1.1 綜述

理想的電力系統(tǒng)向用戶提供的應(yīng)該是一個恒定工頻的正弦波形電壓，而隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電、大功率單相整流技術(shù)在工業(yè)部門和用電設(shè)備上被廣泛應(yīng)用，如大功率可控硅器件、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等，這些典型非線性負(fù)荷將從電網(wǎng)吸入或注入諧波電流，從而引起電網(wǎng)電壓畸變，使電網(wǎng)波形受到污染，供電質(zhì)量惡化，附加損失增加，傳輸能力下降，成為影響電能質(zhì)量的重要因素。

在電網(wǎng)中，三相負(fù)荷不平衡、電力系統(tǒng)諧振接地等會產(chǎn)生負(fù)序，大功率整流和非線性設(shè)備等會產(chǎn)生諧波。負(fù)序和諧波嚴(yán)重影響了供電質(zhì)量，它們首先影響了電力設(shè)備安全運行。諧波可能引起諧振，諧振高壓加在電容器兩端，因為高次諧波對電容器阻抗很小，所以電容器易過負(fù)荷而擊穿；高次諧波電流流入變壓器，鐵芯損耗增加；高次諧波電流流入電動機(jī)，不僅鐵芯損耗增加，而且使轉(zhuǎn)子發(fā)生振動，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量；高次諧波使保護(hù)設(shè)備誤動作，使系統(tǒng)損失加大；高次諧波使電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振，在線路上引起過電壓，會擊穿設(shè)備絕緣。負(fù)序和諧波對發(fā)電機(jī)不僅有熱效應(yīng)，產(chǎn)生局部發(fā)熱，而且會使發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動，并伴有噪音，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。

本公司生產(chǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置采用先進(jìn)的32位DSP處理器，是具有高速采樣、計算、分析、統(tǒng)計、通訊和顯示等功能相結(jié)合的電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備?？蓪崟r監(jiān)測電網(wǎng)的高達(dá)63次的諧波含有率、諧波總畸變率、三相電壓不平衡度、閃變、電壓偏差、電壓波動、頻率、各次諧波有功功率、無功功率、真功率因數(shù)、相移功率因數(shù)、真有效值、正負(fù)序等電能質(zhì)量指標(biāo)。

1.2 裝置功能特點

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，是我公司在研究總結(jié)國內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測裝置特點和實踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照國家頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，自主設(shè)計開發(fā)的新一代嵌入式電能質(zhì)量在線監(jiān)測產(chǎn)品。

1.2.1 裝置特點

裝置硬件平臺具有如下主要特點：

1） 采用TI 公司32 位DSP 為核心，具有強大的數(shù)據(jù)處理能力和邏輯、控制能力，核心硬件處于國內(nèi)先進(jìn)水平；

2） 采用國際先進(jìn)的嵌入式實時操作系統(tǒng)作為軟件平臺，全部軟件采用高級語言編程，保證了系統(tǒng)的高可靠性和高移植性；

3） 數(shù)據(jù)采集通道采用單通道單A/D 設(shè)計，通道獨享一個16 位并行A/D，完全同步采樣，精度更高、速度更快；

4） 大容量的存儲空間，滿足電能質(zhì)量監(jiān)測裝置對數(shù)據(jù)存儲的要求，實時數(shù)據(jù)掉電不丟失；

5） 采用鎖相環(huán)技術(shù)，防止了在電力系統(tǒng)頻率變化時對監(jiān)測指標(biāo)的影響，防止了頻率”泄漏”；

6） 采用了四層印刷電路板（PCB）和SMT 工藝、繼電保護(hù)裝置常用的”背插式”結(jié)構(gòu)；

1.2.2 裝置功能

裝置除具有常規(guī)的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測外，還對電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動，主要是電壓的驟升、驟降進(jìn)行監(jiān)測和記錄，具有較強的實用性。裝置主要具有以下功能：

1） 基本測量量

電網(wǎng)頻率；電壓、電流有效值；總的有功、無功功率、功率因數(shù)。

2） 基本監(jiān)測指標(biāo)

a) 三相基波電壓、電流有效值，基波功率、功率因數(shù)、相位等；

b) 電壓偏差；

c) 頻率偏差；

d) 三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負(fù)序電壓、電流；

e) 諧波（2～63次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波含有率、幅值、相位；

各次諧波的有功、無功功率等；

3） 高級監(jiān)測指標(biāo)

a) 間諧波；

b) 電壓波動、閃變；

c) 電壓驟升、驟降、短時中斷；

4） 顯示功能

裝置面板上帶有大屏幕LCD顯示器，以圖形方式顯示主要電能質(zhì)量監(jiān)測指標(biāo)的實時數(shù)據(jù)。

5） 設(shè)置功能

可對裝置硬件時鐘進(jìn)行設(shè)置，對監(jiān)測參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、修改和查看，并設(shè)有密碼保護(hù)。

