電能質量監測裝置的設計

① 電能質量監測裝置的功能有哪些

測量分析公用電網供到用戶受電端的交流電能質量，其測量分析的指標：供電版頻率偏差、供電電壓偏差權、供電電壓波動和閃變、供電三相電壓允許不平衡度、電網諧波 應用小波變換測量分析非平穩時變信號的諧波。
測量分析各種用電設備在不同運行狀態下對公用電網電能質量的影響。負荷波動監視：定時記錄和存儲電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、相位等電力參數的變化趨勢。電力設備調整及運行過程動態監視，幫助用戶解決電力設備調整及投運過程中出現的問題。 測試分析電力系統中斷路器動作、變壓器過熱、電機燒毀、自動裝置誤動作等故障原因。

② 電能質量監測裝置可以監測哪些方面

電能質量監測系統主要監測公用電網或者電力用戶的電能質量狀況。主要的電能質量監測技術指標：
1、電壓偏差，國標GB/T 12325-2008《電能質量供電電壓偏差》中規定：35kV及以上供電電壓正負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的-10%~+7%。2、公用電網諧波，國標GB/T14549-1993《電能質量 公用電網諧波》中規定：6~220kV各級公用電網電壓（相電壓）總諧波畸變率是：0.38kV為5%，6~10kV為4%，35~66kV為3%，110kV為2.0%；用戶注入電網的諧波電流允許值應保證各級電網諧波電壓在限值范圍內，所以國標規定各級電網諧波源產生的電壓諧波畸變率是：0.38kV為2.6%，6~10kV為2.2%，35~66kV為1.9%，110kV為1.5%。對220kV電網及其供電的電力用戶參照本標准110kV執行。3、三相電壓不平衡，國標GB/T15543-2008《電能質量 三相電壓不平衡》中規定：電力系統公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2%，短時不得超過4%；對於公共連接點的每個用戶，引起該點電壓不平衡度的允許值一般為1.3%，短時不得超過2.6%。4、電力系統頻率偏差，國標GB/T15945-2008《電能質量 電力系統頻率偏差》中規定：我國電力系統的標稱頻率是50Hz，電力系統正常頻率偏差允許值為：±0.2Hz，當系統容量及其小時，偏差可放寬到±0.5Hz，標准中沒有說明系統容量大小的界限。在《全國供電規則》中規定「供電局供電頻率的允許偏差：電網容量在300萬千瓦及以上者為±0.2Hz，電網容量在300萬瓦以下者為±0.5Hz。5、電壓波動和閃變，國標GB/T12326-2008《電能質量 電壓波動和閃變》中規定：標准中規定：電力系統公共連接點，長時間（2小時）閃變值Plt滿足：≦110kV，Plt=0.1；>110kV時，Plt=0.8。6、暫時過電壓和瞬態過電壓
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③ 為什麼要使用電能質量在線監測

電力系統存在著大量非線性、沖擊性和波動性負荷，比如大功率的變頻設備及版拖動裝權置、電氣化鐵路、電化工業的整流設備、感應加熱爐，電弧爐等，這些負荷造成了電網發生波形畸變（諧波）、電壓波動、閃變、三相不平衡、非對稱性，使得電網電能質量的嚴重降低。同時，基於計算機，微處理器控制的精密電子儀器在國民經濟企業中大量使用，對供電質量的敏感程度越來越高，對電能質量提出了更高的要求，從而使電能質量問題及其解決措施逐漸成為研究的熱點。 要對電網的電能質量進行改善，首先要對電能質量做出精確的檢測和分析，測量電網的電能質量水平，並分析和判斷造成各種電能質量問題的原因，為電能質量的改善提供依據。
目前，國內外對電能質量的監測方式主要為在線監測。

