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2021-11-09  点击量:

本文摘要:电工仪器仪表普遍应用于电能量收集与管理、电能质量测量与分析、谐波测量、无功功率测量与补偿以及自动遗文表格系统中。

电工仪器仪表普遍应用于电能量收集与管理、电能质量测量与分析、谐波测量、无功功率测量与补偿以及自动遗文表格系统中。节约电能和掌控电能质量是节能减排的一个最重要方面,而电量及电能质量的测量技术是这些工作的基础。通过对电量及电能质量的测量、分析和管理,为能源的精确计量、公平交易和质量掌控获取可信的技术承托。

本文侧重阐述有关电能量测量、电能质量测量分析、谐波测量、无功功率测量和自动遗文表格系统等技术进展及其在节能减排工作中的起到。关键词:仪器仪表;电工;节能减排;电能质量一、章节无论是在我国,还是全球,电力工业在整个能源供应中所占到的比例都是很高的,大部分工业、商业和民用的能源主要依赖电能供应,预计到2050年,我国能源需求发电装机为25亿kW至30亿kW。近年来,随着世界各国对能源和环境问题的高度重视,尤其是我国明确提出建设“资源节约型、环境友好型”社会,具体节能减排的拒绝,更为必须研究高效利用能源、节约能源的技术方法和措施。

要构建这些目的,就必需对能源的主要组成部分——电力能源展开准确的测量、精细的分析,并明确提出适当有效地的管理方法。电工仪器仪表技术领域重点研究研发电力系统及工业自动化测控系统的电磁参量测量,技术方法、仪器仪表和测试系统。为了超过节能减排的目的,在电工仪器仪表的设计阶段,就不应充分考虑其节约能源特性;另外,节约电能和掌控电能质量是节能减排的一个最重要方面,而在电力系统中,电能的损耗主要是由无功功率引发,电能质量则主要各不相同谐波的含量,因此研发谐波诱导和力阻补偿装置对于节能减排具备最重要意义。

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总之,在节能减排的工作中,电工仪器仪表正在充分发挥着十分最重要的起到。在风能、太阳能等可再生资源的利用中,风力发电和光伏发电的工业化和并网密切依赖着电工仪器仪表和测控技术。

二、电工仪器仪表的节约能源设计电工仪器仪表设计中,充分利用新技术、新的理论、新的器件、新的电路、新材料,综合考虑到产品的结构、工艺、功能,使产品在用于过程中消耗能量最多。电工仪器仪表的节约能源设计不应遵循以下原则。1.搭配低功耗传感器。近年来,因为传感器发展,新型低功耗传感器大大问世。

在搭配传感器敏感元件时,不应自由选择价格、性能合乎用于设计拒绝的微功耗、低功耗传感器。2.修改仪器功能。

多功能不致减少仪器软、软件的复杂性,减少电流消耗,减少产品的可靠性,所以无法片面追求多功能模式。在符合仪器适当功能的基础上,尽可能利用软件构建仪器的功能,修改硬件电路设计,是减少仪器功耗的有效地方法。

3.设计低功耗电路,使用低功耗器件。减少仪器功耗的主要设计原则是使用低功耗器件。设计中仿真数字电路可使用CMOS器件,缩放电路使用较低(微)功耗运算放大器;并使用可编程器件FPGA从而代替分立元件,构建数字电路功能,减少电路功耗;表明可使用IXTD显示器。4.单电源、低电压供电。

单电源供电需要降低功耗,提高电源的用于效率。在单电源供电状态下,不应减少供电电压。大部分仿真电路电路长时间工作的动态范围很广,在容许壮烈牺牲电路增益时,减少电源电压可减少降低功耗。

低电压供电对于降低器件电流消耗的起到十分显著。以低功耗构建运算放大器LM324为事例,功耗大约为15mW;当电源电压为15V时,功耗大约为220mW;其单电源电压工作范围为5-30V,当电源电压为5V时,。5.减少信息处理单元的时钟频率。在权衡信息处理单元的运算速度后,搭配较低的时钟频率可以减少电流消耗。

因为仪器中的信息处理单元的功耗与波动频率有关。此外,睡眠中方式可以增加仪器的工作时间,从而降低功耗。三、电能量收集及电能质量测量分析电能量收集和电能质量测量与分析是电工仪器仪表的一个最重要包含部分,也是电力工业中发电、电缆、配电环节电能交易计量和贸易承销的基础,同时还是电力市场需求外侧管理的基本数据来源。

目前电能量计量技术发展迅速,技术水平主要展现出在低准确度(0.1级)、低稳定性、高可靠性、长寿命(10年-30年)、长量程(5A-120A)、低功耗。通过大大使用新技术和新的器件,电能表的种类也日益减少,从电磁感应式电能表渐渐发展到电子式电能表,仍然到使用DSP数字信号处理的多功能电能表。针对一些窃电现象,在电能表设计上考虑到了各种反窃电措施和方法,最大限度地减少因技术手段展开窃电而导致的损失。

