安科瑞电能质量在线监测装置

安科瑞 缪凯伦

安科瑞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、时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。

1.2.1 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 用来数据采样、电能质量数据计算，ARM2 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。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。

1.5.2 记录存储功能：

可对监测点数

之后按"*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

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。

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；

62.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

2 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；10

支持TCP/IP，FTP 协议；

2.6.2RS485 接口

接口速率： RS485：300～57600bps；

带光电隔离

2.10 安全性能

2.10.1 绝缘强度

装置能承受有效值为2kV、频率为50Hz、历时1min 的绝缘强度试验，而无击穿和闪络

现象。

2.10.2 绝缘电阻

用开路电压为500V 的兆欧表测量装置的绝缘电阻值，正常试验大气条件下各等级的各

回路绝缘电阻不小于20MΩ。

2.10.3 冲击电压

在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路对地以及

回路之间能承受1.2/50μs 的标准雷电波的短时冲击电压试验，开路试验电压5kV。

2.10.4 耐湿热性能

装置应能承受GB/T 2423.9-2001 规定的恒定湿热试验。试验温度+40℃±2℃、相对湿度

(93 ± 3)％，试验时间为48小时，在试验结束前2小时内，用500V直流兆欧表，测量各外引带

电回路部分外露非带电金属部分及外壳之间、以及电气上无联系的各回路之间的绝缘电阻应

不小于1.5MΩ；介质耐压强度不低于介质强度试验电压幅值的75％。12

2.11 电磁兼容性能

1)电压暂降和短时中断抗扰度满足 GB/T 17626.11 和 GB/T17626.29 的要求；

2)射频电磁场辐射抗扰度应按照 GB/T 17626.3 中规定，满足严酷等级 4 级的要求；

3)电快速瞬变脉冲群抗扰度应按照 GB/T17626.4 中规定，满足严酷等级 4 级的要求，重复频

率 100kHz。

4)静电放电抗扰度应按照 GB/T 17626.2 中规定，满足严酷等级 4 级的要求；

5)浪涌抗扰度应按照 GB/T 17626.5 中规定，满足严酷等级 4 级的要求；

6)工频磁场抗扰度应按照 GB/T 17626.8 中规定，满足严酷等级 4 级的要求；

7)射频场感应的传导骚扰抗扰度应按照 GB/T 17626.6 中规定，满足严酷等级 3 级的要求；

8)振荡波抗扰度应按照 GB/T 17626.12 中规定，满足严酷等级 4 级的要求。

2.12 机械性能

2.12.1 振动

装置能承受GB/T 11287-2000

中3.2.1

及3.2.2

规定的严酷等级为I

级的振动耐久能力

试验。

2.12.2 冲击

装置能承受GB/T14537-1993

中4.2.1

及4.2.2

规定的严酷等级为I

级的冲击响应试验。

2.12.3 碰撞

装置能承受 GB/T14537-93 中 4.3 规定的严酷等级为 I 级的碰撞试验。

4 人机界面

本系列装置采用了5寸彩色LCD，分辨率800×480。可显示实时波形与事件波形，协助

用户更好的分析故障，装置界面友好，功能丰富，操作简洁。

