安科瑞電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置

安科瑞 繆凱倫

安科瑞電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置采用了高性能多核平臺和嵌入式操作系統(tǒng)，遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術(shù)-電能質(zhì)量測量方法》中規(guī)定的各電能質(zhì)量指標(biāo)的測量方法進(jìn)行測量，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監(jiān)測、電壓不平衡度監(jiān)測、事件記錄、測量控制等功能為一體。裝置在電能質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)測量方法的標(biāo)準(zhǔn)化和指標(biāo)參數(shù)的測量精度以及時鐘同步、時件標(biāo)記功能等各個方面均達(dá)到了 IEC61000-4-30 A 級標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足 110kV 及以下供電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測的要求，廣泛適用于化工、鋼鐵、冶金、醫(yī)院、數(shù)據(jù)中心、交通建筑等行業(yè)的電能質(zhì)量監(jiān)測。

1.2.1 高性能的硬件平臺

裝置采用基于 Xilinx SoC 構(gòu)架的雙 ARM 內(nèi)核處理器，ARM1 用來數(shù)據(jù)采樣、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)計(jì)算，ARM2 運(yùn)行嵌入式 Linux、TCP/IP 協(xié)議、Http 協(xié)議、Web 服務(wù)器、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的存儲、統(tǒng)計(jì)、分析。裝置每周波采樣高達(dá) 1024 點(diǎn)，具備高測量精度能準(zhǔn)確記錄故障波形。

采用 eMMC 進(jìn)口高速存儲芯片容量達(dá)到 32GB，可以長期存儲事件記錄與故障波形等數(shù)據(jù)。具備友好的人機(jī)界面，800*480 像素點(diǎn)陣彩色大尺寸液晶可就地查看實(shí)時波形與故障波形，方便用戶故障分析。

1.2.2 豐富的接口資源

16 路交流電壓/電流通道，可同時接入多組電壓電流，如單組電壓電流、雙組電壓電流等；

16 路可編程無源繼電器出口、22 路有源開關(guān)量輸入通道；

2 路 RS485 接口支持 Modbus-RTU 規(guī)約；

4 路以太網(wǎng)接口，支持 Modbus-TCP、IEC61850、Web Server；

1 路 GPS 對時接口，支持 IRIG-B 對時方式；

1 路 RS232 接口，用于接入打印機(jī)；

1 路 USB 接口，可用于文件導(dǎo)出及裝置維護(hù)。

1.2.3 可靠性設(shè)計(jì)

裝置軟硬件具有持續(xù)完善的自檢功能，抗干擾性能好，裝置通過多項(xiàng)電磁兼容檢測認(rèn)證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 功能對照表

本系列裝置除具有常規(guī)的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標(biāo)的監(jiān)測外，還對電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動、瞬態(tài)沖擊監(jiān)測和記錄，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

1.5.2 記錄存儲功能：

可對監(jiān)測點(diǎn)數(shù)

之后按"*先出"原則更新。

1.5.3 統(tǒng)計(jì)功能

裝置具有對主要監(jiān)測指標(biāo)的在線統(tǒng)計(jì)功能，可統(tǒng)計(jì)一天內(nèi)監(jiān)測指

平均值等。

1.5.4 通訊功能

裝置提供多種通訊接口方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時傳輸或定時提取存儲記錄，可通過工

