随着电力电子技术的发展，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变，使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降。在电网中，三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序，大功率整流和非线性设备等会产生谐波。电能质量下降，严重威胁供电、用电设备的安全运行。

电能质量监测装置是我公司针对电能质量监测难题，研究总结国内外电能质量监测特点和实践经验基础上，严格按照国家颁布的相关技术标准，自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测终端。采用先进的32位DSP处理器，是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能中试控股详细讲解相结合的电能质量监测装置。

该装置可全天候不间断监测电网的谐波含有率、谐波总畸变率、三相电压不平衡度、闪变、电压偏差、电压波动、频率、各次谐波有功功率、无功功率、功率因数、相移功率因数、有效值、正负序等电能质量数据。

     对电能质量监测装置的监测数据进行分析，可反映公用电网供到用户受电端的交流电能质量，各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。对电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。监测分析电力系统中动态参数，并对相关设备的功能和技术指标作出定量评价，保护系统中重要设备的用电安全，避免因电能质量问题带来引起的重大事故。

 

第二章 装置功能特点

 

电能质量在线监测装置除具有常规的电能质量稳态指标的监测外，还对电能质量的暂态扰动，主要是电压的骤升、骤降进行监测和记录，具有较强的实用性，主要特点如下：

1）采用高性能嵌入式主板以DSP技术为核心，具有高效稳定的  数据处理能力，传输能力和控制能力；整机采用电子化设计，没有任何高热，震动器件，仪器全密封结构，可保证设备长期稳定可靠的运行。

2）数据采集模块采用独立设计，每个采集模块独立 A/D，独立采集，独立处理，独立传输，精度更高、速度更快，且任何一组模块损坏都不影响其它模块的正常使用。

3）采用先进的嵌入式实时操作系统，全部软件采用高级语言编程，保证了系统的高可靠性和兼容性。

4）采用大屏幕LCD显示器，可实时显示全部电能质量监测数据，另有图形方式显示主要监测指标。

5） 采用了四层印刷电路板（PCB）和SMT 工艺、继电保护装置常用的”背插式”结构；

6）可对基本监测指标和高级监测指标实时保存，实时数据掉电不丢失，4G（可扩展）大容量的存储空间，最长保存时间为1年以上，之后按”先进先出”原则更新。满足电能质量监测装置对数据存储的要求

7）可对装置参数进行设置、修改和查看，并设有密码保护。

8）装置提供多种通讯接口方式，实现监测数据的实时传输或定时提取存储记录，可通过工业以太网接口或RS232C/RS485接口通讯与远方电能质量管理中心通讯。

9）Modbus，IEC-60870-103和本厂规约三种规约可供任意选择。

10）(如选配GPS 对时功能)装置具有GPS硬对时接口，可以接受IRIG-B码对时，保持与远方管理中心的时钟一致。

11）(如选配暂态事件触发录波功能)可根据客户要求设定事件触发限值，记录事件触发前、后实时数据并保存，并保存有事件日志以供查询。

 12）(如选配PQDIF功能)装置可对数据进行格式转换， PQDIF使多数据具有良好的兼容性，便于实现不同监测系统间数据的共享

 13)测量监测项目

基本测量	电网频率；电压、电流有效值；总的有功、无功功率、功率因数
基本监测指标	a) 三相基波电压、电流有效值，基波功率、功率因数、相位等； b) 电压偏差； c) 频率偏差； d) 三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电  压、电流； e) 谐波（2～63次）。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波含有率、幅值、相位，各次谐波的有功、无功功率等； f) 电压波动、闪变；
高级监测指标	a) 间谐波； b) 电压骤升、骤降、短时中断；

