4.1 前言
随着我国国民经济的蓬勃发展，电力负荷急剧加大，特别是电力电子转流设备、电气化铁路、电弧炉等等冲击性和非线性负荷容量的不断增长，使得电力系统的电能质量日益恶化。使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题情况日趋严重。从而引起变压器过热、网损增加、计量仪表误差、通讯干扰，不但使得供用电设备本身安全性降低，而且严重威胁着电力系统的安全和经济运行。为了保护电力系统的运行安全，目前各国都十分重视电能质量的管理，并制定了相关标准。我国也已先后颁布了涉及电能质量六个方面的国家标准，有关部门也制定了相应的?电能质量管理办法?。
●《电能质量公用电网谐波》 GB/T14549—93；
●《电能质量电压波动和闪变》 GB/12326—2000；
●《电能质量三相电压允许不平衡度》 GB/T15543—95；
●《电能质量供电电压允许批偏差》 GB/T12325—90；
●《电能质量电力系统频率允许偏差》 GB/T15945—95；
《变电站谐波在线监测装置》是一台高性能的多功能电能质量测试分析仪器，它采用DSP+ARM+CPLD 内核，5.7”大屏幕液晶(320×240点阵)显示屏，使结构更紧凑，功能更强大。适用于220KV、110KV和35KV变电站、电厂及用电大户。
4.2 电能质量在线监测系统的组成
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。
4.2.1现场监测层
现场安装各类电能及电能质量监测设备，要求具有通讯功能。本方案采用的是科盟电子自主研发的KM-2000监测装置，其主要功能：LCD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，RS485通讯接口、Modbus协议。
4.2.2 通讯传输层
为了将监测层设备采集的数据传送到服务器而负责数据通讯传输的设备，主要有通讯管理机、串口服务器、网络交换机等。数据采集终端通过串口与监测层设备通讯，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存在本地SD卡中，之后将数据传输给无线通讯模块。无线通讯模块采用射频技术，在现场组成无线局域网络，将各点数据采集终端整理的数据收集并传输到后台服务器，也可用网线或光纤的方式传输数据。
4.2.3 数据管理层
对采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括服务器架设、各种软件的应用。
网络拓扑图
4.3 KM-2000监测装置功能
基本监测指标：
电网频率、三相基波电压、电流有效值，基波有功功率、无功功率、功率因数、相位等；
电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、电流；
谐波（2～50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。
高级监测指标：
间谐波、电压波动、闪变，电压骤升、骤降、短时中断、暂时过电压、瞬态过电压。
显示功能：
装置面板上带有大屏幕LCD显示器，实时显示电能质量监测指标的数据。
设置功能：可对装置基本参数、越限参数进行设置、修改和查看，并设有密码保护。
记录存储功能：
装置内置SD卡（容量可选）可对基本监测指标和高级监测指标实时保存，保存时间可设置，实时数据在装置上最长保存时间为一年，之后按“先进先出”原则更新。
统计功能：
装置具有对主要监测指标的在线统计功能，可统计一个时间段内监测指标的最大值、最小值、平均值、95％概率大值等。
通讯功能：
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与远方电能质量管理中心通讯，也可通过RS232C/RS485接口，以GPRS方式（定制）与远方通讯。
GPS对时功能：
监测装置具备B码对时功能及GPS脉冲对时功能。可保持与远方管理中心的时钟一致。
事件触发录波功能：
可根据客户要求设定事件触发条件（手动或自动），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。
4.4 KM-2000监测装置特点
我公司研制的CXRD-DZ2000电能质量装置，采用DSP+ARM9为核心，DSP具有极强的数据处理能力用来完成数据的采集与计算，核心硬件处于国内先进水平。
ARM9用来进行数据的统计、显示、存储、按键、通讯和报警跳闸功能。采用WINCE5.0嵌入式实时操作系统作为软件平台，全部软件采用高级语言编程，保证了系统的高可靠性和高移植性。
数据采集部分采用8通道、同步采样的16位高速A/D转换器，采集精度高，实测精度达到电能质量监测指标国家标准的要求；
大容量的存储空间，满足电能质量监测装置对数据存储的要求，可保存一年以上的历史数据掉电不丢失。
采用了硬件锁相环技术，频率自动跟踪，防止了在电力系统频率变化时对监测指标的影响，防止了频率“泄漏”。
强大的通讯接口，装置配置了工业以太网，通讯速率高达100Mbps，还配置有RS232C、RS485、USB通讯接口，可选择多种通讯方式与远方管理中心交互数据；
核心硬件采用四层印刷电路板（PCB）工艺和SMT工艺，硬件可靠性和电磁兼容能力达到国内先进水平，达到了国标对电能质量监测装置的EMC的要求。
在监测功能方面，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。
4.5 KM-2000监测装置测量方法
1〕数据采集
TI公司32位高速DSP负责数据采集，采样率为25.6KHz，即每周波采样512点。核心器件A/D转换芯片采用16位、8通道、同步采样A/D转换器件，具有转换精度高，转换速
度快，同步采样等优点。同时，为防止由于频率偏离额定值时造成测量误差，装置采用硬件锁相环技术，频率自动跟踪，实时调整采样间隔，以防止频率“泄漏”。
2〕电压偏差
电压偏差的定义（GB/T12325－2008）
(%)
100?系统标称电压
压
实测电压－系统标称电
电压偏差（％）＝
3〕频率偏差
频率偏差的定义（GB/T15945－2008）
4〕电压、电流不平衡度 电压、电流不平衡度的定义
指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。电压
或电流不平衡度分别用或I ε 表示。
(%)
1001
2?=
U U U ε (%)
1001
2?=
I I I ε
其中： 1U ——三相电压的正序分量方均根值；2U ——三相电压的负序分量方均根值
1
I —— 三相电压的正序分量方均根值； 2I ——三相电压的负序分量方均根值
5〕谐波监测 谐波定义
谐波（Harmonic ）即对周期性的变化量进行傅里叶级数分解，得到频率为大于1的整数倍基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。
装置对电压、电流采样值进行FFT 分解，可以得到各次谐波分量，由于采取了频率自动跟踪补偿，消除了频率“泄漏”，防止了基波频率偏离额定值情况下造成的测量误差。
采样窗口等的要求应满足IEC 61000-4-30 :2003的要求，每次采样窗口为不重叠的10个周波，以3秒为一个基本记录周期，测量结果即分析数据为3秒内6组等间隔采样的均方根值
