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公司动态

电缆故障测试仪生产商讲述智能电网中智能电表的重要性

阅读:697          发布时间:2011-5-4

美国能源部2009年智能电网报告中特别指出:智能电表是智能电网的基础。它不仅向电力公司和消费者提供用电量和用电时间的相关信息,而且还会获取市场用电状况,帮助协调用电设备的运行并调整能耗。

如果不能广泛、深入地向每个家庭提供这种成功的计量技术和相关服务,就会拉大能量供给与需求之间的差距,从而削弱智能电网基础设施运转效率,使公众利益受到损害。另一方面,按照爱迪生电气学会会长Tom Kuhn的观点,成功开发计量系统需要采用新的通信方案、加密技术,充分利用新一代高度可靠、高度安全的低成本智能电表集成方案。智能电网开发所面临的重大挑战之一是成本问题,据不*统计,电力公司在计量设备的花费就高达270亿美元。

智能电网中,电能消费者即使不是zui重要的因素,也是设计中需要关注的因素。这里面临的挑战是必须转变消费者的消费习惯和态度,通过提高重要信息的透明度和互通性,帮助消费者有“选择”地使用电能,并充分了解合理“选择”带来的益处。值得庆幸的是,能源危机使得人们开始重视能效问题,各行各业也开始参与节能产品的开发,以及面向消费者的能量管理和自动化产品(诸如智能设备、互联网入口以及类似服务)的开发。因此,这也是大势所趋。从范围看,当前安装的16亿电表中仅有6%属于具有双向通信功能的智能电表。

消费者在动态价格信息或其它经济利益的驱使下,开始青睐能够帮助降低并调整能耗的“智能器件”。价格信息不一定通过的智能电表获得,也可通过宽带路由器/网关等用户互联网设备传送。对于电力公司及其用户来说,两种传输渠道各有利弊,需要权衡信息安全性(隐私)、网络安全性以及各种设备之间的互操作性和商业流通性等因素。zui基本的要求是:两种技术既可以单独工作,也可以协同工作。目前主要关注智能设备的有效性,集成了智能电表和动态价格调整架构的器件能够给出更明确的结果,大幅降低高峰期的用电量,进而有效降低电能成本。绝大部分初期工作基于简单的判决算法,根据收到的价格信息可以更有效地控制设备的运行/关闭状态。状态控制也可以基于更多细节,例如设备的分类计量结果,这里消费者可以更灵活地操控电能的使用,做出更明智的选择。这项工作还处于开发阶段,很大程度上取决于消费者对测量设备的成本效益要求。

一些主要的电表厂商已经开始研发智能产品,这一举措不仅受到联邦激励基金计划的推动,还受消费者期待参与并要求提高透明度的影响。从电力公司的角度看,如果增强这种透明度,消费者能够更好地了解设备运行的真正成本,培养良好的用电习惯,或者依靠系统(比如,由微软和Google开创的网络服务)控制并降低设备能耗,降低相关开销,从任何方面看,这都不失为一个双赢的结果。复杂产品的设计需要关注可靠性、成本、剪裁灵活性等问题。因此,用于能量测量的半导体产品不再像*代产品那样只是简单地累计能量,而是具有更强的功能。

发展进程

即使2010年有4亿美元激励资金的支持,对于中、小规模的电力公司而言,开发成本仍是阻碍开发进程的屏障。智能电表硬件成本的增加加大了率的风险。这些成本主要涉及到一套复杂的与通信相关的功能装置,诸如数据存储、加密、连接电网和家用电器的多重加密双向通信功能,以及远端继电器和附加印制电路板(PCB)断开状态的显示。另外,如果不能向公众成功展示这些新产品的工作状况,也很难得到公众的支持和理解。

另外一个附加成本是这些系统缺乏足够的可编程能力,产品升级困难、不能胜任未来智能电网发展对安全性和互操作性方面的需求。考虑到这些因素,为安全起见需要在设计中嵌入更大容量的存储器和更强大的通信功能,这远远超出了近期的使用需求,当然也提高了系统成本。

