电网电能质量监测装置技术规程-草
华北电网直属地区电能质量在线监测装置技术规范
前言
本规范从华北电网直属地区电力系统电能质量在线监测的工作需要出发，目的是为了更好地贯彻落实国家、行业的有关规定，保障电网的安全、优质、经济运行，以及对客户的安全、可靠供电。
本规范在制定过程中结合实际情况，参阅了IEC及IEEE等国际标准化组织的相关标准和文献，在对电能质量监测装置广泛调研的基础上，对华北电网直属地区电能质量监测装置的功能、准确度和性能等提出统一要求。
本规范由华北电网有限公司生技部提出并归口
本规范由华北电科院有限责任公司负责起草，各有关单位参加编写
本规范主要起草人：
本规范由华北电网有限公司生技部负责解释
说明
电能质量包括电压质量和电流质量。电压质量通常包括电压偏差、电压频率偏差、电压波动与闪变、电压不平衡、电压暂降（暂升）与中断、电压瞬变现象、电压谐波等。电流质量与电压质量密切相关，电流质量通常包括电流谐波、间歇波、电流相位超前与滞后等。
电能质量检测工作是电能质量技术监督的主要内容之一，华北电网电能质量检测工作由便携式电能质量分析仪和由在线式电能质量监测装置组成的电能质量在线监测系统共同完成，二者互为补充。电网中重要母线、线路、用户（包括可能给电网造成重大影响的用户）等应逐步由电能质量在线监测系统进行长期在线监测，其余应通过便携式电能质量分析仪进行检测（便携式电能质量分析仪相关监测功能、精度等技术指标可参照本规范）。
华北电网电能质量技术监督实行两级管理，华北电网公司为一级，直属供电公司为一级。与之相适应，华北电网电能质量在线监测系统也由两级组成，即华北电网电能质量在线监测主站系统和地区电网电能质量在线监测子站系统，建立统一的电能质量信息中心，主站、子站系统分别由华北电网生技部、华北电网各直属供电公司管理。
华北电网直属地区电能质量在线监测装置技术规范
1 范围
本规范规定了华北电网直属地区电能质量远程监测和管理系统监测装置的技术要求、试验方法、检验规程。本规范要求适用于户内使用的、安装于标准屏柜上的固定式电能质量在线监测装置。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。部分内容本规范可能结合华北电网直属地区情况进行了修改，如有不一致之处以本规范为准。
GB/T 12325 电能质量 供电电压允许偏差
GB 12326 电能质量 电压波动和闪变
GB/T 14549 电能质量 公用电网谐波
GB/T 15543 电能质量 三相电压允许不平衡度
GB/T 15945 电能质量 电力系统频率允许偏差
IEC 61000-4-30 Testing and measurement techniques－Power quality measurement methods.
IEC 61000-4-7 Testing and measurement techniques -General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto.