6〕间谐波监测
F F ?＝F（实测）－（额定）
间谐波的定义和产生原因
问谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波可以是离散频谱的或连续频谱的。 间谐波的测量
根据国标《电能质量监测设备通用要求》的规定，装置对间谐波的测量采用标准IEC 61000-4-30(7)规定，即：对工频50Hz 系统，采样时间取10个周波（200ms ）
——间谐波的监测取值方法仍依据GB/T 14549-93针对谐波的取值方法进行，即一个基本记录周期为3秒钟；
7〕电压波动和闪变
电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的, 如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。这些非线性、不平衡冲击性负荷在生产过程中有功和无功功率随机或周期性的大幅度变动, 当其波动电流流过供电线路阻抗时产生变动的压降, 导致同一电网上其它用户电压以相同的频率波动。这种电压幅值在一定范围内(通常为额定值的90%～110%) 有规律或随机地变化, 称为电压波动。
电压波动通常会引起许多电工设备不能正常工作, 如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、使白炽灯光发生闪烁等等。由于一般用电设备对电压波动的敏感度远低于白炽灯, 为此, 选择人对白炽灯照度波动的主观视感, 即“闪变”, 作为衡量电压波动危害程度的评价指标。
电压波动
电压波动(V ?)为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。电压波动值为电压均方根值的两个相邻的极值之差、常以其额定电压
N
U 的百分数表示其相对百分值，即
max min ()/*100%
N V U U U ?=-
按国标要求每10分钟保存一个电压波动记录，取10分钟内电压波动的最大值连同该10分钟时间段结束的时刻构成一条完整的电压波动记录；
闪变 电压闪变的衡量指标主要短时间闪变严重度
st
P 和长时间闪变严重度
lt
P ，分别定义
为：
50
10311.008.028.00657.00525.00314.0P P P P P P st ++++=
式中
1.0P ,
1P ,
3P ,
10P ,
50
P 分别为瞬时闪变视感度S(t)超过0.1%,1%,3%,10%,50%时间比的
k
P 值。
S(t)：瞬时闪变视感度，闪变强弱的瞬时值随时间变化的一系列值。
k
P ： 某一瞬时视感度S(t)值在整个检测时间段内所占比
3
1
3,1∑==
N
k k
st lt P
N
P
式中
k
st P ,:为第k 次所测量的st
P 值 N :2小时每隔10分钟所测的
st
P 值的个
数。
由于闪变涉及较多概念，有必要对这些概念做一简述。 ① 闪变觉察律F(％)
“闪变”作为电压波动引起的人眼对灯闪的主观感受，不仅与电压波动的大小有关，还与波动的频率、波形、灯具的性能和人的视感等因素有关。 为描述闪变对人视觉的影响程度，IEC 推荐采用不同波形、频度、幅值的调幅波及工频电压作为载波向工频230V 、60W 白炽灯供电照明。经观察者抽样(>500人)调查，闪变觉察律F(％)的统计公式为：
F=(C+D)/(A+B+C+D)×l00％ (4-2) 式中A ——没有觉察的人数； B ——略有觉察的人数； C ——有明显觉察的人数； D ——不能忍受的人数 ② 瞬时视感度st
电压波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时闪变视感度st 。通常以闪变觉察率为50%，作为瞬时闪变视感度的衡量单位，即定义为st ＝1觉察单位。与st ＝1觉察单位相对应的各频率电压波动值V ?％，是研究闪变的实验依据。
③ 视感度系数Kf
人脑神经对照度变化需要有最低的记忆时间，高于某一频率的照度波动普通人便觉察不到，闪变是经过灯一眼一脑环节反映人对照度的主观视感，引入视感度系数Kf 可以更为本质地描述灯一眼一脑环节的频率特性。
IEC 推荐的视感度系数是：
Kf ＝产生同样视感度的8.8Hz 正弦电压波动／产生同样视感度的f Hz 正弦电压波动
④ 短时间闪变严重度
st
P 和长时间闪变严重度
lt
P
对于电弧炉等随机变化负荷的电压波动，不仅要检查其最大电压波动，还要在足够长时间观察电压波动的统计特件。st P
（统计时间为10min ）是描述短时间闪变的统计值，lt
P （统计时间为2h ）为描述长时间闪变的统计值。
按国标要求，短时闪变的一个记录周期为10分钟，长时闪变为2小时。
8〕暂态扰动的监测
暂态扰动包括暂态过电压、电压骤降、瞬态过电压以及电压短时中断问题。
电压骤降是指工频条件下电压均方根值减小到 10％至 90％，持续时间为10ms 至1 min 的短时间电压波动现象。
电压暂升 在电力系统某一点的电压突然骤然到1.1～1.8p.u ，持续时间通常在10ms ～1min 。
电压短时中段是指供电电压消失一段时间(电压降到0.1p.u.以下)，一般不超过几分钟。短时中断可以认为是100%幅值的电压暂降。
暂态过电压是指在给定安装点上持续时间较长的不衰减或弱衰减的（以工频或其一定的倍数、分数）振荡的过电压。
瞬态过电压是指持续时间数毫秒或更短，通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。它可以叠加于暂时过电压上。
对上述电能质量暂态扰动，装置可以实现如下功能：
实时监测电压瞬时值，在发生扰动时，经过特定的检测算法，判断出扰动，并给出扰动发生的时刻，扰动的幅度，扰动的相位变化，扰动持续时间等信息；
判断出扰动后，立即启动波形捕捉功能，即录波功能，波形记录应包括事件触发前、后的波形，录波格式可整定；录波长度可整定，触发前不少于5个周波，触发后不少于5个周波。
电能质量在线监测仪 K-DNZ91 产品说明 产品概述： 随着我国国民经济的蓬勃发展，电力负荷急剧加大，特别是冲击性和非线性负荷容量的不断增长，使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题。公司推出的K-DNZ91电能质量在线监测仪，是一台高性能的多功能电能质量测试分析仪器。采DSP+ARM+CPLD 内核，5.7” 大屏幕液晶(320×240点阵)显示屏，使结构更紧凑，功能更强大。 主要用途： 测量分析公用电网供到用户端的交流电能质量，其测量分析： 1. 实时电参量：包括三相电压，三相电流，电网频率，有功功率，无功功率，功率因数等。 2. 三相电压偏差。 3. 频率偏差。 4. 三相电压不平衡度。 5. 电压正序，负序，零序分量，电流正序，负序，零序分量。 6. 三相电压波动和闪变。 7. 三相电压总畸变率，2-50次电压谐波。 8. 三相电流总畸变率，2-50次电流谐波。 主要特点： 1.应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。 2.测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量。 3.