2015年度“十大电气创新产品”详解

1Goodrive35高性能闭环矢量变频器

深圳市英威腾电气股份有限公司出品的Goodrive35高性能闭环矢量变频器,源自英威腾新一代Goodrive 300变频器,是更精、更准、更强大的闭环矢量控制变频器。

产品特点如下:

1)全驱全能

(1)可驱动各类电机:高速电机和电主轴、变频电机、交流伺服电机、各种同步电机、普通异步电机;

(2)完善的电机参数自学习功能,可进行旋转和静止的全面电机参数自学习,并有自学习保护功能。旋转自学习:须脱开负载学习,适用控制精度要求较高的场合;静止自学习:适用于电机无法脱开负载的场合,避免设备安装后无法旋转自学习的尴尬。

2)闭环矢量控制

(1)更精准、更强大的电机转矩、速度、位置控制能力;

(2)特性指标:位置控制精度±1脉冲;更高调速范围,闭环矢量1:1000;更高稳速精度,闭环矢量±0.02%;更短控制转矩响应时间,闭环矢量<10ms;更高转矩控制精度,转矩控制精度5%;更低启动频率/更高起动转矩,闭环矢量0Hz/200%;优良的弱磁控制能力,快速加减速。

3)简易伺服控制能力

(1)脉冲给定:任意位置定位控制、速度方向控制;(2)具有伺服驱动的部分特性。

4)TϋV SϋD可靠质保

产品获得TϋV SϋD认证,拥有国内同行业更强的产品质量保证能力。

5)机床专用功能

(1)给定方式为模拟量0~10V/0~20mA、-10V~+10V、差分脉冲方向、多段速;(2)主轴准停为内置7个分度和4个零位;(3)回零检测第一种为外接零位检测开关,第二种为编码器Z相输入;(4)参考点检测为可选端子功能用于检测1个位置参考点;(5)伺服控制为脉冲给定任意位置定位控制、速度方向控制;(6)速度/位置模式切换采用专用端子控制;(7)支持5V及12V增量式ABZ编码器及伺服专用省线式ABZUVW编码器,最大频率<300kHz;(8)支持Z脉冲及光电开关定位,定位准确无超调;(9)可设置主轴传动比。

6)友好的用户界面

(1)高性能键盘;(2)上位机监控软件。

2HO小功率系列电流传感器

莱姆电子(中国)有限公司出品的HO小功率系列电流传感器,可以为新一代的电机驱动、变频器设计工程师设置更好的性能指标、可编程性和易用性。

HO系列是基于开环霍尔原理的电流传感器。可以测量交流、直流或脉冲电流,额定电流值为8、15或25 ARMS,响应时间2~6 μs,在+25°C和+85°下,精度分别可达到1% 和 2.8%(不包括零点)。

该系列传感器基于开环ASIC技术,用电力电子应用的尖端技术提供更好的性能,例如温漂、响应时间、电源和噪声等。在-25~+85ºC温度范围下,HO系列的零点和增益温漂要优于前一代的开环霍尔原理ASIC的传感器。

HO系列参数用户可以进行编程,编程通过系统的主单片机产生一串简单的数字比特序列来实现,包括参考电压、过流检测的限值、失效报告和低功率模式,其中创新的特点就是具有可编程的过流检测功能,与主电流测量分开。

使用同一个测量范围(同时具有检测和测量功能),如果传感器需要检测5倍额定电流的过流状态,测量范围必须扩展到过流检测的限值,那么在额定范围内测量精度就会降低。与过流检测分开,用可编程的极值确保最大的分辨率始终达到标称量程值。

HO系列高级别的可编程性和灵活度,意味着设计者可以使用单一的结构实现电路设计的多样化、简化设计、减少备件库存。HO系列传感器不仅用于提高变速驱动效率,同时也可以在如下领域有完美的应用:太阳能光伏逆变器、太阳能汇流箱、不间断和开关式电源、空调、家用电器、直流电机用静态换流器和机器人。

