安科瑞 張俊杰
1、 光伏并網(wǎng)柜簡(jiǎn)介
分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是利用光伏組件將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電方式，并且能一定程度保證發(fā)電的穩(wěn)定性、可靠性及供給配電網(wǎng)電能質(zhì)量，是一種新型的、環(huán)保型且具有長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展前景的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在用戶(hù)所在場(chǎng)地或附近建設(shè)運(yùn)行，以用戶(hù)側(cè)自發(fā)自用為主、多余電量上網(wǎng)且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的光伏發(fā)電設(shè)施。它能夠就近逐步解決用戶(hù)的用電問(wèn)題，通過(guò)并網(wǎng)送去實(shí)現(xiàn)供電差額的補(bǔ)償與外送。光伏電源處于用戶(hù)側(cè)，發(fā)電供給當(dāng)?shù)卣?fù)荷，可以合理減少對(duì)電網(wǎng)供電的依賴(lài)，減少線路損耗。通過(guò)借助建筑物表面，將光伏蓄電池作為建筑材料，從而合理地增加光伏電站的占地面積。分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模較小，可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行建設(shè)，建設(shè)區(qū)域選擇性較大，在未來(lái)能源綜合利用發(fā)展中有很大的發(fā)展空間。
并網(wǎng)柜主要由刀閘、斷路器及有關(guān)的控制元件組成，由于其連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)，安裝有完備的并網(wǎng)保護(hù)裝置，起到發(fā)電機(jī)并網(wǎng)作用，而被稱(chēng)為“并網(wǎng)柜”。 光伏并網(wǎng)柜作為光伏電站的總出口存在于光伏系統(tǒng)中，是連接光伏電站和電網(wǎng)的配電裝置，可以保護(hù)、計(jì)量光伏發(fā)電的總量，方便故障檢修管理，提高發(fā)電系統(tǒng)的**性和經(jīng)濟(jì)效益。具備檢失壓分閘、檢有壓合閘、過(guò)流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、孤島保護(hù)、防逆流保護(hù)、諧波治理、無(wú)功補(bǔ)償?shù)?/span>全方面多項(xiàng)保護(hù)功能，同時(shí)具備顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)指示，被廣泛運(yùn)用于光伏發(fā)電系統(tǒng)，與光伏并網(wǎng)逆變器配套使用可組成一套完整的光伏發(fā)電系統(tǒng)解決方案。
2、 光伏并網(wǎng)柜綜合監(jiān)測(cè)解決方案
光伏并網(wǎng)柜在運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電壓、頻率等方面的波動(dòng)對(duì)本站造成沖擊、負(fù)荷過(guò)高等現(xiàn)象，不僅會(huì)對(duì)電網(wǎng)設(shè)備造成損壞還會(huì)威脅到維護(hù)人員的生命**。諧波問(wèn)題是光伏發(fā)電的主要問(wèn)題，光伏發(fā)電使用交、直流逆變器，由于逆變器是通過(guò)半導(dǎo)體功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)通和關(guān)斷作用，把直流電轉(zhuǎn)變交流電，在此環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生諧波問(wèn)題。另外由于光伏項(xiàng)目的不確定性，造成輸出功率的隨機(jī)波動(dòng)，導(dǎo)致電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動(dòng)與閃變等。
針對(duì)上述情況，本解決方案利用防孤島保護(hù)裝置采集并網(wǎng)電壓、頻率及電網(wǎng)進(jìn)線電流等信號(hào)，當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí)，快速切除并網(wǎng)點(diǎn)，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離。同時(shí)配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)電壓諧波、電壓波動(dòng)與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時(shí)中斷等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過(guò)這兩種設(shè)備在光伏并網(wǎng)柜中的使用，為電網(wǎng)的可靠運(yùn)行提供保障。本解決方案設(shè)備配置方案如表一。
表一 配置方案
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裝置名稱(chēng)
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產(chǎn)品型號(hào)
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應(yīng)用功能
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防孤島保護(hù)裝置
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AM5SE-IS
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逆功率保護(hù)、頻率突變跳閘、有壓自動(dòng)合閘等保護(hù)功能
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電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置
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APView500
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并網(wǎng)柜電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)，包括電壓諧波、電壓波動(dòng)與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時(shí)中斷
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3、 產(chǎn)品簡(jiǎn)介
3.1 AM5SE-IS微機(jī)保護(hù)裝置
AM5SE-IS防孤島保護(hù)裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃?xì)獍l(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當(dāng)發(fā)生孤島現(xiàn)象時(shí)，可以快速切除并網(wǎng)點(diǎn)，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個(gè)電站和相關(guān)維護(hù)人員的生命**。
? 技術(shù)參數(shù)
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參數(shù)類(lèi)型
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指標(biāo)
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額定數(shù)據(jù)
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工作電源
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AC/DC 220V或AC/DC 110V，允許偏差±20％
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交流電壓
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380V/220V或100V/57.74V
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交流電流
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5A或1A
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額定頻率
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50Hz或60Hz
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功耗
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整機(jī)功耗