没有人希望在把设备大规模推向市场后,很快发现由于对智能电发展进程的认识不足,而导致产品存在缺陷并很快遭到市场淘汰。草率地把不够成熟的产品推向市场,势必造成频繁更换基础设备,这将为电力部门带来*的运行成本,造成极大浪费。人们所面临的更严重的设计挑战,应该是这些复杂的电气基础架构较短的使用寿命和较低的可靠性。与二十多年以前的老旧、简单设备相比,新设备包含了更多的元器件和互连单元,这也容易导致设备的频繁更换。

半导体器件的设计考虑

住宅电表开始大规模采用半导体技术的历史,也反映了产品工作寿命的问题。这项技术始于十多年以前,目前在大概1.2亿块新电表中,大约有85%的电表采用半导体技术,其余则是传统的机械式法拉盘电表。

2004年,我在印度海德拉巴市的ECE工业设备有限公司参观了一个这样的工厂,这曾经是一家生意兴隆的机械电表制造厂,利用从德国计量公司引进的技术,每年的zui高产量达到八百万套。这个重要的工业制造厂坐落在美丽的花园绿洲之中,值得一提的是这里曾经拍摄了多部宝莱坞时期的经典影片。但在我参观这座厂房是,它已经是“人去楼空”,堆积着一些闲置设备,我的向导(曾经在这家工厂担任过领班)悲哀地向我解释说,由于具有防篡改功能的低成本半导体电表的快速发展,这座工厂已经处于*停产状态。

而就在那个时候,中国也推出了*代集成了模/数转换器的表面贴装计量ASIC,该器件把电压和电流的乘积转换成数字脉冲输出,脉冲信号送入千瓦时计数器进行计量。这一代产品在当时对电器设备以及基本电费计量高度需求的环境下,对于开发新兴电表工业起到了一个重要的过渡作用。许多本地OEM厂商考虑到低成本的PCB制造工艺,都采用了这种技术。

随着电力行业从传统的基本费率管理体制转向以市场调控为主导的竞争机制,驱使电表计量结构的第二次变革。由于电力公司开始引入分时计费体制,增添了自动抄表(AMR)、微控制器、无线电通信、LCD以及实时时钟(RTC)等器件,这些器件被集成到计量ASIC(也称为模拟前端或AFE),促进了多芯片标准化方案在住宅电表设计中应用。

特殊的应用和计量要求通常需要更高的设计水准,随着电力行业需求的改变以及设计标准的化,加上复杂电子系统整合的设计挑战,提高了进入这一行业成为供应商的门槛,也大大减少了专业制造商的数量。而在计量设备中增加基本通信功能的日趋重要性,也进一步加剧了这一趋势。当然,并不是世界各地所有的供应商都在同时经历这一转折。

扬州品胜电气科技有限公司

地址:江苏宝应经济开发区安宜东路284

  

