安科瑞電能質量在線監測裝置

安科瑞 繆凱倫

安科瑞電能質量在線監測裝置采用了高性能多核平臺和嵌入式操作系統，遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術-電能質量測量方法》中規定的各電能質量指標的測量方法進行測量，集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監測、電壓不平衡度監測、事件記錄、測量控制等功能為一體。裝置在電能質量指標參數測量方法的標準化和指標參數的測量精度以及時鐘同步、時件標記功能等各個方面均達到了 IEC61000-4-30 A 級標準，能夠滿足 110kV 及以下供電系統電能質量監測的要求，廣泛適用于化工、鋼鐵、冶金、醫院、數據中心、交通建筑等行業的電能質量監測。

1.2.1 高性能的硬件平臺

裝置采用基于 Xilinx SoC 構架的雙 ARM 內核處理器，ARM1 用來數據采樣、電能質量數據計算，ARM2 運行嵌入式 Linux、TCP/IP 協議、Http 協議、Web 服務器、電能質量數據的存儲、統計、分析。裝置每周波采樣高達 1024 點，具備高測量精度能準確記錄故障波形。

采用 eMMC 進口高速存儲芯片容量達到 32GB，可以長期存儲事件記錄與故障波形等數據。具備友好的人機界面，800*480 像素點陣彩色大尺寸液晶可就地查看實時波形與故障波形，方便用戶故障分析。

1.2.2 豐富的接口資源

16 路交流電壓/電流通道，可同時接入多組電壓電流，如單組電壓電流、雙組電壓電流等；

16 路可編程無源繼電器出口、22 路有源開關量輸入通道；

2 路 RS485 接口支持 Modbus-RTU 規約；

4 路以太網接口，支持 Modbus-TCP、IEC61850、Web Server；

1 路 GPS 對時接口，支持 IRIG-B 對時方式；

1 路 RS232 接口，用于接入打印機；

1 路 USB 接口，可用于文件導出及裝置維護。

1.2.3 可靠性設計

裝置軟硬件具有持續完善的自檢功能，抗干擾性能好，裝置通過多項電磁兼容檢測認證，電快速瞬變脈沖群、靜電放電、浪涌抗干擾性能均達到國家標準。

1.3 功能對照表

本系列裝置除具有常規的電能質量穩態指標的監測外，還對電能質量的暫態擾動、瞬態沖擊監測和記錄，具有較強的實用性。

1.5.2 記錄存儲功能：

可對監測點數

之后按"*先出"原則更新。

1.5.3 統計功能

裝置具有對主要監測指標的在線統計功能，可統計一天內監測指

平均值等。

1.5.4 通訊功能

裝置提供多種通訊接口方式，實現監測數據的實時傳輸或定時提取存儲記錄，可通過工

業以太網接口與遠方電能質量管理中心通訊，也可通過 RS232/RS485 接口，以 Modem 或

GPRS 方式與遠方通訊。裝置支持 Modbus-TCP/RTU 通訊協議、IEC 61850 MMS 協議。

1.5.5GPS 對時功能

裝置具有 GPS 硬對時接口，可以接受 IRIG-B 碼對時或者秒脈沖對時信號，保持與遠方

管理中心的時鐘一致。

1.5.6 告警功能

可根據用戶設定的電能質量指標的限值，啟動指標報警功能。

1.5.7 錄波功能

裝置對每個告警事件都進行錄波，并提供手動錄波功能。

1.5.8 本地 PQDIF 文件生成功能

統計數據及事件記錄可以 PQDIF 文件格式保存。

1.5.9Web 功能

集成嵌入式 Web Server 功能，支持不同權限等級的用戶登錄訪問。不同等級用戶使用

不同 8 位密碼登錄，分別為“游客"：00000000；“管理員"：********；“調試員"：********。

用戶可通過瀏覽器直接連接裝置，可實時查看電能質量數據和整定裝置參數。

連接方法：

1.將裝置與電腦用網線互聯；

62.進入系統設置-通訊設置菜單查看所連接以太網口對應的 IP 地址，例如：

192.168.103.219；

3.將電腦 IP 與裝置 IP 設置到同一網段；

4.打開電腦 IE 瀏覽器在地址輸入欄輸入 IP 地址并回車。如圖所示

2 技術參數

2.1 工作電源

額定值：AC/DC220、AC/DC110V或DC48V

允許偏差：

－20％～＋20％；

功率消耗：

不大于15W；

2.2 交流電流輸入

輸入方式：

電流互感器輸入；

額定值In：

5A或1A；

測量范圍：

0～1.2In；

功率消耗：

不大于0.5VA/路；

過載能力：

1.2In 連續工作；

20倍額定電流允許1s。

2.3 交流電壓輸入

輸入方式：

電壓互感器輸入；

額定值Un：

57.74V/100V或220V/380V；

測量范圍：

0～1.2Un；

功率消耗：

不大于0.5VA/路；

過載能力：

1.2Un 連續工作;