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≤15W
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交流電壓回路
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≤0.5VA/相（100V）
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交流電流回路
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≤0.5VA/相（5A）
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定值誤差
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電流/電壓定值誤差
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≤±3%
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頻率定值誤差
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≤±0.02Hz
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定時(shí)限時(shí)間誤差
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2s內(nèi), ≤±40ms；>2s, ≤2%整定值±40ms
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反時(shí)限時(shí)間誤差
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≤±5%或±40ms
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測(cè)量精度
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模擬量精度
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電流、電壓、功率因數(shù)<0.5%，功率<0.5%，頻率≤0.1Hz
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順序記錄分辨率（SOE）
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實(shí)驗(yàn)條件下：2ms；通常條件下：1ms
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遙脈分辨率
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≤2ms
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功耗
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運(yùn)行溫度
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-10℃～+55℃
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存儲(chǔ)溫度
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-25℃～+70℃
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相對(duì)濕度
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相對(duì)濕度≤95%
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大氣壓力
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86～110kPa
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? 主要功能
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型號(hào)
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AM5SE-IS
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電流采集
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8
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電壓采集
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6
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開(kāi)關(guān)量采集
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20
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繼電器輸出
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10
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保護(hù)功能
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三段式過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）
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反時(shí)限過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖）
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兩段式零序I01過(guò)流（可帶方向閉鎖）/I01反時(shí)限過(guò)流保護(hù)
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兩段式零序I02過(guò)流（可帶方向閉鎖）/I02反時(shí)限過(guò)流保護(hù)
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低電壓保護(hù)（跳閘/告警）
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過(guò)電壓保護(hù)（跳閘/告警）
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零序過(guò)壓保護(hù)（跳閘/告警）
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頻率保護(hù)（低頻減載/高頻保護(hù)）
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頻率突變跳閘
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有壓自動(dòng)合閘
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重合閘
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后加速過(guò)流保護(hù)（可經(jīng)低電壓閉鎖）
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過(guò)負(fù)荷跳閘/告警
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PT斷線告警
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控制回路斷線告警
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檢同期
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FC閉鎖
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非電量跳閘/告警
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CT斷線告警
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檢修狀態(tài)閉鎖
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通訊規(guī)約
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ModBus-RTU、 TCP Modbus-RTU
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IEC60870-5-103、 TCP IEC60870-5-103
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通訊功能
