一、產(chǎn)品簡介

　　1、交流電量的概述：近年來，隨著我國電力事業(yè)的迅猛發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模日益擴大，以往電能緊缺的問題已經(jīng)逐步解決，但與此同時，有關(guān)電能質(zhì)量的問題卻日益緊迫地擺在了我們的面前。電能質(zhì)量的問題成為了現(xiàn)在電力行業(yè)面臨的最為緊迫的課題。

　　隨著電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用和電弧爐等沖擊負荷以及電力機車等拖動負荷的日益增多，對于電力行業(yè)來說，要保持滿足用戶要求的電能質(zhì)量變得越來越困難。電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，在技術(shù)和經(jīng)濟上帶來了一系列方便和效益的同時，也使電網(wǎng)諧波的含量大量增加。電網(wǎng)諧波污染的日益嚴重，導致了電氣設(shè)備的壽命縮短，網(wǎng)損加大，增加了電網(wǎng)發(fā)生諧振的可能性，使繼電保護和自動裝置不能正常動作或操作，導致儀表指示和電度計量不準以及計算機和通信受干擾等一系列重要問題。電弧爐等大功率沖擊負荷除了會造成嚴重的諧波污染之外，還是電壓波動和閃變的重要原因。電力機車等大功率的牽引負荷會造成三相不平衡。

　　有關(guān)電能質(zhì)量問題的研究已經(jīng)引起了各國電力工作者的高度重視。我國開始對電能質(zhì)量的研究的時間不長，但也取得了一定的進展，正在向國際標準靠攏。國家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能

　　質(zhì)量八個方面的國家標準：

　　《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》GB/T14549－93；

　　《電能質(zhì)量電壓波動和閃變》GB/T 12326－2008；

　　《電能質(zhì)量三相電壓不平衡度》GB/T15543－2008；

　　《電能質(zhì)量供電電壓偏差》GB/T12325－2008；

　　《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差》GB/T15945－2008；

　　《電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》GB/T18481－2001；

　　《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》GB/T 19862—2005

　　《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》GB/T24337－2009。

　　微電腦交流電量測試儀的要解決面臨的電能質(zhì)量問題，就離不開對電網(wǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測。電能質(zhì)量監(jiān)測分為非在線測試和在線監(jiān)測兩種方式，非在線測試采用電能質(zhì)量分析儀，不定期對所關(guān)注的某些點進行測試，這種方式投資小、靈活性高。

　　2、主要特點

　　我公司研制的ZT-XB700交流電量分析儀，采用ARM數(shù)據(jù)采集板模式，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力用來完成數(shù)據(jù)的采集與傳輸，核心硬件處于較高水平。手持式結(jié)構(gòu)設(shè)計，外形小巧，5英寸真彩液晶顯示屏，圖形顯示更清晰細膩。采用LINUX嵌入式操作系統(tǒng)作為軟件平臺，全部軟件采用VC++高級語言編程，保證了系統(tǒng)的高可靠性和高移植性。ARM數(shù)據(jù)采集部分采用6通道、同步采樣的16位高速A/D轉(zhuǎn)換器，采集精度高，實測精度達到電能質(zhì)量監(jiān)測指標國家標準的要求。

　　大容量的存儲空間，滿足交流電量分析儀對數(shù)據(jù)存儲的要求，可保存一年以上的歷史數(shù)據(jù)掉電不丟失。采用了硬件鎖相環(huán)技術(shù)，頻率自動跟蹤，防止了在電力系統(tǒng)頻率變化時對監(jiān)測指標的影響，防止了頻率“泄漏"。通訊接口，裝置內(nèi)置WiFi，通訊速率高達100Mbps，還配置有USB通訊接口，直接將測試數(shù)據(jù)存儲在U盤，可選擇網(wǎng)絡(luò)通訊方式與后臺軟件交互數(shù)據(jù)。核心硬件采用四層印刷電路板（PCB）工藝和SMT工藝，硬件可靠性和電磁兼容能力達到優(yōu)先水平，達到了國標對電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的EMC的要求。在監(jiān)測功能方面，裝置除具有常規(guī)的電能質(zhì)量穩(wěn)態(tài)指標的監(jiān)測外，還對電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動，主要是電壓的驟升、驟降進行監(jiān)測和記錄，具有較強的實用性。本儀器是新型交流電量分析儀產(chǎn)品，提高了設(shè)備運行性能及測量的精確度，增加了彩色屏幕顯示功能。5英寸彩色圖形液晶屏，中文顯示，直觀清晰，同一屏可顯示多組參數(shù)。無論整體在線實時分析還是制作電能質(zhì)量評估報告等都非常容易。尤其在進行電能質(zhì)量評估分析時，利用隨機配置的全中文的評估分析軟件,可方便地實現(xiàn)基本的電力參數(shù)和高級的電能質(zhì)量分析，并能根據(jù)目前國家執(zhí)行的關(guān)于電能質(zhì)量標準自動生成趨勢曲線和多種報表。

