德国GMC电能质量

概述

随着制药企业自动化程度的提高，以电力电子技术为代表的各种整流、逆变、变频等设备比重不断增大，加上来自于电网的电能质量影响，供电电力系统往往存在严重的电能质量问题。由于制药行业的负载主要是变频器所带的空调、泵类、空压机、搅拌器、风机、离心机、冻干机、提纯设备等。变频器的应用一方面在运行过程中会产生大量高次谐波，谐波对供电系统、负载及其它邻近电气设备产生干扰，另一方面由于变频器伺服器对电压波动相当敏感，当电压变化幅值超过额定值15%时将引起停机。

制药企业往往处于地区配电网络的末端，大量各种类型的负荷汇聚于此，任何一点发生短路、单相接地、闪络等故障，或者经受大型负载启动冲击，都会导致的供电电压发生暂态扰动。

在配电室进线位置接入在线电能质量监测装置，通过数据分析为后续给出针对性的应对措施，保障电气设备安全及可靠运行是当前需要开展的重要工作。

电能质量问题

电能质量问题可使精密计量仪表误差增大甚至产生错误；电压突然跌落会造成包括空调、冻干机、封装设备等敏感负载停机；电压波动可引起场馆照明系统异常；谐波可启动按负序整定的保护和自动装置，引起元件误动，造成停机停电事故。

针对制药企业，电能质量造成的主要危害如下：

（1）电压暂态扰动导致装置停机

相邻的大负载启动，系统的无功补偿系统投切，系统重合闸，自然界风暴雷电恶略天气等等都会造成电压暂态扰动的发生。电力系统的电压暂态扰动，主要体现为三种形式：电压暂升、电压暂降、短时中断。通常会持续0.5个周波至几秒之间。经统计，制药企业每年都有十余次电压扰动，每次扰动基本都会造成生产损失，其中对空调、冻干机及封装线的影响最为明显。

（2）谐波降低电力设备使用寿命

变频器电流谐波将会使变压器的铜损增加。变频器电压谐波将增加铁损，使其温度上升，影响绝缘能力，并造成容量裕度减小。同时变频器谐波也可能引起变压器绕组及线间电容之间的共振。

（3）谐波影响各电器元件正常工作

谐波对电动机的影响有：电机附加发热使电机额外升温；产生机械震动、噪音及过电流。谐波会使电力电容器发生过载、过热甚至损坏。当电容器与线路阻抗达到共振时会发生振动、短路、过电流及产生噪声。谐波电流会使开关设备在启动瞬间产生很高的电流变化率，破坏绝缘。

系统方案

电能质量测量分析是发现引起电能质量扰动的重要一环，可以用来对供电状态进行监控分析。获得的数据可以为解决方案提供关键依据。

配电室安装在线电能质量监测装置，对进线供电质量及内部用电情况实时进行实时监测，并通过显示屏友好展示，对于发生的重要事件可以通过声光报警或手机短信自动报警的方式提醒用户。硬件装置安装于配电柜，分别采集两个回路的高压及低压侧的电量数据，数据通过以太网在指定的计算机或显示设备上清晰展示。

系统要求

电能监测系统可以长期、实时获取现场电能质量数据、实现电能质量分析、判断负荷分布与能量需求、侦测系统负荷变化等功能，在出现电能质量事件的实时记录。能够快速发现问题并有效进行分析诊断的在线电能仪表需要满足以下要求：

4.1电气不间断监测

监测装置自带UPS，在工作电源失效的情况下，继续记录测量回路。

4.2电压波动监测记录

精确记录电压暂态扰动事件，图形化展示电压暂升、电压暂降、短时中断。

4.3 测量精度要求

测量精度应满足下述要求：电流、电压 ±0.1%；功率 ±0.2 %，频率 ±0.01Hz，不平衡度 ±0.5%，谐波 ±0.5%，有功电能及无功电能 Class 0.5S。

4.4现场及远程显示及设置

监测装置可通过电脑、手机浏览器或设备本体显示屏对电能质量指标的实时数据进行显示和设置。

4.5通信接口: 具有RS485/232、以太网（TCP/IP协议）通信接口。

4.6阈值报警触发

监测到的数据可自由定义阈值报警触发条件，如：电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波和电压闪变的限值，或相关触发条件的逻辑组合。

4.5声光报警及提示

对于超限值或突发电能质量事件，支持现场报警和提示功能，同时记录如过载程度、发生时间，设备通信异常信息、电力参数指标异常超限信息等。

4.6电能质量事件记录

精确记录发生的各类电能质量事件信息，提供包括时间，事件类型，数据及持续时间、有效值趋势图，瞬时波形图在内的关键信息。

4.7故障录波及数据下载

对于电能质量事件发生时的电流、电压波形需要精准记录，并可以通过浏览器下载保存为Excel 文件。

测量装置

DM5000应用级电能质量在线监测终端

DM5000应用级在线电能质量分析仪作为4象限电能表，通过导轨式现场安装，无需开孔动火，可以监控并记录包括电压波动、短路等暂态事件，和谐波、不平衡情况等稳态事件，操作简便，通过Web浏览器即可查看分析。

实施安装

在线电能系统的安装施工，不影响现有电气系统配置，无需额外的动土、动火施工工程，设备可选择导轨式安装于电气柜内，电流信号通过互感器采集，电压信号直接从铜牌采集,或可以直接接入二次电压，不影响现有设备运行。数据通过在线电能分析装置，使用以太网或Modbus 485的方式上传系统。