4倍額定電壓允許1s。

2.4 開關量輸入

額定電壓：

AC/DC220V、AC/DC110V或DC48V；

輸入方式：

無源接點，需要外接電源；

2.5 開關量輸出

機械壽命：

≥10000次；

輸出方式：

無源干接點；

接通容量：

≤4000W或≤384VA；

導通電流：

連續≥16A(AC250V/DC24V)，短時(200ms)≥30A;

2.6 通訊接口

2.6.1 以太網

接口速率：

10/100M 自適應；

接口類型：

10/100Base—T；10

支持TCP/IP，FTP 協議；

2.6.2RS485 接口

接口速率： RS485：300～57600bps；

帶光電隔離

2.10 安全性能

2.10.1 絕緣強度

裝置能承受有效值為2kV、頻率為50Hz、歷時1min 的絕緣強度試驗，而無擊穿和閃絡

現象。

2.10.2 絕緣電阻

用開路電壓為500V 的兆歐表測量裝置的絕緣電阻值，正常試驗大氣條件下各等級的各

回路絕緣電阻不小于20MΩ。

2.10.3 沖擊電壓

在正常試驗大氣條件下，裝置的電源輸入回路、交流輸入回路、輸出觸點回路對地以及

回路之間能承受1.2/50μs 的標準雷電波的短時沖擊電壓試驗，開路試驗電壓5kV。

2.10.4 耐濕熱性能

裝置應能承受GB/T 2423.9-2001 規定的恒定濕熱試驗。試驗溫度+40℃±2℃、相對濕度

(93 ± 3)％，試驗時間為48小時，在試驗結束前2小時內，用500V直流兆歐表，測量各外引帶

電回路部分外露非帶電金屬部分及外殼之間、以及電氣上無聯系的各回路之間的絕緣電阻應

不小于1.5MΩ；介質耐壓強度不低于介質強度試驗電壓幅值的75％。12

2.11 電磁兼容性能

1)電壓暫降和短時中斷抗擾度滿足 GB/T 17626.11 和 GB/T17626.29 的要求；

2)射頻電磁場輻射抗擾度應按照 GB/T 17626.3 中規定，滿足嚴酷等級 4 級的要求；

3)電快速瞬變脈沖群抗擾度應按照 GB/T17626.4 中規定，滿足嚴酷等級 4 級的要求，重復頻

率 100kHz。

4)靜電放電抗擾度應按照 GB/T 17626.2 中規定，滿足嚴酷等級 4 級的要求；

5)浪涌抗擾度應按照 GB/T 17626.5 中規定，滿足嚴酷等級 4 級的要求；

6)工頻磁場抗擾度應按照 GB/T 17626.8 中規定，滿足嚴酷等級 4 級的要求；

7)射頻場感應的傳導騷擾抗擾度應按照 GB/T 17626.6 中規定，滿足嚴酷等級 3 級的要求；

8)振蕩波抗擾度應按照 GB/T 17626.12 中規定，滿足嚴酷等級 4 級的要求。

2.12 機械性能

2.12.1 振動

裝置能承受GB/T 11287-2000

中3.2.1

及3.2.2

規定的嚴酷等級為I

級的振動耐久能力

試驗。

2.12.2 沖擊

裝置能承受GB/T14537-1993

中4.2.1

及4.2.2

規定的嚴酷等級為I

級的沖擊響應試驗。

2.12.3 碰撞

裝置能承受 GB/T14537-93 中 4.3 規定的嚴酷等級為 I 級的碰撞試驗。

4 人機界面

本系列裝置采用了5寸彩色LCD，分辨率800×480?？娠@示實時波形與事件波形，協助

用戶更好的分析故障，裝置界面友好，功能豐富，操作簡潔。

4.1 按鍵

裝置配有上鍵、下鍵、左鍵、右鍵、確認鍵、ESC 鍵(退出)、“+"鍵、“-"鍵以及 Rst 鍵(復

位)等 9 個鍵。

裝置上電后，自動進入主界面。主界面主要顯示實時各通道有效值及相位角、回路頻率、

事件數目、時間及通訊狀態。

4.2.2 主菜單

主菜單設有“實時數據"、“電能質量"、“事件記錄"、“用戶定值"、“系統設置"、

“裝置調試"等 6 個圖標，選中的菜單項反色顯示，按確認鍵可以進入選中的菜單項。左下

角顯示實時時間，右上角處顯示選中的菜單項的下一級菜單條目信息。

主菜單

