1． 引言

電能質(zhì)量問題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，其實(shí)質(zhì)是電壓質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題。隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生主要有以下幾個(gè)原因。

1．1 電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題
　　 電力系統(tǒng)元件的非線性問題主要包括：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波；變壓器產(chǎn)生的諧波；直流輸電產(chǎn)生的諧波；輸電線路（特別是超高壓輸電線路）對(duì)諧波的放大作用。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置等因素對(duì)諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。

1．2 非線性負(fù)荷
　　 在工業(yè)和生活用電負(fù)載中，非線性負(fù)載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問題的主要來源。電弧爐（包括交流電弧爐和直流電弧爐）是主要的非線性負(fù)載，它的諧波主要是由起弧的時(shí)延和電弧的嚴(yán)重非線性引起的。居民生活負(fù)荷中，熒光燈的伏安特性是嚴(yán)重非線性的，也會(huì)引起嚴(yán)重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，同時(shí)也使功率因數(shù)降低。

1．3 電力系統(tǒng)故障
　　 電力系統(tǒng)運(yùn)行的內(nèi)外故障也會(huì)造成電能質(zhì)量問題，如各種短路故障、自然現(xiàn)象災(zāi)害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時(shí)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護(hù)裝置中的電力電子設(shè)備的啟動(dòng)等都將造成各種電能質(zhì)量問題。

2、 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

FS-SCP730電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，是一套采用DSP技術(shù)及WinXP操作系統(tǒng)的高速實(shí)時(shí)諧波分析及故障錄波測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程配置、調(diào)用數(shù)據(jù)等通訊功能。

系統(tǒng)可以測(cè)試最多達(dá)30個(gè)電壓電流通道，每個(gè)通道的采樣率為256點(diǎn)/每周波。

其實(shí)現(xiàn)基本原理：首先，電壓電流通過高精度傳感器變換成電壓信號(hào)，經(jīng)過抗混疊濾波器濾波，通過DSP及FPGA進(jìn)行高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，通過USB2.0數(shù)據(jù)總線與工業(yè)控制卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)時(shí)分析結(jié)果通過以太口上傳給中心站。

本系統(tǒng)主要用于變電站或其他供配電現(xiàn)場(chǎng)的電壓、電流諧波、負(fù)序、電壓偏差、波動(dòng)與閃變等各種電能質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，在設(shè)定的參數(shù)超標(biāo)時(shí)，啟動(dòng)故障錄波。

本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高速數(shù)據(jù)采集、錄波時(shí)間可調(diào)、觸發(fā)方式多樣。

3． 系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域

電力系統(tǒng)：各級(jí)電網(wǎng)公司，發(fā)電企業(yè)，電力試驗(yàn)研究院(所)；

工業(yè)系統(tǒng)：IT設(shè)備制造企業(yè)，石化企業(yè)，冶金企業(yè)，精密儀器制造企業(yè)，煤礦等；

城市交通：機(jī)場(chǎng)，城市地鐵，電力化鐵路；

以及一些公用和商用系統(tǒng)；

4、 主要功能

4．1設(shè)置功能

◎存儲(chǔ)時(shí)間間隔可設(shè)定3S的倍數(shù)；

◎分析周波數(shù)可設(shè)置1-16個(gè)周波；

◎電能質(zhì)量各指標(biāo)的觸發(fā)閥值可任意設(shè)定；

◎可設(shè)置波形記錄的前后點(diǎn)數(shù)；

◎統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔可任意設(shè)置。

4．2監(jiān)測(cè)分析功能

系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)分析以下參數(shù)：

◎電網(wǎng)頻率

◎電壓、電流有效值

◎電壓、電流2-50次諧波的幅值、相位、畸變率

◎電壓偏差

◎三相不平衡度

◎電壓、電流的負(fù)序分量

◎電壓閃變與變動(dòng)

◎電壓驟升、電壓驟降

4．3 記錄事件數(shù)據(jù)

系統(tǒng)在以下情形將根據(jù)設(shè)定值記錄事件數(shù)據(jù)：

◎超標(biāo)錄波記錄波形數(shù)據(jù)文件；

◎超過電壓驟升，驟降限值記錄浪踴數(shù)據(jù)文件；

◎記錄日志文件，方便查看監(jiān)測(cè)站狀態(tài)。

4．4 負(fù)載測(cè)試功能

◎電網(wǎng)單相有功、無功、視在功率及功率因數(shù)；

◎電網(wǎng)有功、無功、視在功率及功率因數(shù)。

4．5 數(shù)據(jù)管理功能

◎對(duì)所記錄的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；

◎電能質(zhì)量各參數(shù)的存儲(chǔ)、回放；

◎以上數(shù)據(jù)格式具備與OFFICE組件的兼容性，可以被其所調(diào)用。

4．6 圖形與報(bào)表輸出

◎電能質(zhì)量各參數(shù)的變化趨勢(shì)圖形輸出；

◎電壓、電流有效值的時(shí)序曲線；

◎各種分析及統(tǒng)計(jì)結(jié)果報(bào)表輸出。

5、 技術(shù)指標(biāo)

5．1規(guī)格

5．1．1通道數(shù)

