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1、VA931 电能质量在线监测装置电能质量在线监测装置 一、装置概述一、装置概述 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
2、 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
3、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。 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。 二、产品特点二、产品特点 装置硬件平台具有如下主要特点： 1） 采用 Advantech 公司 32 位高性能 PC104 嵌入主板和 TI 公司 32 位 DSP 为核心， 具有强大的数据处理能力和逻辑、控制能力，核心硬件处于国内先进水
4、平； 2） 采用国际先进的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； 3） 数据采集通道采用单通道单 A/D 设计，每个通道独享一个 16 位并行 A/D，所有 通道完全同步采样，精度更高、速度更快，且任何一路 A/D 损坏都不影响其它通道数据的 正常采集； 4） 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，实时数据掉电不 丢失； 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； 三、主要功能三、主要功能 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、
5、骤降进行监测和记录，具有较强的实用性。装置主要具有以下功能： 1 1） 基本测量基本测量 电网频率；电压、电流有效值；总的有功、无功功率、功率因数。 2 2） 基本监测指标基本监测指标 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（263 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； 3 3） 高级监测指标高级监测指标 a) 间谐波； b) 电压波动、闪变； c) 电压骤升、骤降、短时中断； 4 4） 显示功能显示功能 装
6、置面板上带有大屏幕 LCD 显示器，以图形方式显示主要电能质量监测指标的实时数 据。 5 5） 设置功能设置功能 可对装置硬件时钟进行设置，对监测参数进行设置、修改和查看，并设有密码保护。 6 6） 记录存储功能记录存储功能 可对基本监测指标和高级监测指标实时保存，在装置上最长保存时间为 1 年以上，之 后按”先进先出”原则更新。 7 7） 通讯功能通讯功能 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 接口通讯。 8 8） GPS GPS 对时功能对时功能( (选配选配) ) 装置具有
7、 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。 9 9） 暂态事件触发录波功能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。 四、系统应用方案四、系统应用方案 五、技术指标五、技术指标 工作电源工作电源 交流：220V10% ；50Hz0.5Hz；谐波畸变率不大于 15 直流：220V10%，纹波系数不大于 5% 电流信号输入电流信号输入 输入方式：电流互感器输入； 额定值 In：5A/1A； 测量范围：AC 200mA5A 或 AC 50mA1A 功率消耗：不大于 0.5VA/路；
8、过载能力：1.2In 连续工作； 2In 允许 1s。 电压信号输入电压信号输入 输入方式：电压互感器输入； 额定值 Un：57.7V/100V； 测量范围：AC 0.5V120V； 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 100k。 开关量输出开关量输出 工作电压： AC220V 3A/DC30V 3A； 输出方式： 无源接点； 监测指标精度监测指标精度 1） 电压、电流：0.2%； 2） 功率、功率因数：0.5%； 3） 频率偏差：0.01Hz； 4） 电压偏差：0.2%； 5） 三相电压不平衡：0.2%； 6） 三相电
9、流不平衡：0.5%； 7） 谐波：符合 GB/T 14549-1993 中附录 D 中的 A 级要求； 8） 间谐波：参照/T 14549-1993 附录 D 中对谐波要求的 A 级； 9） 闪变：5； 10）电压波动：5。 通讯接口通讯接口 1 1） 以太网以太网 接口速率：10/100M 自适应； 接口类型：100BaseT； 支持 TCP/IP，FTP 协议； 2 2） RS232C/485 RS232C/485 接口接口 接口速率：RS232C300115200bps，RS48530019200bps； 带光电隔离。 GPS GPS 对时接口对时接口(选配) 装置接口： IRIG-B
10、码对时。 执行标准执行标准 GB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率允许偏差 GB 12325-2008 电能质量 供电电压允许偏差 GB/T 15543-2008 电能质量 三相电压允许不平衡度 GB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压 GB/T 14549-93 电能质量 公用电网谐波 GB 12326-2008 电能质量 电压波动与闪变 GB 24337-2009 电能质量公用电网间谐波 电能质量测试分析仪检定规程 GB/T 19862-2005 电能质量监测设备通用要求 环境环境 正常工作温度：-10+55； 极限工作温度：-20+65； 相对湿度:595； 大气压力：86kPa106kPa； 海拔：可达 3000 米；
