ACR230ELH電力質量分析儀的設計和應用

圖5　出口OEM儀表外觀

4　 應用案例
世博中心是上海世博會園區內首座永久性場館，位于盧浦大橋東側世博園區B區濱江綠地內，東西長約350米，南北寬約140米，總建筑面積約14萬平方米，現已建成并投入試運營。世博中心作為世博永久性場館中最重要的場館之一，在世博會期間，將承擔世博會運營指揮中心、慶典會議中心、新聞中心、論壇活動中心等功能。
 

圖6　世博中心場館外觀圖

　　上海安科瑞電氣股份有限公司的ACR230ELH在該項目中一舉包攬了中心場館5個變電所的所有電力數顯示儀表。以世博中心地下5個變電所中的1#所舉例：這是一個0.4kV低壓配電站系統，由2個受電柜、2個應急進線柜、1個母聯柜、4個補償柜，155個饋出柜組成。饋出柜負載具體可分為：展覽用電、照明用電、空調風機用電、動力用電和消防用電。配電系統中采用了LED等節能光源、大功率變頻中央空調、展覽用電等大量非線性用電設備，雖然降低了實際的功耗，以實現節能的目標，但是這些設備都是電力系統諧波的主要來源；這些設備即使供給它們理想的正弦波電壓，取用的電流也是非線性的，即有諧波電流存在。這些設備產生的諧波電流注入電力系統中，使系統各處電壓產生諧波分量。這些設備單個容量不大，但基數很大且散布于各處，電力部門又難以治理。假如這些設備的電流諧波含量過大，則會對世博中心場館電力系統造成嚴重影響。

圖7

　　ACR230ELH多功能電力儀表在現場使用之后，用戶除了可以通過該表了解所有常規電參數之外，可以了解世博中心場館現場各種電力設備投運前、后相關系統的電力質量水平及其變化對有關設備的影響，方便電力質量故障診斷和異常的原因測量，為大型公建的穩定運行提供實時數據。
在該項目中主要用到了該產品的以下功能，常規電參數測量、復費率電能計量、電力質量分析、分斷開關的分合狀態指示以及485通訊組網。現場系統網絡結構(如圖8)：現場設備層——網絡通訊層——站控管理層。也即是：先將現場智能設備接入就地的Modbus總線，再將Modbus總線通過串口設備聯網服務器轉換成TCP/IP以太網與監控主機進行數據交換，最終由方便管理人員通過監測系統軟件了解及掌握現場狀況，并進行實時監測。

圖8　系統網絡拓撲結構

　　1）現場設備層采集所需實時監測的電參量：
現場設備層是數據采集終端，主要是由智能儀表組成(此項目中主要為ACR230ELH電力質量分析儀)，向數據中心上傳存儲的參數。世博中心場管項目中，例如主進線回路的三相電流、三相電壓、有功/無功功率、功率因數及頻率；電容補償回路的功率因數、有功、無功功率；聯絡回路的三相電壓、電流；普通低壓出線回路的三相電流、功率；重要低壓出線回路的三相電流、有功、無功功率、電壓和電流的2－31次諧波、諧波畸變率（THDi、THDu）等電參量；
2）網絡通訊層實現數據傳輸：
在現場設備(如ACR230ELH)中采集到的電參量，通過以太網實現系統信息的交換和共享，并將數據提供給總變監控系統。同時，轉達上位機對現場設備的各種控制命令。
3）站控管理層以最直觀方便的形式反映現場各個運行狀態：
站控管理層針對監測系統的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統的最上層部門。監測系統軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現場各類數據信息計算、分析與處理，以報表及圖文方式直觀地體現各種電參量信息及系統運行以來的具有參考價值的歷史數據，如諧波數據、棒圖及曲線，電力能耗的日、月、年報表，日志報表等等。

5　 結束語
江蘇安科瑞電器制造有限公司的ACR230ELH可以實時監測饋出負荷的負載特性，監測電力質量參數，對諧波等參數進行實時分析，便于上位機系統實時監控電力系統運行狀況、諧波污染程度，給世博運行維護工程師提供可靠真實數據，以便他們及時采取合理的應對措施，為實現綠色環保世博保駕護航。

　　文章來源于：《電氣技術》2010年2期。

參考文獻
[1] 《電力電測數字儀表原理與應用指南》，任致程，周中，中國電力出版社
[2] 《電能質量國家標準應用指南》，中國標準出版社
[3] 《數字信號處理原理及其MatLab實現》，電子工業出版社
[4] 《工業與民用配電設計手冊》，任元會，中國電力出版社