供应电能质量在线监测装置
第一章                                概        述
1.1    综述
理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，而随着电力电子技术的发展，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变，使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降，成为影响电能质量的重要因素。
在电网中，三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序，大功率整流和非线性设备等会产生谐波。负序和谐波严重影响了供电质量，它们首先影响了电力设备安全运行。谐波可能引起谐振，谐振高压加在电容器两端，因为高次谐波对电容器阻抗很小，所以电容器易过负荷而击穿；高次谐波电流流入变压器，铁芯损耗增加；高次谐波电流流入电动机，不仅铁芯损耗增加，而且使转子发生振动，严重影响加工质量；高次谐波使保护设备误动作，使系统损失加大；高次谐波使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压，会击穿设备绝缘。负序和谐波对发电机不仅有热效应，产生局部发热，而且会使发电机组产生振动，并伴有噪音，严重威胁机组的安全稳定运行。
GDDN-500E系列电能质量监测终端采用先进的32位DSP处理器，是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测设备。可实时监测电网的高达63次的谐波含有率、谐波总畸变率、三相电压不平衡度、闪变、电压偏差、电压波动、频率、各次谐波有功功率、无功功率、真功率因数、相移功率因数、真有效值、正负序等电能质量指标。
1.2    电能质量的内容
从不同角度看，关注或表征电能质量问题会有不同的观点。从供电角度看，电能质量是指供应电力的参数符合标准和供电可靠性的程度；从用电设备生产商的角度看，电能质量是指对设备所要求的电能特性；从用户角度看，电能质量是指一切会引起用电设备异常运行、故障或停电的供电电压、电流及频率的异常扰动，电能质量用于表征电能品质的优劣程度，包括电压质量与频率质量两部分。其中，电压质量又分为幅值与波形质量两方面，通常以电压偏差、电压波动与闪变、负序电压系数（三相电压不平衡度）等指标来衡量电压幅值，以电压正弦波畸变率来衡量波形质量。频率质量则以频率偏差来衡量。电压质量问题又可分为稳态与暂态两类：稳态扰动包括电压偏差、三相不平衡、闪变以及谐波问题；暂态扰动包括暂态过电压、电压骤降、电压骤升以及供电瞬时中断问题。从发生的频度以及对用电设备的危害程度来看，现代电能质量问题主要是电压骤降、谐波、电压不平衡以及闪变。
1.3    GDDN-500E电能质量监测装置功能特点
GDDN-500E电能质量在线监测装置，是我公司在研究总结国内外电能质量监测装置特点和实践经验基础上，严格按照国家颁布的相关技术标准，自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测产品。
1.3.1  装置特点
装置硬件平台具有如下主要特点：
1）  采用Advantech公司32  位高性能PC104嵌入主板和TI  公司32  位DSP  为核心，具有强大的数据处理能力和逻辑、控制能力，核心硬件处于国内先进水平；
2）  采用国际先进的嵌入式实时操作系统作为软件平台，全部软件采用高级语言编程，保证了系统的高可靠性和高移植性；
3）  数据采集通道采用单通道单A/D  设计，每个通道独享一个16  位并行A/D，所有通道完全同步采样，精度更高、速度更快，且任何一路A/D  损坏都不影响其它通道数据的正常采集；
4）  采用大多CPU结构，每个通道独享一个32位的DSP,保证电能质量测量数据的实时性和准确性。
5）  大容量的存储空间，满足电能质量监测装置对数据存储的要求，实时数据掉电不丢失；
6）  采用锁相环技术，防止了在电力系统频率变化时对监测指标的影响，防止了频率”泄漏”；
7）  采用外部GPS  同步采样技术，保证了同一变电站内或不同变电站内监测装置的同步采样；
8）  配置了冗余的、独立的双100M  工业以太网，还选配有RS-232C/485  通讯接口，可选择多种通讯方式与远方管理中心交互数据；
9）  采用了四层印刷电路板（PCB）和SMT  工艺、继电保护装置常用的”背插式”结构；
1.3.2  装置功能
GDDN-500E  系列装置除具有常规的电能质量稳态指标的监测外，还对电能质量的暂态扰动，主要是电压的骤升、骤降进行监测和记录，具有较强的实用性。装置主要具有以下功能：
1）  基本测量量
电网频率；电压、电流有效值；总的有功、无功功率、功率因数。
2）  基本监测指标
a)  三相基波电压、电流有效值，基波功率、功率因数、相位等；
b)  电压偏差；
c)  频率偏差；
d)  三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、电流；
e)  谐波（2～63次）。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波含有率、幅值、相位；
各次谐波的有功、无功功率等；
3）  高级监测指标
a)  间谐波；
b)  电压波动、闪变；
c)  电压骤升、骤降、短时中断；
4）  显示功能
装置面板上带有大屏幕LCD显示器，以图形方式显示主要