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網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在風(fēng)電中的解決方案

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網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)在風(fēng)電中的解決方案
電力系統(tǒng)存在著大量非線性、沖擊性和波動(dòng)性負(fù)荷,比如大功率的變頻設(shè)備及拖動(dòng)裝置、電氣化鐵路、電化產(chǎn)業(yè)的整流設(shè)備、感應(yīng)加熱爐、電弧爐等,這些負(fù)荷造成了電網(wǎng)發(fā)生波形畸變(諧波)、電壓波動(dòng)、閃變、三相不平衡、非對稱性,使得電網(wǎng)電能質(zhì)量的嚴(yán)重降低。同時(shí)由于近年風(fēng)電場建設(shè)提速,對于電能質(zhì)量也帶來一定影響。計(jì)算機(jī)、微處理器控制的精密電子儀器在國民經(jīng)濟(jì)企業(yè)中大量使用,對供電質(zhì)量的敏感程度越來越高,所以對電能質(zhì)量提出了更高的要求,從而使電能質(zhì)量題目及其解決措施逐漸成為研究的熱門。近年來,隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,內(nèi)蒙古地區(qū)風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模增加,用戶對于電能質(zhì)量的要求也日益進(jìn)步,所以開展電能質(zhì)量的研究具有現(xiàn)實(shí)意義。測厚儀| 測速儀| 轉(zhuǎn)速表| 壓力表| 壓力計(jì)| 真空表| 硬度計(jì)| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀| 頻閃儀| 測高儀| 測距儀| 金屬探測器
  Nexus系列儀表不僅僅是一個(gè)全功能的電能質(zhì)量監(jiān)測和分析儀表,同時(shí)也是一個(gè)多功能的電力測控儀表、計(jì)費(fèi)級電能表、數(shù)據(jù)日志記錄儀、故障錄波器,它可以提供被監(jiān)測點(diǎn)的15000~20000個(gè)電參數(shù),包括高精度參數(shù)(刷新速率1秒)和高速參數(shù)(刷新速率0.1秒)。 
  因此Nexus儀表提供的數(shù)據(jù)可以用于風(fēng)電場的出力變化分析,為風(fēng)電的生產(chǎn)治理、負(fù)荷預(yù)告提供依據(jù)。 
  隨著風(fēng)電并網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大,風(fēng)電對電網(wǎng)的負(fù)面影響日益凸顯,用戶也可以根據(jù)Nexus儀表提供的參數(shù),精確分析和評估風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行對電網(wǎng)的影響,量化風(fēng)電的可變性和變化規(guī)律,為采取應(yīng)對措施和手段提供科學(xué)依據(jù)。目前第一個(gè)項(xiàng)目正在河北張家口國投康保牧場100MW風(fēng)電場實(shí)施。 
  要對電網(wǎng)的電能質(zhì)量進(jìn)行改善,首先要對電能質(zhì)量做出精確的檢測和分析、丈量電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平、并分析和判定造成各種電能質(zhì)量題目的原因,為電能質(zhì)量的改善提供依據(jù)。本文提出了網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)測的策略,達(dá)到了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和在線監(jiān)測’>在線監(jiān)測的功能。 
  1電能質(zhì)量監(jiān)測方式 
  目前,國內(nèi)外對電能質(zhì)量的監(jiān)測方式大致分為三種:專門丈量、定期或不定期檢測以及在線監(jiān)測,每一種檢測方法各有利弊。要根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況、經(jīng)濟(jì)承受能力、電網(wǎng)電能質(zhì)量要求,選擇適宜的檢測方法。 
  專門丈量,針對各種干擾負(fù)荷或補(bǔ)償設(shè)備,如電弧爐、換流設(shè)備、電容器組、濾波器等在接進(jìn)電網(wǎng)前后,丈量這些設(shè)備對電網(wǎng)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的影響,通過與國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對照,決定其是否可以投運(yùn)。這種檢測需要有明確的對象,并且有檢測的場地以及必要的條件。 
  定期或不定期檢測,針對普通電力干擾源,根據(jù)干擾的大小、危害程度和需要等采取定期或不定期檢測方式。定期檢測多用于電網(wǎng)電能質(zhì)量的定期普查,主要目的是了解全網(wǎng)電能質(zhì)量水平和干擾源的特性;不定期檢測是針對電力用戶的特殊電能質(zhì)量題目進(jìn)行檢測分析。 
  在線監(jiān)測,也稱為連續(xù)監(jiān)測、全過程監(jiān)測或日常監(jiān)測等。針對大型干擾源,如煉鋼廠、電氣化鐵路等必須按照電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)對電壓偏差、頻率偏差、諧波、電壓波動(dòng)和閃變、三相不平衡等指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)跟蹤監(jiān)測。由于電網(wǎng)用戶日益增多,要求也越來越高,在線監(jiān)測將是今后的發(fā)展方向。但是,在線檢測的本錢也會(huì)比較高。 
  隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和信息技術(shù)的迅速進(jìn)步,為適應(yīng)當(dāng)代電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要,電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)正朝著網(wǎng)絡(luò)化、信息化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。從2008年下半年開始,借助于與國際上著名的電能質(zhì)量監(jiān)測公司合作,在內(nèi)蒙古地區(qū)進(jìn)行了一系列的試驗(yàn),取得了很大的收獲。 
  2監(jiān)測點(diǎn)的確定 
  丈量點(diǎn)的正確選擇直接關(guān)系到丈量的正確度和丈量效果。按照國家電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),為了把握電網(wǎng)內(nèi)的電能質(zhì)量水平,將監(jiān)測點(diǎn)分為電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)。 
  在電網(wǎng)側(cè),500kV、220kV、110kV和35kV變電站的主變和不同電壓等級母線,以及發(fā)電廠主變等處要設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)。特別要提出的是目前電氣化鐵路線路一般直接從220kV變電站引線,通過220kV/25kV降壓對電氣化網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行供電。由于電氣化鐵路對電網(wǎng)的影響比較大,所以在這些出線的地方也要設(shè)置丈量點(diǎn)。在用戶側(cè),存在著各種各樣的負(fù)荷以及電力用戶,有諧波源負(fù)荷、有造成電壓閃變的負(fù)荷等;同樣存在對電能質(zhì)量要求較高的大型企業(yè)用戶,應(yīng)當(dāng)選取向這些用戶和負(fù)荷供電的變電站和各級電壓母線作為監(jiān)測點(diǎn)。由于國家規(guī)劃在內(nèi)蒙古地區(qū)建設(shè)大型風(fēng)電場基地,因而風(fēng)電場的電能質(zhì)量檢測也是重要的監(jiān)測點(diǎn)。 
  3 網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng) 

  圖1 網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng) 

3.1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) 
  網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)由廠站終端子系統(tǒng),通訊網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和主站子系統(tǒng)組成。 
  3.2 廠站終端子系統(tǒng) 
  安裝于變電站或用戶的終端設(shè)備,其數(shù)目可根據(jù)實(shí)際需要的監(jiān)測點(diǎn)來確定。廠站終端子系統(tǒng)主要由兩部分組成:采集裝置和微機(jī)系統(tǒng)。雙方通過485總線進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)交換。 
  采集裝置負(fù)責(zé)對監(jiān)測點(diǎn)的三相電壓和電流進(jìn)行采集,通過485總線將所采集的數(shù)據(jù)傳送到微機(jī)系統(tǒng)。它支持在線對采集速率,采集間隔,485總線等參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,也可以通過總線接受微機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行終端設(shè)置。同時(shí)具備紅外接口方便工作職員進(jìn)行數(shù)據(jù)的人工查詢和核對,以及GPS天文時(shí)鐘同步功能。 
  微機(jī)系統(tǒng)實(shí)際上是產(chǎn)業(yè)計(jì)算機(jī)終端,它支持與多條總線的通訊,定時(shí)對多條總線上的采集裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取,并通過硬盤對數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。微機(jī)系統(tǒng)配備相應(yīng)的計(jì)算分析軟件對實(shí)時(shí)電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,通過各自的檢測算法能得到以下參數(shù):電壓和電流諧波含量、總畸變率(THD);電壓跌落幅值、跳變相位和持續(xù)時(shí)間;三相電壓、電流基波的幅值和相角,以及正序、負(fù)序、零序分量的幅值、相角和不平衡度;電壓短時(shí)間閃變值,長時(shí)間閃變值;電壓偏差和頻率偏差。微機(jī)系統(tǒng)配置了撥號Modem和網(wǎng)卡,可以通過電力系統(tǒng)局域網(wǎng)或電話撥號網(wǎng)絡(luò)與主站子系統(tǒng)保持通訊。 
  3.3 通訊網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng) 