3OSFSZ11-10000/220智能型三相三绕组有载调压自耦变压器

随着我国“建设坚强智能电网”电力政策的深入,智能型电力变压器作为智能电网中的关键电气设备得到了快速发展。为响应国家电力政策,江苏华鹏变压器有限公司自行研发了OSFSZ11-10000/220智能型三相三绕组有载调压自耦变压器。

该智能型变压器由变压器本体和智能组件两部分组成,主要特点为可靠性和智能化。项目对电力变压器的绝缘、机械及热等方面展开研究,提高产品在电力系统中的运行可靠性。

同时,对智能传感探头设置的充分性和测量精度的可靠性进行研究,对产品运行过程中的电、热、压力、油位、油中气体等运行信息实现在线监测,集成到智能电子装置(IED),通过光纤再上传至站控层,实现测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化和信息互动化,满足电力系统及其设备测量、控制、监测、计量、保护等功能,达到传统意义上“一次”和“二次”系统的融合,进一步提高变压器运行的可靠性。

产品的主要创新点为:

1)采用全寿命运行管理的理念设计和制造产品,全面提升了产品的绝缘可靠性、短路承受能力和热可靠性,对产品的制造成本和运行成本进行综合优化,产品全寿命周期运行成本最优。

2)智能组件柜将变压器测量、保护、监测以及控制信息通过光纤与站控层进行信息互换,并符合国家电网公司最新要求IEC61850通讯规约。

3)实现绕组内部热点温升、内部局部放电量、套管介损和电容、铁芯接地电流、油中含气量的在线测量。

4)对有载分接开关驱动机构的升降及冷却系统进行自动和远程遥控控制。

5)变压器实现了测量数字化、控制网络化、状态可视化、功能一体化、信息互动化,达到了传统意义上“一次”与“二次”的融合,智能化程度高。

自项目成功开发以来,公司已在国家电网、南方电网中标20多台智能变压器,制造技术得到了进一步提升。同时国际市场对220kV变压器需求量非常大,如美国已进入电力建设更新期,公司的产品已经成功进入了美国、日本和西亚等国际市场,而且出口增长很快,市场前景非常广阔。

由于公司在智能变方面开展较早、具有较多的业绩。2012年,公司作为变压器主要制造厂之一,参与国家电网公司和中国电力科学研究院共同组织的智能变压器试验标准编写工作;并作为首批变压器制造厂之一,承担国家电网公司最新要求的“一次”和“二次”整体装配、联合试验的样机制作工作。

符合最新要求的智能变压器样机于2012年4月完成。2012年5月份,在中国电力科学院的监试下,产品试验获得了一次性通过,为国家电网公司进一步开展智能变压器方面的工作提供了实践经验。

4SB71系列防尘变频器

希望森兰科技股份有限公司出品的SB71系列防尘变频器,其电压等级为三相400V级,功率范围为15~355kW。

产品特点:集成高精度转子磁场定向矢量控制算法,具有290%的瞬时转矩控制能力;独创的多模式PLC运行功能,特别适合管桩制造、工业洗涤设备应用;强大的过程PID功能:两套参数、多种参数过渡方式,多种修正模式;适用的多段速功能:提供编码、直接、叠加和个数选择方式,特别适合暖通行业应用;具有强大的用户可编程模块,灵活满足客户需求;独立散热风道,主器件腔体、接线腔体均为密闭腔体,具有IP50防护等级,可应用于高粉尘,多纤维场合;产品开盖快捷,接线方便;免工具拆卸进风口滤网,易于清理散热风道。

5SG500MX睿版集中式光伏逆变器

阳光电源股份有限公司于2015年4月28日,面向全球发布了5款最新款式逆变器,其中包括中国首款效率超过99%的集中式光伏逆变器——SG500MX睿版。

SG500MX睿版,输出功率为500kW,采用最新三电平变换技术将集中式逆变器最大效率提升到99%。该新品同时拥有自主专利PID防止及修复功能,以减少发电量损失和项目风险;支持六台逆变器交流直接并联运行;内部集成直流配电功能,可显著提升光伏电站投资回报率;机体尺寸、重量也大幅度减小。