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:张    

PSHZC电缆故障测试仪系统组成 
PSHZC电缆故障测试仪笔记本电脑、测试系统、路径信号产生器、路径信号接收器和定位仪器几部分组成,可完成电缆故障的测试和电缆资料的管理两项任务。
笔记本电脑进行测量控制、数据处理和电缆资料管理。
故障测试系统与笔记本配合可在故障电缆一端测出故障点距测试端的距离,也可用来测量电缆的长度和电波在电缆中的传播速度。
路径信号产生器可产生15KHZ、zui大幅度30V的断续正弦波信号,用于寻测电缆路径。
路径信号接收器用来接收路径信号,查找电缆走向和估测电缆埋设深度。
定位仪用于故障点的定位。
PSHZC电缆故障测试仪技术性能
1、         故障测试系统
可测试各种电力电缆的各类故障及通信电缆和市话电缆的开路、短路故障。 
可测量长度已知的任何电缆中电波传播的速度。
测试距离:不小于40千米 
系统误差:小于0.5米 
采样频率:25MHz 
测试盲区:小于5米 
电源:交流220V±10%
2、路径仪信号产生器。
信号频率:15KHz 
振荡方式:断续
输出功率:30W
电源:220V±10% 
3、   定位仪
测试灵敏度:50Ω内阻的信号源输出300Hz信号,定点仪在维持输出为2V、信杂比优于20:1的情况下输入信号不大于10 μV。 
输入阻抗:不小于1.2KΩ。    ●使用2×2000Ω耳机。 
工作电压:9V±10%。         ●使用环境温度:-10℃~40℃ 
启动Windows98后,双击桌面上的测试管理系统,屏幕显示主控界面。<按“测试”按钮进入测试方式;按“管理”按钮进入电缆资料和测试资料的日常管理;按“帮助”进入帮助系统;按“结束”退出测试管理系统。
*部分 电缆故障测试
PSHZC电缆故障测试仪测试原理
PSHZC电缆故障测试仪采用时域反射(TDR)原理,对被测电缆发射一系列电脉冲,并接收电缆中因阻抗变化引起的反射脉冲,再根据电波在电缆中的传播速度和两次反射波的特征拐点代表的时间,可测出故障点到测试端的距离为:
S=VT/2式中:
S代表故障点到测试端的距离
V代表电波在电缆中的传播速度
T代表电波在电缆中来回传播所需要的时间
这样,在V已知和T已经测出的情况下,就可计算出故障点距测试。端的距离S 。这一切只需稍加人工干预,就可由计算机自动完成,测试故障迅速准确。
PSHZC电缆故障测试仪测试系统控制面板介绍
测试面板可分为四部分:菜单栏、状态栏、图形显示区、功能键区。
1、菜单栏
菜单栏包括:“数据管理”和“测试帮助”两个菜单项。
数据管理”菜单:包括“打印”,“读盘”,“存盘”,“结束”四个菜单项。
    选择“打印”可将屏幕显示内容用打印机打印出来;选“存盘”可将测试的波形和数据存储于电脑的硬盘或者软盘中,作为资料保存;选“读盘”可调出以前测试时存在磁盘内的波形;选“结束”可退出该控制面板。
测试帮助”:点击该菜单,可显示测试管理系统的使用说明书,可打印输出。
2、状态栏
状态栏里显示四个方面的信息,zui左边是测试方式;第二个是选择的电缆介质所对应电波速度(若是测速度,则不显示介质信息)第三个是故障距离(或电缆长度),右边显示测试日期。
3、图形显示区
图形显示区用来显示采样所得的波形,对波形进行分析处理和显示处理结果。
4、功能键区
功能键区由14个按键组成,可分为三类。
初始化数据:包括测试方法和介质选择两个键。
测试方法:有两种选择,“测故障”和“测速度”。
基本的测试方法有三种, “低压脉冲”,“冲闪”,“直闪”。
低压脉冲”包括有“2μs”和“0.2μs”两种脉宽可选择;“冲闪”包括“电感电压取样”,“电阻电压取样”,“电流取样”三个菜单项;“直闪”包括“电压取样”“电流取样”两个菜单项。
介质选择:
程序初始化时设置为:“油浸纸型”,如果是其他介质的电缆,可根据电缆的介质选择。共有五选项:“油浸纸型”,“不滴流型”,“交联乙烯”,“聚氯乙烯”,“自选介质”五个菜单项 。
选择其中一个菜单项就等于选择一种速度,即电波在该电缆中的传播速度。
数据采样与测试:共有八个按键:
“采样”键:在系统测试时采用。每按动一次“采样”键,系统便采集一次数据,并可以在图形显示区绘出波形图来。
“扩展”键:为了计算故障距离,按此键可将显示的波形扩展后再计算。每按一次波形扩展一倍,按四次为一个循环。
“卷动”键:波形扩展后,故障点特征波形可能会出于*屏以外的其它屏内,按此键可将显示内容一屏一屏地向左移动,直到故障波形在屏显示出来,便在光标定位。
“归位”键:需要光标快速回到屏幕zui左端时按此键。
“定位”键:计算距离起点键。在光标移动到特征波形的起始拐点处按此键。
“左移”键和“右移”键:这两个键用于控制光标的左右移动。当按动它们时,游标移动,每按一次移动一个单位。此外,为了快速移动游标,可以用鼠标拖动游标,到合适的位置松开即可。
“复位”键:系统复位键。无论系统处于何种状态,按此键均可进入系统主界面。
波形比较:有四个键。
“储存”键:按此键可将测试的波形和数据存储于电脑中。(“存储”与“存盘”不同。“存盘”是将数据存储在磁盘上,可长期保存,而“存储”只是将数据存储在电脑内存中,关机后数据会丢失。)
“调用”键:与“存储”键配合使用。按此键可在屏幕上显示上次存储的内容,以便分析与计算。
“比较”键:按此键可将现测的波形和仪器内存储的波形同时显示在屏幕上,用户可对这两幅波形进行比较分析。
“平移”键:按此键进入图形左右移动功能,点“左移”键可将两个波形的起点对齐。
PSHZC电缆故障测试仪故障测试
故障测试的基本步骤:用摇表或者万用表测量故障电缆的绝缘电阻,判断故障性质,确定测试方法;测试故障距离;探测故障点附近电缆埋设的路径;定点。
本测试系统故障测试有低压脉冲、直闪、冲闪三种基本方式,再配合不同的取样方法,共有八种测试方式。
测试前将电缆终端头的所有连线断开。
测试系统的面板上有“输入振幅”和“位移”两个旋纽,分别用来调整下次采样的信号幅度和上下位置。
1、低压脉冲方式
低压脉冲用于测试电缆中电波传播的速度、电缆全长、低阻故障和开路故障。
将测试系统的通信连线与笔记本电脑后面的串口连接,电缆的故障相(被测相)与地线分别接到水阻盘的红、黑接线柱,水阻盘的输出与测试系统的输入相连。也可直接将测试系统的输入线与故障相及地线相连。
测速度
对于有些电缆,电波传播的速度未知,必须通过测试来确定。但测试前必须知道电缆的全长。
 在“测试方法”菜单选择“低压脉冲”“测速度”,根据电缆的长度选择“0.2μs”或“2μs” ,一般500 m以下用0.2μs。键入电缆全长后按“采样”键,配合调整“位移”和“幅度”旋纽,使信号的幅度和基线处于便于观察的位置。
移动游标至低压脉冲的下降沿按“定位”,再移动游标至反射信号的前沿,屏幕上即可显示此种电缆中电波的传播速度。如果发射和接收的波形离的太近,可按“扩展”键将波形扩展后再计算。
测故障
测故障时在“测试方式”菜单选择“低压脉冲”“测故障”,并选择适当的脉冲宽度,按“采样”后屏幕即显示故障波形。
开路故障的反射信号与发送脉冲极性相同,短路故障的反射信号与发送脉冲极性相反。
注:由于测电缆全长时的接线及波形与测开路故障时*相同,所以设计时未单独列出测全长菜单。
低压脉冲测试开路故障(电缆全长)和短路故障的波形如下。
2、冲闪方式
   冲闪方式用于测试高阻泄漏性故障,大部分电缆故障都可以使用冲闪方式测试。
   以前采用冲闪电感电压取样的时候比较多,现在一般采用电流取样,因为采用电流取样时一起不与高电压直接连接,人身和设备的安全系数更高。如果一条电缆上有多处故障或电缆大面积受潮,可采用闪冲电阻取样方式。
3、直闪方式
直闪法用于测试高阻闪络性质故障。
用直闪法时一定要注意监视高压电流,以防电流过大而烧坏高压变压器。
4、测试电缆路径和埋设深度
将测试系统输出电缆芯线接电缆的一相,地线接电缆地线(铅包)。(如果故障相的电阻值很低。,可在输出地线和电缆地线间串接一个几百欧姆的电阻。)先将输出电位器调到zui小,打开电源再将幅度旋钮调整到适当的位置,此时仪器输出一个15KHZ正弦信号,此信号在电缆周围产生电磁场,调整路径信号接收器的“音量”和“微调”旋钮,使耳机里的声音清晰、悦耳,即可寻测电缆路径和估测电缆埋设的深度。
 
