安科瑞 華楠
1、 光伏并網(wǎng)柜簡介
分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng)是利用光伏組件將太陽能直接轉(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)保型且具有長遠發(fā)展前景的發(fā)電系統(tǒng)。該系統(tǒng)在用戶所在場地或附近建設運行，以用戶側(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)電設施。它能夠就近逐步解決用戶的用電問題，通過并網(wǎng)送去實現(xiàn)供電差額的補償與外送。光伏電源處于用戶側(cè)，發(fā)電供給當?shù)卣摵桑梢院侠頊p少對電網(wǎng)供電的依賴，減少線路損耗。通過借助建筑物表面，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)實際要求進行建設，建設區(qū)域選擇性較大，在未來能源綜合利用發(fā)展中有很大的發(fā)展空間。
并網(wǎng)柜主要由刀閘、斷路器及有關的控制元件組成，由于其連接發(fā)電機系統(tǒng)和電網(wǎng)系統(tǒng)，安裝有完備的并網(wǎng)保護裝置，起到發(fā)電機并網(wǎng)作用，而被稱為“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、計量光伏發(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)濟效益。具備檢失壓分閘、檢有壓合閘、過流保護、過電壓保護、孤島保護、防逆流保護、諧波治理、無功補償?shù)?/span>全方面多項保護功能，同時具備顯示光伏發(fā)電系統(tǒng)運行參數(shù)和狀態(tài)指示，被廣泛運用于光伏發(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)測解決方案
光伏并網(wǎng)柜在運行中，會出現(xiàn)電網(wǎng)側(cè)電壓、頻率等方面的波動對本站造成沖擊、負荷過高等現(xiàn)象，不僅會對電網(wǎng)設備造成損壞還會威脅到維護人員的生命**。諧波問題是光伏發(fā)電的主要問題，光伏發(fā)電使用交、直流逆變器，由于逆變器是通過半導體功率開關的開通和關斷作用，把直流電轉(zhuǎn)變交流電，在此環(huán)節(jié)會產(chǎn)生諧波問題。另外由于光伏項目的不確定性，造成輸出功率的隨機波動，導致電網(wǎng)頻率偏差、電壓波動與閃變等。
針對上述情況，本解決方案利用防孤島保護裝置采集并網(wǎng)電壓、頻率及電網(wǎng)進線電流等信號，當發(fā)生孤島現(xiàn)象時，快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離。同時配置電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，對電壓諧波、電壓波動與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時中斷等進行實時監(jiān)測。通過這兩種設備在光伏并網(wǎng)柜中的使用，為電網(wǎng)的可靠運行提供保障。本解決方案設備配置方案如表一。
表一 配置方案
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裝置名稱
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產(chǎn)品型號
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應用功能
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防孤島保護裝置
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AM5SE-IS
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逆功率保護、頻率突變跳閘、有壓自動合閘等保護功能
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電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置
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APView500
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并網(wǎng)柜電能質(zhì)量監(jiān)測，包括電壓諧波、電壓波動與閃變、頻率偏差、電壓不平衡度、電壓暫降/暫升/短時中斷
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3、 產(chǎn)品簡介
3.1 AM5SE-IS微機保護裝置
AM5SE-IS防孤島保護裝置主要適用于35kV、10kV及低壓380V光伏發(fā)電、燃氣發(fā)電等新能源并網(wǎng)供電系統(tǒng)。當發(fā)生孤島現(xiàn)象時，可以快速切除并網(wǎng)點，使本站與電網(wǎng)側(cè)快速脫離，保證整個電站和相關維護人員的生命**。
? 技術參數(shù)
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參數(shù)類型
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指標
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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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定時限時間誤差
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2s內(nèi), ≤±40ms；>2s, ≤2%整定值±40ms
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反時限時間誤差
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≤±5%或±40ms
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測量精度
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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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實驗條件下：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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運行溫度
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-10℃～+55℃
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存儲溫度
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-25℃～+70℃
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相對濕度
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相對濕度≤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
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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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開關量采集
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20
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繼電器輸出
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10
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保護功能
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三段式過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖、可帶方向閉鎖）
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反時限過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖）