　　3、主要功能

　　基本測試指標：電網(wǎng)頻率、三相基波電壓、電流有效值，基波有功功率、無功功率、功率因數(shù)、相位等；電壓偏差、頻率偏差、三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負序電壓、電流；諧波（2～65次）：包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波含有率、幅值、相位。

　　高級監(jiān)測指標：間諧波、電壓波動、閃變，電壓驟升、驟降、短時中斷、暫時過電壓、瞬態(tài)過電壓。

　　顯示功能：裝置面板上帶有5英寸彩色液晶顯示屏幕，實時顯示電能質(zhì)量測試指標的數(shù)據(jù)。

　　設(shè)置功能：可對裝置基本參數(shù)、越限參數(shù)進行設(shè)置、修改和查看。

　　記錄存儲功能：裝置內(nèi)置FLASH存儲，可對基本監(jiān)測指標和高級監(jiān)測指標實時保存，實時數(shù)據(jù)在裝置上最長保存時間為一年，之后按“先進先出"原則更新。

　　統(tǒng)計功能：裝置具有對主要監(jiān)測指標的在線統(tǒng)計功能，可統(tǒng)計10秒、30秒及1分鐘內(nèi)監(jiān)測指標的最大值、最小值、平均值等。

　　實時內(nèi)部統(tǒng)計功能：實現(xiàn)裝置內(nèi)部的實時統(tǒng)計功能，同時存儲最大值、最小值、平均值、瞬時值。改變了以往設(shè)備只能存儲即時值的缺陷，使所測得的數(shù)據(jù)更加真實有效。超大容量FLASH存儲：采用32G TF存儲數(shù)據(jù)，單獨開辟暫態(tài)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，暫態(tài)數(shù)據(jù)存儲量更大，與穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)互不干擾。

　　4、測量方法

　?。?）數(shù)據(jù)采集ARM負責數(shù)據(jù)采集，采樣率為25.6KHz，即每周波采樣512點。采用16位、6通道、同步采樣的A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，具有精度高、速度快、同步采樣等優(yōu)點。同時，為防止由于測量頻率偏差造成測量數(shù)據(jù)誤差，裝置采用軟硬件結(jié)合的鎖相環(huán)技術(shù)，頻率自動跟蹤，實時調(diào)整采樣間隔，以防止頻率“泄漏"。

　?。?）電壓偏差：電壓偏差的定義（GB/T12325－2008）′100(%)系統(tǒng)標稱電壓實測電壓－系統(tǒng)標稱電壓電壓偏差（％）＝3〕頻率偏差，頻率偏差的定義（GB/T15945－2008）

　?。?）電壓、電流不平衡度電壓、電流不平衡度的定義指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負序分量與正序分量的方均根值百分比表DF＝F（實測）－F（額定）示。電壓或電流不平衡度分別用或I e表示。

　　其中：U1——三相電壓的正序分量方均根值；

　　U2——三相電壓的負序分量方均根值

　　1I——三相電壓的正序分量方均根值；2I——三相電壓的負序分量方均根值

　　5、諧波監(jiān)測：諧波（Harmonic）即對周期性的變化量進行傅里葉級數(shù)分解，得到頻率為大于1的整數(shù)倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線性負荷而產(chǎn)生的。裝置對電壓、電流采樣值進行FFT分解，可以得到各次諧波分量，由于采取了頻率自動跟蹤補償，消除了頻率“泄漏"，防止了基波頻率偏離額定值情況下造成的測量誤差。

　　采樣窗口等的要求應(yīng)滿足IEC 61000-4-30:2003的要求，每次采樣窗口為不重疊的10個周波，以3秒為一個基本記錄周期，測量結(jié)果即分析數(shù)據(jù)為3秒內(nèi)6組等間隔采樣的均方根值