④ 電能質量在線監測裝置有哪些功能

電能質量在線監測儀實現電能質量參數測量，該設備安裝在供電系統變電站版、用戶站、及鐵權路牽引站，監測供電線路電能質量否符合國家標准及對用戶進行電能質量考核的專業在線監測設備，並在參數超標時輸出報警信號。分布在各監測點PQ-2000L通過通訊網與電能質量監督管理中心主機構成電能質量監督管理網路，以實現區域內電能質量監測、管理與控制的要求。
設備採集模塊採用TI公司的TMS320F2812，32位DSP數字處理器，主頻高達150M,外擴內存512K,保證數據採集處理的准確性和穩定性，四層電路板設計，提高了系統穩定性和抗干擾能力。
測量功能
1、電流真有效值、基波有效值、2～63次諧波有效值；
2、電壓2～63次諧波的含有率、總畸變率；
3、功率因數、相移功率因數；
4、基波視在功率、基波有功功率、基波無功功率、
5、電壓偏差；
6、三相電壓不平衡度、正序、負序、零序；
7、電網頻率；
8、電壓波動與閃變值（長期閃變值（Plt）、短期閃變值（Pst））。
9、電壓驟升、驟降、短時中斷
10、間諧波功能測量
11、電能質量超標波形記錄。

⑤ 電能質量在線監測裝置的作用

電能質量監測裝置又稱諧波電能監測裝置，是一種高性能的多功能電能質量測試分析儀器。主要解決了電力負荷急劇加大，特別是沖擊性和非線性負荷容量的不斷增長，使得電網發生波形畸變、電壓波動與閃變和三相不平衡等電能質量問題。適用於220KV、110KV、35KV、10KV、6KV和380V各電壓等級的發電廠、變電站、風電場、光伏電站、石油、煤礦、鋼鐵、冶金、化工等大型廠礦企業的供電系統。

主要特點
安全可靠：電壓輸入採用高電壓隔離模塊,電流輸入採用高精度電流變器使輸入信號和測量系統安全隔離。大大提高了儀器的抗干擾能力。
測試參數多：用來檢測系統頻率、電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功功率、基波視在功率、2-63次諧波、真功率因數等全部電能質量五大國標規定的參數。
精度高：符合國標A級儀器要求。對諧波、三相不平衡度、閃變和波動均採用基準演算法，無近似計算，採用高精度A/D（16 位），同時采樣，採集速率12.8 kHz。
通訊和多通道測試：通訊介面支持RS-232和485，並且電能質量監測裝置通具有測試通道多，配置靈活，最多可測量8路3相電壓信號和8路3相電流信號。
大容量存儲：內置512M內存，以5分鍾為單位存儲數據，每通道可以連續存儲4個月的歷史數據。

主要用途
1、測量分析：頻率和電壓偏差、電壓波動和閃變、三相電壓允許不平衡度、電網諧波。
2、應用小波變換測量分析非平穩時變信號的諧波。
3、測量分析各種用電設備在不同運行狀態下對公用電網電能質量。
4、記錄和存儲電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、相位等電力參數的變化趨勢。
5、電能質量在線監測裝置能對電力設備調整及運行過程動態監視。
6、分析電力系統中無功補償及濾波裝置動態參數並對其功能和技術指標作出定量評價。

⑥ 電能質量無線監測系統是如何實現的

電能質量無線監測系統分為信號採集、數據處理、數據傳輸、上位機軟體顯示、資料庫等組成。
1、信號採集主要通過電流、電壓互感器採集母線上的電流電壓值，也可以採集開關狀態信息。採集信息送入現場電能質量採集裝置（這種設備國內外都有合格產品，高端電能質量監測設備有法國施耐德ION7650，ABB，NI都有相關產品）。
2、在電能質量採集裝置內進行數據處理，監測電壓，電流值是否報警，高級一些的設備可以監測功率因數，有功功率，無功功率，視在功率，諧波狀態等信息。
3、電能質量採集裝置通過連接無線設備把數據發送給上位機，無線設備可以通過GPRS傳輸（這種需要購買手機卡，走流量），也可以通過無線電波傳輸，公用無線頻帶為433MHZ左右。電力系統有專用無線頻帶230MHZ。總之無線傳輸是手段，只要能合理、合法、准確、及時的把數據發送到上位機就可以了。一般還是用有限傳輸數據可靠。
4、上位機軟體通過數值顯示，波形圖，頻譜圖，報表顯示，報警輸出等，顯示電能質量採集裝置發送的數據。並幫助監測人員分析電能質量問題。
5、資料庫軟體用於存儲原始數據，波形數據等相關信息。