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兩段式零序I01過流（可帶方向閉鎖）/I01反時限過流保護
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兩段式零序I02過流（可帶方向閉鎖）/I02反時限過流保護
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低電壓保護（跳閘/告警）
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過電壓保護（跳閘/告警）
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零序過壓保護（跳閘/告警）
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頻率保護（低頻減載/高頻保護）
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頻率突變跳閘
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有壓自動合閘
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重合閘
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后加速過流保護（可經(jīng)低電壓閉鎖）
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過負荷跳閘/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對時
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2路4-20mA輸出
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? 外形及開孔尺寸
? 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孔尺寸開孔，如圖1。再將裝置按圖2所示放入開孔中，直到裝置面板靠住機柜的面板。將支架放置于機柜面板的內(nèi)部（上下各有一個支架），如圖3，旋轉(zhuǎn)4個固定螺絲，使裝置牢固固定在機柜面板上，然后蓋上4個翻蓋即可。（翻蓋上方有小缺口，拆卸時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)測裝置
APView500電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體，能夠滿足通過0.4-35kV電壓等級并網(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、機場交通、高速服務區(qū)等行業(yè)的分布式光伏并網(wǎng)點電能質(zhì)量監(jiān)測。
? 技術參數(shù)
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參數(shù)類型
|
指標
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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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相對濕度
|
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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防護等級
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IP51
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? 監(jiān)測精度
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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
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電壓偏差
|
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)
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電壓諧波**值
|
諧波大于1%標稱值：誤差小于5%設定值；
諧波小于1%標稱值：誤差小于0.05%標稱電壓值
|
|
電流諧波**值
|
諧波大于3%標稱值：誤差小于5%設定值；
諧波小于3%標稱值：誤差小于0.15%標稱電壓值
|
|
間諧波
(0.5-63.5次)
|
電壓間諧波**值
|
諧波大于1%標稱值：誤差小于5%設定值；
諧波小于1%標稱值：誤差小于0.05%標稱電壓值
|
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電流間諧波**值
|
諧波大于3%標稱值：誤差小于5%設定值；
諧波小于3%標稱值：誤差小于0.15%標稱電壓值
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|
電壓閃變
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±5%
|
|
電壓波動
|
±0.5%
|
|
手動錄波及定時錄波
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采樣點可設/周波
|
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暫態(tài)數(shù)據(jù)
|
事件類型
|
電壓暫降
|
0.2%
|
|
電壓暫升
|
0.2%
|
|
短時中斷
|
0.2%
|
|
暫態(tài)事件錄波
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1024點/周波
|
|
瞬態(tài)
|
電壓瞬態(tài)
|
20us
|
|
電流瞬態(tài)
|
20us
|
|
瞬態(tài)錄波
|
1024點/周波
|
|
對時
|
IRIG-B
|
對時**精度：±1ms,時鐘守時精度±1s/24h
|
|
SNTP
|
對時**精度：±1ms,時鐘守時精度±1s/24h
|
? 基本功能
|
基本功能
|
|
穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)
|
電壓、電流**值
|
√
|
|
頻率顯示
|
√
|
|
基波相角及矢量圖
|
√
|
|
實時電壓電流波形顯示(顯示通道可配置)
|
√
|
|
有功、無功、視在功率、功率因數(shù)
|
√
|
|
正向有功、反向有功、正向無功、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、長閃變)
|
√
|
|
電壓波動
|
√
|
|
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間標簽排序
|
√
|
|
故障錄波
|
事件觸發(fā)錄波
|
故障波形前后周期可設置
|
√
|
|
手動觸發(fā)錄波
|
錄波采樣點數(shù)可設置
|
√
|
|
定時觸發(fā)錄波
|
錄波采樣點數(shù)可設置
|
√
|
|
上位機觸發(fā)錄波
|
錄波采樣點數(shù)可設置
|
√
|
|
通訊
|
IEC61850
|
■
|
|
Modbus-RTU
|
√
|
|
Modbus-TCP
|
√
|
|
WebServer
|
√
|
|
打印機接口
|
√
|
|
對時
|
GPS對時(IRIG-B)
|
√
|
|
SNTP
|
|
√
|
|
手動對時
|
|
√
|
|
硬件資源
|
模擬量輸入AI
|
8個/16個
|
|
■
|
|
干接點出口DO
|
16個
|
開關量出口接口用戶可自由配置
|
√
|
|
開關量輸入DI
|
22個
|
需要外接電源
|
■
|
|
USB接口
|
1個
|
用于維護與文件導出
|
√
|
|
RS485
|
2個
|
|
√
|
|
RS232
|
1個
|
|
√
|
|
GPS對時接口
|
1個
|
|
√
|
|
以太網(wǎng)接口
|
4個
|
面板1(維護)+背部3
|
√
|
注：√表示標配功能，■表示可選功能。
? 外形及開孔尺寸
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，也可分散安裝于開關柜上。
4、 典型方案
4.1 0.4kV光伏發(fā)電項目系統(tǒng)上圖
1、配電室上圖方案
一次系統(tǒng)上圖
2、方案設計
一次方案設計圖
4.2 10kV光伏發(fā)電項目系統(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、方案設計
一次方案設計圖
