電能質(zhì)量監(jiān)測

電氣化鐵路電能質(zhì)量與綜合控制技術(shù)電能質(zhì)量監(jiān)測電能質(zhì)量監(jiān)測目的監(jiān)測方式監(jiān)測設(shè)備測量方法電能質(zhì)量指標(biāo)影響測量準(zhǔn)確度的因素監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展方向電能質(zhì)量監(jiān)測的目的了解情況：對(duì)各種電能質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量與數(shù)據(jù)采集，保證對(duì)電力系統(tǒng)基本運(yùn)行工況的觀察、記錄和動(dòng)態(tài)分析。綜合評(píng)價(jià)：完整了解電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件，對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享交流。治理措施：針對(duì)各種指標(biāo)的具體特征對(duì)電能質(zhì)量問題進(jìn)行分層檢測，完成對(duì)多種擾動(dòng)信息的識(shí)別、提取和分析，為制定改善電能質(zhì)量和治理電網(wǎng)污染的具體措施提供可信依據(jù)。電能質(zhì)量監(jiān)測方式三種定期巡檢：主要用于需要掌握電能質(zhì)量情況又不需要連續(xù)檢測或者不具備連續(xù)在線監(jiān)測條件的場合。專項(xiàng)監(jiān)測：主要用于負(fù)荷容量變化大或有干擾源設(shè)備接入電網(wǎng)，或者當(dāng)電能質(zhì)量出現(xiàn)異常，需要對(duì)比前后變化情況的場合。在線監(jiān)測：主要用于監(jiān)測重要變電站或者實(shí)施無人值班變電站的公共連接點(diǎn)或者重要用戶的公共連接點(diǎn)的電能質(zhì)量。監(jiān)測儀器基本功能要求序號(hào)項(xiàng)目基本功能可選功能1電壓偏差√2頻率偏差√3三相不平衡√4諧波√5閃變√6電壓波動(dòng)√7電壓暫降、暫升、短時(shí)中斷√電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備分類電能質(zhì)量監(jiān)測方法－電壓偏差監(jiān)測儀器在一個(gè)周期內(nèi)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣，測得的離散采樣值為ui，因此，被測電壓的有效值為式中，N為每個(gè)周期采樣點(diǎn)數(shù)。電壓偏差為實(shí)測電壓U相對(duì)額定電壓UN的偏差電能質(zhì)量監(jiān)測方法－電壓偏差電壓監(jiān)測儀主要功能能預(yù)置被監(jiān)測電壓額定值，并按照要求整定在被監(jiān)測電壓允許偏差范圍內(nèi)的上限值和下限值。監(jiān)測電壓偏差，統(tǒng)計(jì)電壓合格率或電壓超限率，可預(yù)設(shè)統(tǒng)計(jì)時(shí)間單位電壓合格率(%)=（1－超限時(shí)間/總時(shí)間）×100％電壓超限率(%)=超限時(shí)間/總時(shí)間×100％電能質(zhì)量監(jiān)測方法－頻率偏差頻率表（具有自動(dòng)記錄和統(tǒng)計(jì)功能、絕對(duì)誤差《＝0.01Hz）借助波形的過零點(diǎn)測量交流信號(hào)的周期，并求出實(shí)際系統(tǒng)頻率可采用自適應(yīng)技術(shù)調(diào)整采樣間隔來減小采樣不同步引起的誤差電能質(zhì)量監(jiān)測方法－三相不平衡度電壓或電流不平衡度分別用εU

或εI

表示,即用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值的百分比表示。式中

U1

為三相電壓的正序分量方均根值,V;U2

為三相電壓的負(fù)序分量方均根值,V。電能質(zhì)量監(jiān)測方法－三相不平衡度不平衡度測量儀器測量電壓不平衡度的絕對(duì)誤差應(yīng)不超過0.2%;測量電流不平衡度的絕對(duì)誤差不應(yīng)超過1%。每次測量,一般按3s方均根取值。對(duì)于離散采樣的測量儀器,可按下式計(jì)算:

式中εk

為在3s內(nèi)第k次測得的不平衡度;m為在3s內(nèi)均勻間隔取值次數(shù)(m≥6)。電能質(zhì)量監(jiān)測方法－三相不平衡度對(duì)于波動(dòng)性較小的場合，三相不平衡度允許值應(yīng)和實(shí)測的五次接近數(shù)值的算術(shù)平均值對(duì)比；對(duì)于波動(dòng)性較大的場合，應(yīng)和實(shí)測值的95%概率值對(duì)比，以判斷是否合格（任何時(shí)刻均不能超過短時(shí)允許值）。為了實(shí)用方便,實(shí)測值的95%概率值可將實(shí)測值（不少于30個(gè)）按由大到小次序排列，舍棄前面5%的大值,取剩余實(shí)測值中的最大值；對(duì)于日波動(dòng)負(fù)荷，按日累計(jì)，超標(biāo)時(shí)間不得超過72min，且每30min中超標(biāo)時(shí)間不超過5min。電能質(zhì)量監(jiān)測方法－諧波IEC61000-4-7：1991《電磁兼容第4部分：試驗(yàn)和測量技術(shù)第7分部分：供電系統(tǒng)及相連設(shè)備的諧波、諧間波的測量和測量儀器導(dǎo)則》（2002年）GB/T17626.7-1998等同采用IEC61000-4-7IEC61000-4-7根據(jù)諧波特性將其分為四種：準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波（變化慢的）；波動(dòng)諧波；快速變化諧波（或短時(shí)沖擊諧波）；諧間波或其他雜散分量。諧波對(duì)測量儀器和測量方法的不同要求A．對(duì)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波可能不是連續(xù)測量的。因此窗口寬度只受所要求的選擇性的限制。B．對(duì)波動(dòng)諧波和快速變化的諧波應(yīng)該連續(xù)測量，尤其在發(fā)射試驗(yàn)中更是如此。另一方面，對(duì)矩形窗口沒有間隔和不重疊，而對(duì)漢寧窗可以有半個(gè)窗寬的重疊。C．為了對(duì)快速變化的諧波和短暫的諧波進(jìn)行代表性的測量，一個(gè)8倍于基波周期的窗口考慮了選擇功能、時(shí)間響應(yīng)以及平滑其它瞬態(tài)現(xiàn)象的一種折衷方案。小于4倍基波周期的窗口不予推薦。這些短時(shí)“諧波”雖然沒有意義，但會(huì)歪曲測量結(jié)果。IEC61000-4-7雖然給出了四種情況的諧波測量方法，但是同時(shí)指出要精確劃分前三種情況是不可能的。要根據(jù)實(shí)測信號(hào)的特點(diǎn)來確定哪種測量方法最合適。電能質(zhì)量監(jiān)測方法－諧波不同諧波的測量方法比較諧波的類別建議的窗口寬度附加要求準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)諧波TW＝0.1s～0.5s窗口間有間隔波動(dòng)諧波TW＝0.32s（矩形窗）TW＝0.4s～0.5s（漢寧窗）窗口間沒有間隔窗口重疊一半快速變化的諧波TW＝0.08s～0.16s（矩形窗）窗口沒有間隔牽引負(fù)荷電壓電流波形

