配電電能質量檢測裝置設計

1. 電能質量在線監測裝置

主要作用

了解供電系統的電壓、功率、功率因數、電壓畸變率、電流畸變率等參數的實時情況，了解供電質量，及時了解電網出現的異常情況，及其出現的頻率，為找到問題的根源提供依據。廣泛適用於220KV、110KV、35KV、10KV、6KV和380V變電站所、光伏變電站、電廠及用電大戶。

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。

主要功能

1、可實時監測系統頻率值。

2、可實時監測電壓電流基波有效值、真有效值、基波功率及真功率值。

3、可實時監測電壓電流諧波及間諧波含有率、含有量、諧波總畸變率THD值、諧波功率值；諧波監測次數2~63次，間諧波監測解析度達5Hz，可同時支持不少於16個間諧波監測點。

4、可實時監測電壓、電流三相不平衡度。

5、可實時監測電壓波動、短時間電壓閃變Pst和長時間電壓閃變Plt值。

6、可實時監測電壓驟降、驟升、短時中斷事件。

主要指標

1、測量范圍：45～55Hz。

2、測量誤差: ≤0.02Hz。

3、輸入電壓量程：AC10～120V或AC10～400V。

4、輸入電流量程：5A或1A（訂貨時須註明）。

5、基波電壓和電流幅值：基波電壓允許誤差≤0.5％F.S.。

6、基波電壓和電流之間相位差的測量誤差：≤0.5°。

7、諧波電壓含有率測量誤差：≤0.1％。

8、諧波電流含有率測量誤差：≤0.2％。

9、三相電壓不平衡度誤差：≤0.2％。

10、三相電流不平衡度：≤1%。

11、電壓偏差誤差：≤0.2％。

12、電壓變動誤差：≤0.2％。

13、功率偏差：≤5％。

14、閃變誤差：≤5％。

2. 單片機電能檢測儀表的設計

1、你的這個復題目很大，具體制設計有許多細節問題，如不能處理好，沒有多大的實用價值。
2、建議專業測量部分采購專業模塊，其餘部分自己通過軟體實現，這樣，工作量可以最小，人機界面也可以比較靈活，這也是常說的虛擬儀器的思路。
3、建議採用AnyWay寬頻功率調理模塊，具體型號選擇SP104502AA，在600mV~120V，30mA~6A范圍之內，電壓、電流的真有效值，基波有效值的測量精度可達讀數的0.05%，在功率因數大於0.2時，有功功率的精度可達0.1%。
4、AnyWay寬頻功率調理模塊適應任意信號測試，這樣，你說的精密交直流轉換電路也就不需要了。
5、AnyWay寬頻功率調理模塊直接輸出數字信號，你說的電壓、頻率轉換電路也不需要了。
6、通過通訊介面將數據上傳至上位機，用軟體設計人機界面，那麼，數碼管顯示、記錄、調節、報警等功能不要附加裝置可直接軟體實現。
7、除了滿足您的需要之外，還可具備實時波形、諧波分析、電能質量分析、多路結合使用等等功能。
詳細請參見湖南銀河電氣有限公司官網「變頻測試產品」專欄。