⑦ 電能質量監測儀的簡介

針對目前國內諧波監測分析裝置的使用情況，以及裝置在運行過程中出現的問題，保定國電中科電氣有限公司在原有產品的基礎上成功改進、開發出了最新一代高性能、多功能的電能質量在線監測 裝置。 主要用途： 可以實時監測顯示系統頻率、電網2-63次諧波電壓和諧波電流、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、電壓偏差、電壓基波有效值和真有效值、電流基波有效值和真有效值、基波有功功率、真功率因數等國標規定的全部電能質量參數。
隨著我國國民經濟的蓬勃發展，電力負荷急劇加大，換流裝置在各領域廣泛應用，各種沖擊性和非線性負荷日益增加例如：水和食鹽電解的硅整流裝置、電氣化鐵路中的電力機車、拖動用硅整流電源、電弧爐、直流輸電換流站及各種廣泛應用的變頻調速裝置、交流調壓裝置等等，這些非線性負荷造成電力系統電流波形畸變、電壓波動與閃變和三相不平衡等電能質量問題，給電力系統安全運行造成嚴重危害例如：引起保護及安全自動裝置誤動、引起旋轉電機附加損耗、發熱和機械振動，從而導致電容器過熱，給電能計量及常及儀表帶來誤差，對通訊線路產生干擾等。我國為加強對電力諧波的監測、管理及治理，於1994年正式頒布了GB/T14549-93國家標准《電能質量--公用電網諧波》。
新型電能質量在線監測裝置具有按國標要求採集電能質量各項參數、在線長時間工作的可靠性高、現場操作方便實用、可與中心站通訊等功能；同時，還可長時間記錄、存儲數據且讀取數據方便。該裝置採用與國外最新產品同等的DSP數字信號處理器和高速多路AD同采技術，在數據處理與顯示存儲上採用雙DSP結構設計，功能強、便於操作與軟體升級。

⑧ 跪求黑龍江08年電子設計大賽D題(也是2010浙江電子設計大賽c題）電能質量監測裝置的資料，報告等。越多越好

一．任務

設計一個前置放大電路，使其在較寬的頻帶范圍內具有良好的直流和交流特性。電路包括輸入阻抗匹配、無源衰減網路、有源放大等環節，採用單端輸入單端輸出方式實現信號變換，電路方框如圖A-1所示。

