微電腦交流電量測試儀，我公司研制的 ZT-XB700 交流電量分析儀，采用 ARM 數據采集板模式， 具有較強的數據處理能力用來(lái)完成數據的采集與傳輸，核心硬件處于較高水平。手持式結構設計，外形小巧，5 英寸真彩液晶顯示屏，圖形顯示更清晰細膩。

　　一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

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

　　隨著(zhù)電力電子技術(shù)廣泛應用和電弧爐等沖擊負荷以及電力機車(chē)等拖動(dòng)負荷的日益增多，對于電力行業(yè)來(lái)說(shuō)，要保持滿(mǎn)足用戶(hù)要求的電能質(zhì)量變得越來(lái)越困難。電力電子技術(shù)的廣泛應用，在技術(shù)和經(jīng)濟上帶來(lái)了一系列方便和效益的同時(shí)，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(dòng)裝置不能正常動(dòng)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(wèn)題。電弧爐等大功率沖擊負荷除了會(huì )造成嚴重的諧波污染之外，還是電壓波動(dòng)和閃變的重要原因。電力機車(chē)等大功率的牽引負荷會(huì )造成三相不平衡。

　　有關(guān)電能質(zhì)量問(wèn)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(kāi)始對電能質(zhì)量的研究的時(shí)間不長(cháng)，但也取得了一定的進(jìn)展，正在向國際標準靠攏。國家技術(shù)監督局相繼頒布了涉及電能

　　質(zhì)量八個(gè)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(dòng)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)量電力系統頻率偏差》GB/T15945－2008；

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

　　《電能質(zhì)量監測設備通用要求》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(wèn)題，就離不開(kāi)對電網(wǎng)電能質(zhì)量數據的監測。電能質(zhì)量監測分為非在線(xiàn)測試和在線(xiàn)監測兩種方式，非在線(xiàn)測試采用電能質(zhì)量分析儀，不定期對所關(guān)注的某些點(diǎn)進(jìn)行測試，這種方式投資小、靈活性高。

　　2、主要特點(diǎn)

　　我公司研制的ZT-XB700交流電量分析儀，采用ARM數據采集板模式，具有較強的數據處理能力用來(lái)完成數據的采集與傳輸，核心硬件處于較高水平。手持式結構設計，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嵌入式操作系統作為軟件平臺，全部軟件采用VC++高級語(yǔ)言編程，保證了系統的高可靠性和高移植性。ARM數據采集部分采用6通道、同步采樣的16位高速A/D轉換器，采集精度高，實(shí)測精度達到電能質(zhì)量監測指標國家標準的要求。

　　大容量的存儲空間，滿(mǎn)足交流電量分析儀對數據存儲的要求，可保存一年以上的歷史數據掉電不丟失。采用了硬件鎖相環(huán)技術(shù)，頻率自動(dòng)跟蹤，防止了在電力系統頻率變化時(shí)對監測指標的影響，防止了頻率“泄漏"。通訊接口，裝置內置WiFi，通訊速率高達100Mbps，還配置有USB通訊接口，直接將測試數據存儲在U盤(pán)，可選擇網(wǎng)絡(luò )通訊方式與后臺軟件交互數據。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)量監測裝置的EMC的要求。在監測功能方面，裝置除具有常規的電能質(zhì)量穩態(tài)指標的監測外，還對電能質(zhì)量的暫態(tài)擾動(dòng)，主要是電壓的驟升、驟降進(jìn)行監測和記錄，具有較強的實(shí)用性。本儀器是新型交流電量分析儀產(chǎn)品，提高了設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(guān)清晰，同一屏可顯示多組參數。無(wú)論整體在線(xiàn)實(shí)時(shí)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(jìn)行電能質(zhì)量評估分析時(shí)，利用隨機配置的全中文的評估分析軟件,可方便地實(shí)現基本的電力參數和高級的電能質(zhì)量分析，并能根據目前國家執行的關(guān)于電能質(zhì)量標準自動(dòng)生成趨勢曲線(xiàn)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(wú)功功率、功率因數、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。

