电能质量监测装置的设计

① 电能质量监测装置的功能有哪些

测量分析公用电网供到用户受电端的交流电能质量，其测量分析的指标：供电版频率偏差、供电电压偏差权、供电电压波动和闪变、供电三相电压允许不平衡度、电网谐波 应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。
测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。 测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。

② 电能质量监测装置可以监测哪些方面

电能质量监测系统主要监测公用电网或者电力用户的电能质量状况。主要的电能质量监测技术指标：
1、电压偏差，国标GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》中规定：35kV及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%；10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%；220V单相供电电压允许偏差为额定电压的-10%~+7%。2、公用电网谐波，国标GB/T14549-1993《电能质量 公用电网谐波》中规定：6~220kV各级公用电网电压（相电压）总谐波畸变率是：0.38kV为5%，6~10kV为4%，35~66kV为3%，110kV为2.0%；用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐波电压在限值范围内，所以国标规定各级电网谐波源产生的电压谐波畸变率是：0.38kV为2.6%，6~10kV为2.2%，35~66kV为1.9%，110kV为1.5%。对220kV电网及其供电的电力用户参照本标准110kV执行。3、三相电压不平衡，国标GB/T15543-2008《电能质量 三相电压不平衡》中规定：电力系统公共连接点正常电压不平衡度允许值为2%，短时不得超过4%；对于公共连接点的每个用户，引起该点电压不平衡度的允许值一般为1.3%，短时不得超过2.6%。4、电力系统频率偏差，国标GB/T15945-2008《电能质量 电力系统频率偏差》中规定：我国电力系统的标称频率是50Hz，电力系统正常频率偏差允许值为：±0.2Hz，当系统容量及其小时，偏差可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在《全国供电规则》中规定“供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2Hz，电网容量在300万瓦以下者为±0.5Hz。5、电压波动和闪变，国标GB/T12326-2008《电能质量 电压波动和闪变》中规定：标准中规定：电力系统公共连接点，长时间（2小时）闪变值Plt满足：≦110kV，Plt=0.1；>110kV时，Plt=0.8。6、暂时过电压和瞬态过电压
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③ 为什么要使用电能质量在线监测

电力系统存在着大量非线性、冲击性和波动性负荷，比如大功率的变频设备及版拖动装权置、电气化铁路、电化工业的整流设备、感应加热炉，电弧炉等，这些负荷造成了电网发生波形畸变（谐波）、电压波动、闪变、三相不平衡、非对称性，使得电网电能质量的严重降低。同时，基于计算机，微处理器控制的精密电子仪器在国民经济企业中大量使用，对供电质量的敏感程度越来越高，对电能质量提出了更高的要求，从而使电能质量问题及其解决措施逐渐成为研究的热点。 要对电网的电能质量进行改善，首先要对电能质量做出精确的检测和分析，测量电网的电能质量水平，并分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。
目前，国内外对电能质量的监测方式主要为在线监测。

④ 电能质量在线监测装置有哪些功能

电能质量在线监测仪实现电能质量参数测量，该设备安装在供电系统变电站版、用户站、及铁权路牵引站，监测供电线路电能质量否符合国家标准及对用户进行电能质量考核的专业在线监测设备，并在参数超标时输出报警信号。分布在各监测点PQ-2000L通过通讯网与电能质量监督管理中心主机构成电能质量监督管理网络，以实现区域内电能质量监测、管理与控制的要求。
设备采集模块采用TI公司的TMS320F2812，32位DSP数字处理器，主频高达150M,外扩内存512K,保证数据采集处理的准确性和稳定性，四层电路板设计，提高了系统稳定性和抗干扰能力。
测量功能
1、电流真有效值、基波有效值、2～63次谐波有效值；
2、电压2～63次谐波的含有率、总畸变率；
3、功率因数、相移功率因数；
4、基波视在功率、基波有功功率、基波无功功率、
5、电压偏差；
6、三相电压不平衡度、正序、负序、零序；
7、电网频率；
8、电压波动与闪变值（长期闪变值（Plt）、短期闪变值（Pst））。
9、电压骤升、骤降、短时中断
10、间谐波功能测量
11、电能质量超标波形记录。

⑤ 电能质量在线监测装置的作用

电能质量监测装置又称谐波电能监测装置，是一种高性能的多功能电能质量测试分析仪器。主要解决了电力负荷急剧加大，特别是冲击性和非线性负荷容量的不断增长，使得电网发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题。适用于220KV、110KV、35KV、10KV、6KV和380V各电压等级的发电厂、变电站、风电场、光伏电站、石油、煤矿、钢铁、冶金、化工等大型厂矿企业的供电系统。

