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1． 引言

電能質量問題是眾多單一類型電力系統干擾問題的總稱，其實質是電壓質量問題。電能質量問題按產生和持續時間可分為穩態電能質量問題和動態電能質量問題。隨著電力系統規模的不斷擴大，電力系統電能質量問題的產生主要有以下幾個原因。

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

1．2 非線性負荷
　　 在工業和生活用電負載中，非線性負載占很大比例，這是電力系統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）是主要的非線性負載，它的諧波主要是由起弧的時延和電弧的嚴重非線性引起的。居民生活負荷中，熒光燈的伏安特性是嚴重非線性的，也會引起嚴重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會產生嚴重的諧波電流，對電網造成嚴重污染，同時也使功率因數降低。

1．3 電力系統故障
　　 電力系統運行的內外故障也會造成電能質量問題，如各種短路故障、自然現象災害、人為誤操作、電網故障時發電機及勵磁系統的工作狀態的改變、故障保護裝置中的電力電子設備的啟動等都將造成各種電能質量問題。

2、 系統簡介

FS-SCP730電能質量監測系統，是一套采用DSP技術及WinXP操作系統的高速實時諧波分析及故障錄波測試系統，該系統具有遠程配置、調用數據等通訊功能。

系統可以測試最多達30個電壓電流通道，每個通道的采樣率為256點/每周波。

其實現基本原理：首先，電壓電流通過高精度傳感器變換成電壓信號，經過抗混疊濾波器濾波，通過DSP及FPGA進行高速實時數據采集，通過USB2.0數據總線與工業控制卡進行數據交換，實時分析結果通過以太口上傳給中心站。

本系統主要用于變電站或其他供配電現場的電壓、電流諧波、負序、電壓偏差、波動與閃變等各種電能質量參數進行動態監測，在設定的參數超標時，啟動故障錄波。

本系統實現了高速數據采集、錄波時間可調、觸發方式多樣。

3． 系統應用領域

電力系統：各級電網公司，發電企業，電力試驗研究院(所)；

工業系統：IT設備制造企業，石化企業，冶金企業，精密儀器制造企業，煤礦等；

城市交通：機場，城市地鐵，電力化鐵路；

以及一些公用和商用系統；

4、 主要功能

4．1設置功能

◎存儲時間間隔可設定3S的倍數；

◎分析周波數可設置1-16個周波；

◎電能質量各指標的觸發閥值可任意設定；

◎可設置波形記錄的前后點數；

◎統計時間間隔可任意設置。

4．2監測分析功能

系統可監測分析以下參數：

◎電網頻率

◎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、電流的負序分量

◎電壓閃變與變動

◎電壓驟升、電壓驟降

4．3 記錄事件數據

系統在以下情形將根據設定值記錄事件數據：

◎超標錄波記錄波形數據文件；

◎超過電壓驟升，驟降限值記錄浪踴數據文件；

◎記錄日志文件，方便查看監測站狀態。

4．4 負載測試功能

◎電網單相有功、無功、視在功率及功率因數；

◎電網有功、無功、視在功率及功率因數。

4．5 數據管理功能

◎對所記錄的波形數據進行存儲；

◎電能質量各參數的存儲、回放；

◎以上數據格式具備與OFFICE組件的兼容性，可以被其所調用。

4．6 圖形與報表輸出

◎電能質量各參數的變化趨勢圖形輸出；

◎電壓、電流有效值的時序曲線；

◎各種分析及統計結果報表輸出。

5、 技術指標

5．1規格

5．1．1通道數

◎模入通道：30通道（其中：標配是3路電壓，3路電流）

◎開關量輸入：4路（可選）

◎開關量輸出：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

◎監測站：8.4吋800×600 TFT

◎中心站：17吋1024×768 TFT（推薦用戶配置）

5．1．4存儲器

◎監測站：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)

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

◎電流諧波含有率誤差  <5%I_h(I_h≥3%I_N時)

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

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

　　　　　完全符合國家A級儀器標準。

5．2．3電壓偏差

        誤差: ≤0.2%

5．2．4電壓波動

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其它相關指標

◎A/D轉換精度：14bit；

◎采樣速率：每通道12.8K/S

1、 中心站簡介

完成功能：利用Ethernet網口與監測站相連，對其存盤的數據進行調用、存儲、打印及分析。

系統中的中心站可調用多臺監測站數據，亦可多臺中心站調用同一監測站的數據。

軟件功能:

       通訊：完成與監測站的通訊

       設置：設置各項參數，如PT、CT變比、錄波時間長度、限值等

       顯示報表：顯示指定的測試或統計報表

       顯示趨勢：顯示指定的趨勢

       打印：打印當前顯示的內容

       錄波：完成手動錄波功能

　　　　波形分析：可對存儲的波形進行分析

浪踴分析：可對存儲的浪踴數據文件進行分析

日志：可查看日志文件，了解監測站的運行狀態

       幫助：提供各種幫助信息

1、 監測站主機簡介  

完成功能： 用于對經預處理后的信號進行高速數據采集，并同時進行分析處理，得到電網頻率、電壓偏差、電壓波動與閃變、電壓電流的基波及2~50次諧波的幅值、相位等參數。

此外，開關量接口部分也集成在其中，用于對外來觸發信號進行隔離轉換后，輸入到DSP板的I/0 口，完成開關動作的捕捉和中斷觸發錄波。

硬件配置： 采用進口工業控制計算機，日本產TFT真彩色液晶顯示，主板集成網卡，處理器主頻為CM600M，低功耗，RAM為256M，硬盤容量80G；數據采集采用最新DSP技術，并進行先期分析處理。A/D轉換速率400K/S，14bit精度，通道數為30路。數據采集卡與工業控制計算機接口方式采用USB2.0總線，以確保采樣和傳輸度。

2、監測站主要功能特點  

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

◎ 可同時監測10個三相電壓或者三相電流；

◎ 30個模擬通道高速采集，每周波256點；

◎ 可接收中心站的配置信息，與中心站管理系統配套使用，形成電能質量監測管理系統；

◎ 可根據中心站的配置記錄超標事件、數字量的狀態變化，浪踴事件、日志；

◎ 大容量存儲80GB以上；

◎ 高精度，符合國家A級電能監測監測儀器的要求；

◎ 以dsp（TI54系列）作為采集分析核心，穩定，低功耗；

◎ 采用精簡的window XP中文操作系統，符合通用操作習慣，用戶易于操作和維護。