APView500电能质量在线监测装置

安科瑞 华楠

1.1概述

APView500电能质量在线监测装置采用了高性能多核平台和嵌入式操作系统，遵照IEC61000-4-30《测试和测量技术-电能质量测量方法》中规定的各电能质量指标的测量方法进行测量，集谐波分析、波形采样、电压暂降/暂升/中断、闪变监测、电压不平衡度监测、事件记录、测量控制等功能为一体。装置在电能质量指标参数测量方法的标准化和指标参数的测量精度以及时钟同步、事件标记功能等各个方面均达到了IEC61000-4-30 A级标准，能够满足110kV及以下供电系统电能质量监测的要求，广泛适用于化工、钢铁、冶金、医院、数据中心、交通建筑等行业的电能质量监测。

1.2特点

1.2.1高性能的硬件平台

装置采用基于Xilinx SoC构架的双ARM内核处理器，ARM1运行嵌入式Linux、TCP/IP协议、Http协议、Web服务器、电能质量数据的存储、统计、分析，ARM2用来数据采样、电能质量数据计算。装置每周波采样高达1024点，具备高测量精度能准确记录故障波形。采用eMMC进口高速存储芯片容量达到32GB，可以长期存储事件记录与故障波形等数据。具备友好的人机界面，800*480像素点阵彩色大尺寸液晶可就地查看实时波形与故障波形，方便用户故障分析。

1.2.2丰富的接口资源

16路交流电压/电流通道，可同时接入多组电压电流，如单组电压电流、双组电压电流等；

16路可编程无源继电器出口、22路有源开关量输入通道；

2路RS485接口支持Modbus-RTU规约；

4路以太网接口，支持Modbus-TCP、IEC61850、Web Server；

1路GPS对时接口，支持IRIG-B对时方式；

1路RS232接口，用于接入打印机；

1路USB接口，可用于文件导出及装置维护。

1.2.3可靠性设计

装置软硬件具有持续完善的自检功能，抗干扰性能好，装置通过多项电磁兼容检测认证，电快速瞬变脉冲群、静电放电、浪涌抗干扰性能均达到国家标准。

1.3功能对照表

本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、瞬态冲击监测和记录，具有较强的实用性。

基本功能
稳态数据	电压、电流有效值			√
	频率显示			√
	基波相角及矢量图			√
	实时电压电流波形显示(显示通道可配置)			√
	有功、无功、视在功率、功率因数			√
	正向有功、反向有功、正向无功、反向有功电能			√
	电压、电流序分量			√
	电流、电压不平衡度			√
	电压偏差			√
	频率偏差			√
	峰值因子			√
	谐波 (2-63次)	电压、电流谐波有效值		√
		电压、电流谐波含有率		√
		电压、电流谐波总畸变(THD)		√
		电流总需求畸变(TDD)		√
		电压、电流谐波相角		√
		K因子		√
		奇次谐波畸变率		√
		偶次谐波畸变率		√
		各次谐波电能		√
		各次谐波功率		√
	间谐波 (0.5-63.5次)	电压、电流间谐波有效值		√
		电压、电流间谐波含有率		√
	电压闪变(短闪变、长闪变)			√
	电压波动			√
暂态数据	电压中断			√
	电压暂降			√
	电压暂升			√
瞬态	电压瞬态			√
	电流瞬态			√
事件记录	暂态事件	暂态事件越限触发		√
	稳态事件	稳态事件越限触发		√
	工作日志	记录装置工作信息		√
	事件记录按照事件的时间标签排序			√
故障录波	事件触发录波	故障波形前后周期可设置		√
	手动触发录波	录波采样点数可设置		√
	定时触发录波	录波采样点数可设置		√
	上位机触发录波	录波采样点数可设置		√
通讯	IEC61850			■
	Modebus-RTU			√
	Modebus-TCP			√
	WebServer			√
	打印机接口			√
对时	GPS对时(IRIG-B)			√
	SNTP			√
	手动对时			√
硬件资源	模拟量输入AI	16个		■
	干接点出口DO	16个	开关量出口接口用户可自由配置	■
	开关量输入DI	22个	为无源接点，需要外接电源	■
	USB接口	1个	用于维护与文件导出	√
	RS485	2个		√
	RS232	1个		√
	GPS对时接口	1个		√
	以太网接口	4个	面板1(维护)+背部3	√

 

1.4装置型号命名及选型

 

1.5 功能简述

1.5.1人机界面功能

装置面板上带有5寸彩色LCD显示器，以图形方式显示主要电能质量监测指标的实时数据。可对装置硬件时钟进行设置，对监测参数进行设置、修改和查看，并设有密码保护。1.5.2记录存储功能：

可对监测点数据实时保存，1min数据(保存均值、最大值、最小值、95%概率大值、均方根值)在装置上最长保存时间为3个月，之后按”先进先出”原则更新。

1.5.3统计功能

装置具有对主要监测指标的在线统计功能，可统计一天内监测指标的最大值、最小值、平均值等。

1.5.4通讯功能

装置提供多种通讯接口方式，实现监测数据的实时传输或定时提取存储记录，可通过工业以太网接口与远方电能质量管理中心通讯，也可通过RS232/RS485接口，以Modem或GPRS方式与远方通讯。装置支持Modbus-TCP/RTU通讯协议、IEC 61850 MMS协议。1.5.5GPS 对时功能