　　高級監測指標：間諧波、電壓波動(dòng)、閃變，電壓驟升、驟降、短時(shí)中斷、暫時(shí)過(guò)電壓、瞬態(tài)過(guò)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(shí)時(shí)顯示電能質(zhì)量測試指標的數據。

　　設置功能：可對裝置基本參數、越限參數進(jìn)行設置、修改和查看。

　　記錄存儲功能：裝置內置FLASH存儲，可對基本監測指標和高級監測指標實(shí)時(shí)保存，實(shí)時(shí)數據在裝置上最長(cháng)保存時(shí)間為一年，之后按“先進(jìn)先出"原則更新。

　　統計功能：裝置具有對主要監測指標的在線(xiàn)統計功能，可統計10秒、30秒及1分鐘內監測指標的最大值、最小值、平均值等。

　　實(shí)時(shí)內部統計功能：實(shí)現裝置內部的實(shí)時(shí)統計功能，同時(shí)存儲最大值、最小值、平均值、瞬時(shí)值。改變了以往設備只能存儲即時(shí)值的缺陷，使所測得的數據更加真實(shí)有效。超大容量FLASH存儲：采用32G TF存儲數據，單獨開(kāi)辟暫態(tài)數據存儲區，暫態(tài)數據存儲量更大，與穩態(tài)數據互不干擾。

　　4、測量方法

　?。?）數據采集ARM負責數據采集，采樣率為25.6KHz，即每周波采樣512點(diǎn)。采用16位、6通道、同步采樣的A/D模數轉換芯片，具有精度高、速度快、同步采樣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，為防止由于測量頻率偏差造成測量數據誤差，裝置采用軟硬件結合的鎖相環(huán)技術(shù)，頻率自動(dòng)跟蹤，實(shí)時(shí)調整采樣間隔，以防止頻率“泄漏"。

　?。?）電壓偏差：電壓偏差的定義（GB/T12325－2008）′100(%)系統標稱(chēng)電壓實(shí)測電壓－系統標稱(chēng)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(shí)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、諧波監測：諧波（Harmonic）即對周期性的變化量進(jìn)行傅里葉級數分解，得到頻率為大于1的整數倍基波頻率的分量，它是由電網(wǎng)中非線(xiàn)性負荷而產(chǎn)生的。裝置對電壓、電流采樣值進(jìn)行FFT分解，可以得到各次諧波分量，由于采取了頻率自動(dòng)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滿(mǎn)足IEC 61000-4-30:2003的要求，每次采樣窗口為不重疊的10個(gè)周波，以3秒為一個(gè)基本記錄周期，測量結果即分析數據為3秒內6組等間隔采樣的均方根值

　　6、間諧波監測：間諧波的定義和產(chǎn)生原因問(wèn)諧波是指非整數倍基波頻率的諧波，這類(lèi)諧波可以是離散頻譜的或連續頻譜的。間諧波的測量根據國標《電能質(zhì)量監測設備通用要求》的規定，裝置對間諧波的測量采用標準IEC61000-4-30(7)規定，即：對工頻50Hz系統，采樣時(shí)間取10個(gè)周波（200ms）——間諧波的監測取值方法仍依據GB/T 14549-93針對諧波的取值方法進(jìn)行，即一個(gè)基本記錄周期為3秒鐘；

　　7、電壓波動(dòng)和閃變電力系統的電壓波動(dòng)和閃變主要是由具有沖擊性功率的負荷引起的,如變頻調速裝置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和軋鋼機等。這些非線(xiàn)性、不平衡沖擊性負荷在生產(chǎn)過(guò)程中有功和無(wú)功功率隨機或周期性的大幅度變動(dòng),當其波動(dòng)電流流過(guò)供電線(xiàn)路阻抗時(shí)產(chǎn)生變動(dòng)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(通常為額定值的90%～110%)有規律或隨機地變化,稱(chēng)為電壓波動(dòng)。電壓波動(dòng)通常會(huì )引起許多電工設備不能正常工作,如影響電視畫(huà)面質(zhì)量、使電動(dòng)機轉速脈動(dòng)、使電子儀器工作失常、使白熾燈光發(fā)生閃爍等等。由于一般用電設備對電壓波動(dòng)的敏感度遠低于白熾燈,為此,選擇人對白熾燈照度波動(dòng)的主觀(guān)視感,即“閃變",作為衡量電壓波動(dòng)危害程度的評價(jià)指標。