電能質(zhì)量監(jiān)測方法－電壓波動(dòng)和閃變檢測方法平方檢測法：通過將輸入信號(hào)進(jìn)行平方后，再經(jīng)過0.05～35Hz的帶通濾波器濾去直流分量和工頻及以上的頻率分量，便可檢測出調(diào)幅波即電壓波動(dòng)分量。有效值檢測法：通過將輸入信號(hào)的平方減去參考值，并將其積分，忽略積分結(jié)果中大于2倍基頻分量，即可得到需要檢測的調(diào)幅波輸出。電能質(zhì)量監(jiān)測方法－電壓波動(dòng)和閃變IEC推薦的閃變儀日本的△V10閃變儀影響電能質(zhì)量測量準(zhǔn)確度的主要因素電壓、電流互感器電流互感器電流互感器的頻率響應(yīng)實(shí)際上由互感器中存在電容及其與互感器電感的關(guān)系來確定。這個(gè)電容可以是匝間的、繞組間的或者雜散電容。這些各種各樣電容的效應(yīng)在等值電路中可以與勵(lì)磁支路并聯(lián)的一個(gè)合適的電容來模擬。試驗(yàn)表明，電容對(duì)高頻響應(yīng)有顯著的影響。影響電能質(zhì)量測量準(zhǔn)確度的主要因素電壓、電流互感器電壓互感器電磁式電壓互感器。試驗(yàn)已經(jīng)表明，對(duì)大約11kV電壓運(yùn)行的互感器，能得到1kHz和可能2kHz或3kHz的線性響應(yīng)，且響應(yīng)的精確性質(zhì)取決于與互感器一起使用的負(fù)載。電容式電壓互感器。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(yīng)。國標(biāo)中已明確規(guī)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。影響電能質(zhì)量測量準(zhǔn)確度的主要因素可采用高精度諧波測量中的電阻分壓器和電容式分壓器

電阻分壓器電阻式分壓器對(duì)被測電壓直接進(jìn)行電阻分壓取得所需的信號(hào)電壓。對(duì)于諧波測量，其分壓比應(yīng)與頻率無關(guān)，保持為常數(shù)。分壓電阻應(yīng)為無感電阻。影響電能質(zhì)量測量準(zhǔn)確度的主要因素可采用高精度諧波測量中的電阻分壓器和電容式分壓器

電容分壓器電容式分壓器可用來測量高電壓中的諧波成分。在220kV及500kV系統(tǒng)中，可利用電容分壓器的原理測量諧波電壓。在諧波測量時(shí)分壓比是與頻率無關(guān)的參數(shù)。影響電能質(zhì)量測量準(zhǔn)確度的主要因素采樣方式及其對(duì)測量算法的影響異步采樣：也稱定時(shí)采樣，即采樣間隔保持固定不變。采用一定的算法對(duì)計(jì)算的誤差進(jìn)行修正，或者改用同步采樣的方式進(jìn)行采樣。同步采樣：跟蹤系統(tǒng)頻率的變化，采樣頻率不再是恒定不變的。實(shí)現(xiàn)同步采樣的方法主要有兩種：硬件同步采樣法和軟件同步采樣法。硬件同步采樣法即用數(shù)字鎖相環(huán)技術(shù)實(shí)現(xiàn)同步采樣。軟件同步采樣法，利用電力系統(tǒng)頻率變化緩慢的特點(diǎn)，采用一定的算法實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)頻率，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整采樣頻率，使其跟蹤信號(hào)頻率的變化，實(shí)現(xiàn)與信號(hào)頻率同步。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)系統(tǒng)功能根據(jù)國標(biāo)或用戶設(shè)定，可自動(dòng)生成各種統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表或曲線；通過系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可及時(shí)準(zhǔn)確定位系統(tǒng)的潛在故障源，并結(jié)合電能質(zhì)量專家診斷系統(tǒng)的仿真分析，給出整改方案，預(yù)防電力事故的發(fā)生；通過系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，定位系統(tǒng)的污染源，給電能質(zhì)量綜合治理提供第一手現(xiàn)場參數(shù)；從電能質(zhì)量的視角驗(yàn)證電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是否合理，設(shè)備參數(shù)配備是否合理；分析電能質(zhì)量問題造成的網(wǎng)絡(luò)損耗量值及影響分布情況；通過系統(tǒng)監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠從電能質(zhì)量的視角分析電力事故發(fā)生的原因。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)圖4-6系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)圖4-7監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向網(wǎng)絡(luò)化硬件系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集；管理分析；終端應(yīng)用電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向網(wǎng)絡(luò)化軟件系統(tǒng)：三層體系結(jié)構(gòu)模型智能化事件預(yù)測故障辨識(shí)干擾源識(shí)別實(shí)時(shí)控制智能評(píng)估在大量知識(shí)庫積累的基礎(chǔ)上，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理和模式判別能力，并在用戶的積極參與下實(shí)現(xiàn)知識(shí)和樣本的創(chuàng)造，提高智能化水