  很顯然,建立專用的電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)可能不現(xiàn)實(shí),但是SCADA系統(tǒng),電能量采集系統(tǒng)和負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)都已經(jīng)建得相當(dāng)完善,并且它們的網(wǎng)絡(luò)都具有一定的擴(kuò)展性,從而電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備可以整合到這些網(wǎng)絡(luò)中。 
  主站子系統(tǒng)和廠站子系統(tǒng)采用局域網(wǎng)或電話撥號網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的方式進(jìn)行通訊。在具備網(wǎng)絡(luò)接口的地區(qū)采用局域網(wǎng)通訊,進(jìn)步了數(shù)據(jù)傳輸速度,更好的體現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性。而在只具備電話撥號網(wǎng)絡(luò)的地區(qū)可采用電話撥號方式通訊,并且預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口,便于升級。這樣的通訊子系統(tǒng)利用了目前電力系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)中的兩種方式,并將這兩種方式進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,最大限度的利用了現(xiàn)有資源,減少了通訊設(shè)備投資。 
  3.4 主站子系統(tǒng) 
  電能質(zhì)量監(jiān)測主站子系統(tǒng)主要提供中心數(shù)據(jù)庫、監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析和存儲(chǔ)檢索、Web數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)頁面、系統(tǒng)報(bào)警和通告信息的發(fā)布、遠(yuǎn)程系統(tǒng)維護(hù)治理和軟件升級、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)訪問等功能。主站子系統(tǒng)大體上由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理服務(wù)器、前置服務(wù)器、Web服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器。主站系統(tǒng)以高性能的交換機(jī)為核心,利用Web服務(wù)器通過軟硬件防火墻、防毒墻與MIS系統(tǒng)連接,利用網(wǎng)關(guān)服務(wù)器通過軟硬件防火墻、防毒墻、路由器與DMS和EMS等系統(tǒng)連接,向終極用戶提供快速、高效的訪問手段,以及安全、可靠的網(wǎng)絡(luò)特性。 
  前置服務(wù)器負(fù)責(zé)與廠站終端子系統(tǒng)進(jìn)行通訊,保證數(shù)據(jù)傳送的完整性和及時(shí)性,并可以遠(yuǎn)程登陸廠站終端,查詢廠站終端狀態(tài),進(jìn)行遠(yuǎn)程參數(shù)的設(shè)置和修改。在前置服務(wù)器中裝有GPS天文時(shí)鐘系統(tǒng),用于保持整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)廠站子系統(tǒng)和主站子系統(tǒng)的時(shí)鐘同步。前置服務(wù)器還具有通道報(bào)警功能,當(dāng)主站子系統(tǒng)和廠站子系統(tǒng)通訊中斷或不能正常進(jìn)行時(shí),將會(huì)發(fā)出通道警報(bào),以便工作職員及時(shí)了解通訊狀況。前置服務(wù)用具有權(quán)限治理功能,可以為不同的用戶分配不同的權(quán)限,以此來限定用戶的訪問權(quán)限。 
  數(shù)據(jù)處理服務(wù)用具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能,負(fù)責(zé)整個(gè)電能質(zhì)量系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計(jì)以及相關(guān)報(bào)表和圖表等應(yīng)用功能的天生、重組和擴(kuò)展。具備數(shù)據(jù)報(bào)警功能,發(fā)現(xiàn)從廠站終端采集上來的數(shù)據(jù)指標(biāo)超常時(shí)將會(huì)在報(bào)表、圖表中進(jìn)行告警標(biāo)注。負(fù)責(zé)接受來自Web服務(wù)器的請求,天生符合請求格式的數(shù)據(jù)格式,并將結(jié)果信息傳送到網(wǎng)關(guān)服務(wù)器,以便不同部分的工作職員通過WEB方式查看。 
  數(shù)據(jù)庫服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫的治理、運(yùn)行維護(hù)、數(shù)據(jù)備份、事故恢復(fù)以及數(shù)據(jù)優(yōu)化等功能。保存所有從廠站終端傳送上來的數(shù)據(jù)和經(jīng)過數(shù)據(jù)處理服務(wù)器處理后得出的結(jié)果數(shù)據(jù),并對這些相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行同一治理和存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫采用了自動(dòng)備份的技術(shù),系統(tǒng)配置了兩臺(tái)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,通過磁盤陣列實(shí)現(xiàn)雙機(jī)的冷熱備用,當(dāng)主數(shù)據(jù)庫服務(wù)器出現(xiàn)故障或停用時(shí),另一臺(tái)備用數(shù)據(jù)庫服務(wù)器立即投進(jìn)使用,保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的正常進(jìn)行。當(dāng)事故恢復(fù)時(shí)候、首先恢復(fù)數(shù)據(jù)庫備份文件,然后恢復(fù)數(shù)據(jù)日志記錄備份、這樣可以恢復(fù)故障前的數(shù)據(jù)記錄。同時(shí),系統(tǒng)采用了SAN、NAS、DAS等技術(shù),從而保證數(shù)據(jù)的完整性、安全性和一致性。 