负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、频率、相位等电力 参数的变化趋势。 4.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的问题。 5.测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。 6.测试分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。 7.便携式、多参数、大容量、高精度及近代信号分析理论的应用等特点，使K-DNZ91可广泛地应用 于输配电、电力电子、电机拖动等领域。 技术参数： 1.频率测量 测量范围：45～55Hz，中心频率50Hz，测量条件：信号基波分量不小于80％F.S. 测量误差：≤0.02Hz 2.输入电压量程：10-120V 3.输入电流量程：5A 4.基波电压和电流幅值：基波电压允许误差≤0.5％F.S.；基波电流允许误差≤1％F.S. 5.基波电压和电流之间相位差的测量误差：≤0.5° 6.谐波电压含有率测量误差：≤0.1％ 7.谐波电流含有率测量误差：≤0.2％ 8.三相电压不平衡度误差：≤0.2％ 9.电压偏差误差：≤0.2％
计量电能质量产品检测系统 立项报告 上海电气自动化设计研究所有限公司
目录 1、立项根据 2、立题拟采用的法规和标准 3、科研项目 4、技术路线 5、关键技术 6、项目进度 7、费用估算 8、市场前景 9、经济分析 10、团队建设
1、立项背景和依据 电力供应是现代化社会赖以生存的重要支柱。电能质量历来是发、供、用电部门十分关心并且刻意完善的重要指标。过去，电能质量通常是指供电的可靠性、稳定性以及供电电压的幅值、频率、波形等参数与规定值的偏差。近十多年来，随着高新技术尤其是信息技术的发展，众多基于计算机、微处理器、电力电子装置控制或管理的现代化工业与民用用电设备，对电能质量更加敏感，受电能质量影响所造成的经济和社会损失问题日趋突出，因而对电能质量提出了新的更高的要求，同时也使电力系统面对着空前广泛的谐波、闪变、不对称的污染。 不同于一般商品的是，电能是由供、用电双方共同保证质量的特殊产品。在某些质量问题的起因上，电能质量的下降更多的是受到使用者的影响，而不在于电力生产者。因此要保证电能质量，必须由电力部门和广大用户共同维护。再则，由于电能质量问题的特殊性，电力系统的电能质量始终是处在动态变化之中，即不同时刻、不同公共连接点，电能质量现象和指标往往是不同的。且电力系统是一个整体，其电能质量状况相互影响。因此，要想加强对电能质量的管理，必须建立一个实时在线的监测系统。 进入20世纪90年代以来、随着半导体、计算机产业迅速发展，一批高新技术企业应运而生，出现大量的微机控制装置和生产线，从而对电能质量提出了新的要求。在这样的背景下，电能质量的各种仪器和装置的研发迫切需要一些新技术来推动，通过这些新技术的应用，从而使电能质量从检测、分析和监控等方面得到提高。随着电能质量逐步列入电网安全运行考核指标，市场上出现不同型号、原理的电能质量检测终端（分析仪），对于这类产品目前主要用6100系列仪器，用标准源法测试，且测试精度相对与直接比较法有不足之处，且适用于实验室使用。 鉴于上述状况，用类似6100系列产品在生产线上使用，已不能满足用户要求，更不能满足市场要求，本科目就是立足上述状况而立项研究。 本科研项目的计量体系按直接比较法设计。 2、立题拟采用的法规和标准 GB/T11150-2001《电能表检定装置》 JJG307-2006《机电交流电能表》 GB/T14549-1993《电能质量公用电网谐波》 GB/T12326-2000《电能质量电压波动和闪变》 GB/T15543-1995《电能质量三相电压不平衡》 GB/T18481-2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》 GB/T15945-1995《电力系统频率允许偏差》 GB/T 19862-2005《电能质量监测设备通用要求》
电能质量在线监测系统方案设计分析 发表时间：2019-03-13T14:35:13.890Z 来源：《河南电力》2018年18期作者：王旭马柠韩芳冰李源舟赵健男 [导读] 本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述，以供参阅。 （大连供电公司辽宁省大连市 116001） 摘要：随着社会的发展，电能质量问题越来越受到社会的关注，其取决于发电、输电、供电和用电方，关系到各方的利益，电能质量在线监测的网络化是一种必然趋势。本文主要就电能质量在线监测系统方案设计方面的内展开了论述，以供参阅。 关键词：电能质量；在线监测系统；方案设计 引言 随着社会的快速发展，电能的使用面临着一种新的问题：一方面是电能需求量在不断增加；另一方面是社会对电能质量的要求也越来越高，要求在电能使用中实现质和量的统一。电能质量的问题，取决于发电、输电、供电和用电方，要保证电力系统电网的电能质量，必须由电力部门和接入电网的广大电力用户来共同维护，因此为了切实维护电力部门和用户的合法利益，保证电网的安全运行，净化电气环境，必须加强对电力系统电网电能质量的监测和管理。 1力系统电能质量问题的产生的主要原因 电力系统元件存在的非线性问题包括同步发电机运行中感应电动势不理想；变压器励磁回路非线性特性；直流输电等。还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。在工业和生活用电负载中，非线性负载是电力系统谐波问题的主要来源。各种自然灾害、误操作、电网故障时、发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。 2基于虚拟仪器技术的电能质量在线监测系统 2.1方案目的 由于用电科普知识不能有效普及，新增大量用户并未充分考虑电能质量的相关问题；加之配网中补偿电容器的设计大多未考虑谐波问题，更有许多用户不投或过投补偿装置，使谐波处于难以控制的状态，是造成配网中谐波滋长的主要原因，若不加以控制，这种趋势将处于增无减的状态，最终出现难以预料的实际问题。因此，建立长期有效的电网电能质量在线监测点、并辅以机动灵活的临时监测点相互配合，用于监测、分析某供电公司电能质量问题，并根据分析结果加以治理，意义重大。 2.2某供电公司电能质量在线监测布点选择 某供电公司主干线路为220kV供电，因此布点选择在各个220kV枢纽变电站中，接入所有等级母线电压，主变低压侧开关电流，及110kV重点用户及联络线路电流。以实时监测该变电站的电能质量情况，通过对变电站的电能质量监测，能判断与该站相接的其他110kV、35kV变电站是否可能存在电能质量超标情况。并通过临时时监测点的建立现场测试各重点用户电能质量情况。 2.3某供电公司电能质量在线监测总体设计实施方案 （1）电能质量监测仪工作原理。本项目的设计的电能质量监测仪，电压和电流信号经过传感器、高精度放大电路、抗混叠滤波器、A ／D模数转换电路转换成数字信号，GPS的分脉冲信号和触发录波的开关量经光电隔离后送DSP进行分析及相关数据处理（开关量触发录波和精确对时），然后将测试结果通过PCI总线送工控机。工控机可将这些结果显示、存储、远传。（2）电能质量在线监测系统工作原理。