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雙RS485接口
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雙以太網(wǎng)接口
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輔助功能
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故障錄波
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GPS對(duì)時(shí)
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2路4-20mA輸出
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? 外形及開(kāi)孔尺寸
? 安裝方法
裝置采用面板嵌入式安裝，首先在屏體面板上按開(kāi)孔尺寸開(kāi)孔，如圖1。再將裝置按圖2所示放入開(kāi)孔中，直到裝置面板靠住機(jī)柜的面板。將支架放置于機(jī)柜面板的內(nèi)部（上下各有一個(gè)支架），如圖3，旋轉(zhuǎn)4個(gè)固定螺絲，使裝置牢固固定在機(jī)柜面板上，然后蓋上4個(gè)翻蓋即可。（翻蓋上方有小缺口，拆卸時(shí)需用一字螺絲刀插入小缺口將翻蓋取下。）
3.2 APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置
APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測(cè)、電壓不平衡度監(jiān)測(cè)、事件記錄、測(cè)量控制等功能為一體，能夠滿足通過(guò)0.4-35kV電壓等級(jí)并網(wǎng)的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)要求，廣泛適用于工業(yè)廠房、商業(yè)屋頂、物流基地、機(jī)場(chǎng)交通、高速服務(wù)區(qū)等行業(yè)的分布式光伏并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)。
? 技術(shù)參數(shù)
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參數(shù)類(lèi)型
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指標(biāo)
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額定數(shù)據(jù)
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工作電源
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AC/DC220、AC/DC110V或DC48V，允許偏差±20％
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交流電壓
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57.74V/100V或220V/380V
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交流電流
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5A或1A
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額定頻率
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50Hz
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功耗
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整機(jī)功耗
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≤15W
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交流電壓回路
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≤0.5VA/路
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交流電流回路
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≤0.5VA/路
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工作環(huán)境
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正常工作溫度
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-10℃～+45℃
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極限工作溫度
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-20℃～+55℃
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貯存溫度
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-40℃～+70℃
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相對(duì)濕度
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5%～95%
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大氣壓力
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86kPa～106kPa
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海拔
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≤2500米
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防護(hù)等級(jí)
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IP51
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? 監(jiān)測(cè)精度
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基本功能
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**度
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穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)
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電壓**值
|
±0.1%
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|
電流**值
|
±0.1%
|
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有功、無(wú)功、視在功率
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±0.2%
|
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功率因數(shù)
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±0.5%
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電能
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0.2級(jí)
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電壓偏差
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0.01%
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頻率偏差
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±0.001Hz
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三相不平衡
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電壓不平衡度
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±0.15%
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電流不平衡度