3 术语和定义
本标准采用GB12325、GB 12326、GB/T 14549、GB/T 15945、GB/T 15543 的术语，并采用下列术语。
3.1 通道
通过一个仪器的单独测量路径。例如：一个电压通道是在二个导线之间的电位差，一
个通道可能在二相之间，一相和中性线之间或者一相和地之间。
3.2 谐波分量
具有一个谐波频率的任何分量，通常用均方根（r.m.s.）值（在一个规定的时间间隔和一个规定的带宽上取得的一个量的瞬时值的平方的算术平均值的平方根）来表示这个值。
3.3 间谐波分量
具有一个间谐波频率的分量，通常用均方根（r.m.s.）值（在一个规定的时间间隔和一个规定的带宽上取得的一个量的瞬时值的平方的算术平均值的平方根）来表示这个值。 3.4 每半个周期进行刷新的均方根电压，Urms(1/2)
在一个周期期间测量的均方根（r.m.s.）电压值，从基波过零处开始，每半个周期进行刷新。
3.5 电压暂降
在电气系统中低于一个阈值的一个点处的暂时电压降低
3.6 电压暂升
在电气系统中高于一个阈值的一个点处的暂时电压上升
3.7 冲击性瞬变现象：
冲击性瞬变是一种在稳态条件下，电压、电流非工频的、单极性的突然变化现象。 3.8 振荡瞬变现象：
振荡瞬变是一种在稳态条件下，电压、电流非工频的、有正负极性的突然变化现象。
3.9 监测终端：
对实时电压（电流）等信号进行采样、计算分析、存储、转发的设备。
3.10 在线监测装置:
由固定安装在现场的监测终端以及其后台通讯、分析软件等组成。
4 监测装置功能
电能质量监测装置的接口应与上级电能质量监测系统相兼容，监测终端的所有通道应连续无缝隙地高速采样。为保证监测仪器的测量精度，仪器应具备锁相环（PLL）技术。 4.1 监测功能
监测终端应具有监测下述多项或全部电能质量指标的功能：
短期电压变动，包括电压暂升、电压暂降、电压短时中断；
波形和有效值数据；
电压、电流有效值，有功功率，无功功率，功率因数；
频率偏差；
三相电压、电流不平衡度及各序分量；
谐波，包括电压、电流的总谐波畸变率和各次谐波幅值相位以及谐波功率；
间谐波；
电压波动、闪变。
冲击性瞬变现象和振荡瞬变现象。
4.2 显示功能
监测终端应具有正常运行、故障等指示功能，监测终端宜具有被监测主要电能质量指标的实时数据显示功能。
4.3 通讯功能
4.3.1 接口
监测终端应根据实际应用环境的通讯要求，支持基于TCP/IP的通讯协议，至少具备一种标准通讯接口，实现监测数据的实时传输或定时提取存储记录，例如 RS485/232、以太网接口等。并支持本地计算机连接功能。
4.3.2 数据交换
在线监测装置应能提供符合IEEE-1159.3 PQDIF数据交换格式的数据文件。
4.4 设置功能
监测终端应具有远端（华北电科院、地区供电公司等）和现场实现对其内部时钟、系统基本参数、监测内容、监测方式、统计及上传时间间隔、电能质量指标及限值、事件波形及事件记录的触发条件等的重新设置、更改、删除功能。
4.4.1 权限
在线监测装置的权限应按照功能模块划分。不同的用户拥应具有不同的使用权限，系统根据用户的权限决定对某一模块的访问。用户的权限根据其所在的组权限获得。管理员可以随时修改权限。
4.5 统计功能
在线监测装置应至少具备最大值、最小值、平均值、95％概率值的统计功能。
4.6 记录存储功能
监测终端要具有测量数据的本地存储功能，存储器宜采用FLASH闪存，并能够按“先进先出”的原则，自动刷新所存储数据。存储器应有数据存储的独立分区，当暂态数据过多时，不刷新其他正常的存储数据。
电压偏差、三相不平衡度、谐波监测的结果应该能以固定的记录周期在监测终端进行存储。记录时间间隔应该可以整定，针对不同用途的终端，最小记录时间间隔应有不同要求，记录时间间隔优先按下列考虑：３秒（150周期），10分钟，２小时; 电源频率记录时间间隔优先按10秒考虑；短时闪变的一个记录周期为10min，长时闪变为2h;以上记录至少应保存7d。监测终端存储的统计值记录和电能质量指标超限事件记录至少应保存30d。触发录波记录(每条记录不少于10周波) 至少应保存50条。
