电能质量在线监测系统统计探究

电能质量在线监测系统

技

术

规

范

书

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重庆万盛煤化有限责任公司二0一0年八月

1．范围

本技术规范适用于“重庆万盛煤化有限责任公司35KV变电站电能质量监测”项目。2．监测终端装置技术要求

2.1 满足的电能质量标准

下列标准所包含的条文，通过在本规范中的引用而成为本规范的条文。在规范出版时，所有版本均为有效。所有的标准都被修订，使用规范的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波

GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差

GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡

GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变

GB/T 15945-1995 电能质量电力系统频率偏差

GB/T 18481-2008 电能质量暂时过电压和瞬态过电压

GB/T 19862-2005 电能质量监测设备通用要求

GB/T 18481-2008 电能质量暂时过电压和瞬态过电压

GB/T 24337-2009 电能质量公用电网间谐波

2.2 性能要求

2.2.1 总体要求

装置应采用低功耗嵌入式硬件平台组成，整机无硬盘、风扇等任何旋转设备。装置软件系统应采用工业领域成熟稳定的嵌入式操作系统。所有交流量采样必须完全同步，并采用锁相环（PLL）技术。装置整机采用模块化“背插式”插件设计，电源、CPU（DSP）、交流/开入/开出、MMI模块应独立构成插件，检修维护时互不影响。

装置必须通过“国家电网公司电科院”或其它国家级权威检验测试机构所有性能指标的完整检测；

2.2.2 监测指标

装置应能监测的指标见表1。

2.2.3 显示或指示功能

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监测装置应具有对被监测相关电能质量指标的实时数据显示或信号指示的功能。

2.2.4 通讯接口

装置应具备双百兆以太网，用于远方和就地通讯（即同时将监测数据上传至系统主站端和就地所连接的笔记本）。

2.2.5 权限管理功能

监测装置必须具有权限管理功能。只有具有授权权限的操作人员方可对监测装置进行相应的参数设置与更改。

表1：监测指标一览表

2.2.6 设置功能

监测装置应具有就地和远方对系统基本数据的重新设置、更改、删除功能。

●具备就地参数设置功能；

●能远程调阅和配置装置参数；

●装置的所有监测指标均可人为调整。

2.2.7 在线分析显示功能

监测装置本机必须配置高亮度的大屏幕LCD液晶显示屏，能够对监测参数的实时数据和变化趋势以图表或曲线方式进行显示；装置还要具有就地显示电压实时波形、电流实时波形以及电压电流谐波频谱图、矢量图等功能。

2.2.9 对时功能

装置应具有标准的GPS对时接口，能够接收IRIG-B码对时信号或者秒脉冲信号进行硬对时，还要能通过网络和远方服务器实现通讯对时。

2.2.10 记录存储功能

监测装置必须采用电子式FLASH卡作为数据存储介质，不得使用硬盘等可靠性较低的旋转发热设备，数据存储规则如下：基波指标（电压、电流和功率相关指标）、电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、谐波监测的一个基本记录周期为3s；装置记录保存或数据上传的时间间隔应能设置和改变，保存或上传的数据应为该时间间隔内，以基本记录周期测得的所有记录的最大值、最小值、平均值和95%概率统计值。

短时间电压闪变的一个记录周期为10min，长时间电压闪变为2h。

监测装置的存储记录应至少保存15天，之后可按先进先出的原则更新。

2.2.11 开关量输出（开出）功能

每台监测装置必须提供不少于不少于5路的开关量输出接点，不同类型的电能质量指标越限告警信号必须有独立的开关量输出接点与之对应。

当装置检测到电能质量指标越限、电源中断、软硬件故障后，应及时通过无源空接点输出信号，并有响相应指示灯。开出回路应通过光电耦合器和外部系统可靠隔离，开出回路接点必须是无源空接点。

2.2.12 开关量输入（开入）功能

装置能接受不低于5路的开关量输入接点，开入接点必须能启动录波的触发。开入回路应通过光电耦合器和外部系统可靠隔离，能够直接接入DC220V/110V的强电开入信号。

2.2.13电压暂态监测功能

监测装置可根据系统设定的阀值，连续对电压骤升、骤降和短时中断等电压暂态事件进行检测，监测到这些暂态事件后，除了记录事件报文和相关电气量参数外，还能够启动录波，把暂态事件发生前后的波形记录下来，录波长度不少于1MIN，触发前不少于5个周波（相关国家标准规定），触发后不少于60S。