主要特点
安全可靠：电压输入采用高电压隔离模块,电流输入采用高精度电流变器使输入信号和测量系统安全隔离。大大提高了仪器的抗干扰能力。
测试参数多：用来检测系统频率、电网谐波、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差、电压基波有效值和真有效值、电流基波有效值和真有效值、基波有功功率、基波视在功率、2-63次谐波、真功率因数等全部电能质量五大国标规定的参数。
精度高：符合国标A级仪器要求。对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均采用基准算法，无近似计算，采用高精度A/D（16 位），同时采样，采集速率12.8 kHz。
通讯和多通道测试：通讯接口支持RS-232和485，并且电能质量监测装置通具有测试通道多，配置灵活，最多可测量8路3相电压信号和8路3相电流信号。
大容量存储：内置512M内存，以5分钟为单位存储数据，每通道可以连续存储4个月的历史数据。

主要用途
1、测量分析：频率和电压偏差、电压波动和闪变、三相电压允许不平衡度、电网谐波。
2、应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。
3、测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量。
4、记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。
5、电能质量在线监测装置能对电力设备调整及运行过程动态监视。
6、分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。

⑥ 电能质量无线监测系统是如何实现的

电能质量无线监测系统分为信号采集、数据处理、数据传输、上位机软件显示、数据库等组成。
1、信号采集主要通过电流、电压互感器采集母线上的电流电压值，也可以采集开关状态信息。采集信息送入现场电能质量采集装置（这种设备国内外都有合格产品，高端电能质量监测设备有法国施耐德ION7650，ABB，NI都有相关产品）。
2、在电能质量采集装置内进行数据处理，监测电压，电流值是否报警，高级一些的设备可以监测功率因数，有功功率，无功功率，视在功率，谐波状态等信息。
3、电能质量采集装置通过连接无线设备把数据发送给上位机，无线设备可以通过GPRS传输（这种需要购买手机卡，走流量），也可以通过无线电波传输，公用无线频带为433MHZ左右。电力系统有专用无线频带230MHZ。总之无线传输是手段，只要能合理、合法、准确、及时的把数据发送到上位机就可以了。一般还是用有限传输数据可靠。
4、上位机软件通过数值显示，波形图，频谱图，报表显示，报警输出等，显示电能质量采集装置发送的数据。并帮助监测人员分析电能质量问题。
5、数据库软件用于存储原始数据，波形数据等相关信息。

⑦ 电能质量监测仪的简介

针对目前国内谐波监测分析装置的使用情况，以及装置在运行过程中出现的问题，保定国电中科电气有限公司在原有产品的基础上成功改进、开发出了最新一代高性能、多功能的电能质量在线监测 装置。 主要用途： 可以实时监测显示系统频率、电网2-63次谐波电压和谐波电流、三相电压不平衡度、电压波动与闪变、电压偏差、电压基波有效值和真有效值、电流基波有效值和真有效值、基波有功功率、真功率因数等国标规定的全部电能质量参数。
随着我国国民经济的蓬勃发展，电力负荷急剧加大，换流装置在各领域广泛应用，各种冲击性和非线性负荷日益增加例如：水和食盐电解的硅整流装置、电气化铁路中的电力机车、拖动用硅整流电源、电弧炉、直流输电换流站及各种广泛应用的变频调速装置、交流调压装置等等，这些非线性负荷造成电力系统电流波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡等电能质量问题，给电力系统安全运行造成严重危害例如：引起保护及安全自动装置误动、引起旋转电机附加损耗、发热和机械振动，从而导致电容器过热，给电能计量及常及仪表带来误差，对通讯线路产生干扰等。我国为加强对电力谐波的监测、管理及治理，于1994年正式颁布了GB/T14549-93国家标准《电能质量--公用电网谐波》。
新型电能质量在线监测装置具有按国标要求采集电能质量各项参数、在线长时间工作的可靠性高、现场操作方便实用、可与中心站通讯等功能；同时，还可长时间记录、存储数据且读取数据方便。该装置采用与国外最新产品同等的DSP数字信号处理器和高速多路AD同采技术，在数据处理与显示存储上采用双DSP结构设计，功能强、便于操作与软件升级。

⑧ 跪求黑龙江08年电子设计大赛D题(也是2010浙江电子设计大赛c题）电能质量监测装置的资料，报告等。越多越好

一．任务

设计一个前置放大电路，使其在较宽的频带范围内具有良好的直流和交流特性。电路包括输入阻抗匹配、无源衰减网络、有源放大等环节，采用单端输入单端输出方式实现信号变换，电路方框如图A-1所示。