由多台电能质量监测仪（下位机），通讯网络和电能质量分析系统（上位机）构成电能质量动态监测系统，上位机通过通讯网络对下位机进行参数设置、进行远程录波，从下位机获取电能质量测量数据并导入数据库。通过数据库查询，得到所需的测试报表，实时报表，统计报表，趋势图，波形图，频谱图等等，并可显示，打印，保存。上位机还能通过局域网与多用户进行数据共享。（3）某供电公司电能质量在线监测系统实现技术关键点。本项目的测量的间隔时间等于3S，即相邻两次测量之间没有缝隙。其采用的是TI公司的6000系列DSP，主频高，内建八个数据处理单元，可并行数据处理。其硬件结构和软件指令集，适合用来作频谱分析。并有高速PCI接口，方便与工控机进行大量的数据传输，为电能质量谐波无缝监测提供了物质保障。由于采用了高速DSP，因此采用非整数点的频谱分析方法，提高了谐波的分析精度；根据国标，严格采用闪变量值判定的基准方法计算闪变和变动；采用对称分量法计算零序分量、正序分量、负序分量和三相不平衡度，频率的测量精度主要取决于采样频率，与算法的合理性也有直接的关系。本项目A／D采样率为12．8kHz／通道，即：每周波采样256点，加上合理的算法，使得频率误差≤0．002Hz，远优于国标的0．01Hz。 2.4电能质量管理软件 监测中心的电能质量管理软件是在Linux操作系统下，采用面向对象的语言编写，全中文操作，人机界面友好，软件实现了如下功能：（l）可对系统内所有监测终端参数进行远程设定。（2）对监测终端进行网络化管理，管理员可以按照不同用户、不同电压等级、甚至行业等不同分类方式分别管理，这样在同一个界面下就可以设置大量的终端，同时这种管理方式，也方便日后终端的扩展，适应系统配置的变更。（3）可对电能质量的各项指标进行统计、处理、显示和存储，并可对记录的各种事件和波形再现。（4）对监测的数据具有数据库管理功能，从而实现了长期数据的存储与处理、分析大规模数据、对不同类别的数据进行分区管理、快捷的数据查询等。（5）可自动生成所需的图形和报表，其中包括：电能质量总览图、参数记录曲线图、电压谐波频谱图、电流谐波频谱图和电能质量综合统计报表等。 2.5方案评价 对于某供电公司建立电能质量监测网，利用监测数据分析用户对电力系统电能质量产生的污染及危害程度，采取针对性的措施实现电网及用户的电能质量监测和综合治理，改善现有供电系统的供电质量、降低电能损耗、保证电网的安全、可靠、经济运行起到积极作用。通过论述发现，今后研究电能质量问题的首要任务，是建立高效标准的电能质量监测系统，要继续增加监测点，建立网络化、信息化和标准化的电能质量监测系统，保障电网安全运行和为电力用户提供安全可靠和优质服务。 结束语 总而言之，电能质量在线监测技术，是一种可以更科学、更全面监测、分析和研究电能质量的方法。最大的功能特征是就是，电能质量监测装置长时间不间断对监测点进行收集、记录和存储电力系统各种稳态、暂态信息，能实时、精确地测量电能质量，可以为分析电能
供电局电能质量实时监测系统 技术方案 南京华瑞杰科技有限公司 二OO九年四月
目录 第一部分前言 (1) 第二部分主站系统技术规范 (2) 1、系统设计目标 (2) 3、系统平台设计 (4) 3.1、系统总体设计思想 (4) 3.2、系统总体设计原则 (5) 3.3、系统逻辑结构 (6) 3.4、系统硬件拓扑结构 (7) 3.5、系统软件平台 (8) 4、系统功能组成 (8) 4.1、维护工作站子系统 (9) 4.2、前置采集子系统 (9) 4.3、数据处理子系统 (9) 4.4、数据分析应用子系统 (9) 4.5、报表管理功能 (12) 4.6、二次安防子系统 (12) 4.7、W EB浏览 (13) 4.8、PQDIF接口 (13) 第三部分装置技术规范 (14) 3、监测装置的功能 (16) 3.1监测功能 (16) 3.2显示功能 (17) 3.3通讯接口 (17) 3.4设置功能 (18) 3.5统计功能 (18) 3.6记录存储功能 (18) 3.7触发功能 (19) 3.8对时功能 (19) 3.9 报警功能 (19) 4、监测装置性能及技术指标 (19)
4.1电能质量数据处理 (19) 4.1.2分析数据 (19) 4.1.3统计数据 (20) 4.1.4日报数据 (20) 4.1.5事件数据 (20) 4.1.6允许误差限 (20) 4.2电气性能要求 (21) 4.2.1电源电压 (21) 4.2.2电压信号输入回路 (21) 4.2.3电流信号输入回路 (21) 4.2.4功率消耗 (21) 4.2.5停电数据保持 (21) 4.2.6气候环境条件 (21) 4.2.7可靠性 (22) 4.3结构、机械性能 (22) 4.3.1结构 (22) 4.3.2机械性能 (22) 4.4电磁兼容性 (22) 4.5绝缘耐压性能 (23) 5、功能表 (24) 附件：HRJ704终端物理结构及面板定义 (25) HRJ703终端物理结构及面板定义 (30)
电能质量在线监测装置使用说明书 保定市华航电气有限公司
第一章概述 1.1 综述 理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，而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，成为影响电能质量的重要因素。 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。负序和谐波严重影响了供电质量，它们首先影响了电力设备安全运行。谐波可能引起谐振，谐振高压加在电容器两端，因为高次谐波对电容器阻抗很小，所以电容器易过负荷而击穿；高次谐波电流流入变压器，铁芯损耗增加；高次谐波电流流入电动机，不仅铁芯损耗增加，而且使转子发生振动，严重影响加工质量；高次谐波使保护设备误动作，使系统损失加大；高次谐波使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压，会击穿设备绝缘。负序和谐波对发电机不仅有热效应，产生局部发热，而且会使发电机组产生振动，并伴有噪音，严重威胁机组的安全稳定运行。 电能质量监测装置采用先进的32位DSP处理器，是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测设备。可实时监测电网的高达63次的谐波含有率、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、正负序等电能质量指标。 1.2 装置功能特点 电能质量在线监测装置，是我公司在研究总结国内外电能质量监测装置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产品。 1.2.1 装置特点