装置具有GPS硬对时接口，可以接受IRIG-B码对时或者秒脉冲对时信号，保持与远方管理中心的时钟一致。

1.5.6告警功能

可根据用户设定的电能质量指标的限值，启动指标报警功能。

1.5.7录波功能

装置对每个告警事件都进行录波，并提供手动录波功能。

1.5.8本地PQDIF文件生成功能

统计数据及事件记录可以PQDIF文件格式保存，记录1分钟内“最大值”“最小值”“平均值”“RMS值”生成一个记录数据点，这些数据点2小时整点行程一个存储文件，可通过查看软件观察线路变化趋势。

1.5.9Web功能

集成嵌入式Web Server功能，支持不同权限等级的用户登录访问。不同等级用户使用不同8位密码登录，分别为“游客”：00000000；“管理员”：********；“调试员”：********。用户可通过浏览器直接连接装置，可实时查看电能质量数据和整定装置参数。

连接方法：

1.将装置与电脑用网线互联；

2.进入系统设置-通讯设置菜单查看所连接以太网口对应的IP地址，例如：192.168.103.219；

3.将电脑IP与装置IP设置到同一网段；

4.打开电脑IE浏览器在地址输入栏输入IP地址并回车。如图所示。

 

此时显示用户登录界面，用户选择身份并输入登录密码。用户登录后左侧显示功能菜单，右侧显示装置信息与数据。如图所示。

 

查看实时数据:鼠标单击左侧菜单“实时数据”，右侧显示线路1实时监测数据。

“线路1”：可切换查看其它线路数据，修改完鼠标单击“提交”确定切换；

“生成电子表格”：将显示的实时数据生成.xls格式的表格，鼠标单击文件名可选择打开表格或者另存。

“基本数据”、“功率显示”、“谐波数据”等：切换不同显示数据。如图所示。

 

技术参数

2.1工作电源

额定值：AC/DC220、AC/DC110V或DC48V

允许偏差： －20％～＋20％；

功率消耗： 不大于15W；

2.2交流电流输入

输入方式：  电流互感器输入；

额定值In： 5A或1A；

测量范围： 0～1.2In；

功率消耗： 不大于0.5VA/路；

过载能力： 1.2In 连续工作；

    20倍额定电流允许1s。

2.3交流电压输入

输入方式：  电压互感器输入；

额定值Un：  57.74V/100V或220V/380V；

测量范围：  0～1.2Un；

功率消耗：  不大于0.5VA/路；

过载能力： 1.2Un 连续工作;

4倍额定电压允许1s。

2.4开关量输入

额定电压：  AC/DC220V、AC/DC110V或DC48V；

输入方式：  无源接点，需要外接电源；

2.5开关量输出

机械寿命：  ≥10000次；

输出方式：  无源干接点；

接通容量：  ≤4000W或≤384VA；

导通电流：  连续≥16A(AC250V/DC24V)，短时(200ms)≥30A;

2.6通讯接口

2.6.1以太网

接口速率：  10/100M 自适应；

接口类型：  10/100Base—T；

支持TCP/IP，FTP 协议；

2.6.2RS485 接口

接口速率：  RS485：300～57600bps；

带光电隔离。

监测精度对照表

基本功能			精确度
稳态数据	电压有效值		±0.1%
	电流有效值		±0.1%
	有功、无功、视在功率		±0.2%
	功率因数		±0.5%
	电能		0.2级
	电压偏差		0.01%
	频率偏差		±0.001Hz
	三相不平衡	电压不平衡度	±0.15%
		电流不平衡度	±1%
	谐波 (2-63次)	电压谐波有效值	谐波大于1%标称值：误差小于5%设定值； 谐波小于1%标称值：误差小于0.05%标称电压值
		电流谐波有效值	谐波大于3%标称值：误差小于5%设定值； 谐波小于3%标称值：误差小于0.15%标称电压值
	间谐波 (0.5-63.5次)	电压间谐波有效值	谐波大于1%标称值：误差小于5%设定值； 谐波小于1%标称值：误差小于0.05%标称电压值
		电流间谐波有效值	谐波大于3%标称值：误差小于5%设定值； 谐波小于3%标称值：误差小于0.15%标称电压值
	电压闪变		±5%
	电压波动		±0.5%
	手动录波及定时录波		采样点可设/周波
暂态数据	事件类型	电压暂降	0.1%
		电压暂升	0.1%
		短时中断	0.1%
		冲击电流	0.1%
	暂态事件录波		1024点/周波
瞬态	电压瞬态		20us
	电流瞬态		20us
	瞬态录波		1024点/周波
对时	IRIG-B		对时绝对精度：±0.1ms,时钟守时精度±0.1ms/24h
	SNTP		对时绝对精度：±0.1ms,时钟守时精度±0.1ms/24h