1、電能質量的概述

近年來，隨著我國電力事業的迅猛發展，電力系統的規模日益擴大，以往電能緊缺的問題已經逐步解決，但與此同時，有關電能質量的問題卻日益緊迫地擺在了我們的面前。電能質量的問題成為了現在電力行業面臨的最為緊迫的課題。

隨著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，對于電力行業來說，要保持滿足用戶要求的電能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，導致了電氣設備的壽命縮短，網損加大，增加了電網發生諧振的可能性，使繼電保護和自動裝置不能正常動作或操作，導致儀表指示和電度計量不準以及計算機和通信受干擾等一系列重要問題。電弧爐等大功率沖擊負荷除了會造成嚴重的諧波污染之外，還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造成三相不平衡。

有關電能質量問題的研究已經引起了各國電力工作者的高度重視。我國開始對電能質量的研究的時間不長，但也取得了一定的進展，正在向國際標準靠攏。國家技術監督局相繼頒布了涉及電能質量八個方面的國家標準：

《電能質量公用電網諧波》 GB/T14549－1993；

《電能質量電壓波動和閃變》 GB/T 12326－2008；

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

《電能質量供電電壓偏差》     GB/T12325－2008；

《電能質量電力系統頻率偏差》      GB/T15945－2008；

《電能質量暫時過電壓和瞬態過電壓》 GB/T18481－2001；

《電能質量監測設備通用要求》 GB/T 19862－2016；

《電能質量公用電網間諧波》 GB/T24337－2009。

要解決面臨的電能質量問題，就離不開對電網電能質量參量的監測。電能質量監測分為非在線監測和在線監測兩種方式，非在線監測采用便攜式測試儀，不定期對所關注的某些點進行測試，這種方式投資小、較靈活，但存在明顯的局限性，如：實時性不強、監測指標少、缺乏決策判斷的依據、工作量大、效率低等。

當人們認識到了這一點后，開始試行在線監測方式，當然，由于計算機網絡技術的發展，也使在線監測技術的實現成為可能。

在1993年至1995年間，美國電力研究院EPRI（The Electric Power Research Institute）針對全美24種不同供電企業的277個監測點進行了數據收集和統計分析，研究系統性能如何監測、特殊的電能質量問題如何監測、為提高供電的服務質量如何監測等等，這個研究成果成為美國開展電能質量監測的指導方針。隨后，EPRI又針對不同的數據采集源研究制定電能質量數據交換格式PQDIF（POWER QUALITY DATA INTERCHANGE FOMAT），該格式被IEEE采納并將其作為標準來制定，目前，某些制造廠家已采用了這種PQDIF標準格式。

相比較而言，國外的監測設備以及電能質量管理技術要領先于國內。隨著電力行業系統運行管理的系統化、網絡化、自動化和智能化，通訊網絡和因特網技術的日益成熟發展和普及，出現了三網合一的趨勢。功能單一的電力系統測量儀表已經不適應現代化電能管理的需要。因此開發一種新型的、通用性好、應用范圍廣的電能質量監測裝置，集測量和通訊等功能于一體，能有效的進行電能質量監測，對于保證電力系統運行的安全性、經濟性和可靠性都具有重要的意義。

2、電能質量監測裝置的特點

我公司研制的HCH-F335電能質量監測裝置，ARM加DSP數據采集板模式， DSP具有極強的數據處理能力用來完成數據的采集與傳輸，核心硬件處于國內先進水平。

ARM用來進行數據的計算、統計、顯示、存儲、按鍵、通訊。采用LINUX嵌入式操作系統作為軟件平臺，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的16位高速A/D轉換器，采集精度高，實測精度達到電能質量監測指標國家標準A級的要求；

大容量的存儲空間，滿足電能質量監測裝置對數據存儲的要求，可保存3個月以上的歷史數據掉電不丟失。

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監測指標的影響，防止了頻率“泄漏”。

強大的通訊接口，裝置配置了工業以太網，通訊速率高達100Mbps，還配置有RS485、USB通訊接口，可選擇多種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板（PCB）工藝和SMT工藝，硬件可靠性和電磁兼容能力達到國內先進水平，達到了國標對電能質量監測裝置的EMC的要求。

在監測功能方面，裝置除具有常規的電能質量穩態指標的監測外，還對電能質量的暫態擾動，主要是電壓的驟升、驟降進行監測和記錄，具有較強的實用性。

3、裝置的主要功能

基本監測指標：

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。

高級監測指標：

間諧波、電壓波動、閃變，電壓驟升、驟降、短時中斷、暫時過電壓、瞬態過電壓。

顯示功能：

裝置面板上帶有大屏幕彩色LCD顯示器，實時顯示電能質量監測指標的數據。

設置功能：可對裝置基本參數、越限參數進行設置、修改和查看，并設有密碼保護。

記錄存儲功能：

裝置內置TF卡，可對基本監測指標和高級監測指標實時保存，實時數據在裝置上最長保存時間為6個月，之后按“先進先出”原則更新。

統計功能：

裝置具有對主要監測指標的在線統計功能，可統計分鐘內監測指標的最大值、最小值、平均值等。

通訊功能：

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

網絡對時功能：

監測裝置具備網絡對時功能。可保持與遠方管理中心的時鐘一致。

事件觸發錄波功能：

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