电能质量在线监测系统的设计和实现 孙毅,唐良瑞,龚钢军 (华北电力大学信息工程系,北京102206) 摘要:随着社会的发展,电能质量问题越来越受到社会的关注,其取决于发电、输电、供电和用电方,关系到各方的利益,电能质量在线监测的网络化是一种必然趋势。该文给出一种电能质量在线监测系统的设计实现方案,使得电力部门可以及时、详细、精确地掌握电力系统电网的电能质量状况,正确、合理地评估电网的电能质量水平。 关键词:电能质量; 虚拟仪器; 在线监测 中图分类号:T M764 文献标识码:A 文章编号:100324897(2004)1720060204 0 引言 随着社会的快速发展,电能的使用面临着一种新的问题:一方面是电能需求量在不断增加;另一方面是社会对电能质量的要求也越来越高,要求在电能使用中实现质和量的统一。电能质量的问题,取决于发电、输电、供电和用电方,要保证电力系统电网的电能质量,必须由电力部门和接入电网的广大电力用户来共同维护,因此为了切实维护电力部门和用户的合法利益,保证电网的安全运行,净化电气环境,必须加强对电力系统电网电能质量的监测和管理。 目前,电能质量的监测方式主要有三种:设备入网前的专门检测、设备使用中的定期或不定期检测和在线监测。由于电能质量问题的特殊性,前两种监测方式的监测数据不能全面和准确地反映出电力系统电网的电能质量信息,因此电能质量监测应该采用在线监测。电能质量在线监测技术是严格按照《电能质量供电电压允许偏差》、 《电能质量公用电网谐波》、 《电能质量电压波动和闪变》、 《电能质量三相允许不平衡度》、 《电能质量电力系统频率偏差》和《电能质量暂时过电压和瞬时过电压》等六项电能质量国家标准,通过利用电能质量在线监测设备对电力系统电网进行在线监测,从而连续收集、记录和存储电力系统电网的频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、谐波、三相不平衡等稳态信息,以及电压跌落、电压骤升和电压中断等暂态信息。 随着对电能质量问题的日益重视,电力部门希望通过在电力系统电网中的各等级变电站和特殊点安装专门的电能质量在线监测装置,并且组建电能质量在线监测系统,力求实时、精确地测量电力系统电网的电能质量 ,分析电能质量问题产生的原因,及时采取技术措施来改善电力系统电网的电能质量。为了适应电力部门的需求,本文给出一种电能质量在线监测系统的设计和实现方案,以供参考。 1 基于虚拟仪器技术的电能质量在线监测系统 1.1 系统简介 本电能质量在线监测系统为分层分布式系统,以计算机技术、虚拟仪器技术和网络通信技术为依托,通过将电网中的各监测站点连成整体,实现了电能质量在线监测的网络化。电能质量在线监测系统提供给电力部门大量实时、精确的电能质量数据信息,为电力部门的安全生产提供了保证[1]。由于目前大量变电站已经接入本地局域网,而且通过局域网通信可以保证数据传输的实时性、可靠性,本系统利用现有的局域网来组建电能质量在线监测系统,当然,也可选用串口或调制解调器的方式组建监测系统。 电能质量在线监测系统由数据监测子系统、通信子系统、服务器子系统三部分构成。系统结构如图1所示。 图1 电能质量在线监测系统 Fig.1 On2line m onitoring system of power quality 06第32卷 第17期 2004年9月1日 继电器 RE LAY V ol.32N o.17 Sep.1,2004
技术规范
一、前言 1、本招标文件提供的要求是最低限度的技术要求，所使用的标准和规范如与卖方所执行的标准发生矛盾时，按较高标准执行。 2、卖方所提供“大中型光伏电站移动检测平台电能质量监测装置”及内部元器件应符合国家相关标准及安全规范，卖方所提供的所有产品及技术文件除非在技术规格中另做规定外，均应使用相应的国际标准化组织标准/或其它先进国际标准。 3、如果卖方没有以书面形式对本技术规范书的条文提出异议，则意味着卖方提供的设备完全符合本规范书的要求。如有异议，应在投标文件中以“对技术规范书的意见同规范书的差异”为标题的专门章节加以详细描述，并按附录A的格式填写。 二、项目介绍 本装置应用于大中型光伏电站移动检测平台，满足大中型光伏电站现场检测的要求，可安装在光伏电站各监测点，组成区域电能质量监控网络，实时采集、监测、分析、输出监测点的所有电能质量参数，并以此为依据分析被测光伏电站电能质量是否达标。检测平台的原理框图如下： 图1大中型光伏电站移动检测平台电气框图 此招标设备为电能质量监测装置及电能质量监测系统软件。 三、供货的相关要求 1、供货范围：电能质量监测装置6台、电能质量监测系统软件一套，并包括相应辅助设备，由电能质量监测装置厂家负责调试后，整体交付。
2、要求卖方准时发货，货物在2010年月日前发到买方单位（南京市浦口高新技术开发区创业路1号），在买方单位检验合格后，买方出具验收报告。 3、要求供货商在提交投标文件时，提供设备的安装和电气接线图纸，并加以详细说明，以便买方单位进行装置的电气、配线设计工作。 4、要求设备满足长时间连续工作的检测要求。 5、设备的所有部件应是全新的、高质量的、没有缺陷的、并具有合理的设计和制造。使用的材料应是适用的、长寿命、高可靠性、低损耗、少磨损和易调整的。 四、电能质量监测装置的要求 4.1技术要求 1）采样率：每周波512点及以上； 2）数据存储深度能够达到一个月以上，无记录事件被遗忘； 3）数据通信协议公开，在线实时监测数据满足刷新要求；离线存储数据带时间戳,存储格式开放，支持按时间段和数据类型的快速查询和提取 4）支持GPS同步对时功能，典型同步精度为0.1ms； 5）仪器回路数可以灵活配置，单台仪器能够提供对多个回路（每路至少包括3相电压和3相电流）的监测。 4.2主要功能 1）参数测量功能：在线实时监测被测光伏电站的电能质量参数，包括：电压、电流、功率、电量、频率、电压暂降、骤升、中断、闪变、浪涌、三相不对称、谐波THD、TDD、直流分量等。 2）数据与波形处理功能：具备16/20* bit的实时波形和故障录波功能，时间标精度为0.001ms；能够将各监测点的数据，根据选定的时间段或测试数据筛选条件进行进一步分析处理。 3) 图形输出功能：能够输出功率变化曲线、电网频率变化曲线、基波电压/基波电流长期变化曲线、电压/电流总畸变率长期变化曲线、电压/电流各次谐波长期变化曲线、长期/短期闪变值变化曲线、指标越界波形曲线、频谱曲线等。 4）报表输出功能：能够对历史数据调用分析，并对各监测点的电能质量数值分别产生分钟-小时-日以及自定义时间段报表；能够产生越界参数分析结果报表，并最终生成综合电能质量报告和数据分析文档。 5）通讯功能：装置必须具备与车载集控系统通讯的功能；通讯方式包括RS232/485、Ethernet；通讯协议公开，能够接收来自车载集控系统的指令并反馈信息。
一、 二、 三、目录 一、目录 (1) 二、QPQM-2006电能质量在线监测系统简介 (4) 主要功能 (5) 1、电能质量指标监测功能 (5) 2、全电量监测功能 (5) 3、电压扰动监测与分析功能 (6) 4、电压瞬变监测与分析功能 (6) 5、谐波监测与分析功能 (6) 6、综合分析功能 (6) 7、WEB分析功能 (6) 8、基于地理信息支持的WEB应用功能 (6) 9、基于地图回放电能质量事件功能 (6) 10、PQDIF格式支持功能 (7) 11、支持插件式通讯规约 (7) 12、支持模版数据配置功能 (7) 13、其它功能 (7) 应用模块能 (7) 三、QPQM-2006安装说明 (7) (1)WEB服务器软件支持平台和发布平台的安装 (7) (2)WEB应用程序发布 (9) 系统登录 (11) 四、系统界面分布 (13) (1)上端的功能按钮区 (13) (2)左侧折叠式菜单区 (13) (3)右侧数据浏览区 (14) 五、系统界面共性操作 (16) (1)所有查询报表左下角三个图标的解释 (16) (2)所有趋势曲线图整体缩放图标的解释。 (16) (3)查询时间的选择解释。 (17) (4)相位选择的解释。 (19) (5)谐波次数选择的解释。 (19) (6)查询参数选定后三按钮的解释。 (20) (7)快捷键的对应菜单项解释。 (20)