二．要求

2．1 基本要求

（1）输入阻抗：直流输入阻抗50Ω和1MΩ可选，允许误差2%。

（2）输入过载能力：50Ω阻抗可承受5V输入过载，1MΩ阻抗可承受36V输入过载，过载时间不低于1分钟。

（3）直流零点：输入短路时，电路输出直流电压偏离零点在2mV范围内。

（4）大信号1倍放大宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽为DC～10MHz，在1MΩ输入阻抗条件下测试，示波器监视无明显失真。

（5）大信号衰减10倍带宽特性：输入峰值为5V的正弦信号，电路的工作带宽为DC～10MHz，在1MΩ输入阻抗条件下测试，示波器监视无明显失真。

(6) 用单片机和显示装置显示输入信号频率。

2．2发挥部分

（1）10倍放大带宽特性：输入峰值为0.1V的正弦信号，放大10倍，电路的工作带宽为DC～10MHz，示波器监视无明显失真。

（2）大信号1倍放大扩展宽带特性：输入峰值为1V的正弦信号，电路的工作带宽为DC～35MHz。

（3）输入峰值为0.1V正弦，设置衰减10倍，再放大10倍，电路工作带宽为DC～35MHz，输出信号的幅度过冲可控制在理论输出值的10%内。

（4）在（2）的条件下，输出阻抗尽可能小。

（5）特色创新。

三、说明

1．该电路要求选用三个以上TI公司的器件（单片机和模拟器件）。

2．基本部分在放大电路负载开路的条件下测试。发挥部分在放大电路带1kΩ电阻负载下测试。

3．有源放大电路采用正负5V电源，电源可由外部直接提供。

4．状态的选择可由手动开关实现，禁止输入输出端直通短接。

5．电路中设置有必要的测试点。

四．评分标准

内容
得分

设计报告
20分

基本部分
50分

发挥部分

50分

运水机器人（B题）

【本科组】

一．任务

如图B-1所示,有A、B、C三个区，A区为给水区，有给水装置（简称A容器），B区为输送线路，C区为存水区，有存水装置（简称C容器）。

在比赛开始时A容器装一定量的水，容器大小、水量及放置方式任意；B区有一条黑色引导线，引导线两端有两条与引导线垂直的黑色边界线，线宽不大于20mm；其尺寸如图B-2所示。C容器的形状、容量及放置方式在固定底板上自定，口径不得大于100mm，比赛开始把C容器清空。

设计一套自动送水机器人系统，由送水机器人（以下简称小车）将水从A区通过B区运至C区。该系统包括A区的自动（或手动）给水装置；往返于A、C区之间的小车； C区存水装置；固定底板。

图B-1 参考图（单位：mm）

图B-2 线路图（单位：mm）

二．要求

2．1 基本要求

（1） 小车能完成运水和自动贮水功能。

（2）小车可显示运水量和运水时间。

（3）小车上的贮水器水溢出时有自动报警功能。

（4）在1分钟内运送尽可能多的水。

（5）小车及安放的运水容器总垂直高度不得超过300mm，小车上的储水装置容量小于等于600ml,口径小于100mm。小车所载的水卸到C容器采用自动贮水。

2．2 发挥部分

（1）A区给水采用自动方式完成。

（2）小车在1分钟内完成100ml定量自动取水、送水和贮水，误差＜5%。

（3）小车在尽可能短的时间内，完成1000ml自动取水，送水和贮水，误差＜5%。

（4） 小车在1分钟内运送100ml水时必须绕过D障碍物（放置在B区，距黑色引导线5cm 的任意一点，直径为5cm，高度10cm的黑色园柱体）。

（5）其它特色与创新。

三、说明

小车运行过程中不得人工参与，小车要自备电源，不得有任何外部引线。

四．评分标准

内容
得分

设计报告
20分

基本部分
50分

发挥部分
50分

24V交流单相在线式不间断电源(D题)