6） 記錄存儲功能

可對基本監(jiān)測指標(biāo)和高級監(jiān)測指標(biāo)實時保存，統(tǒng)計時間間隔可設(shè)置，3Min數(shù)據(jù)（保存最大值、最小值、平均值、95％概率大值中的一項）在裝置上最長保存時間為 1年以上，之后按”先進(jìn)先出”原則更新。

7） 統(tǒng)計功能

裝置具有對主要監(jiān)測指標(biāo)的在線統(tǒng)計功能，可統(tǒng)計一個時間段內(nèi)監(jiān)測指標(biāo)的最大值、最小值、平均值、95％概率大值等。

8） 通訊功能

裝置提供多種通訊接口方式，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸或定時提取存儲記錄，可通過工業(yè)以太網(wǎng)接口與遠(yuǎn)方電能質(zhì)量管理中心通訊，也可通過RS232C/RS485接口與遠(yuǎn)方通訊。

9）暫態(tài)事件觸發(fā)錄波功能

可根據(jù)客戶要求設(shè)定事件觸發(fā)限值，記錄事件觸發(fā)前、后實時數(shù)據(jù)并保存，并保存有事件日志以供查詢。

1.3 電能質(zhì)量分析軟件功能特點

電能質(zhì)量分析管理軟件是一款專業(yè)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)、報表圖形分析處理的專業(yè)軟件，該軟件結(jié)合我國電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和國際IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，軟件采用C++環(huán)境開發(fā)，能夠滿足絕大多數(shù)電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測管理的需求，電能質(zhì)量分析管理軟件均有客戶端(C/S版)和瀏覽器(B/S版)兩種，根據(jù)客戶要求進(jìn)行配置。

軟件具有如下特點：

1） 采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒?，對功能進(jìn)行模塊化設(shè)計，使用獨特的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫管理機(jī)制，從而實現(xiàn)快速實時響應(yīng)。

2） 完全采用鏈表、矩陣、映射等先進(jìn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義，保持了系統(tǒng)良好的可擴(kuò)展性。

3） 進(jìn)程間采用Socket 網(wǎng)絡(luò)通訊方式，各進(jìn)程既可在同一臺計算平臺上運行，也可在網(wǎng)絡(luò)上的不同計算平臺上分布運行。

4） 線程、進(jìn)程間分層檢測監(jiān)督下級線程、進(jìn)程運行狀態(tài)，自動注銷和重新啟動失效的線程、進(jìn)程，保證系統(tǒng)的安全可靠。

5） 完善的系統(tǒng)信息記錄功能。全面記錄客戶機(jī)、服務(wù)器、通訊程序等重要程序的啟動、運行、退出狀態(tài)的均有信息提示和事件，能幫助運行人員在計算機(jī)系統(tǒng)發(fā)生異常情況下及時找到出問題的模塊，同時可以作為網(wǎng)絡(luò)運行安全、穩(wěn)定的參考信息。通過固定的歷史表格可以記錄一段時間的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)。（時間段可以進(jìn)行設(shè)置）

6） 用戶權(quán)限化管理，不同的用戶擁有不同的操作權(quán)限。

7） 擁有的C/S（客戶機(jī)/服務(wù)器）和B/S（瀏覽器/服務(wù)器）兩種系統(tǒng)模式：C/S 系統(tǒng)在邏輯上將功能分塊，服務(wù)器系統(tǒng)（Server）完成所有與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的操作和客戶機(jī)系統(tǒng)（Client）用于數(shù)據(jù)庫修改、數(shù)據(jù)分析、圖形顯示、生成PQDIF 文件、生成報表等操作；B/S 系統(tǒng)依靠服務(wù)器強大的功能實現(xiàn)與數(shù)據(jù)庫相關(guān)的操作和數(shù)據(jù)分析、生成PQDIF 文件、生成報表等功能，通過瀏覽器以WEB 瀏覽的方式訪問服務(wù)器，完成圖形顯示、瀏覽打印報表等應(yīng)用工作。

1.4 系統(tǒng)應(yīng)用方案

整個網(wǎng)絡(luò)分為采集單元、變電站監(jiān)測層和上級監(jiān)測層三個部分。采集單元為監(jiān)測終端，通過以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳送至當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)。用戶可通過上級監(jiān)測層和當(dāng)?shù)乇O(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行管理。

第二章 主要技術(shù)指標(biāo)

