微电脑交流电量测试仪

　　一、产品简介

　　1、交流电量的概述：近年来，随着我国电力事业的迅猛发展，电力系统的规模日益扩大，以往电能紧缺的问题已经逐步解决，但与此同时，有关电能质量的问题却日益紧迫地摆在了我们的面前。电能质量的问题成为了现在电力行业面临的最为紧迫的课题。

　　随着电力电子技术广泛应用和电弧炉等冲击负荷以及电力机车等拖动负荷的日益增多，对于电力行业来说，要保持满足用户要求的电能质量变得越来越困难。电力电子技术的广泛应用，在技术和经济上带来了一系列方便和效益的同时，也使电网谐波的含量大量增加。电网谐波污染的日益严重，导致了电气设备的寿命缩短，网损加大，增加了电网发生谐振的可能性，使继电保护和自动装置不能正常动作或操作，导致仪表指示和电度计量不准以及计算机和通信受干扰等一系列重要问题。电弧炉等大功率冲击负荷除了会造成严重的谐波污染之外，还是电压波动和闪变的重要原因。电力机车等大功率的牵引负荷会造成三相不平衡。

　　有关电能质量问题的研究已经引起了各国电力工作者的高度重视。我国开始对电能质量的研究的时间不长，但也取得了一定的进展，正在向国际标准靠拢。国家技术监督局相继颁布了涉及电能

　　质量八个方面的国家标准：

　　《电能质量公用电网谐波》GB/T14549－93；

　　《电能质量电压波动和闪变》GB/T 12326－2008；

　　《电能质量三相电压不平衡度》GB/T15543－2008；

　　《电能质量供电电压偏差》GB/T12325－2008；

　　《电能质量电力系统频率偏差》GB/T15945－2008；

　　《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》GB/T18481－2001；

　　《电能质量监测设备通用要求》GB/T 19862—2005

　　《电能质量公用电网间谐波》GB/T24337－2009。

　　微电脑交流电量测试仪的要解决面临的电能质量问题，就离不开对电网电能质量数据的监测。电能质量监测分为非在线测试和在线监测两种方式，非在线测试采用电能质量分析仪，不定期对所关注的某些点进行测试，这种方式投资小、灵活性高。

　　2、主要特点

　　我公司研制的ZT-XB700交流电量分析仪，采用ARM数据采集板模式，具有较强的数据处理能力用来完成数据的采集与传输，核心硬件处于先进水平。手持式结构设计，外形小巧，5英寸真彩液晶显示屏，图形显示更清晰细腻。采用LINUX嵌入式操作系统作为软件平台，全部软件采用VC++高级语言编程，保证了系统的高可靠性和高移植性。ARM数据采集部分采用6通道、同步采样的16位高速A/D转换器，采集精度高，实测精度达到电能质量监测指标国家标准的要求。

　　大容量的存储空间，满足交流电量分析仪对数据存储的要求，可保存一年以上的历史数据掉电不丢失。采用了硬件锁相环技术，频率自动跟踪，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"。通讯接口，装置内置WiFi，通讯速率高达100Mbps，还配置有USB通讯接口，直接将测试数据存储在U盘，可选择网络通讯方式与后台软件交互数据。核心硬件采用四层印刷电路板（PCB）工艺和SMT工艺，硬件可靠性和电磁兼容能力达到优先水平，达到了国标对电能质量监测装置的EMC的要求。在监测功能方面，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。本仪器是新型交流电量分析仪产品，提高了设备运行性能及测量的精确度，增加了彩色屏幕显示功能。5英寸彩色图形液晶屏，中文显示，直观清晰，同一屏可显示多组参数。无论整体在线实时分析还是制作电能质量评估报告等都非常容易。尤其在进行电能质量评估分析时，利用随机配置的全中文的评估分析软件,可方便地实现基本的电力参数和高级的电能质量分析，并能根据目前国家执行的关于电能质量标准自动生成趋势曲线和多种报表。

　　3、主要功能

　　基本测试指标：电网频率、三相基波电压、电流有效值，基波有功功率、无功功率、功率因数、相位等；电压偏差、频率偏差、三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、电流；谐波（2～65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。

　　高级监测指标：间谐波、电压波动、闪变，电压骤升、骤降、短时中断、暂时过电压、瞬态过电压。

　　显示功能：装置面板上带有5英寸彩色液晶显示屏幕，实时显示电能质量测试指标的数据。

　　设置功能：可对装置基本参数、越限参数进行设置、修改和查看。

　　记录存储功能：装置内置FLASH存储，可对基本监测指标和高级监测指标实时保存，实时数据在装置上最长保存时间为一年，之后按“先进先出"原则更新。

　　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10秒、30秒及1分钟内监测指标的最大值、最小值、平均值等。

