供应长征兴仪CZ4130型电能质量监测仪详细介绍

一、系统概述

1、 引言

电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称，其实质是电压质量问题。电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题。随着电力系统规模的不断扩大，电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因。

1．1 电力系统元件存在的非线性问题
　　 电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波；变压器产生的谐波；直流输电产生的谐波；输电线路（特别是***压输电线路）对谐波的放大作用。此外，还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中，直流输电是目前电力系统的谐波源。

1．2 非线性负荷
　　 在工业和生活用电负载中，非线性负载占很大比例，这是电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉（包括交流电弧炉和直流电弧炉）是主要的非线性负载，它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。居民生活负荷中，荧光灯的伏安特性是严重非线性的，也会引起严重的谐波电流，其中3次谐波的含量。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流，对电网造成严重污染，同时也使功率因数降低。

1．3 电力系统故障
　　 电力系统运行的内外故障也会造成电能质量问题，如各种短路故障、自然现象灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。

为此，从1990年到2000年，国家制订了一系列有关电能质量的***，包括：

●GB/T12325-2008《供电电压允许偏差》

●GB/T14549-1993《公用电网谐波》

●GB/T15543-2008《三相电压允许不平衡度》

●GB/T15945-2008《电力系统频率允许偏差》

●GB/12326-2008  《电压波动和闪变》

●GB/T18481-2001《暂时过电压和瞬态过电压》

同时，原电力工业部在1998年颁布了《电网电能质量技术监督管理规定》，规定了电能质量的***运行合格率，改善电能质量已成为迫切问题。

在这一背景下，由武汉长征兴仪研发的CZ4100系列电能质量监测系统，为电能质量的监测和治理提供了强有力的技术手段。

2、 系统简介

CZ4130电能质量监测系统，是一套采用DSP技术及WinXP操作系统的高速实时谐波分析及故障录波测试系统，该系统具有远程配置、调用数据等通讯功能。

系统可以测试最多达30个电压电流通道，每个通道的采样率为256点/每周波。

其实现基本原理：首先，电压电流通过高精度传感器变换成电压信号，经过抗混叠滤波器滤波，通过DSP及FPGA进行高速实时数据采集，通过USB2.0数据总线与工业控制卡进行数据交换，实时分析结果通过以太口上传给中心站。

其原理框图如图1：

本系统主要用于变电站或其他供配电现场的电压、电流谐波、负序、电压偏差、波动与闪变等各种电能质量参数进行动态监测，在设定的参数超标时，启动故障录波。

本系统实现了高速数据采集、录波时间可调、触发方式多样。

3． 系统应用领域

电力系统：各级电网公司，发电企业，电力试验研究院(所)；

工业系统：IT设备制造企业，石化企业，冶金企业，精密仪器制造企业，煤矿等；

城市交通：机场，城市地铁，电力化铁路；

以及一些公用和商用系统；

4、 主要功能

4．1设置功能

◎存储时间间隔可设定3S的倍数；

◎分析周波数可设置1-16个周波；

◎电能质量各指标的触发阀值可任意设定；

◎可设置波形记录的前后点数；

◎统计时间间隔可任意设置。

4．2监测分析功能

系统可监测分析以下参数：

◎电网频率

◎电压、电流有效值

◎电压、电流2-50次谐波的幅值、相位、畸变率

◎电压偏差

◎三相不平衡度

◎电压、电流的负序分量

◎电压闪变与变动

◎电压骤升、电压骤降

4．3 记录事件数据

系统在以下情形将根据设定值记录事件数据：

◎超标录波记录波形数据文件；

◎超过电压骤升，骤降限值记录浪踊数据文件；

◎记录日志文件，方便查看监测站状态。

4．4 负载测试功能

◎电网单相有功、无功、视在功率及功率因数；

◎电网有功、无功、视在功率及功率因数。

4．5 数据管理功能

◎对所记录的波形数据进行存储；

◎电能质量各参数的存储、回放；

◎以上数据格式具备与OFFICE组件的兼容性，可以被其所调用。

4．6 图形与报表输出

◎电能质量各参数的变化趋势图形输出；

◎电压、电流有效值的时序曲线；

◎各种分析及统计结果报表输出。

5、 技术指标

5．1规格

5．1．1通道数

◎模入通道：30通道（其中：标配是3路电压，3路电流）

◎开关量输入：4路（可选）

◎开关量输出：4路（可选）

5．1．2量程

◎电压量程：0~100V（可定制）

◎电流量程：0~5A（可定制）

5．1．3显示

◎监测站：8.4吋800×600 TFT

◎中心站：17吋1024×768 TFT（推荐用户配置）

5．1．4存储器

◎监测站：256M　RAM，160G HDD

◎中心站：512M　RAM，160G HDD（推荐用户配置）

5．2精度

5．2．1电网频率

       误差≤0.01Hz

5．2．2谐波

◎电压谐波含有率误差  <5%Uh(Uh≥1%UN时)