4.1 按键

装置配有上键、下键、左键、右键、确认键、ESC 键(退出)、“+"键、“-"键以及 Rst 键(复

位)等 9 个键。

装置上电后，自动进入主界面。主界面主要显示实时各通道有效值及相位角、回路频率、

事件数目、时间及通讯状态。

4.2.2 主菜单

主菜单设有“实时数据"、“电能质量"、“事件记录"、“用户定值"、“系统设置"、

“装置调试"等 6 个图标，选中的菜单项反色显示，按确认键可以进入选中的菜单项。左下

角显示实时时间，右上角处显示选中的菜单项的下一级菜单条目信息。

主菜单

4.2.3 实时数据

通过主菜单选择实时数据，进入实时数据界面。实时数据菜单主要有“电压电流"、“实

时波形"、“矢量图"、“功率"、“电能"等。

实时数据菜单

211)实时数据-电压电流

电压电流界面用于显示近3S内，各AD通道有效值及相位角，以及各回路频率，如果

有下一页/上一页，左下角相应指示会高亮。

(注1：本装置所有相位角均以A相电压基波相位角为基准)。

(注2：根据高亮三角形的指示，按相应上/下/左/右键可以进行翻页)。

电压电流

2)实时数据-实时波形

实时波形界面主要显示当前采样值波形，按上下键选择上下页面，按确认键可以选择通

道，选中为反色显示，当前光标为蓝底白字显示，实时波形可选通道为当前所有对应通道，

事件波形只能选择对应线路通道。上面的通道选择为电压通道选择，下面的通道选择为电流

通道选择。通道选择左侧为所选择通道的名称，该名称颜色与波形及纵轴所在位置所对应的

数据颜色一致。事件波形显示有效值波形，实时数据显示采样值波形。

22实时波形界面

通道选择界面

3)实时数据-矢量图

矢量图界面显示当前回路的电压电流的矢量效果图，并显色当前回路的负序、零序、正

序的电压、电流、电压不平衡、电流不平衡数据。

23矢量图界面

4)实时数据-功率

功率界面显示各回路的有功功率、无功功率、功率因数、视在功率、谐波功率(基波)等

数据信息。

功率界面

5)实时数据-电能

功率界面显示各回路的正向有功、正向无功、反向有功、反向无功、谐波电能等数据信

息。

24电能界面

4.2.4 电能质量

通过主菜单选择电能质量，进入电能质量菜单界面。电能质量菜单主要有“谐波"、“谐

波功率"、“间谐波"、“谐波电能"、“不平衡/偏差"、“波动/闪变"等。

电能质量

1)电能质量-谐波

谐波界面有图表 2 个部分组成，谐波图显示当前选择通道的谐波畸变率与谐波次数的柱

状图。谐波表显示当前通道 1~63 谐波的有效值、畸变率数据，左右键进行图表切换。在表

界面下，需要按确认键进入当前选中的通道(此时，通道处上下指示均变灰色，“按确认键进

25行翻页处"指示变量)，才能按上下键进行翻页，查看 1~63 次谐波数据信息，按 ESC 键返回

到通道选择。

谐波图

谐波表

2)电能质量-谐波功率

谐波功率界面分别显示当前选中回路 ABC 相 1~63 次谐波的功率信息。查看 11~63 次

谐波功率数据操作方法与 4.3.4.2 节相同。

26谐波功率

3)电能质量-间谐波

间谐波界面显示 1.5~62.5 次间谐波有效值及畸变率数据。

间谐波

4)电能质量-谐波电能

谐波电能界面显示当前选中回路 1 ~ 63 谐波电能数据。

27谐波电能

5)电能质量-高频谐波

高频谐波界面显示当前选中通道数据。

高频谐波

6)电能质量-不平衡/偏差

不平衡/偏差界面显示各电压通道的上下偏差、各回路的频率偏差、序分量的幅值和不

平衡度(电压通道)。

28不平衡/偏差

7)电能质量-波动/闪变

波动/闪变界面显示各电压通道的波动、闪变数据。

波动/闪变

4.2.5 事件记录

通过主菜单选择事件记录，进入事件记录菜单界面。事件记录菜单主要有“暂态事件"、

“稳态事件"、“工作日记"等。

29事件记录

1)电能质量-暂态事件

暂态事件包含电压暂升、电压暂降、电压短时中断等 3 种事件。按确认键可以查看详细

信息。在详细信息界面(图右)，按确认键可以查看事件波形，事件波形界面请参照 4.3.3.3 节。

暂态事件

2)电能质量-稳态事件

稳态事件包含除暂态事件以为的所有事件。其具体操作与暂态事件(4.3.5.2 节)一致。

