我的博客 电能质量分析仪,谐波分析仪,谐波测试仪,集成电路测试仪,电路板故障检测仪httpL://www.art18.net

电能质量分析仪电能质量的关键指标中,电源电压质量的标准是一项重要的内容,它主要以频率质量指标和电压质量指标来衡量.频率质量指标为频率允许偏差的标准;电压质量指标包括电压幅值质量和波形质量.频率质量指标为频率允许偏差的标准;电压质量指标包括电压幅值质量和波形质量.幅值质量包括电压允许偏差,电压波动和闪变,三相电压不平衡度,瞬时过电压与暂态过电压等.波形质量包括谐波含量和电压弦波波形的畸变率.

谐波分析仪电压质量主要是受到大容量非线性负荷及冲击性负荷的影响.凡是具有非线性阻抗特性的电气设备都是电能质量的污染源,包括各种电力电子设备的用电负荷,炼钢电弧炉负荷,电力机车负荷等,使电网中产生电压波动和闪变,产生高次谐波电压,造成系统电压不平衡等,从而引起电压正弦波形畸变.冲击性负荷的影响,主要是电网中大功率用电设备的启动和切换.

谐波测试仪电能质量的污染,影响到电力系统,电力用户,通信系统及其他相关行业.因此,电源电压质量指标恶化造成危害不仅影响了电力系统和相关领域的正常运行,而且对正常的安全可靠用电也造成了一定的威胁.认识电能质量污染的影响并采取相应的防范措施和对策,确保电能的高品质,是优质供电服务的一项重要内容.

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电能质量分析仪电能质量的关键指标中,电源电压质量的标准是一项重要的内容,它主要以频率质量指标和电压质量指标来衡量.频率质量指标为频率允许偏差的标准;电压质量指标包括电压幅值质量和波形质量.频率质量指标为频率允许偏差的标准;电压质量指标包括电压幅值质量和波形质量.幅值质量包括电压允许偏差,电压波动和闪变,三相电压不平衡度,瞬时过电压与暂态过电压等.波形质量包括谐波含量和电压弦波波形的畸变率.

谐波分析仪电压质量主要是受到大容量非线性负荷及冲击性负荷的影响.凡是具有非线性阻抗特性的电气设备都是电能质量的污染源,包括各种电力电子设备的用电负荷,炼钢电弧炉负荷,电力机车负荷等,使电网中产生电压波动和闪变,产生高次谐波电压,造成系统电压不平衡等,从而引起电压正弦波形畸变.冲击性负荷的影响,主要是电网中大功率用电设备的启动和切换.

谐波测试仪电能质量的污染,影响到电力系统,电力用户,通信系统及其他相关行业.因此,电源电压质量指标恶化造成危害不仅影响了电力系统和相关领域的正常运行,而且对正常的安全可靠用电也造成了一定的威胁.认识电能质量污染的影响并采取相应的防范措施和对策,确保电能的高品质,是优质供电服务的一项重要内容.

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电能质量分析仪谐波源可根据特性分为电压源型和电流源型两种类型.

1. 电压源型谐波源

谐波分析仪电压源型谐波源的特点是其谐波电压与外接阻抗无关,如,电力系统中的发电机所产生的谐波电势只取决于发电机本身的结构状态和工作情况.因此,电压源型谐波源产生的谐波量较小,对系统供用电的影响不大.

谐波分析仪例如,具有直流电容器的二极管整流器是一个公共谐波源.尽管电流波形的畸变非常严重，其谐波幅度受交流侧回路阻抗的影响很大，但整流器电压是特征量，受到交流侧回路阻抗的影响较小。因此，根据二极管整流器的特征应用属于电压源型谐波源。

2．电流源型谐波源

谐波测试仪电流源型谐波源的特点是其谐波含量与电力系统的参数无关，主要取决于电流谐波源本身的参数和工作情况，并以配电网络中非线性用电设备产生的谐波源为主。因此，电流源型谐波源产生的谐波量最大，系统供用电中谐波的影响主要是电流源型谐波源。电流源型的内阻抗很大，当外阻抗发生变化时其电流基本不变。谐波电流源的负荷是整个供电系统，包括主系统和所有用户的电力设备。当线性负载施加正弦波电压时，电流是相同频率的正弦波。当非线性负载施加正弦波电压时，电流就不再是正弦波，不仅造成波形畸变，而且产生大量的谐波，使得电能质量受到污染。例如，晶闸管换流器就是一个公共谐波电流源，电流波形的畸变，就是谐波的产生，源于其开关的操作，一般具有足够的直流电感以产生恒定的直流电流。