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2.3 准确度要求

装置各监测指标的准确度应满足下列要求：

●基波电压、基波电流：≤0.2%

●谐波电压、谐波电流应满足的准确度参见表2

●间谐波：5Hz分辨率，准确度同谐波

●电压偏差：≤0.5%

●电压变动：≤0.5%

●短时间电压闪变：≤5%

●长时间电压闪变：≤5%

●三相电压不平衡度：≤0.5%

●负序电流：≤0.5%

●频率：≤0.01Hz

●有功功率：≤0.5%

●无功功率：≤0.5%

●对电压暂升、电压暂降、短时间供电中断等，应能记录持续时间大于0.5周波的

事件

表2：谐波测量准确度要求

*表中U N为标称电压，I N为标称电流，U h为谐波电压，I h为谐波电流。

2.4 电气性能要求

2.4.1 信号的接入方式

直接将待测电压、电流信号接入监测装置，不得使用其它中间设备。

2.4.2 电压信号输入回路

●PT二次侧电压，额定参数：100／3V/相电压

●过载能力：

2倍额定电压，能连续工作；

2.4倍额定电压，能运行1s。

●输入阻抗： 1MΩ

2.4.3 电流信号输入回路

●CT二次侧电流，额定参数：5A/1A（可选）

●过载能力：

2倍额定电流，能连续工作；

20倍额定电流持续1秒。

●输入阻抗：≤0.2Ω

2.4.4 监测装置电源电压及允许偏差

交流标称电压： 220 V，容许变化范围±20％，50Hz±1Hz，电压总谐波畸变率不大于8％；

直流标称电压： 220V，容许变化范围±20％，纹波系数不大于5%；

110V，容许变化范围±20％，纹波系数不大于5%。

2.4.5 功率消耗

●监测装置不允许通过PT二次回路供电；

●信号回路在标称输入电压电流参数下，回路（通道）消耗的视在功率应不大于

0.5VA/回路（通道）。

2.4.6 停电数据保持

●长时间断电时，监测装置不应出现误读数，数据至少保持四个月以上；

●当停电时间小于8h，电源恢复后装置应能够按照原设置自动继续工作。

2.5 正常使用条件

●周围空气温度不超过55 ℃；且在24 h内测得的平均值不超过35 ℃。

最低周围空气温度为-10 ℃。

●湿度条件如下：

在24 h内测得的相对湿度的平均值不超过95％；

在24 h内测得的水蒸气压力的平均值不超过2.2 kPa；

月相对湿度平均值不超过90%；

月水蒸气压力平均值不超过1.8 kPa。

2.6 平均无故障工作时间

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正常使用条件下装置平均无故障工作时间MTBF应大于50000h。

2.7 外壳、机械性能

2.7.1 结构与外观

●结构型式：整机应采用嵌入式安装和背后插式设计，装置机箱结构须采用标准尺

寸的设计，以方便装置能直接安装于开关柜柜体上，另外装置还要能够组成多连体集中组屏安装；

●接插件要求：电源/开入/开出/通信等均应采用可插拔进口端子，电源/开入/开出

/端子间距不小于5.08mm；交流输入端子接线端子间距不低于10.16mm，应采用直径为Φ4带有弹簧片的铜质螺丝，保证在振动及大电流时仍接触良好；端子塑料件必须采用V0级（最高级）阻燃材料；

●装置结构完整，内部插件排列整齐，外表均匀一致，无划痕；接插件、开关、按

键安装正确，操作灵活；紧固部位无松动；标志清晰明了；

●表面无机械损伤；

●装置应设有电源通断指示。

2.7.2 外壳

装置防护等级不应低于GB 4208-1993规定的IP50要求。

2.7.3 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：监测装置不发生损坏和零部件松动脱落现象；功能和准确度应仍符合2.2、2.3要求。

2.8 安全性能

2.8.1 绝缘电阻

监测装置各电气回路对地和各电气回路之间的绝缘电阻要求如表3所示。

表3：绝缘电阻要求

2.8.2 冲击电压

电压峰值为6kV，波形为标准的1.2/50μs的脉冲，施加于监测装置电气回路对地之间，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，监测装置存储的数据应无变化，功能和准确度应仍符合2.2、2.3要求。

2.8.3 绝缘强度

在监测装置电气回路对地之间及其各电气回路之间施加有效值如表4所示的50Hz正弦波电压1min，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，监测装置存储的数据应无变化，功能和准确度应仍符合2.2、2.3要求。

表4：绝缘强度试验电压，单位：V

2.9 电磁兼容性要求

装置应能承受如表5所列的各项电磁兼容性抗扰度试验。抗扰度试验过程中以及试验完成后，设备应正常工作，功能和准确度应仍符合2.2、2.3要求，并提供国家级检测中心权威报告。

表5：电磁兼容性抗扰度试验要求

3．主站系统技术要求

电能质量监测系统由在线监测装置及监控中心组成，监测主站通过网络与在线监测装置进行通信，实现对监测装置的远程维护和电能质量监测数据收集、处理、发布等功能。监测主站系统要具有以下几个部分的功能：

