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(qū)內首座永久性場館，位于盧浦大橋東側世博園區(qū)B區(qū)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(xiàn)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(shù)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(tǒng)，由2個受電柜、2個應急進線柜、1個母聯(lián)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(tǒng)中采用了LED等節(jié)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(xiàn)節(jié)能的目標，但是這些設備都是電力系統(tǒng)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(tǒng)中，使系統(tǒng)各處電壓產生諧波分量。這些設備單個容量不大，但基數(shù)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(tǒng)造成嚴重影響。

圖7

　　ACR230ELH多功能電力儀表在現(xiàn)場使用之后，用戶除了可以通過該表了解所有常規(guī)電參數(shù)之外，可以了解世博中心場館現(xiàn)場各種電力設備投運前、后相關系統(tǒng)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(wěn)定運行提供實時數(shù)據(jù)。
在該項目中主要用到了該產品的以下功能，常規(guī)電參數(shù)測量、復費率電能計量、電力質量分析、分斷開關的分合狀態(tài)指示以及485通訊組網(wǎng)。現(xiàn)場系統(tǒng)網(wǎng)絡結構(如圖8)：現(xiàn)場設備層——網(wǎng)絡通訊層——站控管理層。也即是：先將現(xiàn)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(lián)網(wǎng)服務器轉換成TCP/IP以太網(wǎng)與監(jiān)控主機進行數(shù)據(jù)交換，最終由方便管理人員通過監(jiān)測系統(tǒng)軟件了解及掌握現(xiàn)場狀況，并進行實時監(jiān)測。

圖8　系統(tǒng)網(wǎng)絡拓撲結構

　　1）現(xiàn)場設備層采集所需實時監(jiān)測的電參量：
現(xiàn)場設備層是數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心上傳存儲的參數(shù)。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(shù)及頻率；電容補償回路的功率因數(shù)、有功、無功功率；聯(lián)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(wǎng)絡通訊層實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸：
在現(xiàn)場設備(如ACR230ELH)中采集到的電參量，通過以太網(wǎng)實現(xiàn)系統(tǒng)信息的交換和共享，并將數(shù)據(jù)提供給總變監(jiān)控系統(tǒng)。同時，轉達上位機對現(xiàn)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(xiàn)場各個運行狀態(tài)：
站控管理層針對監(jiān)測系統(tǒng)的管理人員，是人機交互的直接窗口，也是系統(tǒng)的最上層部門。監(jiān)測系統(tǒng)軟件具有良好的人機交互界面，對采集的現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)信息計算、分析與處理，以報表及圖文方式直觀地體現(xiàn)各種電參量信息及系統(tǒng)運行以來的具有參考價值的歷史數(shù)據(jù)，如諧波數(shù)據(jù)、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(jiān)測饋出負荷的負載特性，監(jiān)測電力質量參數(shù)，對諧波等參數(shù)進行實時分析，便于上位機系統(tǒng)實時監(jiān)控電力系統(tǒng)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(shù)據(jù)，以便他們及時采取合理的應對措施，為實現(xiàn)綠色環(huán)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(shù)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(shù)字信號處理原理及其MatLab實現(xiàn)》，電子工業(yè)出版社
[4] 《工業(yè)與民用配電設計手冊》，任元會，中國電力出版社