3. 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。

4. 關於電能質量檢測裝置(或者電能質量)的國內外發展現狀

在西方發達國家，電能質量問題早已被當作電力系統面臨的重要問題，各國均在加強電能質量問題的研究。已得到不少的理論成果，並提出一系列的綜合的監測控制和管理的方法。國際上對電能質量的研究，可以追溯到上世紀的80年代電磁兼容學科EMC的興起。出於這種長期對電能質量的重視和科技水平的整體優勢，他們在電能質量監測裝置的研製上水平較高，市場佔有率也很高。目前，國外電能質量的研究主要集中以下幾點：
1.暫態電能質量問題
2.短持續時間電能質量問題
3.長持續時間電能質量問題
4.三項電壓不平衡
5.波形畸變
6.電壓波動和閃動
7.頻率變化
我國的電力供應一直比較緊張，人們的關注的焦點主要集中在電力供應量上，對電能質量的關心不多，通常只對電壓及頻率兩個指標進行監測。進行大規模的電網改造之前，我國的網架十分的薄弱，電力系統的自動化水平十分低。隨著電力供應緊張狀態的緩解，電能質量的日益惡化和用戶對電能質量要求的不斷提高，這個問題也引發了各級電力部門的重視。國家也頒布了國家標准，主要依靠供電企業的來保證，但是，目前的的控制的方法主要依靠對供電電壓的調整。
我國的電能質量檢測還處於初級階段，我國的質量檢測的研究方向主要有以下幾點：
1.電壓波動和閃變
2.供電電壓允許偏差
3.公用電網諧波
4.三項電壓允許的不平衡度
5.電力系統頻率允許偏差
6.暫態過電壓和瞬態過電壓從我國電力系統目前的發展水平後和保護供電雙方權益的角度看，這些標准時比較現實和易於操作的。但隨著國際貿易的發展和各國間技術交流的需要，標準的國際化趨勢是不可避免的。技術的發展，新情況的出現，國際標準的變化，使得我國電力工作者不僅需要對現有的6項標准進行進一步的完善和修改，還要根據實際情況研究制定其他的標准。

5. 國家要求電能質量監測裝置要滿足哪些測量標准

EC61000-4-30A 級標准， EC61000-4-15閃變測量方法，EC61000-4-7諧波測量方法；
GB/T 15945-2008 電能質量電力系統回頻率偏差；
GB/T 12326-2008 電能質量電壓答波動和閃變 ；
GB/T 14549-93 電能質量公用電網諧波 ；
GB/T 15543-2008 電能質量三相電壓不平衡。

6. 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

7. 電能質量檢測裝置a級和s級

分為A級和B級：
A級：用來進行需要精確測量的地方，例如合同的仲裁、解決回爭議等。測答量誤差不得
超過±0.2%。
B級：可以用來進行調查統計、排除故障以及其他的不需要較高准確度的應用場合。
測量誤差不應超過±0.5%。

8. 電能質量分析儀和電能質量在線監測裝置有什麼區別

9. 「電能質量分析儀檢定裝置」如何選型

「電能質量分析儀檢定裝置」是對電能質量分析儀進行檢定的設備，適用於各種電能質量分析儀、電能錄波儀、攜帶型錄波儀、電能質量監測裝置、多功能數顯表的檢測，是電力系統及計量檢測行業用於各種電力產品檢定和校準的設備。我們以「GY481
電能質量分析儀檢定裝置」進行說明，選擇「電能質量分析儀檢定裝置」要注意以下幾點：
1.可自動檢定各種電能質量表、多功能數顯表、電能表和指示儀表的各項指標。
2.輸出交直流電壓、電流、相位和功率均為高精度、高穩定度標准源，同時也可模擬各種電力故障輸出。
3.可輸出2~51次標准調制諧波，可進行單次或任意多次諧波疊加輸出。
「電能質量分析儀檢定裝置」是一款對精度要求非常高的產品，選擇「電能質量分析儀檢定裝置」一定要注意以上幾點。

10. 變電站如何使用電能質量監測裝置監測供電可靠性

電能質量在線監測裝置作為一種能夠對電網中電能質量問題進行記錄及分析的專業測量工具，可以捕捉故障現場的諧波、電壓波動、閃變、功率和三相不平衡等常見電能質量問題，為智能電網提供電能質量方面的性能評估和治理決策。通過實現監測裝置與主站監控分析軟體的無縫集成，為變電站實現智能化提供整套的解決方案。目前致遠電子在電能質量監測裝置與監測分析軟體做得都非常成熟，在國內知名度比較高，如：廣東省某110KV變電站，隸屬於廣東電網公司某供電局，該變電站共有兩台主變，總容量達到80MVA，該站主接線方式為線路變壓器組結線，通過兩條110KV線路：110KVA路支線、110KVB路支線與220KVC變電站和220KVD變電站相連。該變電站電氣連接圖如所示。

圖3電能質量在線檢測系統拓撲圖
數據分析軟體能對電能數據進行多方面的精確分析，主要功能包括實時數據瀏覽、綜合統計報表導出、告警數據查詢以及歷史數據查詢等，通過對電能數據以上幾方面的分析最終評估出區域的電能質量狀況。