电力波型记录分析仪

目录：一. 行业整体综述 二. 行业焦点事件 三. 区域市场分析 （一）区域热卖品牌 （二）区域市场分析 四. 行业企业动态 五. 发展趋势预测 一. 行业整体综述2011年3月16日《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》出台，这为我国科学仪器行业带来了新的曙光，电力分析仪作为科学仪器行业里的重要组成部分，在我过科学仪器发展的60多年间做出了不可估量的贡献。电力分析仪行业是一个平稳发展的行业，但在科学仪器行业里，电力分析仪不属于增长最高的行业，2007~2011的这四年间电力分析仪增长率在20%左右。电力分析仪在整个科学仪器行业内属于改制和转制进展较快的行业，许多国有企业已经转为民营，合资企业也非常活跃，同时国外许多著名的跨国公司都已在我国投资或者扩大生产。按经济结构类型统计，行业销售收入中我国企业，包括国有、国有控股和民营企业约占60%，利润占59.23%，其余为合资企业。我国电力分析仪行业还有一些值得关注的情况，首先，中国是发展中国家，电力分析仪与发达国家相比有10～15年的差距。但在发展中国家里，我国是电力分析仪行业最大最齐全、综合实力最强的一个国家。其次，我国的电力分析仪需求量很大。世界上电力分析仪的增长率在6%～9%之间，我国已连续四年实现20%左右的年增长率。从目前情况来看，积极拓展营销模式是电力分析仪企业更好更快发展的必要手段，从2011年电力分析仪的市场分析报告来看，会展营销模式为企业赢得了更多的客户资源，使企业得以开拓更广阔的市场。我国电力分析仪行业展会缺乏，目前展会专业程度过低，不能满足企业的营销需求，有些展会打着行业协会的招牌，办了一些低质量的展会，专业展览公司参与较少，展览模式过于传统，对行业整合能力过低，不具备专业展会对行业上下游关整合的能力，只是以价格来拉动企业参展。目前，我国电力分析仪行业是直接与外商竞争的行业，从开始单纯以合资和技术输出为主，到90年代前后从合资转为控股，再到现在以独资和兼并我国优秀企业为主。现阶段我国一些电力分析仪企业已具有规模优势和国际市场竞争力。我国电力分析仪自上世纪80年代和90年代初期引进的技术，现已国产化并已掌握核心制造技术，能够稳定生产。同时也在研发和改进电力分析仪技术，努力占领更多的市场份额。但由于国外新一代产品已经成熟并大量进入市场，因此目前我国企业生产的产品主要用于中小实验室项目。 现阶段，我国自行研发的高中档电力分析仪，从产品的基本性能和功能上已与国外产品接近，有较高的市场占有率，并在不断上升。二. 行业焦点事件 （一）《十二五规划纲要》提出“科学发展为核心”的思想2012年是我国“十二五”规划的关键时期，根据“十二五”以“科学发展为核心”的思想，新一轮工作报告必将为科学仪器行业带来崭新的发展契机。（二）外资纷纷涌入近年来，海外科学仪器生产企业把战略目标集中在我国，目前我国电力分析仪行业是直接与外商竞争的行业，外来资本从开始单纯以合资和技术输出为主，到90年代前后从合资转为控股，到现在以独资和兼并我国优秀企业为主。并形成以山东－辽宁－吉林－黑龙江为主场的营销路线，通过这条黄金路线辐射向朝鲜、越南、韩国、日本、蒙古，俄罗斯等最大买家。三. 区域市场分析 （一） 区域热卖品牌情况 按区域划分： 东北地区市场分析（辽宁、黑龙江、吉林） 华北地区市场分析（北京、天津、河北、山西） 华中地区市场分析（河南、湖南、湖北） 华东地区市场分析（上海、山东、江苏、浙江、安徽、江西） 华南地区市场分析（广东、福建、海南） 西南地区市场分析（四川、广西、重庆、云南、西藏、贵州） 西北地区市场分析（甘肃、陕西、新疆、宁夏、青海、内蒙古） （下表为综合评分） 东北地区： 排序辽宁黑龙江吉林1沈阳荣拓傲松吉林英诺瑞特2大连润昌盛维傲松3赛博斯特黑龙江欧诺吉林大正华北地区： 排序

基于ACR电力质量分析仪的电能质量在线监测方案0 概述随着电力电子技术的蓬勃发展，供电系统中增加了大量的非线性负荷，从低压小容量的家用电器到大容量的工业交流变换器的广泛应用，引起了电网电压、电流波形的畸变，威胁到电力系统安全、稳定、经济运行。在国家一些重要项目的建设中电网质量的监测显得尤为重要，作为目前功能完整，体积较小的ACR230ELH电力质量分析仪对电能质量监测、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用，且用电企业有必要建立电能质量监测系统，实现对整个配电电网电能质量的实时监控。1 系统组成电能质量在线监测系统主要有现场监测层，通讯传输层和数据管理层组成，系统拓扑结构见图1。组网方式有网线、光纤、无线三种模式。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/01/201101062322_272470_2224761_3.gif图1 电能质量在线监测拓扑图1.1现场监测层现场安装各类电力质量分析仪，要求具有通讯功能。主要产品有ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等电力仪表，主要功能见表1.1。型号主要功能开孔尺寸（mm）ACR220ELH三相I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cosΦ；THDu、THDi、2-31次各次谐波分量；四象限电能、RS485/Modbus、LCD显示88X88ACR320ELH108X108ACR230ELHLCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO（DO3做过压、欠压、过流、不平衡报警）；RS485通讯接口、Modbus协议88X88ACR330ELH[

