信號經(jīng)采樣—保持后進行14位的模數(shù)轉(zhuǎn)換(ADC)。數(shù)字化的被測信號被送進數(shù)字信號處理器(DSP)進行快速付立葉變換(FFT),在100μs中計算出63次諧波分量的幅值和相位。每一個基波周期中反復進行這個過程,低頻信號通道最高能測信號峰值1 000V,具有90 mV的分辨率。其他的參數(shù),例如電壓和電流的有效值、有功功率、視在功率、無功功率、真功率因數(shù)、位移功率因數(shù)、總畸變率等,均在每一個周期中同時算出。被記錄的這些參數(shù)以一個周期的分辨率提供了長時間的累積圖。按周期累積起來的數(shù)據(jù)可以清楚地顯示出一個周期的最大值和最小值,以及該時間段中的平均值。同時還可算出三相不平衡度、電壓偏差率、電壓波動和閃變。在高頻分量的通道中,被測信號進入一個10位、4 MHz的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器,將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。該通道主要用于瞬變高速脈沖的捕獲,可測量的最大信號電壓峰值為8.4 kV,分辨率為12 V。

  該監(jiān)測儀主板上使用一個386微處理器和一個387協(xié)處理器,帶有4 MBRAM。另外內(nèi)置一個540 MB硬盤驅(qū)動器,用于存儲記錄下來的數(shù)據(jù)。監(jiān)測儀備有一個并行口和一個串行口,所存儲的數(shù)據(jù)可以經(jīng)過以太網(wǎng)或電話線下載到個人計算機。在監(jiān)測儀中,所記錄存儲的各類數(shù)據(jù),已經(jīng)作了各種必要的整理,因此下載的時間短?;赪indows應用軟件駐留在個人計算機中,可以隨時控制數(shù)據(jù)下載。通過操作軟件鍵,工作人員可方便地觀察所記錄的事件波形,諧波頻譜,對于電壓和電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、最大需求量、功率因數(shù)以及總失真度、三相不平衡度、系統(tǒng)頻率和閃變等,可以觀察其長時間(一日、一周或一月)的累積圖。

  監(jiān)測儀記錄存儲的電能質(zhì)量事件的詳細內(nèi)容取決于采樣和A/D轉(zhuǎn)換的速率。對于供配電系統(tǒng)中功率因數(shù)補償電容器的合閘和開斷瞬變過程的記錄,低頻分量通道中6.4 kHz的采樣速率較為合適。對于發(fā)生在設備內(nèi)部的由電機和其他負載的投入和切斷所引起的高速脈沖,可采用高頻分量通道中具有4 MHz的高速采樣速率,捕獲低于250 ns寬度脈沖的具體形狀,可以幫助用戶診斷脈沖產(chǎn)生的原因,從而選擇適當?shù)慕鉀Q方法。

  3.自適應門檻閾值

  已往的監(jiān)測儀,通常要求設置一個門檻電平來捕獲那些突發(fā)性的事件。能否捕捉到事件的累積量以及電能質(zhì)量信息的細節(jié),取決于門檻閾值的設置。如果門檻設置得太低,監(jiān)測儀將因超出存儲容量或記錄紙用完而停止監(jiān)測。如果門檻設置得太高,監(jiān)測儀不能捕獲到有用的數(shù)據(jù)而失去作用。為正確處理這個問題,IEEE標準P1159中提出了如何合理確定門檻的問題:首先記錄起初的20個事件,或者用30 min的時間來觀察事件的活動。通過重新設置門檻閾值,使監(jiān)測儀達到在每30min中有一個事件被捕獲的速率。這種方法存在的問題是,操作人員必須在現(xiàn)場觀察事件的活動,通過人工干預,使得監(jiān)測儀有限的存儲容量能捕獲到有用的數(shù)據(jù);當操作人員離開現(xiàn)場時,環(huán)境條件發(fā)生變化,其設置的門檻電平可能不適用,而記錄不到有用的數(shù)據(jù)。全過程監(jiān)測儀具有自適應門檻閾值的功能,其軟件可以探測事故捕獲的速率,然后根據(jù)監(jiān)測周期的長短而自行調(diào)節(jié)門檻閾值。全過程監(jiān)測儀是通過逐個周期地記錄真有效值來捕獲事件,操作人員不用預置門檻,由軟件自行設置一個初始值,如果在兩個完整基波周期中真有效值變化超過初始設置值時,監(jiān)測儀記錄下全部的采樣點,一直到在兩個基波整周期以上真有效值變化穩(wěn)定地低于初始設置值時,監(jiān)測儀才逐周期地連續(xù)記錄每一周期的有效值。在兩次瞬變之間的穩(wěn)態(tài)事件,有一個有效值幅度(垂直軸)和時間寬度(水平軸),這兩個量值可以在以電力容差曲線為背景的畫面中表示出來,如圖2所示。