業(yè)以太網(wǎng)接口與遠(yuǎn)方電能質(zhì)量管理中心通訊，也可通過 RS232/RS485 接口，以 Modem 或

GPRS 方式與遠(yuǎn)方通訊。裝置支持 Modbus-TCP/RTU 通訊協(xié)議、IEC 61850 MMS 協(xié)議。

1.5.5GPS 對時功能

裝置具有 GPS 硬對時接口，可以接受 IRIG-B 碼對時或者秒脈沖對時信號，保持與遠(yuǎn)方

管理中心的時鐘一致。

1.5.6 告警功能

可根據(jù)用戶設(shè)定的電能質(zhì)量指標(biāo)的限值，啟動指標(biāo)報警功能。

1.5.7 錄波功能

裝置對每個告警事件都進(jìn)行錄波，并提供手動錄波功能。

1.5.8 本地 PQDIF 文件生成功能

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及事件記錄可以 PQDIF 文件格式保存。

1.5.9Web 功能

集成嵌入式 Web Server 功能，支持不同權(quán)限等級的用戶登錄訪問。不同等級用戶使用

不同 8 位密碼登錄，分別為“游客"：00000000；“管理員"：********；“調(diào)試員"：********。

用戶可通過瀏覽器直接連接裝置，可實(shí)時查看電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和整定裝置參數(shù)。

連接方法：

1.將裝置與電腦用網(wǎng)線互聯(lián)；

62.進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置-通訊設(shè)置菜單查看所連接以太網(wǎng)口對應(yīng)的 IP 地址，例如：

192.168.103.219；

3.將電腦 IP 與裝置 IP 設(shè)置到同一網(wǎng)段；

4.打開電腦 IE 瀏覽器在地址輸入欄輸入 IP 地址并回車。如圖所示

2 技術(shù)參數(shù)

2.1 工作電源

額定值：AC/DC220、AC/DC110V或DC48V

允許偏差：

－20％～＋20％；

功率消耗：

不大于15W；

2.2 交流電流輸入

輸入方式：

電流互感器輸入；

額定值In：

5A或1A；

測量范圍：

0～1.2In；

功率消耗：

不大于0.5VA/路；

過載能力：

1.2In 連續(xù)工作；

20倍額定電流允許1s。

2.3 交流電壓輸入

輸入方式：

電壓互感器輸入；

額定值Un：

57.74V/100V或220V/380V；

測量范圍：

0～1.2Un；

功率消耗：

不大于0.5VA/路；

過載能力：

1.2Un 連續(xù)工作;

4倍額定電壓允許1s。

2.4 開關(guān)量輸入

額定電壓：

AC/DC220V、AC/DC110V或DC48V；

輸入方式：

無源接點(diǎn)，需要外接電源；

2.5 開關(guān)量輸出

機(jī)械壽命：

≥10000次；

輸出方式：

無源干接點(diǎn)；

接通容量：

≤4000W或≤384VA；

導(dǎo)通電流：

連續(xù)≥16A(AC250V/DC24V)，短時(200ms)≥30A;

2.6 通訊接口

2.6.1 以太網(wǎng)

接口速率：

10/100M 自適應(yīng)；

接口類型：

10/100Base—T；10

支持TCP/IP，FTP 協(xié)議；

2.6.2RS485 接口

接口速率： RS485：300～57600bps；

帶光電隔離

2.10 安全性能

2.10.1 絕緣強(qiáng)度

裝置能承受有效值為2kV、頻率為50Hz、歷時1min 的絕緣強(qiáng)度試驗(yàn)，而無擊穿和閃絡(luò)

現(xiàn)象。

2.10.2 絕緣電阻

用開路電壓為500V 的兆歐表測量裝置的絕緣電阻值，正常試驗(yàn)大氣條件下各等級的各

回路絕緣電阻不小于20MΩ。

2.10.3 沖擊電壓

在正常試驗(yàn)大氣條件下，裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出觸點(diǎn)回路對地以及

回路之間能承受1.2/50μs 的標(biāo)準(zhǔn)雷電波的短時沖擊電壓試驗(yàn)，開路試驗(yàn)電壓5kV。

2.10.4 耐濕熱性能

裝置應(yīng)能承受GB/T 2423.9-2001 規(guī)定的恒定濕熱試驗(yàn)。試驗(yàn)溫度+40℃±2℃、相對濕度

(93 ± 3)％，試驗(yàn)時間為48小時，在試驗(yàn)結(jié)束前2小時內(nèi)，用500V直流兆歐表，測量各外引帶

電回路部分外露非帶電金屬部分及外殼之間、以及電氣上無聯(lián)系的各回路之間的絕緣電阻應(yīng)

