零压降说明书解析.docx
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零压降说明书解析
DSB-508型
零压降电量管理装置
使用说明
一、概述
智能电网的一个重要特点就是通过强化用户端的用电信息的采集和管理,达到节能降耗的目的。
对电力供应进行智能化改造,以此来降低成本,提高效率,提高整个电网的可靠性,使运行和管理达到最优化。
因此DSB-508型零压降电量管理装置作为一个基于数字跟随技术的用户端电能管理设备,符合国家电网提出的“构建智能化电网,打造信息化企业”科技发展规划。
DSB-508零压降电量管理装置是根据广大电力用户的实际需求,采用先进的数字电压跟随技术设计而成的零压降智能电量装置,即消除压降,减少电能计量误差。
该装置具有设计科学;性能优良可靠;结构紧凑;外型美观;操作维护方便等特点,并具有良好的扩展性,灵活性和兼容性。
可准确快捷的采集、处理、存储和传输电能量数据。
零压降电量管理装置,可广泛应用于电力系统及冶金、大型厂矿、石油化工、轨道交通等各种用电场所。
二、目的和意义
根据DL/T448-2000规程的要求定期对电压互感器二次计量回路的压降进行测量,要求对Ⅰ、Ⅱ类用户,用于贸易结算的电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%,其余类的用户,电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.5%。
随着体制改革深化和发展,加强客户需求侧工作越来越得到各级领导的重视,特别是对大用户的电能计量回路的改造工作更显得十分重要,在最近的大用户计量普查中发现存在许多与省公司所要求不符的地方,急需进行规范改造。
为避免电量的流失以及降低线损率创造条件,通过技术改造提升其计量准确性和安全可靠性,以整体提高计量准确度提供可靠的技术支持。
电能计量的综合误差是由电压互感器(PT)的误差、电流互感器(CT)的误差、电度表的误差、电压互感器二次导线压降所引起的计量误差所组成。
根据多处电网普查测试的结果,在这四项误差中,电压互感器二次导线压降引起的计量误差往往是最大的。
造成电压互感器二次导线压降过大的原因是:
由于变电站各馈线电能表的电压输入信号一般是共用同一组母线上的PT信号,从PT到电能表之间的二次信号线较长。
变电所和大中型用电户的高压电能计量装置中,PT二次接线端子与电能表之间需要数十米甚至几百米的连接电缆线。
当导线的截面积较小时,长导线的电阻就比较可观。
此外,中间接有快速开关、保险管,再加上二次接线端子松动以及保险管两端的金属部分氧化等原因造成二次接线阻抗较大。
在这样长的具有较大电阻的连接电缆线上,如果PT二次回路所接入的表计、继电保护装置及其它负荷较大,则较大的负荷电流将引起较大的二次回路压降,其直接后果是造成少计发电量、供电量、用电量,以致少收电费,造成发供电量不平衡、线损超标等。
因此,对PT二次压降产生的误差进行测试及改造,在全电力系统来说已显得非常重要,对电厂生产、经营核算、合理计量具有重要的意义。
三、产品特点
由于PT小母线导线截面积太小;
PT二次回路导线太长;
PT二次回路节点过多,接触电阻太大;
导致:
回路中阻抗R1较大。
PT小母线上压降较大。
V=I*R1
电压互感器计量二次回路带负载过多。
普遍认为计量二次回路额定容量较大,接入了这些设备也没有超过额定容量,对计量没有影响。
这是一个认识上的误区,电压互感器二次负荷不仅影响电压互感器的误差,还影响二次压降。
导致:
PT二次回路中电流较大。
PT输出电压被严重拉低,PT内部压降巨大。