摘 要：本文介绍了ACR230ELH电力质量分析仪的设计原理以及该产品在2010年上海世博会中心场馆配电系统中的实际应用。关键字：电力质量分析仪；谐波；世博会；ARM；DSP　　随着电力电子技术的蓬勃发展，供电系统中增加了大量的非线性负荷，从低压小容量的家用电器到大容量的工业交流变换器的广泛应用，引起了电网电压、电流波形的畸变，威胁到电力系统安全、稳定、经济运行。在国家一些重要项目的建设中电网质量的监测显得尤为重要，作为目前功能完整，体积较小的96型ACR230ELH电力质量分析仪对电力质量检测、解决谐波产生的问题有着重要的指导作用。1　 应用的先进技术　　为了对上述电网谐波危害进行相应的度量、评估和考核，上海安科瑞电气股份有限公司研发了基于DSP＋ARM7模块化设计方案的高端电力质量分析产品ACR230ELH。　　该产品采用当今世界流行的高档电能标设计方案：DSP+MCU的实现方法，将DSP的高速数字信号处理功能和高档MCU（ARM）完善的管理、通讯、丰富的接口功能相结合。基本工作原理如下：http://www.acrel.cn/cn/download/common/upload/2011/02/25/1541145d.jpg图1　硬件设计原理框图　　互感器将来自电网的电压、电流信号实时送到表内16位高速Sigma-DelTa AD进行6个通道电力信号的同步采样，AD转换完成之后把数据传送给DSP进行各种复杂的数值运算，通过相应的数学运算，DSP完成整表的计算功能，具体包括所有电力参数的测量、有功、无功、视在电能的计量等工作；完成之后DSP把相应的计算数据和ARM7进行数据交换，ARM7主要完成液晶显示、数据统计存储、外部通讯、菜单键盘操作、DI/DO量的输入控制等工作。　　A/D采用的是ADI公司推出的AD73360L芯片，内带6个独立通道的16位串行模数转换器，采用Sigma-Delta转换原理，具有良好的抗混叠性能。AD73360的数据转换输出接口是同步串口（SPORT口）,DSP采用的是ADSP 219x芯片，同样具有相同SPORT接口，使用起来非常的方便，免去了IO口模拟带来的一系列烦恼。　　ARM7采用的是NXP的LPC2138，该芯片功能强大，外围端口资源丰富，内部RAM最大可以达到32K，运行速度可达60M，带有多通道的32位定时器，多路PWM输出资源，多个SCI、SPI、IIC接口；IO口可以承受5V电压输入；内部还带有多种运行功耗模式。　　该表软件分为两部分，其一是DSP的相关程序流程代码，这部分代码按功能上分主要是以下几块：分为AD采样控制、串口数据传输、大量复杂的数值运算（包括傅氏变换）、能量累计、电能质量分析、电能脉冲输出等几个部分；其二是ARM7中的相关程序流程，主要包括：液晶显示、按键处理、数字通讯、开关量输入输出功能的实现以及部分事件记录功能的实现；在编程语言的选择上，DSP部分采用C语言和汇编语言混合编程，为了保证系统良好的实时性，以汇编语言为主，C语言作整个程序框架进程调度，既保证了程序的易读性，也兼顾了系统良好的实时性。ARM7的程序是基于uc/OS-II操作系统平台开发的，程序简单易读，可移植性较好，便于产品的后续升级工作。整个系统的软件大致要完成3个部分的工作：系统的初始化代码、uc/OS-II操作系统移植、应用任务的编写。　2　 算法描述　　基于上述的模块化设计理念，充分考虑了数字信号处理器的强大的数值计算功能，让其完成了所有的计算变换等功能；具体包括电压、电流有效值、有功、无功功率、视在功率、功率因数、有功、无功、视在电能的累计、电能质量指标的计算。考虑到常规电参量的计算公式比较常见，这里就不再赘述了，着重把电能质量指标的计算方法描述一下：电能质量方面的计算，具体包括：２－３１次谐波分析，电压波峰系数，电话波形因子，电流Ｋ系数，三相电压、电流不平衡度，电压、电流正序、负序、零序分析，电压偏差、频率偏差。　　电能质量的相关指标如下：　　A．谐波（GB/T 14549）　　电压的２－３１次谐波分析主要是采用DSP的FFT算法来实现，得到的基波分量和谐波分量分别为U1,U2…Uh;各次谐波含有率的计算公式如下：　　B．不平衡度（GB/T 15543）　　电压不平衡包括每相信号的幅度和三相之间的角度不平衡，具体计算参照下述公式： 　　C．频率偏差（GB/T 15945）　　频率偏差即系统频率的实际值和标称值之差。