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±1%
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諧波
(2-63次)
|
電壓諧波**值
|
諧波大于1%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于5%設(shè)定值；
諧波小于1%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于0.05%標(biāo)稱(chēng)電壓值
|
|
電流諧波**值
|
諧波大于3%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于5%設(shè)定值；
諧波小于3%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于0.15%標(biāo)稱(chēng)電壓值
|
|
間諧波
(0.5-63.5次)
|
電壓間諧波**值
|
諧波大于1%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于5%設(shè)定值；
諧波小于1%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于0.05%標(biāo)稱(chēng)電壓值
|
|
電流間諧波**值
|
諧波大于3%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于5%設(shè)定值；
諧波小于3%標(biāo)稱(chēng)值：誤差小于0.15%標(biāo)稱(chēng)電壓值
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|
電壓閃變
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±5%
|
|
電壓波動(dòng)
|
±0.5%
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手動(dòng)錄波及定時(shí)錄波
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采樣點(diǎn)可設(shè)/周波
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|
暫態(tài)數(shù)據(jù)
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事件類(lèi)型
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電壓暫降
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0.2%
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電壓暫升
|
0.2%
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短時(shí)中斷
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0.2%
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暫態(tài)事件錄波
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1024點(diǎn)/周波
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瞬態(tài)
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電壓瞬態(tài)
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20us
|
|
電流瞬態(tài)
|
20us
|
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瞬態(tài)錄波
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1024點(diǎn)/周波
|
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對(duì)時(shí)
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IRIG-B
|
對(duì)時(shí)**精度：±1ms,時(shí)鐘守時(shí)精度±1s/24h
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SNTP
|
對(duì)時(shí)**精度：±1ms,時(shí)鐘守時(shí)精度±1s/24h
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? 基本功能
|
基本功能
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|
穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)
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電壓、電流**值
|
√
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|
頻率顯示
|
√
|
|
基波相角及矢量圖
|
√
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|
實(shí)時(shí)電壓電流波形顯示(顯示通道可配置)
|
√
|
|
有功、無(wú)功、視在功率、功率因數(shù)
|
√
|
|
正向有功、反向有功、正向無(wú)功、反向有功電能
|
√
|
|
電壓、電流序分量
|
√
|
|
電流、電壓不平衡度
|
√
|
|
電壓偏差
|
√
|
|
頻率偏差
|
√
|
|
峰值因子
|
√
|
|
諧波
(2-63次)
|
電壓、電流諧波**值
|
√
|
|
電壓、電流諧波含有率
|
√
|
|
電壓、電流諧波總畸變(THD)
|
√
|
|
電流總需求畸變(TDD)
|
√
|
|
電壓、電流諧波相角
|
√
|
|
K因子
|
√
|
|
奇次諧波畸變率
|
√
|
|
偶次諧波畸變率
|
√
|
|
各次諧波電能
|
√
|
|
各次諧波功率
|
√
|
|
間諧波
(0.5-63.5次)
|
電壓、電流間諧波**值
|
√
|
|
電壓、電流間諧波含有率
|
√
|
|
電壓閃變(短閃變、長(zhǎng)閃變)
|
√
|
|
電壓波動(dòng)
|
√
|
|
暫態(tài)數(shù)據(jù)
|
電壓中斷
|
√
|
|
電壓暫降
|
√
|
|
電壓暫升
|
√
|
|
瞬態(tài)
|
電壓瞬態(tài)
|
√
|
|
電流瞬態(tài)
|
√
|
|
事件記錄
|
暫態(tài)事件
|
暫態(tài)事件越限觸發(fā)
|
√
|
|
穩(wěn)態(tài)事件
|
穩(wěn)態(tài)事件越限觸發(fā)
|
√
|
|
工作日志
|
記錄裝置工作信息
|
√
|
|
事件記錄按照事件的時(shí)間標(biāo)簽排序
|
√
|
|
故障錄波
|
事件觸發(fā)錄波
|
故障波形前后周期可設(shè)置
|
√
|
|
手動(dòng)觸發(fā)錄波
|
錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置
|
√
|
|
定時(shí)觸發(fā)錄波
|
錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置
|
√
|
|
上位機(jī)觸發(fā)錄波
|
錄波采樣點(diǎn)數(shù)可設(shè)置
|
√
|
|
通訊
|
IEC61850
|
■
|
|
Modbus-RTU
|
√
|
|
Modbus-TCP
|
√
|
|
WebServer
|
√
|
|
打印機(jī)接口
|
√
|
|
對(duì)時(shí)
|
GPS對(duì)時(shí)(IRIG-B)
|
√
|
|
SNTP
|
|
√
|
|
手動(dòng)對(duì)時(shí)
|
|
√
|
|
硬件資源
|
模擬量輸入AI
|
8個(gè)/16個(gè)
|
|
■
|
|
干接點(diǎn)出口DO
|
16個(gè)
|
開(kāi)關(guān)量出口接口用戶(hù)可自由配置
|
√
|
|
開(kāi)關(guān)量輸入DI
|
22個(gè)
|
需要外接電源
|
■
|
|
USB接口
|
1個(gè)
|
用于維護(hù)與文件導(dǎo)出
|
√
|
|
RS485
|
2個(gè)
|
|
√
|
|
RS232
|
1個(gè)
|
|
√
|
|
GPS對(duì)時(shí)接口
|
1個(gè)
|
|
√
|
|
以太網(wǎng)接口
|
4個(gè)
|
面板1(維護(hù))+背部3
|
√
|
注：√表示標(biāo)配功能，■表示可選功能。
? 外形及開(kāi)孔尺寸
本裝置為嵌入式安裝方式，可以集中安裝于控制室的屏或柜上，也可分散安裝于開(kāi)關(guān)柜上。
4、 典型方案
4.1 0.4kV光伏發(fā)電項(xiàng)目系統(tǒng)上圖
1、配電室上圖方案
一次系統(tǒng)上圖
2、方案設(shè)計(jì)
一次方案設(shè)計(jì)圖
4.2 10kV光伏發(fā)電項(xiàng)目系統(tǒng)上圖
1、配電室上圖方案
10kV市電一次系統(tǒng)圖
一次系統(tǒng)上圖
2、方案設(shè)計(jì)
一次方案設(shè)計(jì)圖