　　6、間諧波監(jiān)測：間諧波的定義和產(chǎn)生原因問諧波是指非整數(shù)倍基波頻率的諧波，這類諧波可以是離散頻譜的或連續(xù)頻譜的。間諧波的測量根據(jù)國標《電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求》的規(guī)定，裝置對間諧波的測量采用標準IEC61000-4-30(7)規(guī)定，即：對工頻50Hz系統(tǒng)，采樣時間取10個周波（200ms）——間諧波的監(jiān)測取值方法仍依據(jù)GB/T 14549-93針對諧波的取值方法進行，即一個基本記錄周期為3秒鐘；

　　7、電壓波動和閃變電力系統(tǒng)的電壓波動和閃變主要是由具有沖擊性功率的負荷引起的,如變頻調(diào)速裝置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和軋鋼機等。這些非線性、不平衡沖擊性負荷在生產(chǎn)過程中有功和無功功率隨機或周期性的大幅度變動,當其波動電流流過供電線路阻抗時產(chǎn)生變動的壓降,導致同一電網(wǎng)上其它

　　微電腦交流電量測試儀這種電壓幅值在一定范圍內(nèi)(通常為額定值的90%～110%)有規(guī)律或隨機地變化,稱為電壓波動。電壓波動通常會引起許多電工設(shè)備不能正常工作,如影響電視畫面質(zhì)量、使電動機轉(zhuǎn)速脈動、使電子儀器工作失常、使白熾燈光發(fā)生閃爍等等。由于一般用電設(shè)備對電壓波動的敏感度遠低于白熾燈,為此,選擇人對白熾燈照度波動的主觀視感,即“閃變",作為衡量電壓波動危害程度的評價指標。

　　電壓波動

　　電壓波動(D V)為一系列電壓變動或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化。電壓波動值為電壓均方根值的兩個相鄰的極值之差、常以其額定電壓UN的百分數(shù)表示其相對百分值，即max min DV=(U-U)/UN*100%按國標要求每10分鐘保存一個電壓波動記錄，取10分鐘內(nèi)電壓波動的最大值連同該10分鐘時間段結(jié)束的時刻構(gòu)成一條完整的電壓波動記錄；閃變電壓閃變的衡量指標主要短時間閃變嚴重度Pst和長時間閃變嚴重度Plt，分別定義為：0.1 1 3 10 50 Pst=0.0314P+0.0525P+0.0657P+0.28P+0.08P式中P0.1,P1,P3,P10,P50分別為瞬時閃變視感度S(t)超過0.1%,1%,3%,10%,50%時間比的Pk值。S(t)：瞬時閃變視感度，閃變強弱的瞬時值隨時間變化的一系列值。Pk：某一瞬時視感度S(t)值在整個檢測時間段內(nèi)所占比313,1?==Nklt Pst k NP式中Pst,k:為第k次所測量的Pst值N:2小時每隔10分鐘所測的Pst值的個數(shù)。由于閃變涉及較多概念，有必要對這些概念做一簡述。

　?、匍W變覺察律F(％)“閃變"作為電壓波動引起的人眼對燈閃的主觀感受，不僅與電壓波動的大小有關(guān)，還與波動的頻率、波形、燈具的性能和人的視感等因素有關(guān)。為描述閃變對人視覺的影響程度，IEC推薦采用不同波形、頻度、幅值的調(diào)幅波及工頻電壓作為載波向工頻230V、60W白熾燈供電照明。經(jīng)觀察者抽樣(>500人)調(diào)查，閃變覺察律F(％)的統(tǒng)計公式為：

　　F=(C+D)/(A+B+C+D)×l00％式中A——沒有覺察的人數(shù)；B——略有覺察的人數(shù)；C——有明顯覺察的人數(shù)；D——不能忍受的人數(shù)

　?、谒矔r視感度st

　　電壓波動引起照度波動對人的主觀視覺反應(yīng)稱為瞬時閃變視感度st。通常以閃變覺察率為50%，作為瞬時閃變視感度的衡量單位，即定義為st＝1覺察單位。與st＝1覺察單位相對應(yīng)的各頻率電壓波動值D V％，是研究閃變的實驗依據(jù)。