3.1通信服务功能

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主站通信服务软件的运行必须可靠稳定，在通讯出现问题时，软件必须具有一定的自检机制及自恢复功能，还要完整记录主站系统通信运行状况日志。

3.2监测数据管理分析功能

主站系统还要具备完善的监测数据管理分析功能，监测数据管理分析软件运行在系统主站上，负责整个系统配置的维护管理和电能质量监测数据的管理、统计和分析等。主要功能包括：实时3S数据监测、历史统计数据读取、历史数据查询、图形分析、报表分析、暂态事件分析、安全管理、系统配置和信息管理及其它。管理分析软件还必须要支持后期的修改和功能升级改造。

3.2.1 实时监测功能

对所有电能质量稳态数据进行实时监测，实时以表格和图形方式显示监测数据，数据显示表格模板和图形组成要能够根据要求灵活进行设计。

3.2.2 读取历史数据功能

主站系统软件要能够读取指定时间范围内，监测装置中保存的历史数据，并把其存入数据库，监测装置保存的数据要包括所有电能质量稳态指标数据和暂态事件波形数据。数据读取的方式包括主站人为读取、批量读取和定时自动提取。

主站系统必须具有自动补招监测装置中所存历史数据的功能，具体工作方式为系统主站要能完整记录并定时自检数据库中所存数据，对于由于通信问题而引起的数据传输中断导致的数据丢失，要在通讯恢复正常后自动对监测装置中所存的这部分数据进行补招，以保证主站系统数据库中数据的完整性和连续性。

3.2.3 历史数据查询功能

主站系统查询的历史数据类型包括报警日志报文、历史统计数据、录波波形数据和某段时间内的实时数据。历史数据的查询方式要灵活，支持表格和图形查询，并且可选择按照统计数据类型、相别、监测指标等进行查询。

3.2.4 报表生成和分析功能

主站系统要能根据数据库中的数据，按照设定好的时间间隔（比如一天）和线路进行报表的生成和查询、分析。报表可保存并导出为Excel格式的文件。报表模板要能够灵活定制，系统缺省报表类型要包括但不仅限于：

电能质量综合报表

谐波数据报表，包括电压电流各次谐波幅值、相位及功率

非谐波量报表，包括除谐波数据以外的所有电能质量时标数据

另外，报表程序还要具有一定的分析功能，要能在报表中自动判别并描述本报表内电能质量数据的超标概况，对于超标数据要明确表示出来。

3.2.5 图形分析功能

主站系统对数据库中的数据按指定时间范围和线路进行图形分析，系统缺省图形类型要包括但不仅限于：

电压、电流等效负序分量变化曲线

电压、电流总谐波畸变率变化曲线

各次谐波电压、电流变化曲线

电压、电流有效值变化曲线

基波电压、电流变化曲线

不平衡度变化曲线

电网频率变化曲线

功率变化曲线

相移功率因数变化曲线

闪变统计图等，也可根据用户要求定制。

3.2.6 暂态事件分析

暂态事件分析主要针对普遍影响电力系统及工业用户的电压跌落（Dip/Sag）、电压骤升（Swell）、电压短时中断（Iterruption）等事件进行录波，进而采取经典的实时波形分析和ITIC曲线分析相结合的方法进行暂态事件分析。

3.2.7 安全管理

主站系统具有多级操作管理权限，不同级别的操作员，系统给予不同的操作权限，操作员登录时需相应的用户名和密码。

3.2.8 其它功能

国标查询功能，可随时调阅国家标准的规定数值。

4．标志、包装、运输和贮存

4.1 标志

产品应有下列标志：

a)产品型号、名称；

b)生产厂名、商标；

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c)出厂编号；

d)额定电压、额定电流、额定频率、额定功率；

e)谐波监测准确度。

4.2 包装

3.2.1包装箱上应有下列标志

a）生产企业名称、地址；

b）产品名称、型号；

c）毛重；

d）外型尺寸；

e）产品标准号；

f）“小心轻放”、“向上”、“怕湿”等字样或标志，标志应按GB/T 191 中有关规定，箱上的字样和标志，应保证不因历时较久而模糊不清。

4.2.2包装箱内应有防震、防潮措施，以保证产品不受自然损坏。

4.2.3 包装箱内应随带下列文件

a)装箱单；

b)产品合格证；

c)产品使用说明书；

4.3 运输和储存

4.3.1包装完整的产品在运输过程中应避免雨、雪的直接淋袭，并防止受到剧烈的撞击和振动。

4.3.2 产品存放时，应放在温度为0℃～40℃、相对湿度不超过85％、空气中无腐蚀性物质的室内。

5．产品配置

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