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电能质量分析仪电网中的谐波主要指频率为工频(基波频率)整数倍成分的谐波及工频非整数倍成分的间谐波.它们都是造成电网电能质量污染的重要原因.电网中的三次谐波是谐波影响的主要成分之一,除电气化铁路和电弧炉负荷是主要谐波源以外,根据大量现场测试的分析结果证实,电力变压器也是电力系统中三次谐波的一个重要谐汉源.电力变压器的激磁电流,铁心饱和及三相电路和磁路的不对称,致使在变压器三角绕组的线电压和线电流中也仍然存在三次谐波分量,尤其在负荷低谷时,随着电网电压的升高,变压器铁心饱和程序加剧,产生的三次谐波含量也随之增大.随着电网大量电容装置的投运,通过对现场谐波实测发现,三次谐波并不是只有零序分量可被变压器三角绕组所环路,而是波及全网,并给电容装置及电网的正常运行带来影响和威胁.例如,电容装置盲目采用串联电抗率为5%~6%的电抗接入电网后,引起三次谐波的放大和导致发生谐振的情况,已为大量的现场事故案例所证实.

谐波分析仪三次谐波的产生,还包括大功率晶闸管整流装置及大量开发应用的电力电子器件,炼钢电弧炉及轧容量的增大,电气化铁路交通的发展应用,包括UPS电源,电子调整装备,节能型灯具及家用电器中的计算机,微波炉等电力电子设备和电器设备应用的大量增加,使各类非线性负荷注入电网的谐波日益增多,造成电网电能质量的污染的影响也越来越大.在这些设备集中使用的地区,如工厂车间,公寓大厦,居民小区,写字楼,酒店商厦等,谐波污染已相当严重.谐波污染的影响使电能质量明显下降,对电力系统的安全,经济运行及电力用户的可靠用电都造成了威胁,因此,对电能质量谐波污染的抑制和治理已刻不容缓谐波测试仪.

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电能质量分析仪PQ132电能质量状态监测系统是一套安装在现场,对现场各供电回路电压,电流信号,开关状态进行长时间不间断监测,分析各回路电能质量和基本电力参数,并兼有故障录波功能,故障预报功能的智能仪器装置.

(1) 测试通道多.测试通道根据现场要求最多可达16路三相信号同时监测。

(2) 可靠性高.采用工业设计,可长期工作于无人值守,环境相对恶劣的现场.硬件,软件性能稳定,功能可靠.

(3) 具有故障录波功能.在线监测多项电能质量指标,对开关变化,电能质量指标超标等故障状态自动录波.

(4) 良好的人机界面.采用WINDOWS操作系统,TCP/IP网络协议,数据可通过网络共享,操作简单,直观.

谐波分析仪电能质量状态监测系统经几年运行,对宝钢热轧厂判断故障原因,调整操作工艺直到非常大的作用.通过对不同开关操作时瞬时电压放大程度分析,可以制定最合理的开关操作程序.通过监测各种操作工艺对轧机负荷的影响,可以选择最合理的轧机操作方法.通过对滤波器端电压的监测,可以预报滤波器电容器的故障.

谐波测试仪目前,又在钢管厂安装了两套PQ132系统,主要用于动态监测钢管厂50B03母线供应电设备运行状态.多年来,由于滤波装置电容器故障原因不明,影响安全生产,该监测装置将重点监测钢管公司滤波装置电容器不平衡电流.通过建立电容器故障的数学模型,正确调整电容器保护的整定值,并结合滤波装置在线监测的测试数据,完善电容器故障的数学模型,解决了保护装置误动作故障预报问题.通过对滤波装置不同组合方式的仿真,给出组合运行建议书,解决因某次滤波器故障而造成停产的问题,保证钢管厂连续安全运行.

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电能质量分析仪目前,有关电能质量方面的检测仪器已不少,但大多数只局限于持续性和稳定性指标的检测,而传统的基于有效值理论的监测技术由于时间太长,仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题.因此,需尽可能地选择满足以下要求的监测与分析仪器.

(1) 谐波分析仪能捕捉快速(毫秒级甚至纳秒级)瞬时干扰的波形.因为许多瞬间扰动很难用个别参量(如有效值)来完整描述,同时随机性强,因此采用多种判据来启动量测装置,如幅值,波形畸变,幅值上升率等.
(2) 需要测量各次谐波以及间谐波的幅值,相位;需要有足够高的采样速率,以便能测得相当高次谐波的信息.
(3) 建立有效的分析和自动辩识系统,使之能反映各种电能质量指标的特性及其随时间的变化规律.
(4) 充分利用网络资源的SCADA系统是实现对电能质量进行全面运行监测的解决办法,目前国内已有多个单位进行试点,并取得了有效的成果谐波测试仪.