　　实时内部统计功能：实现装置内部的实时统计功能，同时存储最大值、最小值、平均值、瞬时值。改变了以往设备只能存储即时值的缺陷，使所测得的数据更加真实有效。超大容量FLASH存储：采用32G TF存储数据，单独开辟暂态数据存储区，暂态数据存储量更大，与稳态数据互不干扰。

　　4、测量方法

　　（1）数据采集ARM负责数据采集，采样率为25.6KHz，即每周波采样512点。采用16位、6通道、同步采样的A/D模数转换芯片，具有精度高、速度快、同步采样等优点。同时，为防止由于测量频率偏差造成测量数据误差，装置采用软硬件结合的锁相环技术，频率自动跟踪，实时调整采样间隔，以防止频率“泄漏"。

　　（2）电压偏差：电压偏差的定义（GB/T12325－2008）´100(%)系统标称电压实测电压－系统标称电压电压偏差（％）＝3〕频率偏差，频率偏差的定义（GB/T15945－2008）

　　（3）电压、电流不平衡度电压、电流不平衡度的定义指三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表DF＝F（实测）－F（额定）示。电压或电流不平衡度分别用或I e表示。

　　其中：U1——三相电压的正序分量方均根值；

　　U2——三相电压的负序分量方均根值

　　1I——三相电压的正序分量方均根值；2I——三相电压的负序分量方均根值

　　5、谐波监测：谐波（Harmonic）即对周期性的变化量进行傅里叶级数分解，得到频率为大于1的整数倍基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。装置对电压、电流采样值进行FFT分解，可以得到各次谐波分量，由于采取了频率自动跟踪补偿，消除了频率“泄漏"，防止了基波频率偏离额定值情况下造成的测量误差。

　　采样窗口等的要求应满足IEC 61000-4-30:2003的要求，每次采样窗口为不重叠的10个周波，以3秒为一个基本记录周期，测量结果即分析数据为3秒内6组等间隔采样的均方根值

　　6、间谐波监测：间谐波的定义和产生原因问谐波是指非整数倍基波频率的谐波，这类谐波可以是离散频谱的或连续频谱的。间谐波的测量根据国标《电能质量监测设备通用要求》的规定，装置对间谐波的测量采用标准IEC61000-4-30(7)规定，即：对工频50Hz系统，采样时间取10个周波（200ms）——间谐波的监测取值方法仍依据GB/T 14549-93针对谐波的取值方法进行，即一个基本记录周期为3秒钟；

　　7、电压波动和闪变电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的,如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。这些非线性、不平衡冲击性负荷在生产过程中有功和无功功率随机或周期性的大幅度变动,当其波动电流流过供电线路阻抗时产生变动的压降,导致同一电网上其它

　　微电脑交流电量测试仪这种电压幅值在一定范围内(通常为额定值的90%～110%)有规律或随机地变化,称为电压波动。电压波动通常会引起许多电工设备不能正常工作,如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、使白炽灯光发生闪烁等等。由于一般用电设备对电压波动的敏感度远低于白炽灯,为此,选择人对白炽灯照度波动的主观视感,即“闪变",作为衡量电压波动危害程度的评价指标。

　　电压波动

　　电压波动(D V)为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。电压波动值为电压均方根值的两个相邻的极值之差、常以其额定电压UN的百分数表示其相对百分值，即max min DV=(U-U)/UN*100%按国标要求每10分钟保存一个电压波动记录，取10分钟内电压波动的最大值连同该10分钟时间段结束的时刻构成一条完整的电压波动记录；闪变电压闪变的衡量指标主要短时间闪变严重度Pst和长时间闪变严重度Plt，分别定义为：0.1 1 3 10 50 Pst=0.0314P+0.0525P+0.0657P+0.28P+0.08P式中P0.1,P1,P3,P10,P50分别为瞬时闪变视感度S(t)超过0.1%,1%,3%,10%,50%时间比的Pk值。S(t)：瞬时闪变视感度，闪变强弱的瞬时值随时间变化的一系列值。Pk：某一瞬时视感度S(t)值在整个检测时间段内所占比313,1å==Nklt Pst k NP式中Pst,k:为第k次所测量的Pst值N:2小时每隔10分钟所测的Pst值的个数。由于闪变涉及较多概念，有必要对这些概念做一简述。