  Web服務(wù)器負(fù)責(zé)在Intranet/Internet范圍內(nèi)提供Web服務(wù),它分別與網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器建立連接,可從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器直接獲取數(shù)據(jù)形成網(wǎng)頁或通過向數(shù)據(jù)處理服務(wù)器進(jìn)行申請,獲取所要求天生的數(shù)據(jù)格式網(wǎng)頁。用戶可在任意地點(diǎn)、任意時(shí)間通過Web瀏覽器瀏覽網(wǎng)頁,訪問Web服務(wù)器發(fā)布的基于Web形式的數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表展示、曲線展示、報(bào)警信息、設(shè)備狀態(tài)、站點(diǎn)分布、國標(biāo)查詢、記錄查詢等信息,能及時(shí)了解指定日期的電能質(zhì)量狀況,并且可以隨時(shí)下載Word、Excel、文本及圖表等形式的報(bào)表統(tǒng)計(jì)資料。 
  前置服務(wù)器接收各廠站終真?zhèn)傳送上來的數(shù)據(jù),均通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行保存。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾、擇優(yōu)、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算和分析。系統(tǒng)用戶在客戶瀏覽器中瀏覽網(wǎng)頁,以通過HTTP協(xié)議及ActiveX控件向WEB服務(wù)器發(fā)出各種查詢請求,WEB服務(wù)器分析客戶提交的HTTP請求,通過兩種方式來實(shí)現(xiàn):一種方式是直接通過ADO接口從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)天生網(wǎng)頁;另一種方式是通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器的ISAPI接口規(guī)范與數(shù)據(jù)處理服務(wù)器發(fā)出數(shù)據(jù)請求,數(shù)據(jù)處理服務(wù)器根據(jù)WEB服務(wù)器的請求,通過ADO接口從數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)或存儲(chǔ)數(shù)據(jù),按照WEB服務(wù)器的要求將所獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織之后,再通過網(wǎng)關(guān)服務(wù)器送給WEB服務(wù)器。最后WEB服務(wù)器將兩種方式天生的網(wǎng)頁以HTML代碼形式傳遞給客戶端瀏覽器,用戶的所有數(shù)據(jù)治理和系統(tǒng)維護(hù)操縱可全部在瀏覽器中完成。 
4結(jié)束語 
  電能質(zhì)量監(jiān)測是保證電力系統(tǒng)安全可靠和經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的技術(shù)支撐,是保證低壓電網(wǎng)和電氣設(shè)備安全和可靠的重要手段。網(wǎng)絡(luò)化電能質(zhì)量監(jiān)測可以隨時(shí)隨地把握電網(wǎng)的運(yùn)行狀況,這樣就能在供配電系統(tǒng)和用電設(shè)備運(yùn)行失效之前,捕捉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(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整和預(yù)防檢驗(yàn)。對于進(jìn)步電力系統(tǒng)供電的安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性,保證用電設(shè)備的正常工作和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)高效,對于供、用電方都具有十分重要的意義。同時(shí),電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)具有故障錄波功能,能夠記錄下發(fā)生故障時(shí)刻的電網(wǎng)狀態(tài),通過分析,就能判定出發(fā)生故障原因,這對于解決電力故障糾紛提供了可靠的技術(shù)支持,具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。我們在內(nèi)蒙古數(shù)十個(gè)風(fēng)電場都安裝了美國EIG公司生產(chǎn)的在線監(jiān)測系統(tǒng),對于風(fēng)電廠的安全生產(chǎn)和電網(wǎng)的可靠運(yùn)行提供有效的參考數(shù)據(jù)。
發(fā)布人:2012/2/3 11:31:00785 發(fā)布時(shí)間:2012/2/3 11:31:00 此新聞已被瀏覽:785次