SG500MX睿版性能特点如下。

1)更高效:采用全新T型三电平拓扑以及TI的最新4核DSP,最大效率99%、欧效98.7%。

2)更高的功率密度:占地面积小、节省电站的初始投资。

3)更全面的功能:集成PID防止与修复,减少发电量损失;具备绝缘监测功能,更安全;具有SVG、内外供电自动切换、夜间休眠等功能,最大限度的降低自损耗,提高利用率。

6ZF28-550气体绝缘金属封闭组合电器

上海思源高压开关有限公司出品的ZF28-550气体绝缘金属封闭组合电器,在2014年10月的行业鉴定大会中被评为“国际先进”产品。企业也是全球第4家、国内唯一一家采用大功率弹簧操作机构、国内唯一一家采用三工位隔离接地开关生产厂家。拥有发明及使用新型专利8个,申请待批准为6个。

本项目于2011年6月立项,进入概念阶段;2011年11月通过概念阶段评审,开始方案设计,2012年6月组合电器通过方案决策评审。2013年2月完成产品设计与开发阶段评审。2013年7月完成KEMA试验样机的第一批发运。2014年5月完成所有型式试验。

在项目的整个开发过程中运用了功能分析、FEMA、尺寸链计算等一系列先进的理念和方法。

产品技术特点如下:

1)为紧凑型产品,标准间隔宽度5000mm,灭弧室单元采用双断口结构,并采用断口并联电容的方式均衡断口间的电压,提高了近区故障的开断能力。

2)采用自主研发的大功率纯弹簧操动机构,体积小,安全稳定,免维护、可靠性高,为国际上第四家、国内第一家;断路器水平布置,检修与抢修更加方便,对地面冲击小,业内首家开发550三工位隔离接地开关,就地控制柜采用前后双开门结构,空间利用率高,为业内首创。

3)全部设备做雷电冲击试验后出厂,完全杜绝绝缘放电隐患,高于国网要求;盆式绝缘子采用双道密封技术,具备良好的密封性能;产品80%工频耐压下整间隔局部放电量小于5pC,单个绝缘件小于3pC,这在行业内处于领先地位。

4)产品分别在西安高压电器研究院、荷兰KEMA试验站完成了50Hz、60Hz苛刻的型式试验,电寿命(满容量开断20次),机械寿命10000次,均达到最高参数要求。产品性能稳定,安全可靠,具备了在国内及海外市场上市销售的条件。

为了本产品的研发,公司为项目组投入了研发团队中的各个领域的精英人员,并进行了充分的技术预研。

1)电弧开断技术是GIS产品设计的核心技术,550产品的灭弧研究小组与英国利物浦大学开展合作,在国内同行业中首次开发了断路器电弧开断仿真系统,实现了对开断过程中气流场、温度场、电磁场等关键特性的计算分析,依据仿真结果开发的灭弧室顺利的通过西高院和KEMA50Hz、60Hz的开断试验。

2)大功率弹簧操动机构是550kVGIS产品的另一个关键组件,大功率弹簧操动机构的知识产权主要掌握在欧美日企业和相关研究机构内。550大功率弹簧机构研究开发小组使用功能分析、动力学仿真分析、尺寸链分析等先进的方法和工具,研究弹簧机构的运动学和动力学规律,在科学研究分析结果的基础上成功的研发出了稳定可靠的大功率弹簧机构,提高了国内机构研发的技术水平。

通过550kVGIS产品的成功研发,产品研发团队掌握了高压GIS产品核心关键技术的研究和应用,证明了先进科学的研究技术方法为产品开发提供了理论参考依据,缩短了产品开发周期,降低了设计成本和样机试验成本,为公司后续1000kVGIS产品的开发准备了充足的技术积累。

