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电能质量分析仪正确记录和分析操作

福禄克 电能质量分析仪正确记录和分析操作

  • 内容摘要:连接一 个电能质量记录仪并采集几天时间的数据,您就可 以掌握电能质量的详细情况。在本文中,我们将 讨论与电能记录器和记录仪有关的各种记录技术,对您所 使用的工具和技术进行

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详细描述

连接一 个电能质量记录仪并采集几天时间的数据,您就可 以掌握电能质量的详细情况。在本文中,我们将 讨论与电能记录器和记录仪有关的各种记录技术,对您所 使用的工具和技术进行全面了解,将是您 工作成败的关键。您应该寻找什么?何时记录才有意义?

一、记录技术

要想真 实地了解您身边的电能状况,您需要 对每个电源周期进行检查,以发现 甚至是非常微小的变化。但是,由于电 源在一天之内要经历 400 多万个周期,因此要 想观察到很微小的变化是不切实际的,经常也没有必要。我们很 少发现负载会经历一个或两个周期的偶尔电压突降。

进行记 录的时间长短在某种程度上取决于您所在建筑的用电情况。如果您 在一个典型的商业或轻工业楼宇建筑中工作,则一周 的记录时间就足够了,因为在这样的时间内,楼宇建 筑可经历正常的用电循环。如果您 在只是定期运转特殊设备的工厂中工作(比如,每个月 只运转一次燃烧炉),您就需 要十分注意这些用电负载的时间。

目前已 开发出不同的记录技术,它们可 用于在相对较长时间内来记录较小的变化。许多仪 器将几种技术组合在一起,以增加其测量范围。我们将 对常见技术以及它们的优缺点进行介绍。

通过了解不同技术,您可以 更好地针对身边的工作选择适宜工具。


二、趋势跟踪技术

您可以 在几小时或几天时间内,对电能 质量参数的趋势进行跟踪。电能记 录仪可以测量电压、电流或功率等参数,并将随 着时间将它们记录下来。趋势记 录对于跟踪正常电源状况、微小变 化和异常状况十分有用,但捕获 快速事件的能力有限。
在电力
进线处连接一台电能记录仪,以进行为期 30 天的负载研究。
在电力 进线处连接一台电能记录仪,以进行为期 30 天的负载研究。

燃仪器 厂商提供了一些创建性方法,它们可 以在几个星期甚至几个月时间内进行记录,同时显 示快速发生的事件。

三、固定事件间隔记录

这是最 简单的数字记录形式。设置时,您需要 选择两次读数之间的时间间隔,通常以 秒或分钟为单位。仪器对 每个时间间隔内的 rms 值计算出一个平均值,并将它 保存在存储器中。这种技 术对于跟踪时间长于记录间隔的变化十分有用。不幸的是,虽然非 常短的测量时间间隔将会捕获到快速事件,但也将 迅速占用存储空间。因此,即使固 定事件间隔记录很容易设置,它也无 法用于在几小时或几天之内捕获快速事件。

四、最小值/最大值/平均值记录

这种技 术与固定时间间隔记录类似,因为它 使用一个预设时间间隔。但仪器 不是在每个时间间隔仅获取一个读数,而是在 每个时间间隔获取多个高速测量值。仪器内 的处理器对测量值进行处理,并针对 每个时间间隔记录三个数值:最小值、最大值和平均值。最小值 和最大值指示出最差情况下的短时事件,在某些仪器中,事件的 时间可短至一个电源周期。平均值 跟踪的是总趋势。这些仪 器通常在相同的图中绘制出最小值、平均值和最大值。

五、事件记录

电压突降、骤升、中断和 瞬变都属于电压事件。电能质 量事件由发生的时间和日期、严重性 以及持续时间来表征。用户定 义阈值或触发值决定了什么情况可以称为一个事件。事件记 录对于确保您的电压保持在误差范围内(比如 ±10 %)来说非常有用。数据通 常以列表的形式表示,因此便 于看到电源系统中的所有异常情况。

一个事 件是否会引起问题取决于它的严重性和持续时间。例如,持续 5 秒的一个 20% 电压突降与持续 1 个电源周期的 20% 电压突降相比,更可能会引起问题。因此,有时要 将事件数据与提供了严重性和持续时间限值的标准容差曲线(如 CBEMA 曲线)进行比较。指定多 个限值可能会使事件记录难于设置。如果您 设置的容差过于紧密,您就会 捕获到大量事件;如果您 设置的容差过于宽松,则可能 看不到任何事件。
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电能质量分析仪事件记录图
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电能质量分析操作
此事件
表列出了彼此在数秒钟内所捕捉到的多重小电压降。
此事件 表列出了彼此在数秒钟内所捕捉到的多重小电压降。
 

六、瞬变波形捕获

这种技 术可记录电压或电流的实际正弦波形,可使您 看到短于一个电源周期的任何事件。捕获由 一个触发来起始,它使用 了一个高速数字转换器。各种触 发都可以启动捕获,但多数 仪器使用了一种"包络触发器"。包络触 发器可找到与一个纯正弦波的偏差。它基于 一个用户定义的容差范围,在正弦 电压波形周围构建一个包络。如果波 形落在包络的外面,则仪器 就会捕获和存储数据。一些仪器(如 Fluke 430 系列)还可基 于有效值事件或电流上升等其他标准来获取波形。
包络触发示例
包络触发示例
 