DSB-508型零压降智能电量装置的研发正是针对目前电压互感器二次信号传输过程中存在的电压降引起的电能计量误差,解决了电力资源没被合理配置,造成能源和财富的损失。
DSB-508型零压降智能电量装置是一种创新性的、集零压降计量、监控和显示于一体的新型装置。
具体特征为:
(1)通过独特的基于数据跟随技术设计,实现电压互感器二次信号传输到控制室的压降为零;
(2)自动切换功能:
通过实时监测数据跟随器输出侧电压的在线状态,控制继电器单元的吸合,从而实现电压信号正常传输时,零压降智能电量装置投入运行,如果无电压信号传输或出现其他特殊故障时,零压降智能电量装置功能自动切除,不仅保证整套装置的计量精度,而且确保装置安全可靠运行;
(3)通过现场显示屏实时显示零压降计量功能的在线工作状态和故障信息。
四、遵循标准
《DL/T721-2000配电网自动化系统远方终端》
《DSB-508型零压降智能电量装置技术说明书》
五、引用文件
GB/T2421电工电子产品环境试验总则
GB/T2423.1电工电子产品环境试验低温
GB/T2423.2电工电子产品环境试验高温
GB/T2423.10电工电子产品环境试验振动(正弦)
GB/T16935.1-1997低压系统内设备的绝缘配合原理、要求和试验
GB/T17626.2-1998静电放电抗扰度试验
GB/T17626.3-1998射频电磁场辐射抗扰度试验
GB/T17626.4-1998电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
六、国内外研究水平综述
电压测量在电力系统中极为重要,它为电力系统提供计量、控制和继电保护所必要的信息。
高压电力线路的电能计量,必须通过PT将高电压按精确的比例降至低压,再送电能表进行测量。
通常情况下,PT与电能表的距离为几十至数百米,二者通过二次线路连接。
而二次线路电缆存在一定的电阻,线路上的保险、控制开关刀闸和线路接头等也具有一定的接触电阻,因此,当PT负载电流通过二次回路时,将在这些电阻上产生压降。
在一些变电站,继电保护装置、自动装置及其他监测仪表与电能表共用一个PT绕组,由此将产生更大的二次线压降。
PT二次线压降致使电能表所测量的电压低于PT输出端口的电压,产生测量误差。
这一负误差造成的电能量漏计致使发、供电企业每年产生上千万元的经济损失,成为亟待解决的技术问题。
针对传统电压互感器二次输出的模拟电压信号传输过程中存在的电压降,国内外提出了很多方法,典型的有以下四种:
1)最为简单和常见的方法是加粗电压互器感二次连接导线的截面、减小二次连接导线的长度,以及减小各接点接触电阻。
这种方法的缺点是:
即使导线再粗,也不能解决接触电阻及导线电阻所带来的问题;
2)将电度表调快。
根据一次回路消耗电能的有功分量及无功分量计算出的平均
,以及测得的PT二次导线压降,可以计算得出PT二次导线压降所引起的电能计量误差
值,将电度表调快
,用以抵消二次导线压降所引起的负误差。
应指出,当
变化过大或
过大时,均不宜采用此法。
因此该方法的适应面窄,存在较大的不确定性,不符合计量法的规定,因而不存在科学性和推广价值;
3)装设电度表的专用二次回路,采用专用计量回路。
包括采用专用的电压互感器二次计量绕组,避免继电保护、测量回路对计量回路的影响;采用专用的计量二次电缆及专用的开关、熔断器和接线端子等。
此措施可从设备配置的角度减少了电压互感器二次回路电压降,但由于还存在开关、熔断器和接线端子等设备,因它们的接触电阻较大造成的PT二次压降较大,难于满足对Ⅰ类电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.2%的要求;
4)采用电压误差补偿器来补偿二次导线压降引起的比差和角差。
