1、電能(néng)質量的概述

近年來，随著(zhe)我國(guó)電力事(shì)業的迅猛發(fā)展，電力系統的規模日益擴大，以往電能(néng)緊缺的問題已經(jīng)逐步解決，但與此同時，有關電能(néng)質量的問題卻日益緊迫地擺在了我們的面(miàn)前。電能(néng)質量的問題成(chéng)爲了現在電力行業面(miàn)臨的最爲緊迫的課題。

随著(zhe)電力電子技術廣泛應用和電弧爐等沖擊負荷以及電力機車等拖動負荷的日益增多，對(duì)于電力行業來說，要保持滿足用戶要求的電能(néng)質量變得越來越困難。電力電子技術的廣泛應用，在技術和經(jīng)濟上帶來了一系列方便和效益的同時，也使電網諧波的含量大量增加。電網諧波污染的日益嚴重，導緻了電氣設備的壽命縮短，網損加大，增加了電網發(fā)生諧振的可能(néng)性，使繼電保護和自動裝置不能(néng)正常動作或操作，導緻儀表指示和電度計量不準以及計算機和通信受幹擾等一系列重要問題。電弧爐等大功率沖擊負荷除了會(huì)造成(chéng)嚴重的諧波污染之外，還(hái)是電壓波動和閃變的重要原因。電力機車等大功率的牽引負荷會(huì)造成(chéng)三相不平衡。

有關電能(néng)質量問題的研究已經(jīng)引起(qǐ)了各國(guó)電力工作者的高度重視。我國(guó)開(kāi)始對(duì)電能(néng)質量的研究的時間不長(cháng)，但也取得了一定的進(jìn)展，正在向(xiàng)國(guó)際标準靠攏。國(guó)家技術監督局相繼頒布了涉及電能(néng)質量八個方面(miàn)的國(guó)家标準：

《電能(néng)質量公用電網諧波》 GB/T14549－1993；

《電能(néng)質量電壓波動和閃變》 GB/T 12326－2008；

《電能(néng)質量三相電壓不平衡度》          GB/T15543－2008；

《電能(néng)質量供電電壓偏差》     GB/T12325－2008；

《電能(néng)質量電力系統頻率偏差》      GB/T15945－2008；

《電能(néng)質量暫時過(guò)電壓和瞬态過(guò)電壓》 GB/T18481－2001；

《電能(néng)質量監測設備通用要求》 GB/T 19862－2016；

《電能(néng)質量公用電網間諧波》 GB/T24337－2009。

要解決面(miàn)臨的電能(néng)質量問題，就(jiù)離不開(kāi)對(duì)電網電能(néng)質量參量的監測。電能(néng)質量監測分爲非在線監測和在線監測兩(liǎng)種(zhǒng)方式，非在線監測采用便攜式測試儀，不定期對(duì)所關注的某些點進(jìn)行測試，這(zhè)種(zhǒng)方式投資小、較靈活，但存在明顯的局限性，如：實時性不強、監測指标少、缺乏決策判斷的依據、工作量大、效率低等。

當人們認識到了這(zhè)一點後(hòu)，開(kāi)始試行在線監測方式，當然，由于計算機網絡技術的發(fā)展，也使在線監測技術的實現成(chéng)爲可能(néng)。

在1993年至1995年間，美國(guó)電力研究院EPRI（The Electric Power Research Institute）針對(duì)全美24種(zhǒng)不同供電企業的277個監測點進(jìn)行了數據收集和統計分析，研究系統性能(néng)如何監測、特殊的電能(néng)質量問題如何監測、爲提高供電的服務質量如何監測等等，這(zhè)個研究成(chéng)果成(chéng)爲美國(guó)開(kāi)展電能(néng)質量監測的指導方針。随後(hòu)，EPRI又針對(duì)不同的數據采集源研究制定電能(néng)質量數據交換格式PQDIF（POWER QUALITY DATA INTERCHANGE FOMAT），該格式被(bèi)IEEE采納并將(jiāng)其作爲标準來制定，目前，某些制造廠家已采用了這(zhè)種(zhǒng)PQDIF标準格式。