　?、垡暩卸认禂?shù)Kf

　　人腦神經(jīng)對照度變化需要有醉低的記憶時間，高于某一頻率的照度波動普通人便覺察不到，閃變是經(jīng)過燈一眼一腦環(huán)節(jié)反映人對照度的主觀視感，引入視感度系數(shù)Kf可以更為本質(zhì)地描述燈一眼一腦環(huán)節(jié)的頻率特性。IEC推薦的視感度系數(shù)是：Kf＝產(chǎn)生同樣視感度的8.8Hz正弦電壓波動／產(chǎn)生同樣視感度的f Hz正弦電壓波動

　?、芏虝r間閃變嚴重度Pst和長時間閃變嚴重度Plt對于電弧爐等隨機變化負荷的電壓波動，不僅要檢查其最大電壓波動，還要在足夠長時間觀察

　　電壓波動的統(tǒng)計特件。Pst（統(tǒng)計時間為10min）是描述短時間閃變的統(tǒng)計值，Plt（統(tǒng)計時間為2h）為描述長時間閃變的統(tǒng)計值。按國標要求，短時閃變的一個記錄周期為10分鐘，長時閃變?yōu)?小時。8〕暫態(tài)擾動的監(jiān)測

　　暫態(tài)擾動包括暫態(tài)過電壓、電壓驟降、瞬態(tài)過電壓以及電壓短時中斷問題。電壓驟降是指工頻條件下電壓均方根值減小到10％至90％，持續(xù)時間為10ms至1min的短時間電壓波動現(xiàn)象。電壓暫升在電力系統(tǒng)某一點的電壓突然驟然到1.1～1.8p.u，持續(xù)時間通常在10ms～1min。電壓短時中段是指供電電壓消失一段時間(電壓降到0.1p.u.以下)，一般不超過幾分鐘。短時中斷可以認為是100%幅值的電壓暫降。暫態(tài)過電壓是指在給定安裝點上持續(xù)時間較長的不衰減或弱衰減的（以工頻或其一定的倍數(shù)、分數(shù)）振蕩的過電壓。瞬態(tài)過電壓是指持續(xù)時間數(shù)毫秒或更短，通常帶有強阻尼的振蕩或非振蕩的一種過電壓。它可以疊加于暫時過電壓上。錄波長度可整定，觸發(fā)前不少于5個周波，觸發(fā)后不少于5個周波。

　　5、主要技術(shù)指標

　?。?）基波電壓誤叉：±0.2%

　　電壓偏差誤叉：±0.2%

　?。?）基波電流誤叉：±0.5%

　　（3）頻率偏差誤叉：±0.01Hz

　　頻率測量范圍：45Hz～55Hz

　?。?）三相電壓不平衡度：電壓不平衡度絕對誤叉0.2%，電流不平衡度絕對誤差1％，電壓、電流各序分量0.5%。

　?。?）電壓波動測量誤差：±5%閃變測量誤差：±5%

　　（6）諧波準確度：級別被測量條件最大允許誤差相角誤差A(yù)電壓Uh≥1%UN 5%Uh≤±5°、Uh＜1%UN 0.05%UN或h×±1。電流Ih≥3％IN 5%Ih≤±5°，Ih＜3％IN 0.15%IN或h×±1。表中1．Un為標稱電壓，Uh為諧波電壓測量量；In為額定電流，Ih為諧波電流測量量。

　　6、儀器頻率測量范圍為0～2500Hz，用于較精確的測量，儀器的相角測量誤差小，于等于±5°或±1×h°。

　?。?）間諧波：要求同諧波；

　　7、電氣性能及其它技術(shù)指標

　?。?）工作電源（內(nèi)置4400mAh電池）交流：220V±10%；50Hz±0.5Hz；諧波畸變率不大于15％

　　（2）電流信號輸入

　　額定值In：5A、100A/600A/6000A（可選配柔性探頭）；

　　測量范圍：AC 10mA～6A、10mA～6000A（可選配柔性探頭）；

　　功率消耗：不大于0.5VA/路；

　　過載能力：1.2In連續(xù)工作；2In允許1s。

　?。?）電壓信號輸入

　　額定值Un：57.7V/100V、220V/380V、400V/690V；

　　測量范圍：AC 0.5V～800V；

　　功率消耗：不大于0.5VA/路；

　　過載能力：1.3Un連續(xù)工作；Un允許1s。