  在瞬變過程中所采集的全部采樣點(構成了交流波形的資料)與在穩(wěn)態(tài)過程中所記錄的每一周期的有效值,由軟件安排連接在一起,可以提供處在兩個瞬變事件中間的穩(wěn)態(tài)事件的圖象。為便于觀察,瞬變事件的記錄波形可以進一步細化,在時間軸上可以擴展,如圖3所示。

  全過程監(jiān)測儀通過軟件可在電力容差曲線的背景中,直接畫出各種事件的圖形。由于監(jiān)測儀必須始終跟蹤穩(wěn)態(tài)和瞬變兩種事件,因此,監(jiān)測儀具有可程控的門檻閾值,根據(jù)瞬變事件的活動速率,不斷修正或自行調(diào)整門檻電平。該監(jiān)測儀每個通道可以啟動記錄1 500個捕獲的事件,對于三相電壓信號和電流信號,以及中線和地線,總計有13 500個事件的數(shù)據(jù)或圖象被存儲。如果進入門檻的事件活動速率上升,在監(jiān)測時間尚未結束之前,會引起存儲器溢出,這時,軟件將會把門檻電平提高0.125 V增量;如果事件活動速率下降,軟件將會把門檻電平下降0.125 V增量。在整個監(jiān)測期間,監(jiān)測儀會不斷地自行調(diào)整捕獲事件的速率,以便與存儲器的容量相匹配。自適應門檻閾值的功能,可以防止監(jiān)測儀處于高靈敏活動狀態(tài),避免在噪聲驅(qū)動下動作;可以保證監(jiān)測儀在其監(jiān)測周期中完成最有用數(shù)據(jù)和最嚴重事件的捕獲。在整個監(jiān)測期間不需要人工干預,消除了人工設置門檻帶來的問題。

  4.預防檢修

  信息技術工業(yè)委員會(ITIC)已經(jīng)提出一種新的電力容差曲線,這種曲線描述了一些電力、電子設備,如計算機、照明系統(tǒng)、配電設備、機器人和半導體換流設備等對安全運行的供電要求。以電力容差曲線為背景,全面繪出所記錄的穩(wěn)態(tài)事件和瞬變事件的圖象,提供了一種能快速方便地檢查電力系統(tǒng)或電子設備是否處于所希望的容限之內(nèi)的方法。全過程監(jiān)測可以提供系統(tǒng)中初期出現(xiàn)問題的信息,容許采取預防的措施——預防檢修。用于電力系統(tǒng)的變電站、配電系統(tǒng),重要數(shù)據(jù)中心和用電部門,將能保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。對于一座工廠或一座變電站,可以在關鍵的位置上裝設全過程監(jiān)測儀,監(jiān)測一周或一個月。當監(jiān)測周期完成時,數(shù)據(jù)下載并存儲起來,監(jiān)測儀被復位,并進行另一次為期一周或一個月的監(jiān)測。每一次完整的電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)以文本方式被存入檔案,經(jīng)過一年收集的數(shù)據(jù)庫,可以給工程技術人員提供變電站或工廠連續(xù)運行的詳細歷史資料,為他們進行電氣結構的維修、改進、升級和增容等提供正確的依據(jù)。預防檢修建立在連續(xù)運行的基礎上,監(jiān)測儀連續(xù)跟隨監(jiān)測,并將其收集到的數(shù)據(jù)庫周期性地進行比較。通過連續(xù)跟蹤電力狀況的變化,可以發(fā)現(xiàn)一些新的或惡化了的情況。周與周或月與月的比較所記錄的事件和數(shù)據(jù)庫,能得到事故初期的信息,如某些事件活動速率增加、事件的幅度超?;虺霈F(xiàn)新型的事件記錄,由此可指出系統(tǒng)潛在的問題。