（8）实时界面图形图标相关属性的解释。 (21) 六、地理图实时监测 (21) 七、监测点实时监测 (23) 八、最新PQM SOE事件报告 (27) 站级操作 (28) 局级操作 (29) 变电站级快捷键是：CTRL+D (29) 九、电能质量事件列表报告 (29) 站级操作 (30) 局级操作 (30) 十、电压质量事件 (30) 监测点级的操作 (30) 站级操作 (31) 局级操作 (31) 电压质量事件快捷键是：CTRL+ I (32) 十一、UNIPEDE(电压跌落) (32) 监测点级的操作 (32) 站级操作 (33) 局级操作 (33) 变电站级快捷键是：CTRL+ U (34) 十二、电能质量事件 (34) 监测点级的操作 (34) 站级操作 (35) 局级操作 (35) 变电站级快捷键是：CTRL+ T (35) 十三、SARFI(x)(电压跌落) (36) 监测点级的操作 (36) 站级操作 (36) 局级操作 (37) 十四、系统异常事件 (37) 监测点级的操作 (37) 站级操作 (38) 局级操作 (39) 十五、电压及合格率 (39) 监测点级的操作 (39) 十六、电压合格率(固定时段) (41) 监测点级的操作 (41) 站级操作 (41) 局级操作 (42) 十七、闪变合格率 (42) 监测点级的操作 (42) 站级操作 (43) 局级操作 (44) 十八、电流(间)谐波数据分析 (44)
电网电能质量监测系统的设计与实现 发表时间：2018-06-19T10:45:57.313Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：李娟 [导读] 摘要：对于当前电网电能质量监测出现的问题,设计了一种针对DSP和ARM以及ZigBee无线传感网络技术的电网电能质量的监测系统,并且对当前系统架构进行了建立,硬件方案以及软件设计。 （国网清徐县供电公司山西太原 030400） 摘要：对于当前电网电能质量监测出现的问题,设计了一种针对DSP和ARM以及ZigBee无线传感网络技术的电网电能质量的监测系统,并且对当前系统架构进行了建立,硬件方案以及软件设计。 关键词：DSP ZigBee 电能监测 伴随着工农业生产的飞速发展,多种非线性的负荷和非对称性以及冲击性用电设备得到了多方面的使用,这种情况出现了很多的谐波干扰,严重的对于电网电能自身的质量受到了严重的影响。所以,实时有效的去对电网自身的电能质量给予监测,其对于确保电力系统自身的安全和稳定运行有着一定的意义。当前的电网电能质量监测系统都是使用有线形式去对监测数据进行传输,其使得在一些比较特殊的环境条件下去进行布线产生了极大的困难, 并不容易进行需要的维护。对于上述产生的问题, 设计了将DSP和ARM与ZigBee无线传感网络技术作为基础的一种电网电能质量的监测系统,其能够对电网电能自身质量其智能的在线监测给予有效的实现。 1 系统架构 1.1 ZigBee技术 ZigBee技术可以说属于一种近距离和较低复杂度，还有低数据速率以及低功耗和低成本的一种双向的无线通信技术,其主要是使用IEEE802.15.4无线标准的新一代无线传感器的网络系统。ZigBee网络自身有着自动的组网和自动路由以及自愈的功能,其自身能够在工作在2.4GHz的免执照的频段,使用调频以及扩频技术有着时延短和节点容量比较大的优点。并且2.4GHz无线信号其自身在强磁场和高电压环境里的传播有着较强的性能,数据的传输能力非常强大的,自身有着较高的可靠性,可以说其实对电网电能质量无线组网监测给予实现的一种有效的处置方案。 1.2 系统原理 通过电压和电流传感器构成的电压电流的检测电路,把被检测的高电压和大电流信号去转变为适宜的A/D变换的小信号,其自身景观滤波之后将其送到A/D转换器完成模数的转换。DSP数字信号处置器去对A/D转换结果进行读取并同时去对有关电能的质量参数进行有效的分析，完成运算以及处理,处理的具体结果使用ZigBee无线传感网络去将其传送到ARM的控制模块中,使其能够完成对数据进行的处理存储以及显示,使得电能质量参数能够实时的被监测到。电网其自身的电能质量监测系统架构示意图。 图1 电网电能质量监测系统架构示意图 2 硬件设计 2.1 信号采集处理模块 信号采集的处理模块主要是通过电压电流去对电路和滤波电路以及A/D转换器电路与DSP数字信号处理器以及外围电路共同构成的。 SP数字信号处理器采用TI的TMS320F2812芯片，这是一款高性能，低功耗，32位定点数字信号处理器。最高150MHz的工作频率为在短时间内实时控制和完成复杂算法提供了充足的条件。高性能的32位CPU包括16×16位和32×32位乘法累加器操作。，16×16位双乘累加器，可完成64位数据处理，高精度处理任务。具有丰富的硬件资源，片上Flash，ROM，RAM，定时器，多用途通用输入输出接口GPIO和仿真接口JTAG。支持TI的eX-pressDSPTM实时开发技术，TMS320DSP算法标准和CCS集成开发环境，为软件开发提供便利的环境。凭借其强大的数据处理能力，算法优化可以提高测量精度，并且使用外设接口资源可以有效降低电路的复杂性。 电压电流检测电路采用南京奇华公司生产的VSM025A电压传感器和CS040G电流传感器。传感器产生的噪声干扰由一个二阶巴特沃斯低通滤波器进行滤波。 A / D转换器选用TI高性能模数转换器ADS8364，具有6通道同步采样的16位高速并行接口，具有2.5V基准电压，低功耗和高采样率。 ADS8364的6个通道用于采样三相交流电压和电流。 ADS8364的数据端口D0-15和EOC分别连接到DSP的数据端口D0-15和外部中断INT1。 ADS8364的时钟信号由DSP控制。 DSP响应ARM控制模块的指令，控制ADS8364执行A / D转换，读取转换数据，执行快速傅里叶变换（FFT）和相关的电能质量参数计算，实现电压和电流信号的采集和处理。 2.2 ZigBee无线收发器模块 ZigBee无线收发器得模块主要使用的是ZigBee芯片CC2530和CC2530其属于TI公司支持ZigBee协议的一种系统芯片,集微处理器以及无线收发器是融合在一体的,可以说其属于业界标准非常标准的一种增强型的8051MCU内核还有与IEEE802.15.4规范相一致的2.4GHz的无线收发器。其中还包含了定时器以及可选32/64/128/256KB的Flash存储单元,并且还对于串行通信的接口以及UART接口还有21个可编程I/O引脚给予了丰富,并对于硬件资源简化了电路设计给予了丰富,CC2530和DSP主要是通过其自身的不同的串口去完成所需要的数据传输。无线收发器电路主要使用的是CC2530数据手册里所提供的一种比较典型的应用电路,天线主要是选择PCB天线[2]。 2.3 ARM控制模块 ARM控制模块主要是通过键盘和LCD显示，以及存储器还有ARM芯片以及外围的电路共同的构成。其自身应该进行实现的功能主要有:使用ZigBee网络使其能够对DSP发送控制的指令,接收并且对DSP中进行传送的数据给予保存,同时还需要对于其自身接收到的电能质量的相关参数还有电能参数给予有效的显示。 系统使用三星公司进行生产的ARM9系列的S3C2440处置器芯片,S3C2440主要使用的是16/32位RISC的处理器,其自身主要有外部的存储器与控制器和LCD控制器，以及USB的控制器，还有SD接口，以及4通道DMA与3通道UART、2通道SPI和24个外部中断源以及超过130个