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1.电能质量分析仪电能质量监测的难点

(1)持续时间短,如一些动态电压质量问题持续时间只有几个毫秒.
(2)干扰发生的随机性强,如雷击,系统故障,一些非线性负荷的投切等.
(3)电压,电流波形均发生畸变
(4)需要实时监测.因为敏感和严格负荷中,引起电能质量恶化的数量,种类都越来越多.

2.谐波分析仪电能质量监测技术的要求

    传统的电能质量监测是基本有效值理论的监测技术,时间窗太长.现在随着电力的发展和用电要求的提高,仅靠测有效值已不能精确地描述实际的电能质量问题,因此需要发展满足以下要求的新监测技术.

(1)能捕捉瞬时干扰的波形.因为许多瞬间扰动很难用个别参量来完整描述,因此需要采用多种判据来启动量测装置,如幅值,波形畸变率,幅值上升率等.
(2)对电压,电流能同时测量,以后获得潮流信息.
(3)需测量各次谐波的幅值与相位
(4)需有足够高的采样速率,以便能测得高次谐波的信息
(5)建立有效的分析系统,使之能反映各种电能质量问题的特征及其随时间的变化规律.

3.谐波测试仪电能质量监测的指标体系

    由于电能质量问题与供电系统,用户及其用电设备特性都有关,尤其是动态电能质量问题,无论是供电部门还是用户,第三设备制造商都无法独自解决,所以由此而造成的损失也不可能由其中的任何一方来承担.另外,谐波问题的根源主要们于非线性负荷侧,而系统自身产生的谐波含量很小.因此,为了更好地改善电能质量,需要建立系统的,合理的电能质量评估体系,并依此建立有效的经济杠杆以激发各方对电能质量问题的重视.科学的指标体系应满足:

(1)能准确地反映干扰源的位置
(2)电能计费系统应能考虑电能质量因素.
(3)指标应能随着电能质量恶化的加剧而单调变化
(4)能作为明确各方责任的科学依据
(5)电能质量的指标应科学,合理,准确,符合客观实际.

电能质量分析仪传统的电能质量标准都是针对供电系统稳定性方面的要求而制定的,凶手1990~2000年我国国家质量技术监督局颁布的5个电能质量方面的国家标准都属于这种情况.传统的电能质量概念强调的是电能的稳定特征,而不注重其暂态或瞬态的特征,对电能质量的控制也主要是依赖对供电电压的调整和提供对无功的支持.

谐波分析仪随着现代全球高新技术的迅猛发展,适应形势必需求的相关电能质量标准正不断建立和完善,我国2011年也已正式颁布了新的国家标准GB/T 18481-2001《电力系统暂时过电压和瞬态过电压》.该标准对电力系统过电压的基本概念,标准内容.条文说明及一些建议都做了详细的规定和说明.

谐波测试仪新型用电设备对供电可靠性和电能质量提出了更高的要求.在电压暂态性能方面,敏感的数字化用电设备对几个周波内的供电中断和电压下陷都要受到影响和损失.因此,现代电能质量的标准已经不能靠一个或几个行业来决定,而应以满足用户对电能质量的需求作为评估标准,并适应不同层次对电能质量的不同需求.这应该是一个分层次的电能质量标准.

国际上发达国家普遍认为,电压幅值低于0.1p.u.(标幺值)或大于0.5个周波的电压中断,对敏感用户都属于断电故障,而这样的速度对传统的自动重合闸和备用电源自投装置都是不能胜任的.此外,电压下跌越来越成为严重的电能质量问题,IEEE出于对大型计算机电能质量的要求,采纳了美国信息技术工业协会ITIC电压容限曲线及相关的国种典型电压扰动,防止电压扰动造成计算机及控制系统误动和损坏,已将ITIC电压容限曲线作为IEEE STD446-1980国际标准的组成部分.IEEE第22委员会和其他国际委员会最近推荐采用11种专用术语来说明电能质量中的主要扰动,题目分别是:断电,频率,偏差,电压暂降,电压上升,瞬时脉冲,电压波动,电压切痕和波形畸变.同时,IEEE对现代供电系统中典型的电磁现象进行了特征分类,将电磁暂态现象分为:瞬时,短时和长期的电压变动三大类,在此基础上又进一步细分出18个子类,其中尤以电压中断和陷落为大家所关注.这些问题往往是由于电力线路受到雷击,或对地放电,或受到外力破坏等原因引起,致使保护动作跳闸,失电后又重全闸等原因而产生的.由于这种暂态的电压变化现象严重影响了敏感和严格用电负荷的正常运行,因而已成为现代电能质量的主要问题之一.