4.7 数据交换格式
在线监测装置应能提供符合IEEE-1159.3 PQDIF数据交换格式的数据文件。
4.8 输入输出
监测终端应具有越限报警输出功能和外部触发信号输入功能。
（具有外部触发控制信号输入功能，利用同一触发信号启动多台仪器，可做到多个测试点同步测量。）
4.9 事件触发功能
监测终端应具有电能质量指标越限事件触发，暂态事件（包括电压暂升、电压暂降、电压短时中断等）、瞬变事件触发以及相应的捕捉记录功能。
当任何一通道达到设定的触发条件时，应可以同时触发该终端所有通道，并应能同时触发所有设定的其他电能质量监测终端。对电压有效值干扰等应可以同时记录暂态波形和有效值变化图。
如果波形变化超出设定的偏移量，监测终端应触发记录波形变化；波形变动敏感度应由用户设置。
波形记录应包括用户定义的事件触发前、后的周波数；对于波形记录每周波应至少128次采样。
5 监测终端性能及技术指标
电能质量监测单元电压端子应该能够并联接入PT二次回路，电流端子能够串联接入CT 二次回路。电压、电流通道接入回路的端子应为电力系统标准接线端子。监测装置应可承受在变电站中遇到的供电干扰冲击和电磁干扰。
5.1 精度要求
高频瞬态测量应利用峰值探测电路进行记录，峰值采样电路应独立于监测仪A/D设备的采样速率。电流突变，短期电压变动（包括电压暂升、电压暂降、电压短时中断）的基本测
量，应为电压（电流）每半个周期的有效值。对于A类性能仪器，其供电电压、谐波、间谐波和不平衡的基本测量时间间隔应为一个10周期的时间间隔，谐波测量应采用10周期无间隙谐波子组测量（某一谐波的均方根值与与其紧邻的两个频谱分量之和的平方根）。
监测终端的精度应满足下述要求：
稳态基波电压、基波电流精度：A类要求达到0.2%，B类要求达到0.5%；
短期电压变动（包括电压暂降、电压骤升和电压短时中断）：电压变动量0.5%；
持续时间10ms；
有功、无功功率：1%；
功率因数：0.05；
频率：0.01Hz；
三相不平衡度：电压不平衡度绝对误差0.2%；电流不平衡度绝对误差1％；电压、电流各序分量0.5%；
谐波：按GB/T 14549规定分为A级、B级；
谐间波：要求同谐波；
闪变：5％。
高频暂态检测：A类性能仪器采样速率至少1MHZ。
5.2 电气性能要求
5.2.1 电源电压
交流220V，允许±20％的相对误差；50Hz±0.5Hz；谐波畸变率不大于8％；
直流220V，允许±20％的相对误差，纹波系数不大于5%；
直流110V，允许±20％的相对误差，纹波系数不大于5%。
5.2.2 电压信号输入回路
具有多路电压输入，可分别输入A、B、C、N三相电压和中性线电压。
输入范围：0--380V AC
过载能力：1.2倍额定电压连续。1.4倍额定电压，能运行10s。
输入阻抗：不小于2MΩ
分辨率：各通道具备14位或以上A/D转换。
采样速率：各通道应同时、连续、无缝隙地采样，速率6.4kHz或以上。
电压输入应采用差分的方式，适合单相、星型、三角形等各种不同的接线方式。5.2.3 电流信号输入回路
具有多路电流输入，采用“一进一出”的形式，可分别输入A、B、C、N三相电流和中性线电流。
额定电流：1A、5A AC。
过载能力：1.2倍额定电流连续。10倍额定电流持续1秒。
输入阻抗：不大于0.02Ω。
分辨率：各通道具备14位或以上A/D转换。
采样速率：各通道应同时、连续、无缝隙地采样，速率6.4kHz或以上。
5.2.4 功率消耗
电压信号回路在额定输入电压电流参数下，回路（通道）消耗的视在功率应不大于 0.75VA/回路（通道）。
电流信号回路在额定输入电压电流参数下，回路（通道）消耗的视在功率应不大于0.7 5VA/回路（通道）。
5.2.5 停电数据保持
发生在线监测装置电源断电时，设备不应出现误读数，并应有数据保持措施。电源恢复时，数据应不丢失，且监测装置应自动按照断电前的设置继续工作。
5.3 气候环境条件
环境温度
— -5℃～+45℃（户内型）；
— -10℃～+65℃（户外型）。
