1. 概述

隨著制藥企業(yè)自動(dòng)化程度的提高，以電力電子技術(shù)為代表的各種整流、逆變、變頻等設(shè)備比重不斷增大，加上來自于電網(wǎng)的電能質(zhì)量影響，供電電力系統(tǒng)往往存在嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題。由于制藥行業(yè)的負(fù)載主要是變頻器所帶的空調(diào)、泵類、空壓機(jī)、攪拌器、風(fēng)機(jī)、離心機(jī)、凍干機(jī)、提純?cè)O(shè)備等。變頻器的應(yīng)用一方面在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量高次諧波，諧波對(duì)供電系統(tǒng)、負(fù)載及其它鄰近電氣設(shè)備產(chǎn)生干擾，另一方面由于變頻器伺服器對(duì)電壓波動(dòng)相當(dāng)敏感，當(dāng)電壓變化幅值超過額定值15%時(shí)將引起停機(jī)。

制藥企業(yè)往往處于地區(qū)配電網(wǎng)絡(luò)的末端，大量各種類型的負(fù)荷匯聚于此，任何一點(diǎn)發(fā)生短路、單相接地、閃絡(luò)等故障，或者經(jīng)受大型負(fù)載啟動(dòng)沖擊，都會(huì)導(dǎo)致的供電電壓發(fā)生暫態(tài)擾動(dòng)。

在配電室進(jìn)線位置接入在線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，通過數(shù)據(jù)分析為后續(xù)給出針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，保障電氣設(shè)備安全及可靠運(yùn)行是當(dāng)前需要開展的重要工作。

2. 電能質(zhì)量問題

電能質(zhì)量問題可使精密計(jì)量儀表誤差增大甚至產(chǎn)生錯(cuò)誤；電壓突然跌落會(huì)造成包括空調(diào)、凍干機(jī)、封裝設(shè)備等敏感負(fù)載停機(jī)；電壓波動(dòng)可引起場(chǎng)館照明系統(tǒng)異常；諧波可啟動(dòng)按負(fù)序整定的保護(hù)和自動(dòng)裝置，引起元件誤動(dòng)，造成停機(jī)停電事故。

針對(duì)制藥企業(yè)，電能質(zhì)量造成的主要危害如下：

（1）電壓暫態(tài)擾動(dòng)導(dǎo)致裝置停機(jī)

相鄰的大負(fù)載啟動(dòng)，系統(tǒng)的無功補(bǔ)償系統(tǒng)投切，系統(tǒng)重合閘，自然界風(fēng)暴雷電惡略天氣等等都會(huì)造成電壓暫態(tài)擾動(dòng)的發(fā)生。電力系統(tǒng)的電壓暫態(tài)擾動(dòng)，主要體現(xiàn)為三種形式：電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷。通常會(huì)持續(xù)0.5個(gè)周波至幾秒之間。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，制藥企業(yè)每年都有十余次電壓擾動(dòng)，每次擾動(dòng)基本都會(huì)造成生產(chǎn)損失，其中對(duì)空調(diào)、凍干機(jī)及封裝線的影響明顯。

（2）諧波降低電力設(shè)備使用壽命

變頻器電流諧波將會(huì)使變壓器的銅損增加。變頻器電壓諧波將增加鐵損，使其溫度上升，影響絕緣能力，并造成容量裕度減小。同時(shí)變頻器諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振。

（3）諧波影響各電器元件正常工作

諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的影響有：電機(jī)附加發(fā)熱使電機(jī)額外升溫；產(chǎn)生機(jī)械震動(dòng)、噪音及過電流。諧波會(huì)使電力電容器發(fā)生過載、過熱甚至損壞。當(dāng)電容器與線路阻抗達(dá)到共振時(shí)會(huì)發(fā)生振動(dòng)、短路、過電流及產(chǎn)生噪聲。諧波電流會(huì)使開關(guān)設(shè)備在啟動(dòng)瞬間產(chǎn)生很高的電流變化率，破壞絕緣。

3. 系統(tǒng)方案

電能質(zhì)量測(cè)量分析是發(fā)現(xiàn)引起電能質(zhì)量擾動(dòng)的重要一環(huán)，可以用來對(duì)供電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控分析。獲得的數(shù)據(jù)可以為解決方案提供關(guān)鍵依據(jù)。

