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供配电系统监测保护|智能建筑设备自动化系统

时间:2023-08-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:同样,恢复供电时,控制系统也将有相应的恢复供电控制措施。当电压过高或过低时,监测系统应予以报警,同时需采取系统或局部的调压及保护措施。在设计中应尽量使单相负荷平衡地分配在三相中,对相电压不平衡敏感的负荷应采用分开回路的措施,同时监测系统应予以报警。

供配电系统监测保护|智能建筑设备自动化系统

为了对供配电系统设备的运行状态及供电情况及时、准确地了解和掌握,同时为了保证供配电质量与系统安全,要对供电系统的电流、电压、有功功率无功功率功率因数、有功电能、无功电能及频率等参数进行监测,并通过电量变送器转化为统一的直流参数变量,然后通过A/D转换,以数字信号形式被计算机监控系统采集,同时经过计算处理,供显示、打印、存储及分析使用。

另外,电网的供电状况随时受到监视,一旦发生电网全部断电的情况,控制系统应做出相应的停电控制措施,应急发电机组将自动投入,确保消防、保安、电梯及各通道应急照明的用电,而类似空调系统、洗衣房等非必要用电负荷可暂时不予供电。同样,恢复供电时,控制系统也将有相应的恢复供电控制措施。

1.高低压端电压及电流自动检测

对6~10kV高压线路的电压及电流测量方法如图3-23a、b所示。低压端(380V/220V)的电压及电流测量方法与高压侧基本相同,只不过是电压和电流互感器的电压等级不同而已。

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图3-23 高压线路的电压及电流测量方法

2.功率、功率因数的检测

通过测量电压与电流的相位差可测得功率因数,有了功率因数、电压、电流数值即可求得有功功率和无功功率。因此,可以先测量功率因数,然后间接得出功率数据,这是一种间接测量功率的方法。

比较精确的测量功率方法是采用模拟乘法器构成的功率变送器,或者用数字化测量的方法(高速采样电压、电流数据,再对数字信号进行处理),直接测量功率数据。

3.供电品质的监测

供电品质的指标通常是电压、频率和波形,其中尤以电压和频率最为重要。电压质量包括电压的偏移、电压的波动和电压的三相不平衡度等。

(1)频率 在电气设备的铭牌上都标有额定频率,我国电力工业的标准频率为50Hz。由于频率直接影响电子设备的正常工作,因此对于频率的偏差要求很严格,国家规定电力系统对用户的供电频率偏差范围为±0.5%。

对电网频率的检测可在低压侧进行,在电网的频率偏差超过允许值时,监测系统应予以报警,必要时应切断市电供电,改用备用电源或应急发电机供电。

(2)电压偏移 各种电气设备的铭牌都标有它的额定工作电压,但在实际运行中,由于电力系统负荷的变化或用户本身负荷的变化等原因,往往使用电设备的端电压偏离额定值。电压低于额定值往往发生在高峰负荷时长线路的末端,电压高于额定值往往发生在低负荷时线路的始端。

当电压过高或过低时,监测系统应予以报警,同时需采取系统或局部的调压及保护措施。对电压偏移的改善,一般要求在电网的高压侧采取措施,使电网的电压随负荷的增大而升高,反之随负荷减少而使电压降低。对于重要的负荷,宜在受电或负荷端设置调压装置及稳压器。(www.xing528.com)

(3)电压波动及谐波 电动机的起动,电梯、电焊类冲击负荷的工作,将引起供配电系统中的电压时高时低,这种短时间的电压变化称为电压波动。电力系统中交流电的波形,从理论上讲应该是正弦波,但实际上由于三相电气设备的三相绕组不完全对称,带有铁心线圈的励磁装置,特别是大型晶闸管装置、电力电子设备的应用,在电力系统中产生了与50Hz基波成整数倍数的谐波,于是电压的波形发生畸变成为非正弦波。

电压波动及谐波对电气设备的运行是有害的,照明和电子设备对电压波动比较敏感。国内外许多研究成果都表明,谐波不仅严重影响电气设备的安全正常运行,而且对通信系统和计算机系统等也有较大影响,因此消除/抑制谐波是十分重要的。

传统的无源型LCR滤波器已被用来解决这一问题,但由于结构原理上的原因,无源滤波器在应用中存在着一些难以克服的缺点:

1)滤波器只对调谐点的谐波效果明显,而对偏离调谐点的谐波无明显效果,实际应用中不可能无限地增加滤波器;

2)当系统中谐波电流增大时,无源滤波器可能过负荷,甚至损坏设备;

3)电源阻抗强烈地影响滤波特性,严重时在电源和滤波器间可能发生谐振,这就是所谓的谐波放大现象。

20世纪70年代中期,Gyugyi等提出的有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)是消除和抑制谐波的新型技术,从理论上来说,APF可以完全消除谐波,同时也可完全补偿无功电流。

(4)电压的不平衡度 低压系统中一般采用Yy0联结三相四线制,单相负荷接于相电压上。由于单相负荷在三相系统中不可能完全平衡,因而三个相电压不可能完全平衡。电压的不平衡度可以通过测量三个相电压及三个相电流的数据,再经相互比较其差值来得到,差值越大,则不平衡度越大。当这个不平衡电压加于三相电动机时,由于相电压的不平衡使得电动机中的负序电流增加,因而增加了转子内的热损耗。

在设计中应尽量使单相负荷平衡地分配在三相中,对相电压不平衡敏感的负荷(如电子计算机类设备)应采用分开回路的措施,同时监测系统应予以报警。

4.系统保护监测与报警

系统保护有过电流保护、速断保护、重合闸保护、温度保护、差动保护、接地故障保护、过电压保护、欠电压保护、过负荷保护、电机保护、变压器保护等,这些保护信号即为故障信号,这些信号在二次回路设计中通过信号继电器来接通光字牌作为就地指示,事故信号送入计算机监控系统时,则计算机监控系统也会显示与报警。

5.节能管理

现场监控站的监控器根据用电量的统计与分析,通过预先编制的程序,对用电高峰和低谷用电状况下变压器投入的台数进行合理的控制,提高变压器的利用率,而且供配电监控系统通过软件对用户用电量的监测、分析、预测,对系统负荷做相应的控制与调整,最终达到节约用电的目的。

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