不小于1.5MΩ；介質(zhì)耐壓強(qiáng)度不低于介質(zhì)強(qiáng)度試驗(yàn)電壓幅值的75％。12

2.11 電磁兼容性能

1)電壓暫降和短時中斷抗擾度滿足 GB/T 17626.11 和 GB/T17626.29 的要求；

2)射頻電磁場輻射抗擾度應(yīng)按照 GB/T 17626.3 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 4 級的要求；

3)電快速瞬變脈沖群抗擾度應(yīng)按照 GB/T17626.4 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 4 級的要求，重復(fù)頻

率 100kHz。

4)靜電放電抗擾度應(yīng)按照 GB/T 17626.2 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 4 級的要求；

5)浪涌抗擾度應(yīng)按照 GB/T 17626.5 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 4 級的要求；

6)工頻磁場抗擾度應(yīng)按照 GB/T 17626.8 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 4 級的要求；

7)射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度應(yīng)按照 GB/T 17626.6 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 3 級的要求；

8)振蕩波抗擾度應(yīng)按照 GB/T 17626.12 中規(guī)定，滿足嚴(yán)酷等級 4 級的要求。

2.12 機(jī)械性能

2.12.1 振動

裝置能承受GB/T 11287-2000

中3.2.1

及3.2.2

規(guī)定的嚴(yán)酷等級為I

級的振動耐久能力

試驗(yàn)。

2.12.2 沖擊

裝置能承受GB/T14537-1993

中4.2.1

及4.2.2

規(guī)定的嚴(yán)酷等級為I

級的沖擊響應(yīng)試驗(yàn)。

2.12.3 碰撞

裝置能承受 GB/T14537-93 中 4.3 規(guī)定的嚴(yán)酷等級為 I 級的碰撞試驗(yàn)。

4 人機(jī)界面

本系列裝置采用了5寸彩色LCD，分辨率800×480?？娠@示實(shí)時波形與事件波形，協(xié)助

用戶更好的分析故障，裝置界面友好，功能豐富，操作簡潔。

4.1 按鍵

裝置配有上鍵、下鍵、左鍵、右鍵、確認(rèn)鍵、ESC 鍵(退出)、“+"鍵、“-"鍵以及 Rst 鍵(復(fù)

位)等 9 個鍵。

裝置上電后，自動進(jìn)入主界面。主界面主要顯示實(shí)時各通道有效值及相位角、回路頻率、

事件數(shù)目、時間及通訊狀態(tài)。

4.2.2 主菜單

主菜單設(shè)有“實(shí)時數(shù)據(jù)"、“電能質(zhì)量"、“事件記錄"、“用戶定值"、“系統(tǒng)設(shè)置"、

“裝置調(diào)試"等 6 個圖標(biāo)，選中的菜單項(xiàng)反色顯示，按確認(rèn)鍵可以進(jìn)入選中的菜單項(xiàng)。左下

角顯示實(shí)時時間，右上角處顯示選中的菜單項(xiàng)的下一級菜單條目信息。

主菜單

4.2.3 實(shí)時數(shù)據(jù)

通過主菜單選擇實(shí)時數(shù)據(jù)，進(jìn)入實(shí)時數(shù)據(jù)界面。實(shí)時數(shù)據(jù)菜單主要有“電壓電流"、“實(shí)

