周陽
摘 要:本文簡單介紹了電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)在供電企業(yè)的應(yīng)用,重點包括電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的實施方案和系統(tǒng)構(gòu)成等。
關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)供電企業(yè)
近年來,隨著工業(yè)的發(fā)展,電網(wǎng)不斷擴大,工業(yè)負(fù)荷快速增長,電力系統(tǒng)中引入大量非線性負(fù)荷(如電力電子設(shè)備、大功率整流設(shè)備、電弧爐等等),這些負(fù)
荷嚴(yán)重影響電力系統(tǒng)供電電能質(zhì)量;另一方面,隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,為了提高
勞動生產(chǎn)率和自動化水平,大量基于計算機系統(tǒng)的控制設(shè)備和電子裝置應(yīng)用到各
個領(lǐng)域,這些裝置或設(shè)備性能好效率高但對電源特性變化很敏感,即對電能質(zhì)量
要求很高,而電能質(zhì)量不斷惡化己經(jīng)給使用這些設(shè)備或裝置用戶造成了不小的損
失,同時由于非線性負(fù)荷帶來的諧波造成的電能計量不準(zhǔn)確問題給供電部門造成
經(jīng)濟損失;最后,在電力市場運行機制下,電能作為一種特殊商品,各個獨立電
能生產(chǎn)者在發(fā)電側(cè)實行競爭,輸配電系統(tǒng)(即電力公司)與發(fā)電分離獨立經(jīng)營,在這樣一個開放和競爭的運行環(huán)境下,電力部門和用戶必然對電能質(zhì)量提出越來越高的要求,并促使電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展和不斷完善。因此電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)逐漸受到電網(wǎng)企業(yè)的重視,其通常有在線監(jiān)測及現(xiàn)校裝置離線單點測試兩種方式,通過近兩年來的實際工作經(jīng)驗及參考專業(yè)的發(fā)展趨勢,建議以在線監(jiān)測為主,現(xiàn)校裝置離線單點測試為輔,建立電網(wǎng)企業(yè)電能質(zhì)量監(jiān)測管理平臺,以下重點介紹電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)及實施。
1 電能質(zhì)量在線監(jiān)測在供電企業(yè)的實施方案
1.1監(jiān)測指標(biāo)的選擇
電能質(zhì)量指標(biāo)低下主要有以下危害
1.1.1電壓偏差超標(biāo)會使用電設(shè)備損耗增加、壽命縮短、運行不正常,會破壞電力系統(tǒng)同步運行的穩(wěn)定性、電壓的穩(wěn)定性以及電網(wǎng)的經(jīng)濟運行。
1.1.2電壓的波動和閃變主要由波動性負(fù)荷(如電弧爐)引起,其超標(biāo)會危害與其連接在公共供電點的其他用戶設(shè)備,如使照明燈閃爍、電機轉(zhuǎn)速不均勻、計算機及電子設(shè)備工作不正常等。
1.1.3三相不平衡會使發(fā)電機工作不正常,繼電保護(hù)及自動裝置誤動、變流器產(chǎn)生非特征諧波,增加變壓器的附加損耗使其局部過熱,中性線電流增大產(chǎn)生電噪聲干擾,增加電力線損耗和對通信的干擾等。
1.1.4在頻率允許的偏差范圍內(nèi),會引起電力設(shè)備的效率問題;當(dāng)頻率偏差超過范圍時,則會危及電力設(shè)備的安全,嚴(yán)重時甚至造成電力系統(tǒng)瓦解崩潰。
1.1.5暫時過電壓、瞬態(tài)過電壓以及電壓跌落和短時供電中斷的問題一般由電網(wǎng)或用戶內(nèi)部的短路故障引起,會直接影響甚至中斷用戶正常的用電,造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失,這是用戶最關(guān)心的問題。
電力企業(yè)一貫比較重視電能質(zhì)量指標(biāo)中的電壓、頻率合格率,其基本上能夠符合國家標(biāo)準(zhǔn)。因此建立電能質(zhì)量在線監(jiān)測網(wǎng)選擇重點監(jiān)測的是電壓驟降、瞬態(tài)過電壓、諧波畸變和閃變生個電能質(zhì)量指標(biāo)。
1.2 監(jiān)測點的設(shè)置原則
依照《電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督規(guī)程DL/T 1053-2007》,并參考相關(guān)電網(wǎng)企業(yè)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)有關(guān)監(jiān)測點設(shè)置原則,地區(qū)供電企業(yè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測點應(yīng)遵循以下基本原則:
1.2.1重點選擇在特殊發(fā)電廠(風(fēng)力、潮汐等電廠)、樞紐變電站、直流接地極周邊變電站及接有電能質(zhì)量干擾源的變電站各電壓等級的母線上,以及變電站電能質(zhì)量干擾源出線、無功補償電容器回路等。
1.2.2監(jiān)測點數(shù)量應(yīng)隨著電網(wǎng)和負(fù)荷的發(fā)展及時調(diào)整,應(yīng)覆蓋主網(wǎng)及全部供電電壓等級,并在電網(wǎng)內(nèi)(地域和線路首末)呈均勻分布,應(yīng)能如實反映本地區(qū)諧波、三相電壓不平衡、閃變污染水平。
1.2.3特殊用戶或訂有電能質(zhì)量指標(biāo)條款合同的用戶。
1.2.4考慮到電能質(zhì)量數(shù)據(jù)量比較大,監(jiān)測點優(yōu)先選擇能實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊(具備光纖通道)的站點。
下列接入點,可以設(shè)置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置:
(1)交、直流電弧爐,中、高頻爐,軋鋼、冶煉等鋼鐵企業(yè)的系統(tǒng)接入點;
(2)電氣化鐵路的系統(tǒng)接入點;
(3)地鐵的系統(tǒng)接入點;
(4)大型風(fēng)電廠的系統(tǒng)接入點;
(5)大型整流設(shè)備的用戶接入點:水廠、電化廠、注塑廠、電信大樓、電視發(fā)射中心、大型商貿(mào)中心等;
(6)大量點焊機、弧焊機的用戶接入點:車輛制造廠、機械加工廠等;
(7)對高新技術(shù)企業(yè)(微電子制造業(yè)等)供電的變電所;
(8)重要負(fù)載的用戶接入點:機場、大型醫(yī)院等;
(9)系統(tǒng)內(nèi)重要的500kV、220kV樞紐變電所;