  北京地區(qū)某變電站,于1985年9月18日和1987年10月5日,先后2次發(fā)生10kV母線過電壓造成對地短路,瓷瓶爆炸,引線燒斷,刀閘毀壞,該路最長一次停電8 h的事故。為了弄清事故原因,先后對該站供電的全部用戶進行調(diào)研,并在該站開展了電能質(zhì)量監(jiān)測工作。經(jīng)測試發(fā)現(xiàn):

  (1)發(fā)生事故的母線電壓三相不平衡,其PT二次電壓最低相為55 V,最高相為62 V;

  (2)各相電壓諧波含量很高,其中三次諧波含量達到(19~22)%;

  (3)該母線所帶各負荷進線的電流諧波含量并不高,僅為(1.1~1.5)%。

  經(jīng)分析和驗證,確定該事故為10 kV母線上的PT中性點所接的消諧元件失效或接地不良所致。排除故障后,三相電壓恢復平衡,電壓諧波降至正常值的(0.8~1.1)%,恢復正常。從1988年至今,該站未再發(fā)生此類事故。

  近年來,在北京地區(qū)相繼開展了電能質(zhì)量的監(jiān)測,其中存在上述3種情況的變電站為數(shù)不少,根據(jù)其歷史記錄和數(shù)據(jù),我們協(xié)助供電局及時地檢查和更換了PT一次中性點的消諧元件,使變電站的運行恢復正常,避免了上述事故的再次發(fā)生。

  全過程監(jiān)測儀能捕獲諧波,電壓下陷、上沖、高頻振蕩等所有電能質(zhì)量的動態(tài)事件,在連續(xù)記錄的基礎上,為系統(tǒng)和設備的預防檢修提供正確的數(shù)據(jù)。對于以往采用人工門檻閾值的儀器,由于其設置的門檻閾值是固定的,且比全過程監(jiān)測儀的門檻值高,在低于人工門檻的“死區(qū)”中,無信息記錄,也不可能建立起全過程的基線條件,直到事件的幅值超過門檻閾值之后才動作,這時,往往低于門檻的、潛在的早期事件已經(jīng)丟失,因此,不能正確具體地描述系統(tǒng)和設備的真實狀況,也不能預測需要調(diào)整或檢修的內(nèi)容,而只能進行惡性事件的事后分析。

  全過程監(jiān)測儀可根據(jù)不同的用戶或設備,賦予供電質(zhì)量的各種電力容差曲線,可變化的自適應門檻閾值,全面地記錄了系統(tǒng)運行全過程,根據(jù)完整的檢測數(shù)據(jù),用自動編寫報告的軟件,在幾分鐘之內(nèi),就可以自動生成報告,以提供分析和決策。

  5.通信和輪詢軟件

  全過程監(jiān)測儀上收集到的信息下載到個人計算機,傳統(tǒng)的辦法是采用RS232串行口,典型的數(shù)據(jù)傳輸速率是10 kbit~20 kbit/s;如采用并行口通信,典型的數(shù)據(jù)傳輸速率為40~100 kbit/s。當前較多地采用以太網(wǎng),其典型傳輸速率為10~100 Mbit/s。如果監(jiān)測儀到計算機之間的距離很長,可以考慮采用中繼站或光纖器件。對個別的監(jiān)測儀,可采用普通電話線和一組調(diào)制解調(diào)器來完成;對一組監(jiān)測儀,可用一臺個人計算機(遠方PC)采用以太網(wǎng)連接到每一臺監(jiān)測儀,再用一組調(diào)制解調(diào)器連接到控端計算機(控方PC)。這種方法的優(yōu)點是控端PC成為遠方PC的一個鍵盤,在這兩個PC之間,僅僅需要傳送少量的數(shù)據(jù)。遠方PC被連接到多個監(jiān)測儀并下載捕獲到的數(shù)據(jù)。在遠方PC中經(jīng)編輯形成的數(shù)據(jù)庫,可以傳送到控端PC,以便進行分析。記錄的原始數(shù)據(jù)保留在遠方PC和監(jiān)測儀中,直到用戶刪除它之前,以便在需要時隨時可以恢復數(shù)據(jù),保證數(shù)據(jù)的安全性。為節(jié)約占用電話線的時間,遠方PC在傳送數(shù)據(jù)之前,要先把數(shù)據(jù)文件壓縮。