時波形"、“矢量圖"、“功率"、“電能"等。

實(shí)時數(shù)據(jù)菜單

211)實(shí)時數(shù)據(jù)-電壓電流

電壓電流界面用于顯示近3S內(nèi)，各AD通道有效值及相位角，以及各回路頻率，如果

有下一頁/上一頁，左下角相應(yīng)指示會高亮。

(注1：本裝置所有相位角均以A相電壓基波相位角為基準(zhǔn))。

(注2：根據(jù)高亮三角形的指示，按相應(yīng)上/下/左/右鍵可以進(jìn)行翻頁)。

電壓電流

2)實(shí)時數(shù)據(jù)-實(shí)時波形

實(shí)時波形界面主要顯示當(dāng)前采樣值波形，按上下鍵選擇上下頁面，按確認(rèn)鍵可以選擇通

道，選中為反色顯示，當(dāng)前光標(biāo)為藍(lán)底白字顯示，實(shí)時波形可選通道為當(dāng)前所有對應(yīng)通道，

事件波形只能選擇對應(yīng)線路通道。上面的通道選擇為電壓通道選擇，下面的通道選擇為電流

通道選擇。通道選擇左側(cè)為所選擇通道的名稱，該名稱顏色與波形及縱軸所在位置所對應(yīng)的

數(shù)據(jù)顏色一致。事件波形顯示有效值波形，實(shí)時數(shù)據(jù)顯示采樣值波形。

22實(shí)時波形界面

通道選擇界面

3)實(shí)時數(shù)據(jù)-矢量圖

矢量圖界面顯示當(dāng)前回路的電壓電流的矢量效果圖，并顯色當(dāng)前回路的負(fù)序、零序、正

序的電壓、電流、電壓不平衡、電流不平衡數(shù)據(jù)。

23矢量圖界面

4)實(shí)時數(shù)據(jù)-功率

功率界面顯示各回路的有功功率、無功功率、功率因數(shù)、視在功率、諧波功率(基波)等

數(shù)據(jù)信息。

功率界面

5)實(shí)時數(shù)據(jù)-電能

功率界面顯示各回路的正向有功、正向無功、反向有功、反向無功、諧波電能等數(shù)據(jù)信

息。

24電能界面

4.2.4 電能質(zhì)量

通過主菜單選擇電能質(zhì)量，進(jìn)入電能質(zhì)量菜單界面。電能質(zhì)量菜單主要有“諧波"、“諧

波功率"、“間諧波"、“諧波電能"、“不平衡/偏差"、“波動/閃變"等。

電能質(zhì)量

1)電能質(zhì)量-諧波

諧波界面有圖表 2 個部分組成，諧波圖顯示當(dāng)前選擇通道的諧波畸變率與諧波次數(shù)的柱

狀圖。諧波表顯示當(dāng)前通道 1~63 諧波的有效值、畸變率數(shù)據(jù)，左右鍵進(jìn)行圖表切換。在表

界面下，需要按確認(rèn)鍵進(jìn)入當(dāng)前選中的通道(此時，通道處上下指示均變灰色，“按確認(rèn)鍵進(jìn)

25行翻頁處"指示變量)，才能按上下鍵進(jìn)行翻頁，查看 1~63 次諧波數(shù)據(jù)信息，按 ESC 鍵返回

到通道選擇。

諧波圖

諧波表

2)電能質(zhì)量-諧波功率

諧波功率界面分別顯示當(dāng)前選中回路 ABC 相 1~63 次諧波的功率信息。查看 11~63 次

諧波功率數(shù)據(jù)操作方法與 4.3.4.2 節(jié)相同。

26諧波功率

3)電能質(zhì)量-間諧波

間諧波界面顯示 1.5~62.5 次間諧波有效值及畸變率數(shù)據(jù)。

間諧波

4)電能質(zhì)量-諧波電能

諧波電能界面顯示當(dāng)前選中回路 1 ~ 63 諧波電能數(shù)據(jù)。

27諧波電能

5)電能質(zhì)量-高頻諧波

高頻諧波界面顯示當(dāng)前選中通道數(shù)據(jù)。

高頻諧波

6)電能質(zhì)量-不平衡/偏差

不平衡/偏差界面顯示各電壓通道的上下偏差、各回路的頻率偏差、序分量的幅值和不

平衡度(電壓通道)。

28不平衡/偏差

7)電能質(zhì)量-波動/閃變

波動/閃變界面顯示各電壓通道的波動、閃變數(shù)據(jù)。

波動/閃變

4.2.5 事件記錄

通過主菜單選擇事件記錄，進(jìn)入事件記錄菜單界面。事件記錄菜單主要有“暫態(tài)事件"、

“穩(wěn)態(tài)事件"、“工作日記"等。

29事件記錄

1)電能質(zhì)量-暫態(tài)事件

暫態(tài)事件包含電壓暫升、電壓暫降、電壓短時中斷等 3 種事件。按確認(rèn)鍵可以查看詳細(xì)