中试控股详细讲解依据标准：                                                

     GB/T15945-2008 《电能质量 电力系统频率偏差》

        GB/T12325-2008 《电能质量 供电电压偏差》

        GB/T14549-1993 《电能质量 公用电网谐波》

        GB/T15543-2008 《电能质量 三相不平衡度》

        GB/T12326-2008 《电能质量 电压波动和闪变》

        GB/T24337-2009 《电能质量 公用电网间谐波》

            GB/T18481-2001 《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》

            GB/T19862-2005 《电能质量监测设备通用要求》

            GB/T17626.7-1998《电磁兼容试验和测试技术 供电系统及其所连   

                               接设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则》

            DL/T 1028-2006  《电能质量测试分析仪检定规程》      

第三章 主要技术指标

项目		参数
通道数量		（定制）
主机类型		工控机
工作电源	交流	220V±10% ；50Hz±0.5Hz；谐波畸变率不大于15％
	直流	220V±10%，纹波系数不大于5%
电流信号输入	输入方式	电流互感器输入
	额定值In	5A/1A
	测量范围	AC 200mA～5A或AC 50mA～1A
	功率消耗	不大于0.5VA/路
	过载能力	1.2In  连续工作 2In 允许1s
电压信号输入	输入方式	电压互感器输入
	额定值Un	220V/380V
	测量范围	AC 0.5V～400V
	功率消耗	不大于0.5VA/路
	过载能力	1.73Un 连续工作 2Un    允许1s
	输入阻抗	大于100kΩ
开关量输出	工作电压	AC220V 3A/DC30V 3A；
	输出方式	无源接点
监测指标精度	电压	0.2%
	电流	0.2%
	功率	0.5%
	功率因数	0.5%
	频率偏差	0.01Hz
	电压偏差	0.2%
	三相电压不平衡	0.2%
	三相电流不平衡	0.5%
	谐波	符合GB/T 14549-1993 中附录D 中的A 级要求
	间谐波	参照/T 14549-1993 附录D 中对谐波要求的A 级
	闪变	5％
	电压波动	5％
通讯接口	以太网	接口速率	10/100M 自适应
		接口类型	100Base—T
		协议	支持TCP/IP，FTP
	RS232C接口	接口速率	300～115200bps
	RS 485 接口	接口速率	300～115200bps 带光电隔离
对时接口(选配)	装置接口	IRIG-B码对时
存储	SD卡	标配4G，可扩展
工作环境	正常工作温度	-10℃～+55℃
	极限工作温度	-20℃～+65℃
	相对湿度	5％～95％
	大气压力	86kPa～106kPa
	海拔	3000 米以下

 

第四章 系统应用方案

 

整个网络分为采集单元、变电站监测层和上级监测层三个部分。采集单元为监测终端，通过以太网将数据传送至当地监控系统。用户可通过上级监测层和当地监控系统进行管理。

第五章 机械结构及电气安装

5.1 中试控股详细讲解安装开孔图

装置为嵌入式安装方式，可以集中安装于控制室的屏柜上，也可分散安装于开关柜上。            

        外形尺寸260*180*300(mm)           开孔尺寸260*180（mm）

第六章 人机界面

 

   本装置配置TFT彩色液晶屏，界面显示具有中英文选择功能，显示界面完全图形化设计风格。界面操作类似Windows 的操作方法，简单易用。此外，在人机对话操作中，为防止误操作影响装置的正常运行，本装置在一些功能中设置了密码，密码在出厂时默认设置为空，即直接按确认键即可。

6.1开机界面

    本设备在上电后大约10~15秒后点亮屏幕，并显示此开机启动界面。等待机器完成启动自检和初始化工作。自检和系统初始化全部完成大约需要30~40秒钟。此过程结束后切换至数据显示界面。

6.2按键的基本功能

“﹢”——用于向后切换通道；      “﹣”——用于向前切换通道；

“↑”——方向键，用于向上移动光标；

“↓”——方向键，用于向下移动光标；

“→”——方向键，用于向右移动光标；

“←”——方向键，用于向左移动光标；

“取消”——用于放弃当前操作，或退出正在显示的内容；

“确认”——用于确认各项操作；

6.3主菜单

6.4操作指南

6.4.1查看实时数据

   在主菜单中可以通过“↑”，“↓”键分别查看各项电能质量指标数据，并且可以通过“确认”键进入二级菜单查看各类子项数据。同时“确认”键也可进入某些子项显示界面，可通过方向键进行翻屏或选择查看内容。

6.4.2查看实时图形

   在“实时波形”界面可查看电压和电流的实时波形；在“基波向量”下可查看电压电流矢量图；在“波动闪变”界面可查看电压有效值的实时波形；在“历史统计”中可查看暂态事件波形。

6.4.3查看和设置变比

   在“系统配置”—“电能参数”界面可进行线路PT变比，CT变比设置，还可以进行暂态事件和稳态事件定值设置。

   注：1. 当设置完以上定值后，必须按“保存参数”定值才生效。

       2. 装置出厂时，默认定值为“0”(即退出越限报警)，为确保装置能够正常提示越限告警及记录事件，请不要随便修改定值。如需了解或修改定值，请翻阅本手册附表列出的定值说明。

6.4.4设置时间

   1. 手动设置时间

在“系统配置”—“系统参数”—“终端校时”—“手动设置时间”对话框中手动输入相应时间，输入完毕按“确认”键，新设置时间生效。

   2. 网络校时

在“系统配置”—“系统参数”—“终端校时”—“网络服务器同步校时”对话框中输入服务器IP地址和端口号，输入完毕按“确认”键，装置自动同步服务器时间（上位机需装对时软件）。