2.1工作電源

交流：220V±10% ；50Hz±0.5Hz；諧波畸變率不大于15％

直流：220V±10%，紋波系數(shù)不大于5%

2.2電流信號輸入

輸入方式：電流互感器輸入；

額定值In：5A/1A；

測量范圍：AC 200mA～5A或AC 50mA～1A；

功率消耗：不大于0.5VA/路；

過載能力：1.2In  連續(xù)工作；

               2In 允許1s。

2.3電壓信號輸入

輸入方式：電壓互感器輸入；

額定值Un：57.7V/100V；

測量范圍：AC 0.5V～120V；  

功率消耗：不大于0.5VA/路；

過載能力：1.3Un 連續(xù)工作；

               1.4 Un  允許1s。

輸入阻抗：大于100kΩ。

2.4開關(guān)量輸出

工作電壓：AC220V/DC30V；

輸入方式：空接點或有源接點；

2.5 監(jiān)測指標(biāo)精度

1） 電壓、電流：0.2%；

2） 功率、功率因數(shù)：0.5%；

3） 頻率偏差：0.01Hz；

4） 電壓偏差：0.2%；

5） 三相電壓不平衡：0.2%；

6） 三相電流不平衡：0.5%；

7） 諧波：符合GB/T 14549-1993 中附錄D 中的A 級要求；

8） 間諧波：參照/T 14549-1993 附錄D 中對諧波要求的A 級；

9） 閃變：5％；

10） 電壓波動：5％。

2.6 通訊接口

1） 以太網(wǎng)

接口速率：10/100M 自適應(yīng)；

接口類型：100Base—T；

支持TCP/IP，FTP 協(xié)議，支持本廠通訊規(guī)約；

2） RS232C/485 接口

接口速率：RS232C——300～115200bps，RS485——300～19200bps；

帶光電隔離，支持本廠通訊規(guī)約和ModBus@RTU規(guī)約；

2.7  GPS 對時接口(選配)

裝置接口： IRIG-B碼對時。

2.8 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)

《GB/T 15945-2008 電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差》

《GB 12325-2008 電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差》

《GB/T 15543-2008 電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡度》

《GB/T 18481-2001 電能質(zhì)量 暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》

《GB/T 14549-93 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》

《GB 12326-2008 電能質(zhì)量 電壓波動與閃變》

《GB 24337-2009 電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》

《電能質(zhì)量測試分析儀檢定規(guī)程》

《GB/T 19862-2005電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》

2.9 環(huán)境

正常工作溫度：-10℃～+55℃；

極限工作溫度：-20℃～+65℃；

相對濕度:5％～95％；

大氣壓力：86kPa～106kPa；

海拔：可達(dá)3000 米；

防護(hù)等級：IP50。

第三章 機(jī)械結(jié)構(gòu)及電氣安裝

3.1 外形尺寸圖

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(guān)柜上。

3.2 電氣安裝

3.2.1 典型電氣接線示意圖

三相三線電壓電流經(jīng)互感器接入方法，按下圖方式進(jìn)行

                                                        三相三線電壓電流經(jīng)互感器接入方法

三相四線電壓電流經(jīng)互感器接入方法，按下圖方式進(jìn)行接線：

                                    三相四線電壓電流經(jīng)互感器接入方法

3.2.2 模擬量輸入回路

裝置用交流電流回路必須用可靠壓接的不小于2.5mm2的帶色標(biāo)的導(dǎo)線連接至屏柜的電流輸入端子處，裝置端子上的螺絲必須有彈簧墊圈并擰緊，以防止交流電流回路開路；交流電壓回路必須用可靠壓接的不小于1.5mm2的導(dǎo)線連接至屏柜的電壓輸入端子處。

注意：在裝置投入運行前，必須仔細(xì)檢查裝置的交流電流、電壓輸入回路的接線是否正確，尤其是交流電流回路的所有端子必須接觸可靠，防止電流回路開路而產(chǎn)生危險的高壓，危及人身安全！

本公司盡量保證說明書的解釋與實際產(chǎn)品相符，由于設(shè)備不斷升級，本說明書中內(nèi)容如有與設(shè)備存在微小差別，不再另行通知，敬請諒解。

如您有疑問或建議，請致電本公司技術(shù)部。

附開孔尺寸圖：單位（mm）

后端子圖：

電源端子：L，N，FG；其中L，N接交流或直流220V（其他電壓需定制），FG接地。

遙信端子：YX+，YX–；檢測斷路器開關(guān)狀態(tài)，需外部提供電源。

遙控端子：YK+，YK–；控制斷路器開關(guān)狀態(tài)，需外部提供電源。

RS485：A，B；對應(yīng)接485總線。

RS232：R，T，G；對應(yīng)接232總線。（選配）

RJ45： 以太網(wǎng)通訊接口。（選配）

文章來自電力微機(jī)保護(hù)網(wǎng)