信息。在詳細(xì)信息界面(圖右)，按確認(rèn)鍵可以查看事件波形，事件波形界面請參照 4.3.3.3 節(jié)。

暫態(tài)事件

2)電能質(zhì)量-穩(wěn)態(tài)事件

穩(wěn)態(tài)事件包含除暫態(tài)事件以為的所有事件。其具體操作與暫態(tài)事件(4.3.5.2 節(jié))一致。

3)電能質(zhì)量-工作日記

工作日志包含運(yùn)行中出現(xiàn)的異常以及參數(shù)的修改等信息。

30工作日記

4.2.7 用戶定值

通過主菜單選擇用戶定值，進(jìn)入用戶定值菜單界面。用戶定值菜單主要有基本參數(shù)、功

能參數(shù)、繼電器設(shè)置等。

用戶定值界面

1)用戶定值-基本參數(shù)

基本參數(shù)界面顯示用戶定值的一些基本數(shù)據(jù)，如接線方式、標(biāo)稱電壓、標(biāo)稱電流等數(shù)據(jù)。

按確認(rèn)鍵進(jìn)入數(shù)據(jù)修改，按上下鍵修改參數(shù)。當(dāng)參數(shù)設(shè)置完畢后，按返回鍵會提醒修改數(shù)據(jù)

是否保存，如需保存，將進(jìn)行密碼校驗(yàn)，密碼校驗(yàn)成功時，會提示保存成功，若校驗(yàn)失敗。

31則提示是否重新輸入。在密碼校驗(yàn)界面，按返回鍵會提示是否確認(rèn)返回。

注：除裝置調(diào)試外的密碼均為用戶密碼，默認(rèn)為 0008，裝置調(diào)試默認(rèn)密碼為 1008。

基本參數(shù)

密碼校驗(yàn)

2)用戶定值-功能參數(shù)

功能參數(shù)界面顯示用戶定值的功能數(shù)據(jù)，如電壓上下限，頻率上下限等。其操作與基本

32參數(shù)(4.3.6.2 節(jié))一致，同樣也需要密碼校驗(yàn)(4.3.6.2 節(jié))才能保存生效。

功能參數(shù)

3)用戶定值-繼電器設(shè)置

繼電器設(shè)置界面用于設(shè)置繼電器，根據(jù)繼電器配置顯示界面的繼電器編號信息，可以知

道哪些繼電器被使用以及該繼電器所處于的狀態(tài)。如暫態(tài)電壓所對應(yīng)的繼電器編號為

A000 C000 0000 0000， A 對應(yīng)一位，C 對應(yīng)第五位，則說明繼電器 1 和繼電器 5 被投入

到功能暫態(tài)電壓使用，且繼電器 1 處于 A 狀態(tài)(保持狀態(tài))，繼電器 5 處于 C 狀態(tài)(脈沖狀態(tài))。

注 1：只有當(dāng)繼電器投入該功能使用時，才會顯示其狀態(tài)，未投入使用時，為 0。

注 2：同一個繼電器可以被配置到多個功能下，同一個功能可以配置多個繼電器。

注 3：一個繼電器可以有多種狀態(tài)，不同功能下，同一個繼電器可以被配置為不同的狀

態(tài)，如繼電器 1 在功能暫態(tài)電壓下處于 A 狀態(tài)、而在瞬態(tài)電壓下處于 B/C 狀態(tài)。

33繼電器配置顯示界面

在繼電器設(shè)置界面，所有繼電器功能默認(rèn)為退出，按確認(rèn)鍵，進(jìn)入功能選擇，按左右鍵

移動光標(biāo)。光標(biāo)所在位置為藍(lán)色背景，具體配置反色顯示。

繼電器設(shè)置界面

34繼電器設(shè)置界面

4.2.8 系統(tǒng)設(shè)置

通過主菜單選擇系統(tǒng)設(shè)置，按確認(rèn)鍵進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置菜單界面。系統(tǒng)設(shè)置菜單主要有“通