达子泉变110kV间隔扩建工程 电能质量在线监测装置 （技术规范专用部分） （编号：1102007-0000-01） 购买单位：哈密润达嘉能发电有限公司 设计单位：哈密新东源电力设计咨询有限公司 2016年08月
1 标准技术参数 供方应认真逐项填写电能质量在线监测装置标准技术参数表（见表1、表2）中“供方保证值”，不能空格，也不能以“响应”两字代替，不允许改动需方要求值。如有差异，请填写表9供方技术偏差表。 表1电能质量在线监测装置标准技术参数表 表2可选择的技术参数表
2 图纸资料提交 经确认的图纸资料应由供方提交表5所列单位。 表5 供方提交的须经确认的图纸资料及其接收单位 3 工程概况 3.1 项目名称：哈密达子泉110kV变电站110kV间隔扩建工程 3.2 项目单位：哈密润达嘉能发电有限公司 3.3 工程规模：本期110kV扩建2回110kV出线间隔（智能变电站）。 3.4 工程地址：哈密达子泉110kV变电站内 3.5 交通、运输：汽车、火车运输 3.6 电力系统情况： a．系统标称电压：110kV b．系统最高电压：126 kV c．系统额定频率：50 Hz d．系统中性点接地方式：直接接地 4 使用条件 表6 使用环境条件表
说明：1.直流电源：220V； 2.交流电源：220V； 3.交流电流：1A； 4.屏体尺寸：800×600×2260； 5.屏体颜色：77# GY09 冰灰桔纹； 6.门轴：右门轴内嵌式。 7.达子泉变电站为智能变电站，微机综合自动化系统为南京南瑞继保电气有限公司产品，本期工程需可靠接入。模拟量输入方式：采用交流采样1A制。
目录 测量仪器 功能介绍 3 功能特点 3 技术指标 4 仪器的面板操作说明及测量接线 仪器前面板 5 仪器后面板 6 仪器的功能操作 概述 8 谐波测量 谐波分析 8 统计分析 10 日变化曲线 12 电压偏差 电压偏差 13 日变化曲线 14 频率偏差 频率及偏差 16 日变化曲线 17 功率测量 18 不平衡度 19 波动闪变 波动闪变值 20 波动日变化 20 Pst日变化 21 Plt日变化 22 暂态电压 过电压、欠电压记录 23 电压骤升、电压骤降记录 24 系统设置 通道配置 24
变比设置 25 谐波限值设置 国家标准 27 谐波限值 28 其他限值设置 30 后台软件 系统功能 32 站点设置 32 实时监测 39 历史数据 46 暂态事件 47 校准时间 48 报表打印 49
测量仪器 功能介绍 仪器设计为在线式电能质量监测仪，采用多个高速DSP+工控板作为电能质量监测分析的核心，可对任意时段的测量数据进行监测分析。由硬件采样系统和分析软件两部分组成。 功能特点 ?信号路数 本仪器可接入多路A、B、C三相电压测量信号及多路A、B、C三相电流测量信号（电压及电流测量信号均为互感器二次侧信号）。 ?稳态电能质量监测分析 可测量2 - 50次谐波电压、电流的畸变率、有效值、序分量、电压波动、闪变、电压偏差、功率因数、有功、无功、频率等技术指标。 ?暂态电能质量监测分析 电压骤升、电压骤降、过电压、欠电压记录。 ?数据输出功能 仪器可通过串行通讯口或以太网卡口、调制解调器方式实现数据的远距离传输。 ?信号采集 采用16位高精度A/D，采集速率12.8 kHz。 ?测量方式 仪器设有两种测量方式，第一种是单周波测量，每次对信号采样一个周波，然后进行FFT 分析，这种方法适用于对快速变动的信号源进行测量；第二种是在3秒钟内对信号进行6次等间隔采样，利用FFT分析出这6次采样的测量结果，然后进行3秒平均处理，这样可以区分暂态现象和谐波。 ?运行方式 仪器可实时显示数据分析结果及信号波形、频谱，并可随时进行存盘和打印输出；
电力系统电能质量在线监测系统 概述 电网由“发、输、变、配、用”五个环节组成，作为用户侧的“配、用”电环节消耗着总电能的80%。随着社会经济发展，电气化铁路、电弧炉、变频器等冲击性、非线性、不平衡度负载在电力应用中越来越多，谐波、负序、闪变、电压暂态等电能质量问题直接影响着电力系统的供电安全。电能是一种商品，其质量问题是供应商和客户共同关注的问题。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。 产品特点 电能质量监测系统GDDN-500C具有485总线传输功能和以太网远程传输功能，可随时随地得知各个监测点的实时数据，并能通过远程控制技术，做到随时对任意一个监测点进行修改设置和做特殊检测。可以在任何地方任何时间查看GDDN-500C所记录的数据,并在上位机上进行细致深入地分析。如有异常电力事件发生,GDDN-500C能够以最快的速度进行报警提示，并且通过原始资料，可以在电脑进行分析处理越限故障及事件。公司不断优化监控终端的程序，轻松实现远程监控。内置大容量Flash存储盘，可保证记录时间的长度和记录数据的完整性。 产品功能 2～50次谐波分析；通过多种通讯方式实现远程数据采集（远动103规约、局域网通讯、RS232/ RS485通讯）；可切换至被监测的任一变电站的任一条线路，显示现场数据；对历史数据调用分析；存贮发送来的数据，并根据选定的时间段或测试数据筛选条件进行进一步分析处理；对现场发来的数据，按照统计、分析条件定时形成综合统计报表；输出多种趋势曲线和波形曲线；输出多种数据报表；可当地或远程任意设置仪器测量参数，如：电压变比、电流变比、越限定值可任意设定电压、电流各次谐波的报警和跳闸限值。可任意设置连续越限次数（为避免干扰和暂态谐波造成的误判断，当连续越限次数超过设定值时为一次真实的越限）。当测量值超过所设定的报警限值时，仪器提供报警继电器的闭合结点。具有谐波超值报警和跳闸功能。 系统组成 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。 1.1现场监测层 现场安装各类电能质量监测设备，要求具有通讯功能。可以选择国电中科的GDDN-500 C、GDDN-500B、GDDN-500E、GDDN-500A等电能质量仪表，主要功能： LCD显示、电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；THDu，THDi、2-50次各次谐波分量；电压波动、电压波形、
电能质量在线监测系统技术规范书