寻测电缆路径
   当探棒处于电缆上方B点时,探棒的线圈与电场平行,线圈没有切割电力线,线圈中的感应电流小,这时耳机中几乎没有声音。而当探棒在A点或者C点时,耳机中的声音较大。
   由声音较小的点所连成的线即为电缆的路径。
估测电缆埋设深度
   将探棒在电缆上方B点右倾斜45,然后垂直于电缆走向后退,当退到A点时,探棒正对电缆,此时耳机的声音较小。
   B点到A点的距离,也就是向后退的距离即为电缆埋设的深度。
   用这种方法可以估测电缆的埋设深度。
5、故障点定位
   我们使用各种测试方法已测出故障点的距离,但由于各种因素的影响,如测量误差、电缆的余缆、拐弯等,在地面上不一定能准确地找到故障,还必须使用故障定位仪来准确定故障点。
   故障定位时是利用高压设备给电缆加一冲击直流负高压,用定位仪在测量出的故障点附近检测电缆故障的放声点。
   高压放电的时间以1秒钟一次为宜。
   打开定位仪电源,适当调节音量旋钮,将定位仪放置在测出的电缆故障点处,应该有故障点放电的声音,如果听不到可移动定位仪的位置,直到耳机里的放电声zui大,此处即为故障点。
6、注意事项
在测试电缆故障时必须遵守有关安全规则。
在高压测试中,一切设备都应良好接地,以免烧坏测试设备。如有条件可将高压产生器的电源与测试仪器的电源分开。
在有易燃物品的环境中利用高压测试时,应有保安措施。
每次使用电阻闪冲时,应对水阻的测值进行测量。
注意人身安全。
建议加高压时将电脑的外接电源断开,不用外接鼠标。
第二部分 电缆资料管理
   电缆资料管理部分是利用数据库原理,对电缆资料进行日常管理,包括电缆分布图、编号、起止位置、埋设深度、日期、电缆介质、接头位置、维修记录等档案信息,以便管理人员了解该电缆的所有资料。
点击系统界面的“管理”命令按钮,即可进入管理系统的操作界面。
   电缆资料管理部分是利用数据库原理,对电缆资料进行管理。
点击系统主界面的"管理"命令按钮,即可进入管理系统的操作界面,点击"系统登录"按钮,系统会提示您输入密码;点击"修改密码"按钮,输入原密码后,再输入新密码,确定即可;点"退出"按钮,退出电缆资料管理。电缆资料管理的*个界面是变电站信息界面,显示所有的变电站信息。可对变电站信息进行添加记录、编辑记录、保存记录、删除记录等操作,点击预试记录,可以查看所有的预试记录,点击电缆信息,可以进入电缆信息界面。
    电缆资料管理的第二个界面是电缆信息界面,显示一个变电站所有的电缆信息。可对电缆信息进行添加记录、编辑记录、保存记录、删除记录和查找记录等操作,点击电缆基本信息,可以进入电缆基本信息界面。
电缆资料管理的第三个界面是电缆基本信息界面,显示一个电缆基本信息。可对电缆信息进行添加记录、编辑记录、保存记录、删除记录等操作,点击电缆分布图,可以查看电缆分布图,电缆分布图用来显示用户的测试范围和电缆的分布,可用于故障电缆的查找和确定。点击预试记录,可以查看该电缆所有的预试记录。
 
 
附录一PSHZC电缆故障测试仪配套表

名称及型号
单位
数量
备注
笔记本电脑
1
零配
测试管理软件
1
 
电缆故障测试系统
1
 
路径信号产生器
1
 
定位仪
2
 
电流取样盒
1
 
主机冲电器
1
 
微型保护球隙
1
 
放电棒
1
 
路径信号接收器
1
 
电阻
1
 
耳机
2
 
连接线
1
 
串行通信电缆
1
 
脉冲电容器
1
1微法/40KV(选购)
操作箱
1
3KVA(选购)
交直流高压试验变压器
1
50KV/3KVA(选购)

 

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