相比較而言，國(guó)外的監測設備以及電能(néng)質量管理技術要領先于國(guó)内。随著(zhe)電力行業系統運行管理的系統化、網絡化、自動化和智能(néng)化，通訊網絡和因特網技術的日益成(chéng)熟發(fā)展和普及，出現了三網合一的趨勢。功能(néng)單一的電力系統測量儀表已經(jīng)不适應現代化電能(néng)管理的需要。因此開(kāi)發(fā)一種(zhǒng)新型的、通用性好(hǎo)、應用範圍廣的電能(néng)質量監測裝置，集測量和通訊等功能(néng)于一體，能(néng)有效的進(jìn)行電能(néng)質量監測，對(duì)于保證電力系統運行的安全性、經(jīng)濟性和可靠性都(dōu)具有重要的意義。

2、電能(néng)質量監測裝置的特點

我公司研制的HCH-F335電能(néng)質量監測裝置，ARM加DSP數據采集闆模式， DSP具有極強的數據處理能(néng)力用來完成(chéng)數據的采集與傳輸，核心硬件處于國(guó)内先進(jìn)水平。

ARM用來進(jìn)行數據的計算、統計、顯示、存儲、按鍵、通訊。采用LINUX嵌入式操作系統作爲軟件平台，全部軟件采用C++ 高級語言編程，保證了系統的高可靠性和高移植性。

DSP數據采集部分采用同步采樣(yàng)的16位高速A/D轉換器，采集精度高，實測精度達到電能(néng)質量監測指标國(guó)家标準A級的要求；

大容量的存儲空間，滿足電能(néng)質量監測裝置對(duì)數據存儲的要求，可保存3個月以上的曆史數據掉電不丢失。

采用了硬件鎖相環技術，頻率自動跟蹤，防止了在電力系統頻率變化時對(duì)監測指标的影響，防止了頻率“洩漏”。

強大的通訊接口，裝置配置了工業以太網，通訊速率高達100Mbps，還(hái)配置有RS485、USB通訊接口，可選擇多種(zhǒng)通訊方式與遠方管理中心交互數據；

核心硬件采用四層印刷電路闆（PCB）工藝和SMT工藝，硬件可靠性和電磁兼容能(néng)力達到國(guó)内先進(jìn)水平，達到了國(guó)标對(duì)電能(néng)質量監測裝置的EMC的要求。

在監測功能(néng)方面(miàn)，裝置除具有常規的電能(néng)質量穩态指标的監測外，還(hái)對(duì)電能(néng)質量的暫态擾動，主要是電壓的驟升、驟降進(jìn)行監測和記錄，具有較強的實用性。

3、裝置的主要功能(néng)

基本監測指标：

電網頻率、三相基波電壓、電流有效值，基波有功功率、無功功率、功率因數、相位等；

電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負序電壓、電流；

諧波（2～65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。

高級監測指标：

間諧波、電壓波動、閃變，電壓驟升、驟降、短時中斷、暫時過(guò)電壓、瞬态過(guò)電壓。

顯示功能(néng)：

裝置面(miàn)闆上帶有大屏幕彩色LCD顯示器，實時顯示電能(néng)質量監測指标的數據。

設置功能(néng)：可對(duì)裝置基本參數、越限參數進(jìn)行設置、修改和查看，并設有密碼保護。

記錄存儲功能(néng)：

裝置内置TF卡，可對(duì)基本監測指标和高級監測指标實時保存，實時數據在裝置上最長(cháng)保存時間爲6個月，之後(hòu)按“先進(jìn)先出”原則更新。

統計功能(néng)：

裝置具有對(duì)主要監測指标的在線統計功能(néng)，可統計分鍾内監測指标的最大值、最小值、平均值等。

通訊功能(néng)：

裝置提供多種(zhǒng)通訊接口方式，實現監測數據的實時傳輸或定時提取存儲記錄，可通過(guò)工業以太網接口與遠方電能(néng)質量管理中心通訊，也可通過(guò)RS232C/RS485接口，以GPRS方式（定制）與遠方通訊。

網絡對(duì)時功能(néng)：

監測裝置具備網絡對(duì)時功能(néng)。可保持與遠方管理中心的時鍾一緻。

事(shì)件觸發(fā)錄波功能(néng)：

可根據客戶要求設定事(shì)件觸發(fā)條件（手動或自動），記錄事(shì)件觸發(fā)前、後(hòu)實時數據并保存，并保存有事(shì)件日志以供查詢。