相对湿度：相对湿度≤95％；
大气压力：80kPa～110kPa（海拔2000m及以下）。
5.4 结构、机械性能
5.4.1 结构
监测终端防护等级应符合GB/T 4208规定的IP51级要求。
5.4.2 机械性能
应能承受正常运行中的机械振动及常规运输条件下的冲击，应通过7.5.3要求的机械性能试验，功能和准确度应不受影响。
5.5 电磁兼容性（EMC）
监测终端应通过7.7要求的电磁兼容性试验。
6 监测装置分类
根据各监测点要求，宜选择不同性能类别的监测装置：
表 1 监测装置分类
类别
A B C D 电压暂降
必备 可选 电压暂升 必备 可选 事件数据
短期电压变动 短时电压中断
必备 可选 触发记录的波形数据 必备 可选 暂态过程
波形和有效值 触发记录的有效值数据
必备 电压偏差 必备 必备 必备 必备 频率偏差
必备 必备 必备 三相电压
必备 可选 可选 三相不平衡 电流不平衡度、三相电压、电流序分量
必备
可选
可选
幅值、含有率 必备 必备 必备 必备 谐波
谐波相角
必备 可选
谐波功率
必备 可选 稳态参数监测
电压闪变 必备 可选
间谐波
必备 可选 短时间电压闪变
10min 10min 长时间电压闪变 2h 2h 电源频率
10s 10s 10s 10s 测量数据持续时间 供电电压、谐波、间谐波和不平衡
3s
制造商明确
制造商明确
制造商明确
统计数据间隔时间
测量数据观察时间的整数倍
测量数据观察时间的整数倍
24h
24h
（续）
类别
A B C D 以太网接口（TCP/IP 协议） 必备 必备 必备 Modem 或GPRS、CDMA
通讯接口 串行接口（连接计算机）
具备一种或多种
具备一种或多种
提供符合IEEE-1159.3 PQDIF 数据交换格式的数据文件。 必备
必备
必备
必备
显示功能 可选 可选 可选 可选 谐波 国标A 级 国标B 级 国标B 级 国标B 级精度等级
其它
符合国标 符合国标 符合国标 符合国标
GPS 必备 可选 可选 校时方式
网络
必备
必备
必备
注1： 事件触发记录的波形数据
该波形数据包括事件触发前、后（根据用户定义的周波数记录）的三相电压、三相电流的实时波形
数据；
事件触发条件可以是短期电压变动的特征量，如电压暂降、电压骤升或短时电压中断的门槛值，可
以是稳态参数监测指标，如电压偏差、频率偏差、三相不平衡、谐波和电压闪变的限值，也可以是外部触发信号或相关触发条件的逻辑组合。
注2： 测量数据持续时间，也可称为有效测量时间， 谐波遵照国标规定的3s 平均值要求； 短时闪变Pst 遵照国标规定的10min； 长时闪变Plt 遵照国标规定的2h。
注3： 国标A 级，是指GB/T 14549标准中将谐波测量仪的允许误差分为A、B 级。
注4： 符合国标，是指用于测量各类指标的仪器应该分别符合相应指标的国标对仪器精度的规定，如测
量频率偏差的仪器应该符合GB/T15945标准的要求等，详细的要求见5.1。
注5： 各类监测装置的配置原则是：带有冲击性扰动源（如大型电弧炉、电气化铁道等）的变电站以及
枢纽变电站应装设A 类监测装置；只带有稳定谐波源（如稳定工作的三相整流设备等）的变电站可装设B 类监测装置；装设电压合格率等仪表时，可选择C、D 类监测装置。
7 试验
7.1 基本功能检验
根据产品说明书给监测终端通电，施加额定电压、电流信号，分项检测监测终端是否具有4、5.1所描述的各项功能。
7.2 精度试验
对监测终端具有的一项或多项电能质量指标，检测精度应满足5.1的要求，其中闪变可按如下方式进行试验。
以表2所示的方波进行测试，测得的短时闪变应为1，测量的相对误差应在±5％范围内；
表 2 变化频度设置
增加上表波动量的幅度为表列数据的3倍，测得的短时闪变应为3，测量的相对误差应在±5％范围内。
7.3 电气性能试验
7.3.1 电源电压变化影响
将电源电压变化到额定值的80％～120％，设备应能正常工作，功能和准确度应符合4、5.1的要求。
7.3.2 信号输入回路试验