　　電壓波動(dòng)

　　電壓波動(dòng)(D V)為一系列電壓變動(dòng)或工頻電壓包絡(luò )線(xiàn)的周期性變化。電壓波動(dòng)值為電壓均方根值的兩個(gè)相鄰的極值之差、常以其額定電壓UN的百分數表示其相對百分值，即max min DV=(U-U)/UN*100%按國標要求每10分鐘保存一個(gè)電壓波動(dòng)記錄，取10分鐘內電壓波動(dòng)的最大值連同該10分鐘時(shí)間段結束的時(shí)刻構成一條完整的電壓波動(dòng)記錄；閃變電壓閃變的衡量指標主要短時(shí)間閃變嚴重度Pst和長(cháng)時(shí)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(shí)閃變視感度S(t)超過(guò)0.1%,1%,3%,10%,50%時(shí)間比的Pk值。S(t)：瞬時(shí)閃變視感度，閃變強弱的瞬時(shí)值隨時(shí)間變化的一系列值。Pk：某一瞬時(shí)視感度S(t)值在整個(gè)檢測時(shí)間段內所占比313,1?==Nklt Pst k NP式中Pst,k:為第k次所測量的Pst值N:2小時(shí)每隔10分鐘所測的Pst值的個(gè)數。由于閃變涉及較多概念，有必要對這些概念做一簡(jiǎn)述。

　?、匍W變覺(jué)察律F(％)“閃變"作為電壓波動(dòng)引起的人眼對燈閃的主觀(guān)感受，不僅與電壓波動(dòng)的大小有關(guān)，還與波動(dòng)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(jué)的影響程度，IEC推薦采用不同波形、頻度、幅值的調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(guān)察者抽樣(>500人)調查，閃變覺(jué)察律F(％)的統計公式為：

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

　?、谒矔r(shí)視感度st

　　電壓波動(dòng)引起照度波動(dòng)對人的主觀(guān)視覺(jué)反應稱(chēng)為瞬時(shí)閃變視感度st。通常以閃變覺(jué)察率為50%，作為瞬時(shí)閃變視感度的衡量單位，即定義為st＝1覺(jué)察單位。與st＝1覺(jué)察單位相對應的各頻率電壓波動(dòng)值D V％，是研究閃變的實(shí)驗依據。

　?、垡暩卸认禂礙f

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

　?、芏虝r(shí)間閃變嚴重度Pst和長(cháng)時(shí)間閃變嚴重度Plt對于電弧爐等隨機變化負荷的電壓波動(dòng)，不僅要檢查其最大電壓波動(dòng)，還要在足夠長(cháng)時(shí)間觀(guān)察

　　電壓波動(dòng)的統計特件。Pst（統計時(shí)間為10min）是描述短時(shí)間閃變的統計值，Plt（統計時(shí)間為2h）為描述長(cháng)時(shí)間閃變的統計值。按國標要求，短時(shí)閃變的一個(gè)記錄周期為10分鐘，長(cháng)時(shí)閃變?yōu)?小時(shí)。8〕暫態(tài)擾動(dòng)的監測

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

　?。?）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(dòng)測量誤差：±5%閃變測量誤差：±5%

　?。?）諧波準確度：級別被測量條件最大允許誤差相角誤差A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(chēng)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（內置4400mAh電池）交流：220V±10%；50Hz±0.5Hz；諧波畸變率不大于15％

　?。?）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(guò)載能力：1.2In連續工作；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(guò)載能力：1.3Un連續工作；Un允許1s。