4.2.3 實時數據

通過主菜單選擇實時數據，進入實時數據界面。實時數據菜單主要有“電壓電流"、“實

時波形"、“矢量圖"、“功率"、“電能"等。

實時數據菜單

211)實時數據-電壓電流

電壓電流界面用于顯示近3S內，各AD通道有效值及相位角，以及各回路頻率，如果

有下一頁/上一頁，左下角相應指示會高亮。

(注1：本裝置所有相位角均以A相電壓基波相位角為基準)。

(注2：根據高亮三角形的指示，按相應上/下/左/右鍵可以進行翻頁)。

電壓電流

2)實時數據-實時波形

實時波形界面主要顯示當前采樣值波形，按上下鍵選擇上下頁面，按確認鍵可以選擇通

道，選中為反色顯示，當前光標為藍底白字顯示，實時波形可選通道為當前所有對應通道，

事件波形只能選擇對應線路通道。上面的通道選擇為電壓通道選擇，下面的通道選擇為電流

通道選擇。通道選擇左側為所選擇通道的名稱，該名稱顏色與波形及縱軸所在位置所對應的

數據顏色一致。事件波形顯示有效值波形，實時數據顯示采樣值波形。

22實時波形界面

通道選擇界面

3)實時數據-矢量圖

矢量圖界面顯示當前回路的電壓電流的矢量效果圖，并顯色當前回路的負序、零序、正

序的電壓、電流、電壓不平衡、電流不平衡數據。

23矢量圖界面

4)實時數據-功率

功率界面顯示各回路的有功功率、無功功率、功率因數、視在功率、諧波功率(基波)等

數據信息。

功率界面

5)實時數據-電能

功率界面顯示各回路的正向有功、正向無功、反向有功、反向無功、諧波電能等數據信

息。

24電能界面

4.2.4 電能質量

通過主菜單選擇電能質量，進入電能質量菜單界面。電能質量菜單主要有“諧波"、“諧

波功率"、“間諧波"、“諧波電能"、“不平衡/偏差"、“波動/閃變"等。

電能質量

1)電能質量-諧波

諧波界面有圖表 2 個部分組成，諧波圖顯示當前選擇通道的諧波畸變率與諧波次數的柱

狀圖。諧波表顯示當前通道 1~63 諧波的有效值、畸變率數據，左右鍵進行圖表切換。在表

界面下，需要按確認鍵進入當前選中的通道(此時，通道處上下指示均變灰色，“按確認鍵進

25行翻頁處"指示變量)，才能按上下鍵進行翻頁，查看 1~63 次諧波數據信息，按 ESC 鍵返回

到通道選擇。

諧波圖

諧波表

2)電能質量-諧波功率

諧波功率界面分別顯示當前選中回路 ABC 相 1~63 次諧波的功率信息。查看 11~63 次

諧波功率數據操作方法與 4.3.4.2 節相同。

26諧波功率

3)電能質量-間諧波

間諧波界面顯示 1.5~62.5 次間諧波有效值及畸變率數據。

間諧波

4)電能質量-諧波電能

諧波電能界面顯示當前選中回路 1 ~ 63 諧波電能數據。

27諧波電能

5)電能質量-高頻諧波

高頻諧波界面顯示當前選中通道數據。

高頻諧波

6)電能質量-不平衡/偏差

不平衡/偏差界面顯示各電壓通道的上下偏差、各回路的頻率偏差、序分量的幅值和不

平衡度(電壓通道)。

28不平衡/偏差

7)電能質量-波動/閃變

波動/閃變界面顯示各電壓通道的波動、閃變數據。

波動/閃變

4.2.5 事件記錄

通過主菜單選擇事件記錄，進入事件記錄菜單界面。事件記錄菜單主要有“暫態事件"、

“穩態事件"、“工作日記"等。

29事件記錄

1)電能質量-暫態事件

暫態事件包含電壓暫升、電壓暫降、電壓短時中斷等 3 種事件。按確認鍵可以查看詳細

信息。在詳細信息界面(圖右)，按確認鍵可以查看事件波形，事件波形界面請參照 4.3.3.3 節。

暫態事件

2)電能質量-穩態事件

穩態事件包含除暫態事件以為的所有事件。其具體操作與暫態事件(4.3.5.2 節)一致。

3)電能質量-工作日記

工作日志包含運行中出現的異常以及參數的修改等信息。

30工作日記

4.2.7 用戶定值

通過主菜單選擇用戶定值，進入用戶定值菜單界面。用戶定值菜單主要有基本參數、功

能參數、繼電器設置等。

用戶定值界面

1)用戶定值-基本參數