二．要求

2．1 基本要求

（1）輸入阻抗：直流輸入阻抗50Ω和1MΩ可選，允許誤差2%。

（2）輸入過載能力：50Ω阻抗可承受5V輸入過載，1MΩ阻抗可承受36V輸入過載，過載時間不低於1分鍾。

（3）直流零點：輸入短路時，電路輸出直流電壓偏離零點在2mV范圍內。

（4）大信號1倍放大寬頻特性：輸入峰值為1V的正弦信號，電路的工作帶寬為DC～10MHz，在1MΩ輸入阻抗條件下測試，示波器監視無明顯失真。

（5）大信號衰減10倍帶寬特性：輸入峰值為5V的正弦信號，電路的工作帶寬為DC～10MHz，在1MΩ輸入阻抗條件下測試，示波器監視無明顯失真。

(6) 用單片機和顯示裝置顯示輸入信號頻率。

2．2發揮部分

（1）10倍放大帶寬特性：輸入峰值為0.1V的正弦信號，放大10倍，電路的工作帶寬為DC～10MHz，示波器監視無明顯失真。

（2）大信號1倍放大擴展寬頻特性：輸入峰值為1V的正弦信號，電路的工作帶寬為DC～35MHz。

（3）輸入峰值為0.1V正弦，設置衰減10倍，再放大10倍，電路工作帶寬為DC～35MHz，輸出信號的幅度過沖可控制在理論輸出值的10%內。

（4）在（2）的條件下，輸出阻抗盡可能小。

（5）特色創新。

三、說明

1．該電路要求選用三個以上TI公司的器件（單片機和模擬器件）。

2．基本部分在放大電路負載開路的條件下測試。發揮部分在放大電路帶1kΩ電阻負載下測試。

3．有源放大電路採用正負5V電源，電源可由外部直接提供。

4．狀態的選擇可由手動開關實現，禁止輸入輸出端直通短接。

5．電路中設置有必要的測試點。

四．評分標准

內容
得分

設計報告
20分

基本部分
50分

發揮部分

50分

運水機器人（B題）

【本科組】

一．任務

如圖B-1所示,有A、B、C三個區，A區為給水區，有給水裝置（簡稱A容器），B區為輸送線路，C區為存水區，有存水裝置（簡稱C容器）。

在比賽開始時A容器裝一定量的水，容器大小、水量及放置方式任意；B區有一條黑色引導線，引導線兩端有兩條與引導線垂直的黑色邊界線，線寬不大於20mm；其尺寸如圖B-2所示。C容器的形狀、容量及放置方式在固定底板上自定，口徑不得大於100mm，比賽開始把C容器清空。

設計一套自動送水機器人系統，由送水機器人（以下簡稱小車）將水從A區通過B區運至C區。該系統包括A區的自動（或手動）給水裝置；往返於A、C區之間的小車； C區存水裝置；固定底板。

圖B-1 參考圖（單位：mm）

圖B-2 線路圖（單位：mm）

二．要求

2．1 基本要求

（1） 小車能完成運水和自動貯水功能。

（2）小車可顯示運水量和運水時間。

（3）小車上的貯水器水溢出時有自動報警功能。

（4）在1分鍾內運送盡可能多的水。

（5）小車及安放的運水容器總垂直高度不得超過300mm，小車上的儲水裝置容量小於等於600ml,口徑小於100mm。小車所載的水卸到C容器採用自動貯水。

2．2 發揮部分

（1）A區給水採用自動方式完成。

（2）小車在1分鍾內完成100ml定量自動取水、送水和貯水，誤差＜5%。

（3）小車在盡可能短的時間內，完成1000ml自動取水，送水和貯水，誤差＜5%。

（4） 小車在1分鍾內運送100ml水時必須繞過D障礙物（放置在B區，距黑色引導線5cm 的任意一點，直徑為5cm，高度10cm的黑色園柱體）。

（5）其它特色與創新。

三、說明

小車運行過程中不得人工參與，小車要自備電源，不得有任何外部引線。

四．評分標准

內容
得分

設計報告
20分

基本部分
50分

發揮部分
50分

24V交流單相在線式不間斷電源(D題)

