以2060年实现碳中和的背景设定来设想以新能源为主体的新型电力系统的概念情景。基于实现碳中和的要求,能源供给侧应实现脱碳,清洁能源成为主力能源,化石能源逐步退出,尤其是光伏、风电将成为新增能源主力军;终端电能消费大幅度提升,到2060年,电能占终端能源消费比例将达到70%左右。除了以电能作为直接能源外,目前尚未使用或者大规模使用电力的工业等领域将广泛使用电能,如铁路电气化水平大幅提高,电动汽车更加普及,通过电炉炼钢等等。电能除了直接使用,还可间接制造能源,即电能的多元化转换(Electric power-to-X),例如通过电解水制氢,用于交通、工业,用能呈现泛电气化趋势。在泛电气化背景下,电能在能源消费中占比将达90%(直接利用+间接利用)左右。
2060年实现碳中和情景下的新型电力系统中,从电源形态来看,装机和发电量以可再生能源为主。相比现在,火电将大幅减少,风电、光伏大幅增加,核电、生物质发电也明显上升,发电装机总容量约100亿千瓦,其中风光装机总容量约为90亿千瓦,火电装机约为5亿千瓦,水电装机约为4.5亿千瓦,核电装机约为3亿千瓦,其他能源装机约为2亿千瓦。风光发电量约为15万亿千瓦时。
从电网形态来看,高渗透率接入新能源将深刻改变传统电力系统的形态、特性和机理。配电网将与分布式电源协同发展,新型电力系统的电网将以“大电网+主动配电网+微电网”的形态呈现,电力系统柔性可控,透明是新型电力系统的主要特征。系统可以“无条件”地接受新能源,由于系统装机容量、发电量显著增加,因此拥有“无限大”的功率、“无限多”的能量,系统的可靠稳定依靠功率的动态平衡和能量的动态平衡。
1 概述(LYYB5000手持氧化锌避雷器带电测试仪专业产品值得您信赖)
氧化锌避雷器综合测试仪用于检测氧化锌避雷器(MOA)的各相电气性能。该仪器适用于各个电压等级的氧化锌避雷器的现场带电检测以及停电状态下试验室做的出厂和验收试验。通过测量全电流及阻性电流等参数,可以及时发现氧化锌避雷器内部绝缘受潮和阀片老化等危险缺陷。
2 功能及特点(LYYB5000手持氧化锌避雷器带电测试仪专业产品值得您信赖)
2.1 仪器小型化、手持式设计,体积小、重量轻便于携带和操作。
2.2 采用带有DSP浮点处理单元的高性能、低功耗ARM处理器,运算速度更快、运算精度更高、处理数据量更大;从而可以保证测试数据计算的准确性和稳定性。
2.3 高精度采样滤波电路及数字滤波技术,可滤除现场干扰信号。
2.4 采用浮点快速傅里叶算法,从而实现对基波、谐波电压、电流信号的高精度分析。
2.5 采用工业级5.6寸640×480点阵高亮度彩色液晶屏,显示清晰,人机界面友好;对于一些重要的操作及参数设置,显示其提示信息和帮助说明;屏幕顶部状态栏可显示各个外设工作状态及测试状态信息。
2.6 可同时测量三相氧化锌避雷器的电气参数,并可自动补偿相间干扰;也可单相测量,支持B相接地的PT二次电压作为参考电压;当被测相与参考电压相别不同时,可自动计算补偿角度。
2.7 提供有线、无线测试方式,无线测试方式操作更加简便、灵活;可大大降低现场测试人员工作强度。
2.8 特有的感应板替代PT二次电压测量技术,使测量更可靠快捷。
2.9 电压采集器集成本地显示(128×64点阵OLED液晶屏)及相序检测功能,可显示三相全电压、电压基波、3次、5次、7次谐波有效值、系统频率值及三相电压相位差;便于现场测试人员快速检查电压采集器与PT二次电压输出端子连接情况及三相电压各项参数。
2.10 电压采集器采用双重全数字隔离技术,更加方便可靠。
2.11 交直流两用:内置锂电池供电或者220V交流充电器供电自适应。
2.12 仪器主机和电压采集器内置大容量可充电锂电池,一次充电完成,可持续工作8小时。
2.13 智能电量管理:剩余电量显示、低电量报警、长时间闲置提示、背光自动调节。
2.14 内置实时时钟,可实时显示当前时间和日期;自动记录测试日期及时间。
2.15 测试数据存储方式分为本机存储和优盘存储,本机存储可存储测试数据100条,并且本机存储可转存至优盘;优盘存储可保存测试数据及波形图片,测试数据为TXT格式,波形图片为BMP格式,可直接在电脑上编辑打印。