3)电能质量-工作日记

工作日志包含运行中出现的异常以及参数的修改等信息。

30工作日记

4.2.7 用户定值

通过主菜单选择用户定值，进入用户定值菜单界面。用户定值菜单主要有基本参数、功

能参数、继电器设置等。

用户定值界面

1)用户定值-基本参数

基本参数界面显示用户定值的一些基本数据，如接线方式、标称电压、标称电流等数据。

按确认键进入数据修改，按上下键修改参数。当参数设置完毕后，按返回键会提醒修改数据

是否保存，如需保存，将进行密码校验，密码校验成功时，会提示保存成功，若校验失败。

31则提示是否重新输入。在密码校验界面，按返回键会提示是否确认返回。

注：除装置调试外的密码均为用户密码，默认为 0008，装置调试默认密码为 1008。

基本参数

密码校验

2)用户定值-功能参数

功能参数界面显示用户定值的功能数据，如电压上下限，频率上下限等。其操作与基本

32参数(4.3.6.2 节)一致，同样也需要密码校验(4.3.6.2 节)才能保存生效。

功能参数

3)用户定值-继电器设置

继电器设置界面用于设置继电器，根据继电器配置显示界面的继电器编号信息，可以知

道哪些继电器被使用以及该继电器所处于的状态。如暂态电压所对应的继电器编号为

A000 C000 0000 0000， A 对应一位，C 对应第五位，则说明继电器 1 和继电器 5 被投入

到功能暂态电压使用，且继电器 1 处于 A 状态(保持状态)，继电器 5 处于 C 状态(脉冲状态)。

注 1：只有当继电器投入该功能使用时，才会显示其状态，未投入使用时，为 0。

注 2：同一个继电器可以被配置到多个功能下，同一个功能可以配置多个继电器。

注 3：一个继电器可以有多种状态，不同功能下，同一个继电器可以被配置为不同的状

态，如继电器 1 在功能暂态电压下处于 A 状态、而在瞬态电压下处于 B/C 状态。

33继电器配置显示界面

在继电器设置界面，所有继电器功能默认为退出，按确认键，进入功能选择，按左右键

移动光标。光标所在位置为蓝色背景，具体配置反色显示。

继电器设置界面

34继电器设置界面

4.2.8 系统设置

通过主菜单选择系统设置，按确认键进入系统设置菜单界面。系统设置菜单主要有“通

讯设置"、“显示设置"、“密码设置"、“文件管理"、“装置信息"等。

系统设置

1)系统设置-通讯设置

通讯设置主要用来设置以太网和串口。

35通讯设置

2)系统设置-显示设置

显示设置用来设置语言(目前只支持中文)、对比度(0-99)、自动熄屏时间(10-999 秒)、系

统时间等。设置完毕后，需要密码校验(4.3.6.2 节)。

显示设置

3)系统设置-密码设置

密码设置用于修改用户密码。按右键进入密码区域，按左键返回到文字区域。按确认键

检测原密码是否正确，新密码 2 次输入是否一致。

36密码设置界面

4)系统设置-文件管理

文件管理用于文件的导出。

文件管理界面

5)系统设置-装置信息

装置信息界面显示当前装置版本信息。

4.2.9 装置调试菜单

通过主菜单选择装置调试，进入装置调试菜单界面。装置调试菜单主要有“零漂调整"、

“幅值调整"、“开入显示"、“信号开出"、“指示灯"、“U盘升级"等。

37进入零漂调整界面和幅值调整界面前，需要进行密码校验，校验成功后方可进入相关界

面。此处密码默认为 1008。

装置调试菜单

1)装置调试-零漂调整

零漂调整界面用于调整对应 AD 通道零漂系数。

零漂调整界面

2)装置调试-幅值调整

幅值调整界面用于调整对应 AD 通道有效值系数。

38幅值调整界面

3)装置调试-开入显示

开入显示显示开入继电器的分、合状态信息。

开入显示

4)装置调试-信号开出

信号开出不仅显示当前开出状态信息，也可以用于控制开出继电器的分、合状态。当退

出信号开出界面时，会重新计算所有开出所对应的继电器状态。按确认键进入控制栏。

39信号开出界面

5)装置调试-指示灯

指示灯界面显示当前指示灯状态信息，也可以用于控制指示灯的分、合状态。当退指示

灯界面时，会重新计算所有指示灯的状态。按确认键进入控制栏。

指示灯界面

6)装置调试-U 盘升级

U 盘升级界面用于通过使用 U 盘升级系统程序安科瑞电能质量在线监测装置