  如果從每個監(jiān)測儀中下載數(shù)據(jù)必須由人工操作,那么,從諸多監(jiān)測儀中收集數(shù)據(jù)將變得非常繁瑣。在每個監(jiān)測周期中,一組監(jiān)測儀可能會記錄下幾十至幾百兆字節(jié)的數(shù)據(jù),工作人員也需要查詢其中某一臺監(jiān)測儀某些感興趣的記錄,如果采用人工操作,費時費力,而采用一種新的軟件技術——輪詢軟件,就可以解決這些問題。輪詢軟件主要有4個功能:

  (1)幫助工作人員組建和控制遠方監(jiān)測儀,隨時可以起動和停止監(jiān)測,改變監(jiān)測的參數(shù)及范圍,選擇數(shù)據(jù)量和可恢復數(shù)據(jù)的類型。

  (2)能夠在預定的時刻列表下載,從遠方監(jiān)測儀中取回數(shù)據(jù)。

  (3)在工作人員控端PC機可顯示來自遠方監(jiān)測儀的數(shù)據(jù),可以選擇顯示來自任何一臺監(jiān)測儀的個別事件或累積事件的圖像,或顯示所有下載事件記錄的全幅滾動畫面,以及一個跟隨通信活動的輪詢記錄。這些事件記錄和輪詢記錄都用文本文件方式保存,以便于處理和打印。

  (4)當監(jiān)測儀所記錄的事件幅度超過電力容差曲線時,輪詢軟件發(fā)出報警。典型的報警方法是送一個信息到頁面器,或打印機,或PC機屏幕,或撥號電話(并播放記錄下的信息),或發(fā)出聲光指示。也可以設置報警種類的選型:Ⅰ型為脈沖尖鋒;Ⅱ型為波形事故;Ⅲ型為真有效值下陷或上沖。

  圖4中示出了實際應用的3組監(jiān)測儀,分別位于用戶、配電站和監(jiān)測站辦公室,每組監(jiān)測儀被連接到一個本地以太網(wǎng)和一臺IBM兼容個人微機。監(jiān)測站辦公室的PC機運行著輪詢軟件,可根據(jù)監(jiān)理員的選擇,與每個監(jiān)測儀通信,輪詢其是否已經(jīng)記錄了某些干擾電能質(zhì)量的信息,如果監(jiān)測儀已經(jīng)記錄了一個或幾個事件,那么,PC機就把這些記錄下載,然后轉(zhuǎn)移到另一個監(jiān)測儀。為了完成不同的任務,輪詢軟件可以有不同的安排。

  在本地以太網(wǎng)中,對每臺監(jiān)測儀的輪詢僅需要幾秒種,對于各組儀器之間的聯(lián)系,必須使用電話線和調(diào)制解調(diào)器來連接。由于監(jiān)測的目標不同,不同的監(jiān)測儀可以被預置成記錄不同的測量項目,需要輪詢的內(nèi)容也可以不同。

  6.結論

  全過程電能質(zhì)量監(jiān)測儀,能夠同時監(jiān)測供電質(zhì)量的全部指標。該監(jiān)測儀本身具有高速數(shù)字信號處理器、PC芯片和大容量的存儲能力,能夠在每一基波周期中計算出電力消耗有效值、諧波等各種參數(shù)。所記錄的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫中并下載到個人計算機,應用輪詢軟件可以方便地自行輪詢、積累數(shù)據(jù)和超限報警。該儀器可以做成便攜式,也可做成安裝式,用于連續(xù)監(jiān)測用戶或供電公司的供電線路。用軟件把捕獲到的干擾電能質(zhì)量的信息和系統(tǒng)的電力容差曲線綜合起來比較分析,可以保證初期報警的準確性。

  全過程電能質(zhì)量監(jiān)測儀的最大優(yōu)點是全過程地捕獲與電能質(zhì)量有關的各方面事件,并自動記錄重要的事件,自行管理存儲容量與事件活動速率的匹配。記錄全方位和全過程的電力狀態(tài)參數(shù),且不斷地生成文本文件,進行存儲。經(jīng)過一定的積累,能建立起系統(tǒng)正常運行時電力狀態(tài)的基線條件,并提供一周或一個月中電能質(zhì)量有關事件活動的重要趨勢。把現(xiàn)時的監(jiān)測結果與以往歷史記錄相比較,可以在配電系統(tǒng)或設備運行失效之前獲得故障早期的信息,為預防檢修提供可靠的依據(jù)。

 

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