2.16 选配的外置热敏打印机,可打印测试数据及已保存测试记录;打印内容可选择,从而可以节省打印纸的用量。
3 技术指标(LYYB5000手持氧化锌避雷器带电测试仪专业产品值得您信赖)
3.1 参考电压测量
3.1.1 参考电压输入范围: 25V~250V有效值,50Hz/60Hz
3.1.2 参考电压测量准确度: ±(读数×5%+0.5V)
3.1.3 电压谐波测量准确度: ±(读数×10%)
3.1.4 参考电压通道输入电阻:≥1500kΩ
3.2 电流测量
3.2.1 全电流测量范围: 0~20mA有效值,50Hz/60Hz
3.2.2 准确度: ±(读数×5%+5uA)
3.2.3 阻性电流基波测量准确度:±(读数×5%+5uA)
3.2.4 电流谐波测量准确度: ±(读数×10%+10uA)
3.2.5 电流通道输入电阻: ≤2Ω
3.3 电场强度测量
3.3.1 电场强度输入范围: 30kV/m~300kV/m
3.3.2 电场强度测量准确度:±(读数×10%)
3.3.3 电场谐波测量准确度:±(读数×10%)
3.4 使用条件及外形
3.4.1 工作电源: 内置锂电池或外置充电器,充电器输入100-240VAC,50Hz/60Hz
3.4.2 充电时间: 约4小时
3.4.3电池工作时间: 主机8小时,电压采集器8小时
3.4.4 主机尺寸: 246mm(长)×156mm(宽)×62mm(高)
3.4.5 主机重量: 1.0kg(不含线缆)
3.4.6 电压采集器尺寸:115mm(长)×120mm(宽)×65mm(高)
3.4.7 电压采集器重量:0.6kg (不含线缆)
3.4.8 使用温度: -10℃~50℃
3.4.9 相对湿度: <90%,不结露
4 测量及补偿原理(LYYB5000手持氧化锌避雷器带电测试仪专业产品值得您信赖)
4.1 测量原理
本仪器采用如图1所示的投影法计算基波及各次谐波的阻性电流。
图中:U1 基波参考电压
Ix1p 基波全电流峰值
Ir1p 基波阻性电流峰值
Ic1p 基波容性电流峰值
Φ 基波全电流超前基波参考电压的角度
计算公式:Ir1p = Ix1p·CosΦ
Ic1p = Ix1p·SinΦ
氧化锌避雷器全电流既含有氧化锌避雷器非线性产生的高次谐波,也含有母线电压谐波产生的高次谐波。与Irp相比Ir1p更加稳定真实;因此建议用Ir1p作为阻性电流指标,Φ和Ir1p均能直观衡量氧化锌避雷器的性能。
4.2 相间干扰及自动补偿原理
在现场三相同时测试一字排列的氧化锌避雷器时,如图2所示,由于杂散电容的存在,A、C相电流相位都要向B相偏移,一般偏移角度为2°~4°左右;这将使A相φ减小,阻性电流增大,C相φ增大,阻性电流减小甚至为负,这种现象称相间干扰。
解决这一问题的方法是采用自动补偿算法,即仪器内置的“自动边补”功能。假设Ia、Ic无干扰时相位相差为120°,假设B相对A、C相干扰是相同的;测量出Ic超前Ia的角度Φca,A相补偿Φ0a=(Φca-120°)/2,C相补偿Φ0c= -(Φca -120°)/2。这种方法实际上对A、C相阻性电流进行了平均,极有可能掩盖存在的问题。因此建议考核没有进行自动补偿的原始数据(即补偿角度为0°),并考核其变化趋势。
5 面板及各部件功能介绍(LYYB5000手持氧化锌避雷器带电测试仪专业产品值得您信赖)
5.1 主机面板图及接口板图
主机面板图及接口板图如图3所示。
5.1.1 电流输入:分为A相、B相、C相三个输入通道,单相测量时,无论测试A相、B相或者C相电流,都从A相通道输入。
5.1.2 参考信号输入:有线测试方式时,使用专用通讯电缆,用于连接电压采集器;感应测试方式时,用于连接感应板,输入感应电场信号。
5.1.3 液晶屏:工业级640×480点阵高亮度彩色液晶屏,显示操作菜单、测试数据、波形等。
5.1.4 按键:操作仪器用。 “↑↓”为“上下”键,选择移动或修改数据;“←→”为“左右”键,选择移动或修改数据;“确认”键,确认当前操作;“取消”键,放弃当前操作。
5.1.5 天线:在使用无线测试方式时,请将配套天线安装在天线座上,以便于良好的接收无线信号,不安装天线将大大缩短无线通讯距离。
5.1.6 优盘接口:外接优盘用,用来存储测试数据,请使用FAT或FAT32格式的U盘。在存储过程中,严禁拨出优盘。