根据设备的信号回路额定电压、电流，按5.2.2、5.2.3进行试验，设备应能正常工作，功能和准确度应符合4、5.1的要求。
7.3.3 停电数据保持
先读出监测终端内保存的数据及设置的参数，然后断电。电源恢复后，保存的数据应无变化。
7.3.4 功率消耗
用伏安法及功率表测量各回路的功耗，应符合5.2.4的要求。
7.4 气候环境影响试验
7.4.1 高温影响
应按GB/T 2423.2 规定的Bb类进行试验，功能和准确度应仍符合4、5.1要求。
7.4.2 低温影响
应按GB/T 2423.1 规定的Ab类进行试验，功能和准确度应仍符合4、5.1要求。
7.4.3 交变湿热试验
应按GB/T 2423.4 规定进行试验，试验结束恢复后，其绝缘电阻、功能及读数应符合4、5.1要求。
7.5 结构及机械性能试验
7.5.1 外观
用目测法检查其外观：
监测终端整机结构应完整，紧固部位应无松动；
金属件表面应无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落等损伤；
塑料件应无起泡、开裂、变形等现象；
文字和标志清晰，操作按键灵活。
7.5.2 结构
按GB/T 4208规定方法试验，应符合IP51防护要求。
7.5.3 机械性能试验
振动试验
按GB/T 2423.10规定进行试验后，监测终端应无损坏和紧固件松动脱落现象，通电后功能和准确度应符合4、5.1要求。
冲击试验
按GB/T 2423.5规定进行试验后，监测终端应无损坏和紧固件松动脱落现象，通电后设备功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.6 安全性能试验
7.6.1 绝缘电阻试验
应按GB/T 15479-1995规定的进行试验，功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.6.2 工频耐压试验
设备不通电的情况下, 设备电气回路对地之间施加有效值为1kV（信号回路额定电压为220V的设备电压为2kV） 50Hz正弦波电压1min，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，设备内存储的数据应无变化，设备功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.7 电磁兼容性试验
7.7.1 电快速瞬变脉冲群抗干扰度试验
按照GB/T 17626.4-1998中规定，以严酷等级3级的要求进行试验，试验过程以及试验
完成后监测终端都应正常工作，功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.7.2 辐射电磁场抗干扰度试验
仅具有无线传输功能的监测终端做此项试验。
按照GB/T 17626.3-1998中规定，以严酷等级3级的要求进行试验，试验过程中以及试验完成后监测终端都应正常工作，功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.7.3 静电放电抗干扰度试验
按照GB/T 17626.2-1998中规定，以严酷等级3级的要求进行试验，试验过程中以及试验完成后监测终端都应正常工作，存储的数据应无变化，功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.7.4 浪涌试验
按照GB/T 17626.5-1998中规定，以严酷等级3级的要求进行试验，试验过程中以及试验完成后监测终端都应正常工作，存储的数据应无变化，功能和准确度应符合4、5.1要求。
7.8 通信规约试验
7.8.1 功能测试
功能测试结果应满足：在线监测装置所有数据记录，都能在上级监测中心及时得到完整和准确的表达。
7.8.2 数据的完整性测试
数据源记录完整性测试；
监测装置设置记录完整性测试；
统计数据完整性测试；
测量数据完整性测试；
实时数据完整性测试；
事件数据完整性测试；
电能质量报告数据完整性测试。