(10)FACTS控制器(SVC、STATCOM等)的系統(tǒng)接入點;
(11)500kV換流站、變電站高低壓母線。
2 系統(tǒng)的基本要求
2.1應(yīng)具有按照需求進(jìn)行電能質(zhì)量信息采集、傳輸、存儲、分析、發(fā)布等功能,可自動生成報表。
在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)基本能反映地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的整體水平,尤其應(yīng)能反映電網(wǎng)樞紐變電站(所)、重要用戶等的電能質(zhì)量狀況。
2.2 安全性
2.2.1系統(tǒng)在運行期間應(yīng)滿足《電磁兼容 試驗和測量技術(shù)》(GB/T17626.1~12-1998)的規(guī)定要求。
2.2.2電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息的存儲安全與傳輸安全
1)信息的存儲安全
應(yīng)能保證電能質(zhì)量數(shù)據(jù)信息安全存儲,能有效防止數(shù)據(jù)信息遭到病毒破壞,同時所有未經(jīng)授權(quán)的用戶,不能對數(shù)據(jù)庫信息有任何的操作,包括讀取、修改、刪除、復(fù)制等。系統(tǒng)關(guān)鍵信息應(yīng)具有安全備份與災(zāi)難恢復(fù)機制。
2)信息傳輸安全
電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)利用現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)方數(shù)據(jù)傳輸,鑒于監(jiān)測數(shù)據(jù)量比較大,應(yīng)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸?,為保證傳輸數(shù)據(jù)的安全性,應(yīng)采取必要的安全防護(hù)。
2.3兼容性
性能符合電能質(zhì)量監(jiān)測終端技術(shù)規(guī)范,原則上都可用于地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)。
2.4可擴展性
根據(jù)生產(chǎn)運行的實際需要并結(jié)合規(guī)范要求的監(jiān)測點選擇原則,增加或減少電能質(zhì)量在線監(jiān)測點,逐步健全和完善地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)。
3.系統(tǒng)基本架構(gòu)
電網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)可以是一個覆蓋省級電網(wǎng)的三級監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),由省級主站系統(tǒng)、地區(qū)供電局子站系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測終端和相關(guān)通信網(wǎng)絡(luò)等幾部分組成,整個系統(tǒng)是一個樹型結(jié)構(gòu),其基本構(gòu)架如圖1所示。
省級主站系統(tǒng)(省級電能質(zhì)量監(jiān)控中心):是全省電能質(zhì)量監(jiān)測的管理中心,是全省數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)指標(biāo)分析和電網(wǎng)重點監(jiān)測點的中心系統(tǒng),由通信(數(shù)據(jù)采集)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成,具有數(shù)據(jù)查詢、事件報警、信息發(fā)布、報表定制、數(shù)據(jù)庫管理及用戶二次開發(fā)功能,電能質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于子站或監(jiān)測終端。
地區(qū)級子站系統(tǒng)(地區(qū)供電局電能質(zhì)量監(jiān)控中心):是各地市電能質(zhì)量監(jiān)測的管理中心,由通信(數(shù)據(jù)采集)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、WEB服務(wù)器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成,負(fù)責(zé)對本地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的統(tǒng)計、分析、查詢,電能質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于監(jiān)測終端。
監(jiān)測終端:依靠就地安裝的在線式電能質(zhì)量監(jiān)測裝置對監(jiān)測點電能質(zhì)量的連續(xù)不間斷測量,通過數(shù)據(jù)通訊層自動完成采集數(shù)據(jù)的上傳。
三層之間主要采用電力專用光纖通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
圖1 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)基本架構(gòu)示意圖
綜上,通過對供電局的電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的功能分析,我們可以看出,對電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測、分析不僅能夠使我們掌握全網(wǎng)的電能質(zhì)量水平與狀況,了解運行負(fù)荷引起電能質(zhì)量指標(biāo)下降的內(nèi)在規(guī)律,發(fā)現(xiàn)污染源負(fù)荷的動態(tài)時間分布特性,探索不同污染源負(fù)荷在不同運行工況及負(fù)荷水平下對電網(wǎng)污染的程度,同時能夠使我們?nèi)〉么罅肯鑼嵡以诓煌\行工況的現(xiàn)場數(shù)據(jù),采用統(tǒng)計規(guī)律依照同家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行在線評估,從而使電能質(zhì)最指標(biāo)參數(shù)不僅只有專業(yè)人員能夠分析了解,同時能夠被廣大電力工作者、客戶、特別足我們的決策領(lǐng)導(dǎo)層進(jìn)行分析應(yīng)用,從而指導(dǎo)電力系統(tǒng)的安傘生產(chǎn),并實現(xiàn)電能質(zhì)量污染的綜合治理,最終實現(xiàn)綠色電力環(huán)境。