电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz。当系统容量较小时，偏差值可以放宽到±0.5Hz。用户冲击负荷引起的系统频率变动不得超过±0.2Hz，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发电机组和用户的安全，稳定运行以及正常供电。　　D. 电压偏差（GB/T 12325）　　35KV及以上供电电压正，负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10％。　　10KV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7％。220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7％，-10％。　　此外在电力系统实际运行过程中，还有一些参数会间接的反映出电网波形的实际情形，比如电压波峰系数、电压电话波形因子和电流K系数（前面两个主要是衡量电压波形畸变带来的影响、第三个主要是衡量电流波形畸变带来的变化）。　　电压波峰系数的计算如下：3　 实现功能及性能　　ACR230ELH实现了以下功能：　　1）高精度测量常规的三相交流电量，如三相相电压、线电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数等；　　2）专业的四象限电能（包括吸收有功电能、释放有功电能、感性无功电能、容性无功电能）高精度计量；可分8个时段三种费率计量本月、上月、上上月以及总的有功电能；　　3）全面的测量电压电流2－31次谐波分量及THD、电流K系数、电压波峰系数、电话波形因子及三相电压电流不平衡度等，用户可以方便的对供电电网质量进行分析；　　4）具有4路开关量输入、2路开关量输出、一路485接口Modbus协议的通讯接口，充分满足电力自动化遥控遥测需求。　　该产品已经通过CE论证并成功出口到英国和西班牙，详细效果见下图。4　 应用案例　　世博中心是上海世博会园区内首座永久性场馆，位于卢浦大桥东侧世博园区B区滨江绿地内，东西长约350米，南北宽约140米，总建筑面积约14万平方米，现已建成并投入试运营。世博中心作为世博永久性场馆中最重要的场馆之一，在世博会期间，将承担世博会运营指挥中心、庆典会议中心、新闻中心、论坛活动中心等功能。　　上海安科瑞电气股份有限公司的ACR230ELH在该项目中一举包揽了中心场馆5个变电所的所有电力数显示仪表。以世博中心地下5个变电所中的1#所举例：这是一个0.4kV低压配电站系统，由2个受电柜、2个应急进线柜、1个母联柜、4个补偿柜，155个馈出柜组成。馈出柜负载具体可分为：展览用电、照明用电、空调风机用电、动力用电和消防用电。配电系统中采用了LED等节能光源、大功率变频中央空调、展览用电等大量非线性用电设备，虽然降低了实际的功耗，以实现节能的目标，但是这些设备都是电力系统谐波的主要来源；这些设备即使供给它们理想的正弦波电压，取用的电流也是非线性的，即有谐波电流存在。这些设备产生的谐波电流注入电力系统中，使系统各处电压产生谐波分量。这些设备单个容量不大，但基数很大且散布于各处，电力部门又难以治理。假如这些设备的电流谐波含量过大，则会对世博中心场馆电力系统造成严重影响。　　ACR230ELH多功能电力仪表在现场使用之后，用户除了可以通过该表了解所有常规电参数之外，可以了解世博中心场馆现场各种电力设备投运前、后相关系统的电力质量水平及其变化对有关设备的影响，方便电力质量故障诊断和异常的原因测量，为大型公建的稳定运行提供实时数据。　　在该项目中主要用到了该产品的以下功能，常规电参数测量、复费率电能计量、电力质量分析、分断开关的分合状态指示以及485通讯组网。现场系统网络结构(如图8)：现场设备层——网络通讯层——站控管理层。也即是：先将现场智能设备接入就地的Modbus总线，再将Modbus总线通过串口设备联网服务器转换成TCP/IP以太网与监控主机进行数据交换，最终由方便管理人员通过监测系统软件了解及掌握现场状况，并进行实时监测。　　1）现场设备层采集所需实时监测的电参量：　　现场设备层是数据采集终端，主要是由智能仪表组成(此项目中主要为ACR230ELH电力质量分析仪)，向数据中心上传存储的参数。世博中心场管项目中，例如主进线回路的三相电流、三相电压、有功/无功功率、功率因数及频率；电容补偿回路的功率因数、有功、无功功率；联络回路的三相电压、电流；普通低压出线回路的三相电流、功率；重要低压出线回路的三相电流、有功、无功功率、电压和电流的2－31次谐波、谐波畸变率（THDi、THDu）等电参量；　　2）网络通讯层实现数据传输：　　在现场设备(如ACR230ELH)中采集到的电参量，通过以太网实现系统信息的交换和共享，并将数据提供给总变监控系统。同时，转达上位机对现场设备的各种控制命令。　　3）站控管理层以最直观方便的形式反映现场各个运行状态：　　站控管理层针对监测系统的管理人员，是人机交互的直接窗口，也是系统的最上层部门。监测系统软件具有良好的人机交互界面，对采集的