其原理是在二次回路中加入一个补偿电压,用以补偿二次导线压降引起的比差和角差。
产生这个补偿电压的装置有多种:
定值补偿器、电流跟踪式补偿器、电压跟踪式补偿器。
第一种利用自耦变压器和移相器来补偿比差和角差,使得PT二次端电压和电能表计端电压幅值和相位相等,从而达到补偿的目的。
它的缺点是受负载影响大,仅适合于负载不变或变化小的工况,它的效果较差;第二种利用电子线路通过对PT二次回路电流的跟踪,产生一个与二次回路阻抗相等的负阻抗,使得二次回路总阻抗等效为零,从而压降为零。
它的缺点是如果二次回路的阻抗变化了,就不能自动跟踪了。
第三种方法利用实时测量PT二次端电压和电能表计端电压的电压,对它们进行比较,产生一个与二次回路压降大小相等、方向相反的电压叠加于PT二次回路,使压降等效为零。
这种补偿器是动态补偿,适用于较多的场合。
缺点是:
需要铺设长的获取比较信号的电缆,从而引入一定的电磁干扰;此外还存在补偿电压有谐波的问题,成本较高且可靠性要求高。
综上所述,上述方法都不同程度的存在缺陷,以至于长期以来,PT二次压降产生的计量误差问题都没有得到很好的解决。
七、应用前景
新颁布实施的《电能计量装置技术管理规程DL/T448-2000》不仅适当延长了运行中的电能表现场检验周期,还延长了运行表的检定轮换周期。
管理规程强调电能计量装置管理的重点应放在计量二次回路上,并要求以现场检验及运行状态监测来保障电能计量装置的准确、可靠运行。
随着我国电力企业经济改革的深入发展,电能计量越来越受到各电力企业的重视,电能计量装置中各个组成单元的质量水平也不断提高,特别是电能表的误差合格率近年一直保持在99.7%~100%,但是作为电能计量装置重要组成部分的电压互感器二次回路压降,并未从实质上解决问题。
从多年的运行经验来看,PT二次导线压降引起的电能计量误差是惊人的,因此,本项目针对这一突出难点问题,通过独特的基于数据跟随器设计,使PT二次线路的综合等效阻抗为无穷大,给解决这一难点问题提供了一种全新的思路和技术手段,另外,由于电能计量的准确性和公平性是全社会共同关注的问题,所以本装置的推广将带来巨大的社会效益和经济效益。
八、理论基础和实践依据
8.1理论基础
针对目前电压互感器二次信号传输过程中存在的电压降引起的电能计量误差,通过设计独特的数据跟随技术,实现电压互感器二次信号传输的零压降,并且通过实时监测数据跟随器输出侧电压的在线状态,控制继电保护单元,从而实现电压信号正常传输时,零压降计量功能投入运行,而无电压信号传输或出现其他特殊故障时,零压降计量功能自动切除,原有的电压互感器提供二次模拟电压信号至电能表继续运行,不仅保证整套装置的计量精度,而且确保装置安全可靠运行。
8.2实践依据
8.2.1基于数据跟随技术的高准确度、大功率、兼容性设计
为了与现有传统的计量设备、PT切换控制设备兼容,该装置在将PT二次电压信号传输至控制室后,必须具备100V或57.7V的模拟高电压输出接口,同时还必须达到0.05级至0.1级的信号转换准确度,因而具有较高的技术难度。
必须从电路设计、器件筛选、单元电路的保护等多方面进行综合考虑。
同时还必须设计与该电路配套的大功率、低纹波的高稳定度高压直流单元。
8.2.2智能监控功能的设计与实现
计量装置的可靠性和长期稳定性一直是被重点关注的问题,为了保证可靠运行,装置必须具备自诊断功能,实现预警和控制,并且可以在装置出现故障期间,自动切换至电压互感器正常的二次信号输出通道,从而大大提升计量装置的可靠性。
九、项目技术优势
本项目是针对传统电压互感器二次回路信号传输存在的问题而提出的一种集零压降计量、监控和显示于一体的源创性解决方案,具体有以下五大技术优势:
1)电压互感器二次信号传输电压降为0,实现零压降计量;
2)电压互感器二次侧电缆传输过程中相位无偏差,具有单位功率因数;
3)独特的高稳定度高压直流单元设计保证在市电大幅度波动时,直流工作单元仍然安全可靠地给高压供电,确保零压降计量功能正常工作;
4)实时监控零压降计量功能工作状态,不仅保证整套装置的计量精度,而且确保装置安全可靠运行。
具体为:
通过实时监测数据跟随器输出侧电压的在线状态,控制继电保护单元,从而实现电压信号正常传输时,零压降计量功能投入运行,而无电压信号传输或出现其他特殊故障时,零压降计量功能自动切除,原有的电压互感器提供二次模拟电压信号至电能表继续运行,不会引起电能计量的损失;
5)具备现场显示功能。
通过显示屏实时显示零压降计量功能的在线工作状态。
十、项目可行性方案
零压降智能电量装置是针对目前电压互感器二次信号传输过程中存在的电压降引起的电能计量误差,而提供的一种集零压降计量、监控和显示于一体的新型智能装置。
10.1数据跟随单元
通过改变PT二次测阻抗为无穷大,使得回路电流为0;输出阻抗无穷小,带负载能力强;实现零压降传输。
10.2直流供电单元
作用是给数据跟随单元提供工作所需的直流单元,这里采用直接将控制室的交流220V电源变换成数据跟随所需的直流工作电压。
10.3继电保护单元
当电压互感器二次侧电压正常传输时,继电保护单元吸合,数据跟随单元,即零压降计量功能投入运行,而无电压信号传输或出现其他特殊故障时,继电保护单元断开,数据跟随单元,即零压降计量功能自动切除,原有的电压互感器提供二次模拟电压信号至电能表继续运行。
10.4信号采集单元
信号传输比为1:
1,没有幅值衰减;
输入输出没有相位差。
10.5西门子PLC监控器
实时监测数据跟随器输出侧电压的在线状态,控制继电保护单元,从而实现电压信号正常传输时,零压降计量功能投入运行,而无电压信号传输或出现其他特殊故障时,零压降计量功能自动切除。
10.6显示器
通过现场显示屏及指示灯实时显示零压降计量功能工作状态及各种故障信息。
十一、项目可行性分析
本项目是在深入研究传统电压互感器二次回路信号传输所存在的各种难点问题后,提出的一种全新的解决方案。
11.1理论可行性
1)兼容性:
本项目研究的零压降智能电量装置充分考虑了计量的特点,输送到控制室的模拟电压信号为57.7V或100V,与现有的电子式电能表完全兼容。
2)计量精准:
通过设计独特的与传输线路串联的数据跟随技术,使整个电压互感器二次侧传输线路综合等效阻抗为无穷大,负荷电流为0,从而实现电压互感器二次信号传输的零压降,完全满足Ⅰ、Ⅱ类电能计量装置的国家标准。
11.2实践可行性
1)工程施工简单:
本项目保留了传统互感器的一次及二次部分,现场可以在一次设备不停电的情况下进行安装,施工简单。
2)运行可靠:
a)独特的高稳定度高压直流电源设计保证在市电大幅波动时,直流工作单元仍然安全可靠地给高压运放供电,确保零压降计量功能正常工作;
b)本装置的智能监控功能保证零压降计量功能出现故障时,可以自动切换到由原有的电压互感器提供二次模拟电压信号至电能表继续运行,不会引起电能计量损失;
综上所述,本项目已经具备了较高的理论及实践可行性。
十二、项目经济效益分析
一般电网零压降改造前PT二次回路框图如图1所示,经过大量的测试及论证,得出造成PT二次压降超差的具体参数有两个:
一个是回路的直阻,另一个是回路的电流。
若想解决二次压降的问题,就必须降低这两个参数。
对于前者,一般需更换截面积较大的二次电缆,或通过减少回路中的接点从而减小PT二次回路中各接点的总接触电阻,但是均改造复杂,并且也很难满足对Ⅰ类电能计量装置中电压互感器二次回路电压降应不大于其额定二次电压的0.25%的要求。