基本參數界面顯示用戶定值的一些基本數據，如接線方式、標稱電壓、標稱電流等數據。

按確認鍵進入數據修改，按上下鍵修改參數。當參數設置完畢后，按返回鍵會提醒修改數據

是否保存，如需保存，將進行密碼校驗，密碼校驗成功時，會提示保存成功，若校驗失敗。

31則提示是否重新輸入。在密碼校驗界面，按返回鍵會提示是否確認返回。

注：除裝置調試外的密碼均為用戶密碼，默認為 0008，裝置調試默認密碼為 1008。

基本參數

密碼校驗

2)用戶定值-功能參數

功能參數界面顯示用戶定值的功能數據，如電壓上下限，頻率上下限等。其操作與基本

32參數(4.3.6.2 節)一致，同樣也需要密碼校驗(4.3.6.2 節)才能保存生效。

功能參數

3)用戶定值-繼電器設置

繼電器設置界面用于設置繼電器，根據繼電器配置顯示界面的繼電器編號信息，可以知

道哪些繼電器被使用以及該繼電器所處于的狀態。如暫態電壓所對應的繼電器編號為

A000 C000 0000 0000， A 對應一位，C 對應第五位，則說明繼電器 1 和繼電器 5 被投入

到功能暫態電壓使用，且繼電器 1 處于 A 狀態(保持狀態)，繼電器 5 處于 C 狀態(脈沖狀態)。

注 1：只有當繼電器投入該功能使用時，才會顯示其狀態，未投入使用時，為 0。

注 2：同一個繼電器可以被配置到多個功能下，同一個功能可以配置多個繼電器。

注 3：一個繼電器可以有多種狀態，不同功能下，同一個繼電器可以被配置為不同的狀

態，如繼電器 1 在功能暫態電壓下處于 A 狀態、而在瞬態電壓下處于 B/C 狀態。

33繼電器配置顯示界面

在繼電器設置界面，所有繼電器功能默認為退出，按確認鍵，進入功能選擇，按左右鍵

移動光標。光標所在位置為藍色背景，具體配置反色顯示。

繼電器設置界面

34繼電器設置界面

4.2.8 系統設置

通過主菜單選擇系統設置，按確認鍵進入系統設置菜單界面。系統設置菜單主要有“通

訊設置"、“顯示設置"、“密碼設置"、“文件管理"、“裝置信息"等。

系統設置

1)系統設置-通訊設置

通訊設置主要用來設置以太網和串口。

35通訊設置

2)系統設置-顯示設置

顯示設置用來設置語言(目前只支持中文)、對比度(0-99)、自動熄屏時間(10-999 秒)、系

統時間等。設置完畢后，需要密碼校驗(4.3.6.2 節)。

顯示設置

3)系統設置-密碼設置

密碼設置用于修改用戶密碼。按右鍵進入密碼區域，按左鍵返回到文字區域。按確認鍵

檢測原密碼是否正確，新密碼 2 次輸入是否一致。

36密碼設置界面

4)系統設置-文件管理

文件管理用于文件的導出。

文件管理界面

5)系統設置-裝置信息

裝置信息界面顯示當前裝置版本信息。

4.2.9 裝置調試菜單

通過主菜單選擇裝置調試，進入裝置調試菜單界面。裝置調試菜單主要有“零漂調整"、

“幅值調整"、“開入顯示"、“信號開出"、“指示燈"、“U盤升級"等。

37進入零漂調整界面和幅值調整界面前，需要進行密碼校驗，校驗成功后方可進入相關界

面。此處密碼默認為 1008。

裝置調試菜單

1)裝置調試-零漂調整

零漂調整界面用于調整對應 AD 通道零漂系數。

零漂調整界面

2)裝置調試-幅值調整

幅值調整界面用于調整對應 AD 通道有效值系數。

38幅值調整界面

3)裝置調試-開入顯示

開入顯示顯示開入繼電器的分、合狀態信息。

開入顯示

4)裝置調試-信號開出

信號開出不僅顯示當前開出狀態信息，也可以用于控制開出繼電器的分、合狀態。當退

出信號開出界面時，會重新計算所有開出所對應的繼電器狀態。按確認鍵進入控制欄。

39信號開出界面

5)裝置調試-指示燈

指示燈界面顯示當前指示燈狀態信息，也可以用于控制指示燈的分、合狀態。當退指示

燈界面時，會重新計算所有指示燈的狀態。按確認鍵進入控制欄。

指示燈界面

6)裝置調試-U 盤升級

U 盤升級界面用于通過使用 U 盤升級系統程序安科瑞電能質量在線監測裝置