1、电能质量的概述

近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，以往电能紧缺的问题已经逐步解决，但与此同时，有关电能质量的问题却日益紧迫地摆在了我们的面前。电能质量的问题成为了现在电力行业面临的最为紧迫的课题。

随着电力电子技术广泛应用和电弧炉等冲击负荷以及电力机车等拖动负荷的日益增多，对于电力行业来说，要保持满足用户要求的电能质量变得越来越困难。电力电子技术的广泛应用，在技术和经济上带来了一系列方便和效益的同时，也使电网谐波的含量大量增加。电网谐波污染的日益严重，导致了电气设备的寿命缩短，网损加大，增加了电网发生谐振的可能性，使继电保护和自动装置不能正常动作或操作，导致仪表指示和电度计量不准以及计算机和通信受干扰等一系列重要问题。电弧炉等大功率冲击负荷除了会造成严重的谐波污染之外，还是电压波动和闪变的重要原因。电力机车等大功率的牵引负荷会造成三相不平衡。

有关电能质量问题的研究已经引起了各国电力工作者的高度重视。我国开始对电能质量的研究的时间不长，但也取得了一定的进展，正在向国际标准靠拢。国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量八个方面的国家标准：

《电能质量公用电网谐波》 GB/T14549－1993；

《电能质量电压波动和闪变》 GB/T 12326－2008；

《电能质量三相电压不平衡度》          GB/T15543－2008；

《电能质量供电电压偏差》     GB/T12325－2008；

《电能质量电力系统频率偏差》      GB/T15945－2008；

《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》 GB/T18481－2001；

《电能质量监测设备通用要求》 GB/T 19862－2016；

《电能质量公用电网间谐波》 GB/T24337－2009。

要解决面临的电能质量问题，就离不开对电网电能质量参量的监测。电能质量监测分为非在线监测和在线监测两种方式，非在线监测采用便携式测试仪，不定期对所关注的某些点进行测试，这种方式投资小、较灵活，但存在明显的局限性，如：实时性不强、监测指标少、缺乏决策判断的依据、工作量大、效率低等。

当人们认识到了这一点后，开始试行在线监测方式，当然，由于计算机网络技术的发展，也使在线监测技术的实现成为可能。

在1993年至1995年间，美国电力研究院EPRI（The Electric Power Research Institute）针对全美24种不同供电企业的277个监测点进行了数据收集和统计分析，研究系统性能如何监测、特殊的电能质量问题如何监测、为提高供电的服务质量如何监测等等，这个研究成果成为美国开展电能质量监测的指导方针。随后，EPRI又针对不同的数据采集源研究制定电能质量数据交换格式PQDIF（POWER QUALITY DATA INTERCHANGE FOMAT），该格式被IEEE采纳并将其作为标准来制定，目前，某些制造厂家已采用了这种PQDIF标准格式。

相比较而言，国外的监测设备以及电能质量管理技术要领先于国内。随着电力行业系统运行管理的系统化、网络化、自动化和智能化，通讯网络和因特网技术的日益成熟发展和普及，出现了三网合一的趋势。功能单一的电力系统测量仪表已经不适应现代化电能管理的需要。因此开发一种新型的、通用性好、应用范围广的电能质量监测装置，集测量和通讯等功能于一体，能有效的进行电能质量监测，对于保证电力系统运行的安全性、经济性和可靠性都具有重要的意义。

2、电能质量监测装置的特点

我公司研制的HCH-F335电能质量监测装置，ARM加DSP数据采集板模式， DSP具有极强的数据处理能力用来完成数据的采集与传输，核心硬件处于国内先进水平。

ARM用来进行数据的计算、统计、显示、存储、按键、通讯。采用LINUX嵌入式操作系统作为软件平台，全部软件采用C++ 高级语言编程，保证了系统的高可靠性和高移植性。

DSP数据采集部分采用同步采样的16位高速A/D转换器，采集精度高，实测精度达到电能质量监测指标国家标准A级的要求；

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，可保存3个月以上的历史数据掉电不丢失。

采用了硬件锁相环技术，频率自动跟踪，防止了在电力系统频率变化时对监测指标的影响，防止了频率“泄漏”。

强大的通讯接口，装置配置了工业以太网，通讯速率高达100Mbps，还配置有RS485、USB通讯接口，可选择多种通讯方式与远方管理中心交互数据；

核心硬件采用四层印刷电路板（PCB）工艺和SMT工艺，硬件可靠性和电磁兼容能力达到国内先进水平，达到了国标对电能质量监测装置的EMC的要求。

在监测功能方面，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、骤降进行监测和记录，具有较强的实用性。

3、装置的主要功能

基本监测指标：

电网频率、三相基波电压、电流有效值，基波有功功率、无功功率、功率因数、相位等；

电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、电流；

谐波（2～65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。

高级监测指标：

间谐波、电压波动、闪变，电压骤升、骤降、短时中断、暂时过电压、瞬态过电压。

显示功能：

装置面板上带有大屏幕彩色LCD显示器，实时显示电能质量监测指标的数据。

设置功能：可对装置基本参数、越限参数进行设置、修改和查看，并设有密码保护。

记录存储功能：

装置内置TF卡，可对基本监测指标和高级监测指标实时保存，实时数据在装置上最长保存时间为6个月，之后按“先进先出”原则更新。

统计功能：

装置具有对主要监测指标的在线统计功能，可统计分钟内监测指标的最大值、最小值、平均值等。

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，以GPRS方式（定制）与远方通讯。

网络对时功能：

监测装置具备网络对时功能。可保持与远方管理中心的时钟一致。

事件触发录波功能：

可根据客户要求设定事件触发条件（手动或自动），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。