目前该产品已成功应用于蒙古东部电力有限公司物资分公司伊敏换流站-兴安-乌兰浩特550kV开关站、国网上海市电力公司的南桥550kV站等工程。

7、集散式光伏逆变系统

深圳市禾望电气股份有限公司出品的集散式光伏逆变系统,主要由光伏组件、直流电缆、光伏控制器、逆变器、交流电缆、双绕组逆变器组成。

其主要特点是把MPPT功能前置到了汇流箱,并在汇流箱增加了DC/DC升压及智能检测功能,这样的光伏汇流箱就成为了光伏控制器。

假设其输入为16路PV串,且每两路组串对应一路MPPT,那么每个光伏控制器可具有8路MPPT功能,对应每MW约100路MPPT。在光伏控制器的输出提高为800Vdc后,逆变器的输出电压同时提升至520Vac,这样使得箱变只需双绕组变压器,而且省了一套箱变低压侧电缆和开关。

集散式逆变方案是融合了组串式逆变器和集中式逆变器各自的优点:分散跟踪控制、集中并网。其在稳定性方面优于组串式逆变器,在发电收益方面大大超过集中式逆变系统,同时输出电能质量和并网性能方面保持了集中式的优点。

主要优点有:

1)节省初始投资

引入了集散式方案后,相比集中式,箱变可以从以前的双分裂变压器换成双绕组变压器,箱变低压侧减少一套交流电缆和低压开关,减小控制器到逆变器的传输线缆线径等。就目前的三种方案而言,集散式方案和集中式方案的初始投资差不多,但组串式因为是小功率机型,其成本居高,比集中式和集散式方案高出不少。

2)提升发电量

逆变器直流侧和交流侧的电压都相应抬升,其传输线损大大减小,单台1MW逆变器相比两台500kW逆变器也减少了损耗。以整个系统来看,集散式比集中式在硬件上的损耗减少1%左右。同时,由于MPPT的数量由2~4路提升至112路,由此能给电站带来2%以上的发电效率提升。总体来看可提升3%左右的发电量。

3)高智能易维护

集散式方案采用更强的处理器,具有动态MPPT学习与优化功能,PV组件短路、开路和衰减预报功能,更易进行故障精确定位和维护。

禾望电气全球首家完成集散式逆变器的开发与并网稳定运行,首套系统已于2013年8月在内蒙成功并网,并在2014年全球首家通过了CQC认证和国网电科院的零电压穿越。

至今,禾望电气已有130MW的运行业绩,分布在内蒙古国电赤峰大于营光伏并网项目、内蒙古国电察右前旗二期光伏电站、新疆国华哈密石城子光伏并网项目、新疆中电投吐鲁番永盛光伏电站、青海汉能海南州共和光伏项目、浙江海宁分布式光伏发电系统项目、山东豪德商贸城太阳能发电项目、云南大唐国际宾川老鹰岩并网光伏电站项目等地区。

8、基于网络式保护技术的智能配电自动化终端

配电环节作为电力系统到用户的最后一环,与用户的关系最为紧密,对系统整体性能和用户供电质量的影响也最为直接。随着配电网络的迅速发展,客户对电能质量及供电服务的要求不断提高;同时,分布式发电技术的发展对配电网的运行与控制提出了新的挑战。

北京科锐配电自动化股份有限公司出品的基于网络式保护技术的智能配电自动化终端,通过对传统保护和集中式数字逻辑保护的研究,引入对等式通信网络,形成了新型的网络式保护策略。

其核心原理是借助对等式通信网络,将每个开关保护单元检测的数据信息、故障判别信息、开关状态等信息与相邻开关实时共享,使不同地点的保护能够在毫秒级时间内进行协调和配合,保障离故障点最近的断路器跳闸,其它开关进入后备、不跳闸,使故障停电范围最小、故障停电时间最短,实现了保护的快速性和选择性的统一。