　　①闪变觉察律F(％)“闪变"作为电压波动引起的人眼对灯闪的主观感受，不仅与电压波动的大小有关，还与波动的频率、波形、灯具的性能和人的视感等因素有关。为描述闪变对人视觉的影响程度，IEC推荐采用不同波形、频度、幅值的调幅波及工频电压作为载波向工频230V、60W白炽灯供电照明。经观察者抽样(>500人)调查，闪变觉察律F(％)的统计公式为：

　　F=(C+D)/(A+B+C+D)×l00％式中A——没有觉察的人数；B——略有觉察的人数；C——有明显觉察的人数；D——不能忍受的人数

　　②瞬时视感度st

　　电压波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时闪变视感度st。通常以闪变觉察率为50%，作为瞬时闪变视感度的衡量单位，即定义为st＝1觉察单位。与st＝1觉察单位相对应的各频率电压波动值D V％，是研究闪变的实验依据。

　　③视感度系数Kf

　　人脑神经对照度变化需要有醉低的记忆时间，高于某一频率的照度波动普通人便觉察不到，闪变是经过灯一眼一脑环节反映人对照度的主观视感，引入视感度系数Kf可以更为本质地描述灯一眼一脑环节的频率特性。IEC推荐的视感度系数是：Kf＝产生同样视感度的8.8Hz正弦电压波动／产生同样视感度的f Hz正弦电压波动

　　④短时间闪变严重度Pst和长时间闪变严重度Plt对于电弧炉等随机变化负荷的电压波动，不仅要检查其最大电压波动，还要在足够长时间观察

　　电压波动的统计特件。Pst（统计时间为10min）是描述短时间闪变的统计值，Plt（统计时间为2h）为描述长时间闪变的统计值。按国标要求，短时闪变的一个记录周期为10分钟，长时闪变为2小时。8〕暂态扰动的监测

　　暂态扰动包括暂态过电压、电压骤降、瞬态过电压以及电压短时中断问题。电压骤降是指工频条件下电压均方根值减小到10％至90％，持续时间为10ms至1min的短时间电压波动现象。电压暂升在电力系统某一点的电压突然骤然到1.1～1.8p.u，持续时间通常在10ms～1min。电压短时中段是指供电电压消失一段时间(电压降到0.1p.u.以下)，一般不超过几分钟。短时中断可以认为是100%幅值的电压暂降。暂态过电压是指在给定安装点上持续时间较长的不衰减或弱衰减的（以工频或其一定的倍数、分数）振荡的过电压。瞬态过电压是指持续时间数毫秒或更短，通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。它可以叠加于暂时过电压上。录波长度可整定，触发前不少于5个周波，触发后不少于5个周波。

　　5、主要技术指标

　　（1）基波电压误叉：±0.2%

　　电压偏差误叉：±0.2%

　　（2）基波电流误叉：±0.5%

　　（3）频率偏差误叉：±0.01Hz

　　频率测量范围：45Hz～55Hz

　　（4）三相电压不平衡度：电压不平衡度绝对误叉0.2%，电流不平衡度绝对误差1％，电压、电流各序分量0.5%。

　　（5）电压波动测量误差：±5%闪变测量误差：±5%

　　（6）谐波准确度：级别被测量条件最大允许误差相角误差A电压Uh≥1%UN 5%Uh≤±5°、Uh＜1%UN 0.05%UN或h×±1。电流Ih≥3％IN 5%Ih≤±5°，Ih＜3％IN 0.15%IN或h×±1。表中1．Un为标称电压，Uh为谐波电压测量量；In为额定电流，Ih为谐波电流测量量。

　　6、仪器频率测量范围为0～2500Hz，用于较精确的测量，仪器的相角测量误差小，于等于±5°或±1×h°。

　　（1）间谐波：要求同谐波；

　　7、电气性能及其它技术指标

　　（1）工作电源（内置4400mAh电池）交流：220V±10%；50Hz±0.5Hz；谐波畸变率不大于15％

　　（2）电流信号输入

　　额定值In：5A、100A/600A/6000A（可选配柔性探头）；

　　测量范围：AC 10mA～6A、10mA～6000A（可选配柔性探头）；

　　功率消耗：不大于0.5VA/路；

　　过载能力：1.2In连续工作；2In允许1s。

　　（3）电压信号输入

　　额定值Un：57.7V/100V、220V/380V、400V/690V；

　　测量范围：AC 0.5V～800V；

　　功率消耗：不大于0.5VA/路；

　　过载能力：1.3Un连续工作；Un允许1s。