電能質(zhì)量在線監(jiān)測設(shè)備是電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)督檢測網(wǎng)絡(luò)最基本也是最主要的設(shè)備，目前市場上銷售和使用的國內(nèi)外生產(chǎn)的電能質(zhì)量部分指標(biāo)(如諧波、不平衡度等)的監(jiān)測設(shè)備，大都不能完全適應(yīng)我國電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)督管理的實(shí)際需求。河北省南部電網(wǎng)在1996年開始陸續(xù)安裝諧波在線監(jiān)測裝置，初期的裝置在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳輸和后臺統(tǒng)計(jì)分析的功能方面都存在較多的問題。為適應(yīng)電能質(zhì)量監(jiān)督日益發(fā)展的需要，根據(jù)幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和體會，開發(fā)研制了數(shù)字式電能質(zhì)量在線監(jiān)測終端。 

　　新型的數(shù)字電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置具有按國標(biāo)要求采集電能質(zhì)量各項(xiàng)參數(shù)、在線長時(shí)間工作的可靠性高、現(xiàn)場操作方便實(shí)用、可與中心站通訊等功能;同時(shí)，還可長時(shí)間記錄、存儲數(shù)據(jù)且讀取數(shù)據(jù)方便。該裝置采用與國外最新產(chǎn)品同等的DSP數(shù)字信號處理器和高速多路AD同采技術(shù)，在數(shù)據(jù)處理與顯示存儲上采用PC104工控機(jī)，功能強(qiáng)、便于操作與軟件升級。? 

　　1 功能與構(gòu)成 ? 

　　電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)由電能質(zhì)量監(jiān)測終端、中心站及分析軟件組成。? 

　　1.1 電能質(zhì)量監(jiān)測終端? 

　　輸入三相電壓100V、三相電流5A或1A進(jìn)行數(shù)據(jù)信號處理，采用FFT計(jì)算出各次諧波電壓、電流的幅值及相角。計(jì)算不平衡電壓、電流，計(jì)算三相電壓、電流、電壓合格率、頻率、有功功率、無功功率及功率因數(shù)等技術(shù)數(shù)據(jù)并顯示。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理、存儲以及與中心站之間的通訊連接和數(shù)據(jù)傳輸，形成變電站報(bào)表。 

　　電能質(zhì)量監(jiān)測終端的主要功能如下。? 

　　a.輸入信號為TV、TA二次側(cè)三相電壓(100V)、三相電流(5A或1A)。 
　　b.帶有公話MODEM接口，可以在中心站方便地?fù)芴栠B接接收數(shù)據(jù)。 
　　c.大屏幕(320×240)背光LCD圖形顯示。 
　　d.中文圖形(頻譜圖、波形圖、曲線圖、向量圖)操作界面。 
　　e.終端可存儲超過一年的數(shù)據(jù)，存儲數(shù)據(jù)為3min或5min一組數(shù)據(jù)包。 
　　f.帶有局域網(wǎng)連接接口，可用筆記本電腦在現(xiàn)場抄錄數(shù)據(jù)。 
　　g.多參數(shù)綜合測量，實(shí)時(shí)定點(diǎn)報(bào)警，可設(shè)定參數(shù)值、參數(shù)報(bào)警狀態(tài)。 
　　h.諧波電壓、電流，負(fù)序電壓、電流超限報(bào)警出口繼電器。? 

　　1.2 中心站及分析軟件 

　　中心站通過調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)接受處理器的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成文件、報(bào)表及曲線，并可顯示數(shù)據(jù)和圖形(如頻譜圖、波形圖、曲線圖、向量圖等)。它可以管理多臺電能質(zhì)量監(jiān)測終端，對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，可以對某一時(shí)段或某一事件過程時(shí)段的電能質(zhì)量進(jìn)行分析、形成報(bào)表，自動(dòng)形成日、月和年報(bào)表，自動(dòng)找出諧波含有率超標(biāo)的時(shí)段與線路，計(jì)算電壓合格率與供電可靠性。 

　　中心站為客戶機(jī)——服務(wù)器方式，數(shù)據(jù)存放在服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中，可以方便地調(diào)用與查詢。 

　　2 主要技術(shù)指標(biāo)? 

　　2.1 測量項(xiàng)目 

　　該裝置采用(220±15%)Vac或[(220 +10%)～(220-15%)]Vdc 電源，可測量的項(xiàng)目包括：電壓、電流、頻率，電壓合格率，有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)，電壓不平衡度、電流不平衡度， 諧波電壓、諧波電流(至31/50次或更高)、諧波相位、諧波功率、畸變率等。? 

　　2.2 測量精度 

　　電壓測量：±0.2%? 
　　電流測量:±0.2%? 
　　電壓不平衡度測量誤差：≤0.2%? 
　　電流不平衡度測量誤差：≤1%? 
　　頻率測量：47～53 Hz，精度為±0.01Hz(50Hz)? 
　　信號轉(zhuǎn)換精度：14bit ? 
　　采樣頻率：8kHz/通道? 

[$page]　　3 電能質(zhì)量監(jiān)測終端軟/硬件構(gòu)成? 

　　電能質(zhì)量監(jiān)測終端的硬件由 TA/TV及信號預(yù)處理、DSP處理器、PC104 工控機(jī)、PC104與DSP并行通訊ISA總線并行擴(kuò)展、調(diào)制解調(diào)器、LCD顯示器(VGA單色帶背光)、網(wǎng)絡(luò)適配器、電源等構(gòu)成。 

　　電能質(zhì)量監(jiān)測終端的軟件由DSP軟件和PC104軟件構(gòu)成。? 

　　3.1 DSP軟件? 

　　3.1.1 DSP原理? 

　　監(jiān)測終端采用TI公司的320C2XX系列的TMS320F240芯片，考慮到該芯片內(nèi)部存儲容量有限，在DSP部分?jǐn)U展了高速SRAM和EEPROM。系統(tǒng)最終設(shè)計(jì)需要在每個(gè)工頻周期內(nèi)采集1024個(gè)點(diǎn)(6路同采)，需要進(jìn)行1 024點(diǎn)的6路基2 FFT變換計(jì)算，并傳送至PC104處理單元，這樣就需要較快的時(shí)鐘頻率，在本裝置中DSP的內(nèi)部時(shí)鐘近40MHz。?