◎模入通道：30通道（其中：標(biāo)配是3路電壓，3路電流）

◎開關(guān)量輸入：4路（可選）

◎開關(guān)量輸出：4路（可選）

5．1．2量程

◎電壓量程：0~100V（可定制）

◎電流量程：0~5A（可定制）

5．1．3顯示

◎監(jiān)測(cè)站：8.4吋800×600 TFT

◎中心站：17吋1024×768 TFT（推薦用戶配置）

5．1．4存儲(chǔ)器

◎監(jiān)測(cè)站：256M　RAM，80G HDD

◎中心站：512M　RAM，80G HDD（推薦用戶配置）

5．2精度

5．2．1電網(wǎng)頻率

        誤差≤0.01Hz

5．2．2諧波

◎電壓諧波含有率誤差  <5%U_h(U_h≥1%U_N時(shí))

                      <0.05%U_N(U_h<1%U_N時(shí))

◎電流諧波含有率誤差  <5%I_h(I_h≥3%I_N時(shí))

                              <0.15%I_N(I_h<3%I_N時(shí))

注: U_N為標(biāo)稱電壓, U_h為諧波電壓; I_N為額定電流, I_h為諧波電流

　　　　　完全符合國(guó)家A級(jí)儀器標(biāo)準(zhǔn)。

5．2．3電壓偏差

        誤差: ≤0.2%

5．2．4電壓波動(dòng)

誤差≤0.2%

5．2．5電壓閃變

誤差≤5%

5．2．6三相電壓不平衡度

        誤差≤0.2%

5．3其它相關(guān)指標(biāo)

◎A/D轉(zhuǎn)換精度：14bit；

◎采樣速率：每通道12.8K/S

1、 中心站簡(jiǎn)介

完成功能：利用Ethernet網(wǎng)口與監(jiān)測(cè)站相連，對(duì)其存盤的數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)用、存儲(chǔ)、打印及分析。

系統(tǒng)中的中心站可調(diào)用多臺(tái)監(jiān)測(cè)站數(shù)據(jù)，亦可多臺(tái)中心站調(diào)用同一監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)。

軟件功能:

       通訊：完成與監(jiān)測(cè)站的通訊

       設(shè)置：設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，如PT、CT變比、錄波時(shí)間長(zhǎng)度、限值等

       顯示報(bào)表：顯示指定的測(cè)試或統(tǒng)計(jì)報(bào)表

       顯示趨勢(shì)：顯示指定的趨勢(shì)

       打?。捍蛴‘?dāng)前顯示的內(nèi)容

       錄波：完成手動(dòng)錄波功能

　　　　波形分析：可對(duì)存儲(chǔ)的波形進(jìn)行分析

浪踴分析：可對(duì)存儲(chǔ)的浪踴數(shù)據(jù)文件進(jìn)行分析

日志：可查看日志文件，了解監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行狀態(tài)

       幫助：提供各種幫助信息

1、 監(jiān)測(cè)站主機(jī)簡(jiǎn)介  

完成功能： 用于對(duì)經(jīng)預(yù)處理后的信號(hào)進(jìn)行高速數(shù)據(jù)采集，并同時(shí)進(jìn)行分析處理，得到電網(wǎng)頻率、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、電壓電流的基波及2~50次諧波的幅值、相位等參數(shù)。

此外，開關(guān)量接口部分也集成在其中，用于對(duì)外來觸發(fā)信號(hào)進(jìn)行隔離轉(zhuǎn)換后，輸入到DSP板的I/0 口，完成開關(guān)動(dòng)作的捕捉和中斷觸發(fā)錄波。

硬件配置： 采用進(jìn)口工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，日本產(chǎn)TFT真彩色液晶顯示，主板集成網(wǎng)卡，處理器主頻為CM600M，低功耗，RAM為256M，硬盤容量80G；數(shù)據(jù)采集采用最新DSP技術(shù)，并進(jìn)行先期分析處理。A/D轉(zhuǎn)換速率400K/S，14bit精度，通道數(shù)為30路。數(shù)據(jù)采集卡與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)接口方式采用USB2.0總線，以確保采樣和傳輸度。

2、監(jiān)測(cè)站主要功能特點(diǎn)  

◎ 可分析電網(wǎng)頻率，諧波(2-50次)，三相不平衡度、負(fù)序分量，電壓閃變與變動(dòng)，電壓偏差，功率；電壓驟升、電壓驟降；

◎ 可同時(shí)監(jiān)測(cè)10個(gè)三相電壓或者三相電流；

◎ 30個(gè)模擬通道高速采集，每周波256點(diǎn)；

◎ 可接收中心站的配置信息，與中心站管理系統(tǒng)配套使用，形成電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)；

◎ 可根據(jù)中心站的配置記錄超標(biāo)事件、數(shù)字量的狀態(tài)變化，浪踴事件、日志；

◎ 大容量存儲(chǔ)80GB以上；

◎ 高精度，符合國(guó)家A級(jí)電能監(jiān)測(cè)監(jiān)測(cè)儀器的要求；

◎ 以dsp（TI54系列）作為采集分析核心，穩(wěn)定，低功耗；

◎ 采用精簡(jiǎn)的window XP中文操作系統(tǒng)，符合通用操作習(xí)慣，用戶易于操作和維護(hù)。