基于网络式保护技术的智能配电自动化终端创新性功能特点:可实现故障就地快速切除、故障区段自动隔离、非故障区域的自动转供;解决了配电系统多开关级联的保护配合难题;适用于分布式电源接入智能配电网;适用于全断路器组网、断路器和负荷开关混合组网模式;适用于智能配电网开环、闭环供电模式;故障处理不依赖于主站,不需要维护复杂拓扑结构,适用于改造、扩建网络;针对配网通信通道易出故障、开关操动机构性能不可靠的情况设计了容错功能;配合故障指示器,可实现故障点的精确定位;与基于智能中电阻接地的信号源配合,可实现单相接地故障的选线、直接定位到故障分支和故障点,不受系统运行方式、拓扑结构等影响;实现接地故障区段自动隔离和非故障区域的自动转供;技术指标处于国际领先水平。(典型指标为故障切除时间0.1s,故障区段隔离0.2s,转供电2s)

网络式保护产品技术通过了中国电力企业联合会组织的技术鉴定。鉴定委员会认为,该项目所研制的装置原理新颖、技术领先、适用性强。项目整体达到国际先进水平。其中基于功率方向的网络式保护技术达到国际领先水平。

2014年8月,基于网络式保护技术智能配电自动化终端入选《国家电网公司重点推广新技术目录(2014年版)》。获得4项发明专利和4项实用新型专利。

9、新型农排表及其应用系统

目前,国内使用的农排表只有本地通讯功能,而农业排灌设备通常安装在环境复杂的区域,抄表只能采用手持设备到现场逐个采集数据,不能满足国家电网公司提出的“全覆盖、全采集、全费控”的建设目标。

因为通讯的原因,系统未能实现农排用户用电信息数据及电表信息的实时采集,农排用户购电卡一旦丢失后,剩余金额无法找回,造成用户的经济损失,产生不必要的纠纷;同时不可实现线损的统计分析,电力公司不能掌握农业排灌线路损耗情况。

当前SG186系统中营销部分暂时不具备一表多卡售电功能,当前的农排售电系统无法实现与SG186系统的接入,不能实现对农业排灌业务的缴费和管理。

用电现场利用强磁来干扰计量电能表,达到窃电目的的案例时有发生。市场上现有的防强磁窃电设备功能单一、效果有限,不能满足防强磁干扰的要求。

农业排灌用电因其自身用电情况的特殊性,一直是电力系统用电管理的一个薄弱环节。原有的管理模式完全依赖人工操作,抄表不及时,电费催缴方式不统一,管理方式差别悬殊,造成了农业排灌用电管理的现状千差万别。同时这种混乱的现场用电情况及相应的线损分析耗费人力物力巨大,并且实时性严重滞后、准确性严重不足。

石家庄科林电气股份有限公司出品的新型农排表及其应用系统,从开发设计开始就一直同客户需求相结合,同时兼顾产品的性能,同国内外同类技术相比具有以下优势:

1)具有GPRS和PLC模块互换的统一接口。

目前,国内使用的农排表没有本地通讯功能,新型农排增加了远程通讯功能,远程通信接口采用模块化设计,兼容GPRS通信模块和PLC通信模块,并支持不同类型模块相互更换,可根据现场不同环境来配置相应的通信模块。实现了农排用户用电信息数据及电表信息的实时采集,解决了电力公司的数据抄录不及时的问题。

2)采用3G远程售电终端售电。

系统设计了3G远程售电终端作为客户端进行售电,可将售电终端安置在村委会、小超市等场所,实现就地购电,提升了电力公司服务形象。

3)具有用电数据监测智能断电保护功能。

农排表监测用电数据,根据机井运行工况出具,发现异常情况,断电保护机井设备。农排表能够根据当前的电压、电流、功率等实时信息监测机井运行情况,发现电压、电流或者功率异常后及时切断电源,并向主站进行报警,主站向农排用户发送短信,排除故障后方可正常运行,保护农排用户的固定资产免受损失。