                      <0.05%UN(Uh<1%UN时)

◎电流谐波含有率误差  <5%Ih(Ih≥3%IN时)

                              <0.15%IN(Ih<3%IN时)

注: UN为标称电压, Uh为谐波电压; IN为额定电流, Ih为谐波电流

　　　　　完全符合国家A级仪器标准。

5．2．3电压偏差

       误差: ≤0.2%

5．2．4电压波动

误差≤0.2%

5．2．5电压闪变

误差≤5%

5．2．6三相电压不平衡度

       误差≤0.2%

5．3其它相关指标

◎A/D转换精度：14bit；

◎采样速率：每通道12.8K/S

二、中心站

（注：详细操作见中心站软件使用手册）

图5

完成功能：利用Ethernet网口与监测站相连，对其存盘的数据进行调用、存储、打印及分析。

系统中的中心站可调用多台监测站数据，亦可多台中心站调用同一监测站的数据。

软件功能:

      通讯：完成与监测站的通讯

      设置：设置各项参数，如PT、CT变比、录波时间长度、限值等

      显示报表：显示***的测试或统计报表

      显示趋势：显示***的趋势

      打印：打印当前显示的内容

      录波：完成手动、自动录波功能

　　　　波形分析：可对存储的波形进行分析

浪踊分析：可对存储的浪踊数据文件进行分析

日志：可查看日志文件，了解监测站的运行状态

      帮助：提供各种帮助信息

三、监测站

1、监测站主机简介 

逻辑框图如下：

图6

完成功能：用于对经预处理后的信号进行高速数据采集，并同时进行分析处理，得到电网频率、电压偏差、电压波动与闪变、电压电流的基波及2~50次谐波的幅值、相位等参数。

此外，开关量接口部分也集成在其中，用于对外来触发信号进行隔离转换后，输入到DSP板的I/0 口，完成开关动作的捕捉和中断触发录波。

硬件配置：采用进口工业控制计算机，日本产TFT真彩色液晶显示，主板集成网卡，处理器主频为CM600M，低功耗，RAM为256M，硬盘容量80G以上；数据采集采用***DSP技术，并进行先期分析处理。A/D转换速率400K/S，14bit精度，通道数为30路。数据采集卡与工业控制计算机接口方式采用USB2.0总线，以确保采样和传输度。

2、监测站主要功能特点 

◎ 可分析电网频率，谐波(2-50次)，三相不平衡度、负序分量，电压闪变与变动，电压偏差，功率；电压骤升、电压骤降；

◎ 可同时监测10个三相电压或者三相电流；

◎ 30个模拟通道高速采集，每周波256点；

◎ 可接收中心站的配置信息，与中心站管理系统配套使用，形成电能质量监测管理系统；

◎ 可根据中心站的配置记录超标事件、数字量的状态变化，浪踊事件、日志；

◎ 大容量存储80GB以上；

◎ 高精度，符合国家A级电能监测监测仪器的要求；

◎ 以dsp（TI54系列）作为采集分析核心，稳定，低功耗；

◎ 采用精简的window XP中文操作系统，符合通用操作习惯，用户易于操作和维护。

3、系统组成清单 

4、 技术特性 

4．1 测量范围

    ◎ 电压：  0～100V(可定制)

    ◎ 电流：  0～5A(可定制)

    ◎ 频率：  48～52Hz

4．2 精度

◎ 电网频率误差：≤0.01Hz

◎ 谐波测量精度：符合国家A级谐波测量标准

◎ 电压偏差误差：≤0.2%

◎ 电压闪变误差：≤5%

◎ 电压不平衡度误差：≤0.2%

◎ 电压波动误差：≤0.2%

4．3 规格

    ◎ 通道数：三相电压、三相电流（标配）

                10×3相电压或者电流的任意组合（扩展）

    ◎ 显  示：8.4” 800×600 TFT

    ◎ 打  印：可接一般打印机(可选项)

    ◎ 存贮器：80G以上硬盘存贮器

4．4  工作电源

     ◎ 电压：AC220V±10%

     ◎ 功耗：≤150W

4．5  环境条件

     ◎ 工作温度：0℃－40℃

     ◎ 湿    度：40%－80%

4．6 外形尺寸：430×185×320mm（长×宽×深）

4．7 重    量：6.00Kg