訊設(shè)置"、“顯示設(shè)置"、“密碼設(shè)置"、“文件管理"、“裝置信息"等。

系統(tǒng)設(shè)置

1)系統(tǒng)設(shè)置-通訊設(shè)置

通訊設(shè)置主要用來設(shè)置以太網(wǎng)和串口。

35通訊設(shè)置

2)系統(tǒng)設(shè)置-顯示設(shè)置

顯示設(shè)置用來設(shè)置語言(目前只支持中文)、對比度(0-99)、自動熄屏?xí)r間(10-999 秒)、系

統(tǒng)時間等。設(shè)置完畢后，需要密碼校驗(yàn)(4.3.6.2 節(jié))。

顯示設(shè)置

3)系統(tǒng)設(shè)置-密碼設(shè)置

密碼設(shè)置用于修改用戶密碼。按右鍵進(jìn)入密碼區(qū)域，按左鍵返回到文字區(qū)域。按確認(rèn)鍵

檢測原密碼是否正確，新密碼 2 次輸入是否一致。

36密碼設(shè)置界面

4)系統(tǒng)設(shè)置-文件管理

文件管理用于文件的導(dǎo)出。

文件管理界面

5)系統(tǒng)設(shè)置-裝置信息

裝置信息界面顯示當(dāng)前裝置版本信息。

4.2.9 裝置調(diào)試菜單

通過主菜單選擇裝置調(diào)試，進(jìn)入裝置調(diào)試菜單界面。裝置調(diào)試菜單主要有“零漂調(diào)整"、

“幅值調(diào)整"、“開入顯示"、“信號開出"、“指示燈"、“U盤升級"等。

37進(jìn)入零漂調(diào)整界面和幅值調(diào)整界面前，需要進(jìn)行密碼校驗(yàn)，校驗(yàn)成功后方可進(jìn)入相關(guān)界

面。此處密碼默認(rèn)為 1008。

裝置調(diào)試菜單

1)裝置調(diào)試-零漂調(diào)整

零漂調(diào)整界面用于調(diào)整對應(yīng) AD 通道零漂系數(shù)。

零漂調(diào)整界面

2)裝置調(diào)試-幅值調(diào)整

幅值調(diào)整界面用于調(diào)整對應(yīng) AD 通道有效值系數(shù)。

38幅值調(diào)整界面

3)裝置調(diào)試-開入顯示

開入顯示顯示開入繼電器的分、合狀態(tài)信息。

開入顯示

4)裝置調(diào)試-信號開出

信號開出不僅顯示當(dāng)前開出狀態(tài)信息，也可以用于控制開出繼電器的分、合狀態(tài)。當(dāng)退

出信號開出界面時，會重新計(jì)算所有開出所對應(yīng)的繼電器狀態(tài)。按確認(rèn)鍵進(jìn)入控制欄。

39信號開出界面

5)裝置調(diào)試-指示燈

指示燈界面顯示當(dāng)前指示燈狀態(tài)信息，也可以用于控制指示燈的分、合狀態(tài)。當(dāng)退指示

燈界面時，會重新計(jì)算所有指示燈的狀態(tài)。按確認(rèn)鍵進(jìn)入控制欄。

指示燈界面

6)裝置調(diào)試-U 盤升級

U 盤升級界面用于通過使用 U 盤升級系統(tǒng)程序安科瑞電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置