【本科组】

一．任务

设计并制作输出电压为24VAC在线式不间断电源，结构框图如图D-1所示。

图D-1

二．要求：

2.1 基本要求

（1）在交流供电U1=36VAC和直流供电U3=36VDC两种情况下，保证输出电压U2=24VAC，且保证其频率为50±1Hz，额定输出电流1A；

（2）切断交流电源后，在输出满载情况下工作时间不少于30秒钟；

（3）交流供电时，电源达到以下要求：

1）电压调整率：满载条件下，U1从29VAC增加至43VAC，U2变化不超过5%；

2） 负载调整率：U1=36VAC、U2=24VAC，从空载到满载，U2变化不超过5%；

（4）蓄电池供电时，满载条件下，效率不低于65%（）；

（5）具有输出短路保护功能。

2.2 发挥部分

（1）交流供电时，将电压调整率提高至2%，条件同基本部分。

（2）蓄电池供电时，在满载条件下，将效率提高至80%。

（3）满载条件下，输出为正弦波，失真度不大于5%。

（4）具有给蓄电池充电功能，充电电流不小于0.1A，充电电路对蓄电池不能过充。

（5）具有欠压保护功能：当蓄电池的放电电压≤29V时整机自动保护停止工作。

（6）其他。

三、说明

1．不得采用DC-DC、DC-AC等电源模块，不得使用不间断电源产品改制。

2．注意作品制作工艺，留出测试端口。

四．评分标准

内容
得分

设计报告
20分

基本部分
50分

发挥部分
50分

医院病床输液监控系统（E题）

【本科组】

一. 任务

设计并制作一套用于医院病床的输液监控系统，它由护士站主机和病房输液监控器两部分组成，输液装置和系统结构如图E-1，图E-2所示。

图E-1. 病床电控输液装置

图E-2. 住院病房输液监控系统

二．要求

2．1 基本要求

（1）病床输液监控器具有站号和点滴速度等参数的输入设定功能，在显示器上能同时显示站号、设定点滴速度和当前实际点滴速度。

（2）在漏斗处检测点滴速度，并能动态显示点滴速度（滴/分）。

（3）通过改变h2控制点滴速度，点滴速度设定范围为50～120（滴/分），控制误差范围为设定值±10%。

（4）调整时间≤3min（从改变设定值起到点滴速度基本稳定，能人工读出数据为止）。

（5）输液结束(滴速为零)或发生异常情况（输液瓶顶部距滑轮小于5cm，漏斗距受液瓶顶部小于5cm）时，应在3秒内发出声光报警信号。

2．2 发挥部分

设计并制作一个由主站控制128个从站并采用有线通信的输液监控系统，128个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套点滴速度监控装置，其他从站为模拟从站（仅要求制作一个模拟从站,从站号可任意设定）。

（1）主站能巡回显示各从站的编号、设定点滴速度和当前点滴速度。巡回时间（3-10秒）可由主站任意设定。

（2）收到从站发来的报警信号后，主站能声光报警并显示相应的从站号，并可用手动方式解除报警状态。

（3）从站直流电源均由主站集中供给，主站和从站间的通信协议自定，但应尽可能减少主站和从站间连接线数量，通信距离要求大于30米。

（4）任一从站的输液点滴速度均可由主站设定。

（5）其他创新功能。

三. 说明

1．控制电机类型不限，其安装位置及安装方式自定。

2．储液瓶可用医用250mL注射液玻璃瓶或输液袋（瓶中为无色透明液体）。

3．受液瓶用1.25L的饮料瓶。

4．点滴器采用针柄颜色为深蓝色的医用一次性输液器。

5．赛区测试时，仅提供医用移动式点滴支架，其高度约1.8m，也可自带支架。

四．评分标准

内容
得分

设计报告
20分

基本部分
50分

发挥部分
50分

⑨ 电能质量监测装置的技术指标

3.1 频率测量
测量范围：45～55Hz，中心频率50Hz，测量条件：信号基波分量不小于80%F.S.
测量误差: ≤0.02Hz
3.2 输入电压量程：AC10～120V
3.3 输入电流量程：5A
3.4 基波电压和电流幅值：基波电压允许误差≤0.5%F.S.；基波电流允许误差≤1%F.S.
3.5 基波电压和电流之间相位差的测量误差：≤0.5°
3.6 谐波电压含有率测量误差：≤0.1%
3.7 谐波电流含有率测量误差：≤0.2%
3.8 三相电压不平衡度误差：≤0.2%
3.9 电压偏差误差：≤0.2%
3.10 电压变动误差：≤0.2%
3.11 功率偏差：≤5%
3.12 闪变误差：≤5%
采用基准算法对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均无近似计算，采用高精度A/D（16 位），同时采样，采集速率12.8 kHz，符合国标A 级仪器要求。 在线式电能质量监测装置内置512M 内存，以5分钟为单位存储数据，每通道可以连续存储4个月的历史数据。
支持TCP/IP、RS232、485等多种通讯方式，支持部颁103、MODBUS规约,可以实现数据上传功能. 单台或多台GDDN-500C装置可以组屏，屏体上可配置工控机、LED显示器和后台分析软件组成现场工作站，也可以将所有数据远传至监控中心。
多台GDDN-500C装置可以组成远程谐波监控网络，将所有数据通讯传输到各个工作站或监控中心，通过后台分析软件实现远程多级监控和分级管理。
后台监测分析系统支持：远程设置站点参数；可切换至被监测的任一变电站的任一线路显示实时数据、波形、频谱；输出各种功能曲线并可对曲线进行缩放、平移、对比； 生成电能质量饼形、柱形分布图；自动输出电能质量统计报表、统计最大值、95%概率值、最小值、平均值。 该装置根据客户需求可加装打印机功能，也可以在后台分析软件中添加其它数据、功能。