5.1.7 RS232接口:此接口为外置打印机接口,用于连接外置打印机;打印测试结果,打印内容可选择,不关心的数据无需打印,从而节约打印用纸。
5.1.8 DC IN:仪器充电器接口,请使用仪器配套专用充电器。
5.1.9 开关: 仪器电源开关,在不使用仪器时,请及时关闭仪器电源,以节省电池电量。
5.2 电压采集器前后面板
电压采集器前后面板如图4、5所示。
5.2.1 通讯接口:有线测试方式时,使用专用通讯电缆,用于连接仪器主机参考信号输入。
5.2.2 天线:在使用无线测试方式时,请将配套天线安装在天线座上,以便于电压采集器有效的发射无线信号;不安装天线将大大缩短无线通讯距离,时间过长有可能烧毁内部无线模块。
5.2.3 按键:操作仪器用。 “↑↓”为“上下”键,选择移动或修改数据;“→”为“右”键,选择移动或确认操作;长按“→”键,进入设置菜单界面。
5.2.4 液晶屏:工业级128×64点阵OLED液晶屏,显示操作菜单、测试数据。
5.2.5 发送指示灯:电压采集器通过无线方式或者有线方式,每发送一次数据指示灯闪烁一次。
5.2.6 充电口:仪器充电器接口,请使用仪器配套专用充电器。
5.2.7 开关: 电压采集器电源开关,在不使用时,请及时关闭电源,以节省电池电量。
5.2.8 电压输入:参考电压输入,分为A相(黄色线)、B相(绿色线)、C相(红色线)、中性点或地线(黑色线);选择参考相别为单相,且无论是A相、B相、C相、AB相、CB相都从A相(黄色线)和黑色线输入。
注意:如果PT二次侧是B相接地的,A相(黄色线)接PT二次侧A相,黑色线接地,仪器主机参考相别选择“A-B”;或者A相(黄色线)接PT二次侧C相,黑色线接地,仪器主机参考相别选择“C-B”。
输入线中串接了120mA自恢复保险。
5.2.9 接地柱:在测试过程中,仪器必须可靠接地。在连接其它测试线之前应先连接接地线;在测试结束后,然后拆除接地线,以保证人身保障。
新型电力系统中配置的小微智能传感器及其传感网络无处不在,这是构建含泛在电力物联网的基础设施;先进通信技术、大数据技术、云计算技术、人工智能技术等在电网中广泛应用,将实现电网的自由(无限、海量)数据采集、自由数据获取、自由智能分析。设备的智能化特征明显,并拥有强大的软件系统。因此,新型电力系统可以不完全依赖电网模型,而是在海量数据基础上,通过大数据和计算技术,透过数据关系发现电力系统运行规律,实现电网的智能运行。
透明是新型电力系统的主要特征,系统可见可知可控。基于透明电网,社会各方能够广泛深入参与电力生产、传输、消费等各个环节,协同促进能源电力的可靠高效、绿色低碳发展。透明电网基于广泛应用小微智能传感器、智能设备、智能二次系统,并构建强大的软件平台、大数据平台,数据可采集、状态可监控、程序可优化,实现设备状态透明、运行状态透明、市场信息透明。
首先,打造透明电网的关键在于信息,而信息需要通过小微智能传感器来捕集。目前电网中使用的传感器存在尺寸大、安装不便、校准困难、价格高等问题,难以满足新型电力系统智能化、透明化、市场化、物联化的发展需求。而小微智能传感器的体积大幅减小,具有高度集成化特点,可实现自组网自取能,功率可低至微瓦级,具有无线传输的双向通信功能,且便于安装,一贴即用,价格低廉,可满足按需配置的要求。在电网中广泛安装小微智能传感器,可让电力系统的���源、网络、储能等各个环节充分展示出来,实现电网运行状态、环境状态、可靠状态等信息全方位深度透明。
其次,要应用智能设备,实现设备智能化。智能电气设备是传统电气设备与智能元素、电力电子器件等的融合-协同增效的组合,它不仅仅是功能性的,而是设备功能与智能信息的结合体,具有可见可知、灵活可控的特点。其设备要素包含状态可感知可预测、智能材料、嵌入智能元件、参数可调可控、行为智能化等。
第三,要打造强大的软件平台。这一软件平台可体现数字之间的关系,将海量的小微传感器数据、智能设备的数据等组织起来,数据存储模式有分布式和集中制,能够进行数据挖掘,实现数据驱动的软件分析、计算等。
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