七、全面揭示记录

通过这种技术,可同时进行将最小值/最大值/平均值 记录以及瞬变和事件捕获。这样,您不必 决定是寻找电压突降还是瞬变 - 您可同 时捕获这两种事件。这些仪 器可自动确定事件阈值,并随时 对阈值进行调节。这样就 消除了设置事件阈值时的困难。在几天、几个星 期或几个月时间内进行全面调查时,全面揭 示记录技术非常有用。
记录中的检查数据
记录中的检查数据

记录应用:在几种一般情况下,需要对 电能质量进行记录。本节介 绍了最常见应用。

八、通过长 期分析进行故障排查

对间歇 性故障进行排查非常具有挑战性。当一台 设备出现故障或莫名其妙地发生复位时,人们常 常只是将设备更换或将断路器复位,以期获得最佳结果。对于停 产会带来很高成本的设备,重复发 生故障的风险极大,无法依 赖于快速修复来解决问题。在设备 重新运转之后对电源进行监视,可减少 重复故障的发生,并在再次发生故障时,排除电源问题。

您要做 的第一个决定将时在哪里连接监视仪或分析仪。一般来说,您应该 首先将记录仪布置在"受影响的负载"(出现问题的设备)附近的位置。这样,监视仪 就可以观察到负载所经历的情况。如果您具备多个工具,就可以 使用它们在电力系统的不同点上进行记录。
记录之前,先进行一些定点测量,以便回 答一些基本问题。电压大小正确吗?电压波 形是清洁正弦波,还是带 有噪声或存在失真?如果受 影响的设备是一个三相负载,那么各相之间平衡吗?正在由 负载吸收的电流是否过高?

下一个问题是:我应该记录什么?除非您 很幸运地拥有一台功能全面的电能分析仪,否则您 或许不得不决定是先跟踪趋势还是先捕获瞬变。趋势跟 踪可发现更多问题,因此首 先要尝试进行趋势跟踪(使用固 定时间间隔记录或最小值/最大值/平均值记录)。在所有 相关的相上记录有效值电压是最基本的方法。通过这种记录,可以确 定电源是否存在电压突降或中断,这两种 情况可能会引起负载运行中断或发生复位。

对电压 进行记录还会发现可引起过热的电压骤升或三相不平衡。

电流趋 势记录也可帮助进行故障排查。负载吸 入过大电流会引起过热。如果电压稳定、清洁而平衡,则高电 流表明负载本身存在问题。通过对 电压和电流读数进行比较,您可以 判断出电压下降是由受影响负载吸入的过高电流所引起,还是由 上游的其他负载所引起。

电压失 真也可能会引起过热,可能时 应该对它进行记录。跟踪电 压失真的最基本方法是记录总谐波失真 (THD)。一些分 析仪还可以跟踪各次谐波,从而帮助确定 THD 比较高的原因。

如果受 影响的负载存在电弧放电或输入电路烧断的情况,则原因可能是瞬变,但也不 能过快地下此结论。在进行 了一些基本趋势记录之后,或者有 迹象强烈表明发生了瞬变损坏,就需要进行瞬变捕获,并查看波形。


九、服务质量

在某些情况下,电力公 司同意提供符合预定技术规格的电力。技术规 格可以在合同中列明,或者采 取遵守某项标准(如 EN50160)的形式。在这些协议中,可以规 定记录技术的细节、容差范 围和记录持续时间。例如,标准 EN50160 中规定了适用于 1 星期记录的容差,而参考标准 IEC 61000-4-30 规定了 测量和记录技术。如果您 认为电力公司所提供的电能不符合达成协议的技术规格,就要对此进行测试。

十、负载研究、电能质量研究和调试

这些类 型记录一般用于在安装或运行设备之前,对电能质量进行评估。负载研 究用于在添加更多负载之前,确定系 统中的现有负载。当地有 关机构和当地标准可能要求进行这种研究,或者,标准中 规定了所需的测量、时间间隔或持续时间。

例如,美国国 家电气规范规定,电流或功率测量要在 30 天时间内,以平均 15 分钟的时间间隔进行。除了满 足有关机构的规定外,在进行 大的系统改动之前进行记录还有助于以后进行的系统调试。电能质 量研究和调试研究尝试回答以下问题:"这个系 统的状况正常吗?"。在这些 应用中所采取的策略是进行广泛测量,并记录 下尽可能多的数据。理想情况下,我们需要对电压、电流和 功率趋势以及瞬变等事件进行记录。


十一、在按下 RECORD 按钮之前

1、不要匆忙开始记录。先要通过对电压高低、电压波形/失真、电流、不平衡 等进行定点测量,收集尽可能多的信息。这些信 息可引导您发现问题,或者帮 助您决定下一步所要做的事情。
2、请对连接进行检查。如果仪 器具有相量图或滤波器显示,则通过 它来验证连接是否正确。
3、借用一句老化:三思而后行。如果您正在记录趋势,则核查 一下记录时间间隔。如果您 正在进行事件或瞬变捕获,则核查一下限值。
4、在将监 视仪留在现场进行长期记录以前,先进行 一个小时左右的短时间记录。这将帮 助您发现仪器设置中的问题,并可能 有幸发现正在寻找的情况!

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