3.  B码校时

  在“系统配置”—“系统参数”—“终端校时”—“B码校时”中可开启B码校时功能，装置后端子需接入相应的B码信号，装置自动同步B码时钟。（GPS对时为选配功能）

    

6.4.5设置通讯参数

1. 串口参数设置

在“系统配置”—“系统参数”—“网络设置”—“COMx波特率”中输入相应波特率，按“更新COMx”即可生效。

注：出厂默认COM1用作RS485通讯口（默认modbus规约，地址为1，“协议设置”中查看及修改）；COM2用作B码对时口。

2. 网口参数设置

在“系统配置”—“系统参数”—“网络设置”—“网口x MAC地址/IP地址/子网掩码”中输入相应值，按“更新MAC/网口x”即可生效。

   注：MAC地址：硬件地址（Medium Access Control）用来定义网络设备的位置，它是由网卡决定的，是固定的。

       IP地址：互联网协议地址（Internet Protocol Address），是IP协议提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来屏蔽物理地址的差异。

        子网掩码：网络掩码（subnet mask） 它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

3. FTP上传参数设置

在“系统配置”—“系统参数”—“网络设置”—“FTP xxxx”中输入相应值，按“更新FTP”即可生效。

4. 网关IP参数设置

在“系统配置”—“系统参数”—“网络设置”—“默认网关IP地址”中输入相应值，按“更新网关”即可生效。

 

6.4.6 选择线路设置

本装置的A-A0，B-B0，C-C0三相作为1个测量通道，并标示为CHxx（见上图），由于采用先进的通道同步技术，所以各个测量通道可以根据需要配置为测量线路的电压或电流通道。

例如：

1. 需要测量线路1的电压U和电流I；线路2的电压U和电流I。装置可配置为：

“Line_1”用CH01测量线路1的电压U；

         用CH02测量线路1的电压I；

“Line_2”用CH03测量线路2的电压U；

         用CH04测量线路2的电压I；

2. 需要测量I段母线电压U，出线的电流I1、电流I2和电流I3。

装置可配置为

用CH01测量I段母线电压U；

“Line_1”用CH02测量I段母线出线电流I1；

“Line_2”用CH03测量I段母线出线电流I2；

“Line_3”用CH04测量I段母线出线电流I3；

注：出厂时已根据用户要求配置，相应线路电压电流标签会贴在CHxx下方，配线之前请进行确认，用户无须更改。

 

6.4.7 软件升级操作

首先把升级软件拷贝到U盘根目录下，将U盘插入USB接口，进入“系统配置”—“系统参数”—“系统信息”界面，按“升级软件”根据提示等待装置自动完成升级操作。

6.4.8 装置校准

   出厂调试人员已对装置进行校准操作，用户无须操作。

6.4.9 文件上传或导出

   文件根据FTP设置自动上传文件，也可手动上传文件或导出文件。

进入“系统配置”—“文件管理”界面，，选择文件，按“上传到FTP服务器”或“拷贝到USB设备”相应文件会上传或导出。

6.4.10 打印数据

   进入“系统配置”—“打印数据”界面，可进行相应打印操作。

附表：装置定值清单

序号	名     称	取值范围	单位
1	运行电压（kV）	0.01---500.00	kV
2	额定电压（kV）	0.22---500.00	kV
3	PT变比	1.00---5000.00	--
4	CT变比	1.00---5000.00	--
5	电压上偏差越限值	1.00---100.00	%
6	电压下偏差越限值	1.00---100.00	%
7	电压偏差总越限值	1.00---100.00	%
8	电压总畸变率越限值	0.01---100.00	%
9	电流总畸变率越限值	0.01---100.00	%
10	奇次电压含有率越限值	0.01---100.00	%
11	偶次电压含有率越限值	0.01---100.00	%
12	奇次电流含有率越限值	0.01---100.00	%
13	偶次电流含有率越限值	0.01---100.00	%
14	2次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
15	3次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
16	4次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
17	5次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
18	6次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
19	7次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
20	8次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
21	9次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
22	10次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
23	11次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
24	12次电流越限值（一次）	0.01---200.00	A
25	短时闪变越限值	0.50---100.0	--
26	长时闪变越限值	0.50---100.0	--
27	电压骤降启动定值	0---200.0	%
28	电压骤升启动定值	100.0---200.0	%
29	电压中断启动定值	0---200.0	%
30	低频启动定值	40.0---100.00	Hz
31	过频启动定值	50.0---100.00	Hz
32	电压不平衡启动定值	0.02---100.0	%
33	电流不平衡启动定值	0.02---100.0	%
34	冲击电流启动定值	0.5---100.00	A