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1. 电压互感器的误差

电能质量分析仪电压互感器的误差减小,要尽量降低其绕组电阻,减小绕组漏抗,工作在欠额定负荷条件下,同时电压互感器工作的磁通密度要选得较低,才能具有较好的频率特性.武汉高压研究所的试验表明,标准的电压互感器工作于60Hz,90%~110%的额定电压,波形畸变率达到8%的条件下,变比修正系数的误差小于5%,相角特性在小于4kHz的整个频率范围内基本上是线性的，在3~3.5kHz频率段，典型的相角误差为10摄氏度.

2. 电流互感器的误差

谐波分析仪由于电流互感器工作时相当于短路运行状态,工作磁通密度较低,同时一般选用的铁心材料为冷轧硅钢片或铁莫合金,性能较好,在正常使用条件下离磁饱和区较远,因此频率特性较好,能比较准确地反映波形畸变的实际情况.但要保证电流互感器的精度,二次负载的容量要低于电流互感器的额定容量.

3. 电流传感器的误差

谐波测试仪电能质量测试系统通过电压互感器和传感器输入信号,一般应将电流互感器信号隔离转换成电压信号测量.在我国,大多数的电流互感器二次额定电流为5A,因此一般可采用KT5A/P磁平衡式电流传感器实现5A/5V信号转换与隔离.KT5A/P磁平衡式电流传感器的技术指标在小于3.0kHz范围内能满足较高精度的测量要求。

4．抗混叠滤波器的误差

电能质量测试系统的抗混叠滤波器一定要设计合理,一般分析至50×50Hz,若每周期采样128点,则要求抗混叠滤波器在大于78×50Hz时,幅值应衰减到20%以下.在50×50Hz以下,则幅频特性应平坦.特别是15×50Hz以下,就更加平坦(±0.5%).

为能准确计算电路参数,仪器生产厂家应提供所设计的有源滤波器的幅频特性和相频特性技术数据.

5.频率自动跟踪

电网频率一般在50±0.5Hz范围内变化,要准确分析波形畸变,采样频率应准确跟踪系统频率变化,在一个信号周期内以准确采样128点,否则分析将产生较大的误差.理论计算表明,频率跟踪误差应小于0.01Hz,才能使误差在允许范围内(畸变率精确到0.1%).

实践证明,采用硬件法实现频率准确跟踪很困难,而采用非整周期采样点数FFT算法则比较准确,可使泄漏误差减小到允许范围以内.

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电能质量分析仪当配电系统非线性用电负荷比重较大,并联电容器组投入时,一方面由于电容器组的谐波阻抗小,注入电容器组的谐波电流大,使电容器过负荷而严重影响其他使用寿命在旦夕,另一方面当电容器组的谐波容抗与系统等效谐波感相等而发生谐振时,引起电容器谐波电流严重放大使用电容器过热而导致损坏,因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大使电容器过热而导致损坏.因此,电压谐波和电流谐波超标,都会使电容器的工作电流增大和出现异常,例如,对于常用自愈式并联电容器,其允许过电流倍数是1.3倍额定电流,当电容器的电流超过这一限值时,将会造成电容器的损耗增加,发热异常,绝缘加速老化而导致使用寿命降低,甚至造成损坏事故.同时,谐波使工频正弦波形发生畸变,产生锯齿状尖顶波,易在绝缘介质中引发局部放电,长时间的局部放电也会加速绝缘介质的老化,自愈性能下降,而容易导致电容器损坏.

谐波分析仪例如,常州地区某110kV变电站10kV母线上的电容器多次发生原因不明的过电流保护动作，电容器开关跳闸，时间大多在早峰或晚峰用电期间,有几次发生伴有主变压器后备保护复合电压过流保护发信号,甚至还发生了10kV I II段母线上的两台电容器同时跳闸的特例，经检查电容器和过流保护装置均正常,通过分析与监测确认跳闸原因是由于谐波干扰引起的.高次谐波对电容器安全运行的威胁很大,除能造成电容器的过电流,过电压外,还会增加其附加损耗,使电解质加速变化,从而纷乱其绝缘寿命,严重的还会使电容器成批损坏,故必须予以充分注意.针对上述电容器频繁跳闸情况,采取了以下措施:对35kV及10kV的大用户进行了排查。针对上述电容器频繁跳闸情况，采取了以下措施：对35kV及10kV的大用户进行了排查,对110kV变电站进行定期的波形测试，并分析其多次谐波相对基波的百分值.按照电力系统谐波管理规定,电网中任何一点电压正弦波的畸变率(各次谐波电压有效值的均方根值与基波电压有效值的百分比),均不得超过规定谐波测试仪.

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