配電室安裝在線電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)進(jìn)線供電質(zhì)量及內(nèi)部用電情況實(shí)時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并通過顯示屏友好展示，對(duì)于發(fā)生的重要事件可以通過聲光報(bào)警或手機(jī)短信自動(dòng)報(bào)警的方式提醒用戶。硬件裝置安裝于配電柜，分別采集兩個(gè)回路的高壓及低壓側(cè)的電量數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)在指定的計(jì)算機(jī)或顯示設(shè)備上清晰展示。

4. 系統(tǒng)要求

電能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以長期、實(shí)時(shí)獲取現(xiàn)場(chǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量分析、判斷負(fù)荷分布與能量需求、偵測(cè)系統(tǒng)負(fù)荷變化等功能，在出現(xiàn)電能質(zhì)量事件的實(shí)時(shí)記錄。能夠快速發(fā)現(xiàn)問題并有效進(jìn)行分析診斷的在線電能儀表需要滿足以下要求：

4.1電氣不間斷監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)裝置自帶UPS，在工作電源失效的情況下，繼續(xù)記錄測(cè)量回路。

4.2電壓波動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄

精確記錄電壓暫態(tài)擾動(dòng)事件，圖形化展示電壓暫升、電壓暫降、短時(shí)中斷。

4.3 測(cè)量精度要求

測(cè)量精度應(yīng)滿足下述要求：電流、電壓 ±0.1%；功率 ±0.2 %，頻率 ±0.01Hz，不平衡度 ±0.5%，諧波 ±0.5%，有功電能及無功電能 Class 0.5S。

4.4現(xiàn)場(chǎng)及遠(yuǎn)程顯示及設(shè)置

監(jiān)測(cè)裝置可通過電腦、手機(jī)瀏覽器或設(shè)備本體顯示屏對(duì)電能質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和設(shè)置。

4.5通信接口: 具有RS485/232、以太網(wǎng)（TCP/IP協(xié)議）通信接口。

4.6閾值報(bào)警觸發(fā)

監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)可自由定義閾值報(bào)警觸發(fā)條件，如：電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡、諧波和電壓閃變的限值，或相關(guān)觸發(fā)條件的邏輯組合。

4.7聲光報(bào)警及提示

對(duì)于超限值或突發(fā)電能質(zhì)量事件，支持現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警和提示功能，同時(shí)記錄如過載程度、發(fā)生時(shí)間，設(shè)備通信異常信息、電力參數(shù)指標(biāo)異常超限信息等。

4.8電能質(zhì)量事件記錄

精確記錄發(fā)生的各類電能質(zhì)量事件信息，提供包括時(shí)間，事件類型，數(shù)據(jù)及持續(xù)時(shí)間、有效值趨勢(shì)圖，瞬時(shí)波形圖在內(nèi)的關(guān)鍵信息。

4.9故障錄波及數(shù)據(jù)下載

對(duì)于電能質(zhì)量事件發(fā)生時(shí)的電流、電壓波形需要精準(zhǔn)記錄，并可以通過瀏覽器下載保存為Excel 文件。

5. 測(cè)量裝置

DM5000應(yīng)用級(jí)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)終端

DM5000應(yīng)用級(jí)在線電能質(zhì)量分析儀作為4象限電能表，通過導(dǎo)軌式現(xiàn)場(chǎng)安裝，無需開孔動(dòng)火，可以監(jiān)控并記錄包括電壓波動(dòng)、短路等暫態(tài)事件，和諧波、不平衡情況等穩(wěn)態(tài)事件，操作簡(jiǎn)便，通過Web瀏覽器即可查看分析。

6. 實(shí)施安裝

在線電能系統(tǒng)的安裝施工，不影響現(xiàn)有電氣系統(tǒng)配置，無需額外的動(dòng)土、動(dòng)火施工工程，設(shè)備可選擇導(dǎo)軌式安裝于電氣柜內(nèi)，電流信號(hào)通過互感器采集，電壓信號(hào)直接從銅牌采集,或可以直接接入二次電壓，不影響現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行。數(shù)據(jù)通過在線電能分析裝置，使用以太網(wǎng)或Modbus 485的方式上傳系統(tǒng)。