一总则 1 基本要求 本技术协议所列之技术要求为工程最基本技术要求，供方根据本技术要求配置成熟、可靠、性能要求不低于有关的中华人民共和国国标、技术先进的产品和系统方案。本技术协议所提技术参数和功能要求、性能指标等为满足工程需要而必须的最基本要求。本技术协议未详细提及的技术指标，电力行业标准，IEC标准，当某一项要求在上述几种标准中不一致时，要求供方选择最严格标准执行。 2 参照标准 DL/T5137-2001 电测量及电能计量装置设计技术规程 DL/T 5136-2001 火力发电厂、变电所二次接线设计技术规定 DL/T553-1994 220～500kV电力系统故障动态记录技术准则 DL/T663-1999 220～500kV电力系统故障动态记录校验准则 GB/T 191 包装储运图示标志 GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验A:低温 GB/T 2423.2 电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验B:高温 GB/T 2423.4 电工电子产品基本环境试验规程试验Db:交变湿热试验方法GB/T 2423.5 电工电子产品环境试验第二部分:试验方法试验Ea和导则:冲击 GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验第二部分:试验方法试验Fc和导则:振动 GB/T 2829 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定性的检验) GB 4208 外壳防护等级(IP代码) GB/12325 电能质量供电电压偏差 GB/12326 电能质量电压允许波动和闪变 GB/T14594 电能质量公用电网谐波 GB/T15543 电能质量三相电压允许不平衡度 GB/T15945 电能质量电力系统允许偏差 GB/T12325-90 电能质量供电电压允许偏差；
广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统二期项目设备及系统技术条件 广东电网公司电力科学研究院 2010年05月
目录 1总览 (3) 2监测装置技术规范 (4) 3前置服务技术要求 (9) 4系统通信 (12) 5电能质量监测终端结构、机械及防雷抗干扰要求 (13) 6硬件配置和要求综述 (14) 7安装和配置 (14) 8培训 (14) 9技术监督与验收 (15) 10技术保障 (15)
广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统二期项目 设备及系统技术条件 1 总览 1.1 概述 本项目是广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统的扩建工程，对全省范围内指定的变电站电容器组的参数进行在线实时监测，当指定的监测参数超出设定条件时，系统能及时启动报警、接点动作输出功能及录波等功能。 电容器组谐波监测系统按结构可分为二层：第一层是分布在各变电站的监测装置，具有实时监测及快速越限报警功能；第二层是装于前置服务器的监测系统后台，用于实现对各监测装置的远程管理、实时显示监测数据、越限事件报警及录波、收集各监测装置的数据并存入前置数据库、提供历史数据查询。 目前广东省电力谐波监测站已有500kV变电站电容组侧谐波监测系统（一期）在运行，它的变电站侧采用加拿大PML公司的ION7650监测装置，监测系统后台管理软件采用PML公司的ION Enterprise。 为实现监测数据资源的共享与再利用，一期系统前置服务器将监测数据通过前置数据库导入到广东电网的电能质量监测系统的PQVIEW后台数据库中，利用PQView较为完善的数据管理分析功能，实现广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统历史数据与广东电网的电能质量监测系统历史数据的统一管理、分析、查询、存储及报表制作，进一步扩大广东电网的电能质量监测系统有效监测范围。 参考上述做法，本期扩建工程要求变电站电容器组监测系统设备供应商保证PQView能准确读取、分析及存储本项目招标系统前置数据库的所有历史监测数据。即电能质量在线监测装置应满足系统现有后台PQView的数据接口要求，数据交换采用IEEE1159.30的PQDIF格式。此外，装置应提供满足IEC61850技术规范的数据接口。 监测装置应具有继电器输出接点，输出接点用于报警或控制输出，其输出动作逻辑可灵活设置，即监测装置应能根据设置的触发条件和输出方式起动外接设备。 变电站电容器组监测系统的监测装置应能在指定的被监测参数超出设定限值时，及时启动输出接点进行报警；具体设置触发条件和输出方式将根据实际需求进行设定并作定时检查调整。 为满足监测变压器中性线直流电流及以后监测参数扩展的需要，电容器组监测系统还应具有4～20mA模拟量的输入、采样及存储功能。 为便于进行系统的运行维护，新扩建部分在运行维护、系统及设备故障检查分析、系统功能扩展与升级等方面应与现有系统保持相关技术的一致性、兼容性及技术的延续性。 1.2 拟监测的站点 二期项目的监测设备拟装于11个变电站，共75个电气监测点。对于一个监测点，我们把三相电压称为一个电压通道，三相电流称为一个电流通道。 电能质量监测装置将使用站内交流监测回路的CT和PT。目前PT二次侧典型的输出形式为
4.1 前言 随着我国国民经济的蓬勃发展，电力负荷急剧加大，特别是电力电子转流设备、电气化铁路、电弧炉等等冲击性和非线性负荷容量的不断增长，使得电力系统的电能质量日益恶化。使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题情况日趋严重。从而引起变压器过热、网损增加、计量仪表误差、通讯干扰，不但使得供用电设备本身安全性降低，而且严重威胁着电力系统的安全和经济运行。为了保护电力系统的运行安全，目前各国都十分重视电能质量的管理，并制定了相关标准。我国也已先后颁布了涉及电能质量六个方面的国家标准，有关部门也制定了相应的?电能质量管理办法?。 ●《电能质量公用电网谐波》 GB/T14549—93； ●《电能质量电压波动和闪变》 GB/12326—2000； ●《电能质量三相电压允许不平衡度》 GB/T15543—95； ●《电能质量供电电压允许批偏差》 GB/T12325—90； ●《电能质量电力系统频率允许偏差》 GB/T15945—95； 《变电站谐波在线监测装置》是一台高性能的多功能电能质量测试分析仪器，它采用DSP+ARM+CPLD 内核，5.7”大屏幕液晶(320×240点阵)显示屏，使结构更紧凑，功能更强大。适用于220KV、110KV和35KV变电站、电厂及用电大户。 4.2 电能质量在线监测系统的组成 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。 4.2.1现场监测层 现场安装各类电能及电能质量监测设备，要求具有通讯功能。本方案采用的是科盟电子自主研发的KM-2000监测装置，其主要功能：LCD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，RS485通讯接口、Modbus协议。 4.2.2 通讯传输层 为了将监测层设备采集的数据传送到服务器而负责数据通讯传输的设备，主要有通讯管理机、串口服务器、网络交换机等。数据采集终端通过串口与监测层设备通讯，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存在本地SD卡中，之后将数据传输给无线通讯模块。无线通讯模块采用射频技术，在现场组成无线局域网络，将各点数据采集终端整理的数据收集并传输到后台服务器，也可用网线或光纤的方式传输数据。 4.2.3 数据管理层 对采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括服务器架设、各种软件的应用。 网络拓扑图