电能质量测量与分析是解决问题电力系统中各种谐波污染,提升供电电能质量的最重要基础,其核心是谐波测量。电力系统中各种扰动引发的电能质量问题分成稳态和暂态两大类:稳态电能质量问题以波形畸变为特征,主要还包括谐波、间谐波、波形塌陷及噪声等;暂态电能质量问题则以频谱和持续时间为特征,还包括脉冲暂态和波动暂态,展现出为瞬时电压下降或上升,经常出现瞬时谐波、波动。目前国内外电能质量测量技术主要有FFT算法、基于MALLAT算法、小波包转换、倒数小波转换、复小波转换、自适应小波和基于神经网络测量方法等。

应用于小波转换等较慢、精确的测量方法和可信的测量仪器对电能质量展开长年的监测,对检测出有的扰动数据展开分类和分析,应用于模糊不清-神经网络方法确认有效地信息的传输、存储,寻找影响电能质量的原因,采取相应的解决办法,避免谐波污染并提升功率因数。影响电能质量的主要因素是各种非线性用电设备、变压器和各类铁心电抗器,可分成以下几类:1.电力电子装置,尤其是变频器,这是最相当严重的谐波源,一般用作电动机的变频调压,如电力机车、水泵、风机、中央空调、锅炉等,这些装置在整流、直流电源、调压及变频可程中产生大量的谐波;2.电弧炉,如炼钢用的交流电弧炉;3.家用电器,如日光灯、电视机、空调、电冰箱等;4.有开关电源的设备,如计算机等。必需对这些设备展开电磁兼容性设计和检测,以合乎国家标准的拒绝,增加和避免对电网的污染。四、无功功率测量与力阻补偿长期以来,增加供电线损仍然是电力部门希望的目标,在我国全面落实“十一五”规划中减少万元GDP能耗指标的前提下,仅次于有可能地增加线损更为重要和急迫。

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国家电网公司和南方电网公司的在2006年损失电量分别为1169亿kWh和282亿kWh,整整吃2个三峡电站的电力。这其中,10kV及以下电网占到43.01%,而无功功率导致的不合理线损是我国电网节能降耗所面对的主要问题。

电网节能降耗的关键是全网力阻优化运营,而全网力阻确实优化运营的前提是力阻补偿的优化配备,还包括力阻补偿配备点和补偿容量的优化,最理想的是力阻市场需求点的就地、足额、动态补偿。这就拒绝使用高性能的动态无功功率测量和动态力阻补偿设备,在产生无功功率的电力用户配备,同时考核用户动态功率因数,以cosφ无穷大1.0为目标,构建无功功率优化运营。动态力阻补偿器和有源电力滤波器(APF)具备需要构建动态倒数动态补偿的特点,不不受电网元件的影响,在力阻补偿、诱导谐波、提升电能质量等方面有很多优势,其性能的优劣要求于所使用的谐波及力阻电流检测方法。

如何较慢、动态、精确地测量非线性阻抗电流中的谐波和力阻电流,以获得补偿电流信号,是动态力阻补偿器和有源电力滤波器的关键技术。三相电路谐波及力阻电流检测的方法较多,最差的有基于三相电路瞬时无功功率理论的一系列检测算法,如p-q法和ip-iq法等。单相电路谐波及力阻电流动态检测是将三相电路无功功率理论的思想扩展到单相电路,通过结构另外两互为电路或对畸变电流展开90°后移相来构建。

五、结语电工仪器仪表在工业和民用领域的应用于都十分普遍,牵涉到工业生产、人身身体健康、财产安全性、节约能源、环境保护等诸多方面。电工仪器仪表的技术变革为电力能源管理获取了至关重要的基础,大大发展和提升电工仪器仪表技术对倡导节能减排,建设资源节约型、环境友好型社会具备最重要意义。参考文献[1]任殿义.中国电工仪器仪表行业发展报告“十五”综述[R].哈尔滨:哈尔滨电工仪表研究所,2007.[2]周林,夏雪等.恩于小波转换的谐波测量方法综述[J].电工技术学报,2006,21(9):67-74.[3]艾茂民.变电站电能质量的监测与分析[J].农村电气化,2005,(7):23-24.[4]赵彩虹,唐寅生.我国电网降损节约能源方面几个关键问题[J].中国电力,2007,40(12):59-62.[5]孙曙光,王景芹等.单相电路谐波及力阻电流动态检测的研究[J].电测与仪表,2008,45(505):4-7.[6]强化电力市场需求外侧管理工作的指导意见[R].发改能源[2004]939号,北京:国家发改委,国家电监会,2004.。


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