4)强磁报警功能

抗强磁防窃电模块主要实现了抗强磁场干扰及磁场检测功能,可承受300mT强磁场长时间干扰,当设备检测到用户现场有强磁信号时,记录强磁事件,主动向后台报警,提醒相关的管理人员。

关键技术:农排表具备远程通讯模块,采用GPRS和PLC模块互换的接口,实现数据的远程采集功能;农排表采用非接触式CPU卡,兼容一表一卡和一表多卡的工作模式,并采用SM1加密算法的ESAM加密模块,保证了系统的稳定安全性;与SG186系统接口方案统一,向SG186系统上传农排表的采集信息和缴费信息;使用双索引对比方式,通过定时召测、定时补测、自动检测报警、手工补召等多种方法保证表计同主站用电记录的一致性。

创新点:发明了电力仪表目录式管理、组态显示交互技术,实现了农排表自定义显示界面;首次实现了农排表GPRS和PLC通讯模块的互换功能,填补了农排表远程通信的空白;采用抗强磁保护及强磁报警专利技术,解决了农排系统防窃电的难题;研发了电池防钝化专利技术,保证了时钟电池的稳定运行;实时监测农排表数据,智能分析运行工况,实现了机井设备自动保护功能;采用专利远程售电终端,实现就地售电,方便了农排用户的购电;本系统采用虚拟SG186用户的方式,实现了农排系统的缴费记录上传功能。

本产品实施以来,公司新增销售收入2亿多元,年新增利税6千多万元。在社会效益方面,首先可以帮助电力公司实现自动化采集、远程监控、计算线损等功能,达到减员增效的目的,同时符合国家大力扶持的新农村建设政策,为农业科技现代化的持续发展提供了有力支持。

另外,本产品具有较强的市场竞争力:公司在国内最早进行电力预付费产品的研制,到目前为止,已形成系列化产品,用户覆盖全国各地;2)围绕本产品的持续发展,公司进行了多项相关研究,取得了一系列论文、专利和软件著作权;3)实现了向SG186系统上传农排表采集信息及缴费信息,达到了农排统一管理的目标;4)整个系统所包含的产品全部由公司自行研发、生产,拥有完全自主知识产权,并且全部通过国家相关检测部门的试验认证,可以为用户提供一揽子解决方案。

2014年2月,产品通过了由河北省科学技术厅组织的科学技术成果鉴定会,鉴定意见认为,该产品技术先进,质量稳定可靠,具有显著的经济效益和社会效益,总体技术水平达到了国内领先,具有良好推广前景,建议尽快推广。

自本产品实施以来,在石家庄、秦皇岛、商丘、安阳、濮阳等各地大面积推广应用,产品安全可靠,使用方便,得到了广大用户的一致好评。

10、智能一体化永磁机构

北京四方华能电气设备有限公司出品的智能一体化永磁机构,其工作原理是电磁驱动、永磁保持和电子控制。

1)电磁驱动:通过给合分闸线圈施加适当电压,驱动铁心运动;

2)永磁保持:当动铁芯运动到合位/分位状态,永磁铁与静铁芯、静铁芯组成闭合回路,永磁力保持分闸/合闸状态;

3)电子控制:智能控制器通过控制电容放电,来驱动永磁机构合分闸动作,且通过位置传感器采集合分闸位置信号,通过电容采集电压信号,均反馈给控制器进行逻辑判断,输出状态量(如合位、分位、位置告警、储能、欠压);

智能一体化永磁机构特点:

1)与传动弹簧操作机构相比,零部件少,结构简单,安装简便,传动效率高,响应速度快,精度高等突出特点;2)机械寿命久,可达10万次动作;3)防水防尘等级高;4)无需保养、检修,实现免维护特点;5)适应频繁操作,精度要求高,环境恶劣等场合;6)为配网自动化提供必要物质基础。

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