因此,本项目通过设计独特的数据跟随技术,使整个电压互感器二次侧传输线路综合等效阻抗为无穷大,PT二次回路电流降为0,从而实现电压互感器二次信号传输的零压降。
图1改造前PT二次回路框图
某电网进行零压降技术改造后,PT二次压降较改造前有了大幅下降,母线PT二次压降平均降低1.02V。
以该电网公司某月为例,该月电网送出电量47771.86万kWh,保守算法将挽回损失电量=47771.86×1.02%=487.27万kWh,以销售电价为0.194元/kWh计,至少挽回经济损失=487.27×0.194=94.5万元。
从以上计算结果可看出,本项目零压降技术改造的经济效益极为显著。
由此可见,由于PT二次压降的存在,直接影响电网各项技术经济指标的正确计算,而随着电网供电量的日益增长,本项目零压降智能电量管理所带来的经济效益也将更加显著。
十三、DSB-508零压降电量管理终端安装示意图
图2零压降电量管理终端安装示意图(三相四线电能表)
图3零压降电量管理终端安装示意图(三相三线电能表)
1.参考尺寸(深×宽×高,单位mm):
450×330×100;
2.在装置背部定位如图所示的4个孔径为6mm的安装孔,用于将本装置外挂于柜子上;
3.在装置底部共有11个进/出线端子,其中如图所示,从左侧依次为:
进线端子A1、B1、C1、N1依次与外接PT的出线a、b、c、n相连,出线端子A2、B2、C2、N2依次与外接电能表的进线a、b、c、n相连,本装置所需电源的火线L和零线N外接空开后,分别与控制室电源的火线及零线相连。
十四、售后服务
为保证我厂所供设备的安全、正常投运,我厂将派技术熟练、称职的人员到设备安装现场进行技术服务。
技术服务安排如下:
(1)现场安装技术指导
设备安装过程中,视工作情况厂家派出常驻工程现场的人员,以提供现场服务。
厂家派出人员在现场负责技术指导,并按标准要求检查安装质量。
(2)现场培训
工厂技术人员在现场对值班人员进行必要的现场操作、维护培训,保证系统在现场的正确使用,使用户掌握系统正常运行维护技术。
(3)现场调试
在系统设备现场安装完毕后,工厂派出工程师现场进行系统设备的调试,按照技术协议要求完成系统在现场投运前的联调,通过工程的现场验收后,使系统能正常投入运行。
(4)一个月试运行期间的服务
在系统一个月的试运行期间,厂方提供及时快速的现场服务,视需要在此期间派出一至二名技术人员常驻现场,厂方免费更换在此期间出现问题的部件,同时对用户进行现场技术培训。
(5)保证期服务
1)系统投运验收合格后,设备进入保证期,卖方对设备免费保修24个月,保证期内,如由于买方操作使用不当造成损坏,则买方应付损坏的硬件成本费。
2)卖方对设备提供终身维修服务,设备过了保证期以后出现的故障,厂家保证提供及时的维修服务。
3)对现场用户的服务要求,厂家保证4小时以内作出明确答复,并以最快的速度赶到现场。
4)提供远方诊断功能,并定期询问设备现场运行情况。
5)为保证设备的正常运行,厂家负责向用户长期提供必要的备品、备件。
6)长期向用户优惠提供我公司产品的备品备件。
尊敬的客户,如果您在使用本产品中有任何疑问,敬请来电咨询本公司服务部门,一定会给你们满意的答复。
若开机自检正常,则自动启用零压降工作模式,显示“零压降方式运行
F2原始方式运行”,表明装置此时正常工作在零压降模式,如果要使装置切换到
原始工作模式,按下F2(按键),装置即进行切换。
若人工操作或者装置故障使系统运行在原始工作模式,则显示“原始方式工
作F1零压降方式运行”,此时按下F1按键,装置切换到零压降工作模式。
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