【本科組】

一．任務

設計並製作輸出電壓為24VAC在線式不間斷電源，結構框圖如圖D-1所示。

圖D-1

二．要求：

2.1 基本要求

（1）在交流供電U1=36VAC和直流供電U3=36VDC兩種情況下，保證輸出電壓U2=24VAC，且保證其頻率為50±1Hz，額定輸出電流1A；

（2）切斷交流電源後，在輸出滿載情況下工作時間不少於30秒鍾；

（3）交流供電時，電源達到以下要求：

1）電壓調整率：滿載條件下，U1從29VAC增加至43VAC，U2變化不超過5%；

2） 負載調整率：U1=36VAC、U2=24VAC，從空載到滿載，U2變化不超過5%；

（4）蓄電池供電時，滿載條件下，效率不低於65%（）；

（5）具有輸出短路保護功能。

2.2 發揮部分

（1）交流供電時，將電壓調整率提高至2%，條件同基本部分。

（2）蓄電池供電時，在滿載條件下，將效率提高至80%。

（3）滿載條件下，輸出為正弦波，失真度不大於5%。

（4）具有給蓄電池充電功能，充電電流不小於0.1A，充電電路對蓄電池不能過充。

（5）具有欠壓保護功能：當蓄電池的放電電壓≤29V時整機自動保護停止工作。

（6）其他。

三、說明

1．不得採用DC-DC、DC-AC等電源模塊，不得使用不間斷電源產品改制。

2．注意作品製作工藝，留出測試埠。

四．評分標准

內容
得分

設計報告
20分

基本部分
50分

發揮部分
50分

醫院病床輸液監控系統（E題）

【本科組】

一. 任務

設計並製作一套用於醫院病床的輸液監控系統，它由護士站主機和病房輸液監控器兩部分組成，輸液裝置和系統結構如圖E-1，圖E-2所示。

圖E-1. 病床電控輸液裝置

圖E-2. 住院病房輸液監控系統

二．要求

2．1 基本要求

（1）病床輸液監控器具有站號和點滴速度等參數的輸入設定功能，在顯示器上能同時顯示站號、設定點滴速度和當前實際點滴速度。

（2）在漏斗處檢測點滴速度，並能動態顯示點滴速度（滴/分）。

（3）通過改變h2控制點滴速度，點滴速度設定范圍為50～120（滴/分），控制誤差范圍為設定值±10%。

（4）調整時間≤3min（從改變設定值起到點滴速度基本穩定，能人工讀出數據為止）。

（5）輸液結束(滴速為零)或發生異常情況（輸液瓶頂部距滑輪小於5cm，漏斗距受液瓶頂部小於5cm）時，應在3秒內發出聲光報警信號。

2．2 發揮部分

設計並製作一個由主站控制128個從站並採用有線通信的輸液監控系統，128個從站中，只有一個從站是按基本要求製作的一套點滴速度監控裝置，其他從站為模擬從站（僅要求製作一個模擬從站,從站號可任意設定）。

（1）主站能巡迴顯示各從站的編號、設定點滴速度和當前點滴速度。巡迴時間（3-10秒）可由主站任意設定。

（2）收到從站發來的報警信號後，主站能聲光報警並顯示相應的從站號，並可用手動方式解除報警狀態。

（3）從站直流電源均由主站集中供給，主站和從站間的通信協議自定，但應盡可能減少主站和從站間連接線數量，通信距離要求大於30米。

（4）任一從站的輸液點滴速度均可由主站設定。

（5）其他創新功能。

三. 說明

1．控制電機類型不限，其安裝位置及安裝方式自定。

2．儲液瓶可用醫用250mL注射液玻璃瓶或輸液袋（瓶中為無色透明液體）。

3．受液瓶用1.25L的飲料瓶。

4．點滴器採用針柄顏色為深藍色的醫用一次性輸液器。

5．賽區測試時，僅提供醫用移動式點滴支架，其高度約1.8m，也可自帶支架。

四．評分標准

內容
得分

設計報告
20分

基本部分
50分

發揮部分
50分

⑨ 電能質量監測裝置的技術指標

3.1 頻率測量
測量范圍：45～55Hz，中心頻率50Hz，測量條件：信號基波分量不小於80%F.S.
測量誤差: ≤0.02Hz
3.2 輸入電壓量程：AC10～120V
3.3 輸入電流量程：5A
3.4 基波電壓和電流幅值：基波電壓允許誤差≤0.5%F.S.；基波電流允許誤差≤1%F.S.
3.5 基波電壓和電流之間相位差的測量誤差：≤0.5°
3.6 諧波電壓含有率測量誤差：≤0.1%
3.7 諧波電流含有率測量誤差：≤0.2%
3.8 三相電壓不平衡度誤差：≤0.2%
3.9 電壓偏差誤差：≤0.2%
3.10 電壓變動誤差：≤0.2%
3.11 功率偏差：≤5%
3.12 閃變誤差：≤5%
採用基準演算法對諧波、三相不平衡度、閃變和波動均無近似計算，採用高精度A/D（16 位），同時采樣，採集速率12.8 kHz，符合國標A 級儀器要求。 在線式電能質量監測裝置內置512M 內存，以5分鍾為單位存儲數據，每通道可以連續存儲4個月的歷史數據。
支持TCP/IP、RS232、485等多種通訊方式，支持部頒103、MODBUS規約,可以實現數據上傳功能. 單台或多台GDDN-500C裝置可以組屏，屏體上可配置工控機、LED顯示器和後台分析軟體組成現場工作站，也可以將所有數據遠傳至監控中心。
多台GDDN-500C裝置可以組成遠程諧波監控網路，將所有數據通訊傳輸到各個工作站或監控中心，通過後台分析軟體實現遠程多級監控和分級管理。
後台監測分析系統支持：遠程設置站點參數；可切換至被監測的任一變電站的任一線路顯示實時數據、波形、頻譜；輸出各種功能曲線並可對曲線進行縮放、平移、對比； 生成電能質量餅形、柱形分布圖；自動輸出電能質量統計報表、統計最大值、95%概率值、最小值、平均值。 該裝置根據客戶需求可加裝列印機功能，也可以在後台分析軟體中添加其它數據、功能。