电能质量分析/监测设备的模块解决方案

采用双核DSP+两片ADC架构，内置核心算法，可实现16通道(4U12I)的电能质量监测分析。算法基于IEC61000-4-30及GB/T 17626.30，符合A级标准，准确度通过国网电力科学研究院南瑞实验验证中心检测。

监测参数包括：

电压、电流有效值;电压偏差,频率偏差;有功、无功和视在功率、功率因数；基波有功、无功和功率因数、基波相角;等效视在功率/等效功率因数;基波/非基波等效视在功率、正序有功/无功/视在功率、正序功率因数、等效电压/电流畸变功率、不平衡视在功率、不平衡系数;

三相电压、电流不平衡度，三相电压、电流序分量；

谐波电压、电流有效值/含有率（2～50次）;

电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率，谐波相角（2～50次），谐波功率；

间谐波电压、电流含有率（0.5～49.5次），间谐波电流有效值（0.5～49.5次）；

闪变，电压波动；

电压暂降，电压暂升，短时中断，冲击电流；

波形数据；

也可根据需求定制功能。

硬件特征

关键IC	处理器	ADSP-BF607，500MHz双核DSP；
	ADC	2片AD7606实现16通道的数据采样；
	DDR2	128MB，工作频率250MHz；
	ROM	Nor Flash用于存储烧写文件；EEPROM用于存储配置参数
连接方式	板对板连接器	2 * 100pin；
通信接口	高速SPI	时钟速率可达62.5MHz，采用差分电平传输；
	UART	波特率1Mbps，采用TTL或RS485电平传输；
	秒脉冲	用于PQA数据的RTC同步；
模拟输入	ADC	电压范围：-10V~+10V；共16通道；
电源输入	12V	电流需求：+12V/300mA，电源纹波<200mV；含限流保护功能；
模块规格	6层板	尺寸：60 * 70mm；

算法介绍

电能质量参数的监测算法依据《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(同《IEC61000-4-30：2008》)，并结合《国家电网公司企业标准Q/GDW650-2014 电能质量监测终端技术规范》及《广东电网公司电能质量监测终端订货技术条件书》中“基本技术指标”、“功能要求”相关章节的要求（如两者要求不一致的，以最高要求为准）完成；除此，还新增了谐波电能的算法。主要参数算法介绍：

1 频率

测量方法	基波分量频率输出值为10s时间间隔内，整数个周波数与该整数周波所累计持续时间的比值。测量时间间隔没有重叠
测量对象	电压通道A、B、C相任意一相有效信号，默认取A相电压信号
参照标准	《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(等同于《IEC61000-4-30：2008》)
测量范围	42.5Hz ~ 57.5Hz
测量精度	±0.005Hz

2 电压有效值

测量方法	10个周波时间段的r.m.s值，每10个周波时间段是连续的，且相邻的10周波间隔无重叠
测量对象	A、B、C、N相电压，及AB、BC、CA线电压
参照标准	《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(等同于《IEC61000-4-30：2008》)
测量范围	10~150%Uin（Uin为标称电压）
测量精度	±0.1%Uin

3 电流有效值

测量方法	10个周波时间段的r.m.s值，每10个周波时间段是连续的，且相邻的10周波间隔无重叠
测量对象	A、B、C、N相电流
参照标准	《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(等同于《IEC61000-4-30：2008》)
测量范围	0~120%Iin（Iin为标称电流）
测量精度	不超过满量程的±0.1%

4 电压波动

测量方法	电压方均根值曲线：每半周波方均根值构成时间函数的曲线；电压变动频度：单位时间（1s）内电压变动的次数，电压由大到小或由小到大各算一次变动，不同方向的若干次变动，如果间隔时间小于30ms，则算一次变动；
测量对象	A、B、C相电压相临两个半周波有效值的差值； A、B、C相电压当前1s内第1个半周波有效值; A、B、C相电压变动频度;
参照标准	《GB/T12326-2008 电能质量电压波动和闪变》
测量精度	半周波有效值：不超过满量程的±0.1%

5 闪变

测量方法	短时闪变Pst：长时闪变Plt：2小时内Pst的均立方根；
测量对象	A、B、C相电压Pst、Plt
参照标准	《GB/T12326-2008 电能质量电压波动和闪变》《IEC61000-4-15 Flickermeter Functional and design specifications》
测量范围	0~20
测量精度	±5%

6 谐波电压、谐波电流

测量方法	按照《IEC61000-4-7》每10周波计算一次FFT，每10周波间无缝隙。
测量对象	A、B、C相电压/电流的0~50次谐波有效值； A、B、C相电压/电流的0~50次谐波含有率； A、B、C相电压/电流的1~50次谐波相位； A、B、C相电压/电流的总谐波畸变，奇次谐波总畸变率，偶次谐波总畸变率；
参照标准	《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(等同于《IEC61000-4-30：2008》)
测量次数	0~50次
测量精度	电压谐波大于1%标称值时：<1%rdg 电压谐波小于1%标称值时：<0.05%标称值电流谐波大于3%标称值时：<1%rdg 电流谐波小于3%标称值时：<0.05%标称值

7 谐波功率、谐波电能

测量方法	谐波功率：根据谐波电压/电流有效值、相位算得；谐波电能：谐波功率对时间的积分；
测量对象	A、B、C相1~50次谐波有功功率、无功、视在功率； A、B、C相谐波总有功、无功、视在功率（2~50次谐波功率之和）； A、B、C相1~50次谐波有功电能、无功、视在电能； A、B、C相谐波总有功、无功、视在电能（2~50次谐波电能之和）；
参照标准	功率的基本理论
测量次数	1~50次
测量精度	±0.5%

8 三相不平衡

测量方法	使用对称向量法，取基波分量进行计算
测量对象	三相电压不平衡度，正序分量、负序分量、零序分量；三相电流不平衡度，正序分量、负序分量、零序分量；
参照标准	《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(等同于《IEC61000-4-30：2008》)
测量精度	电压不平衡度：±0.15% 电流不平衡度：±1%

9 间谐波电压、电流

测量方法	按照《IEC61000-4-7》每10周波计算一次FFT，每10周波间无缝隙，每周波取值1024点。
测量对象	A、B、C相电压/电流的第0.5~50.5次间谐波中心子群有效值、含有率；
参照标准	《GB/T17626.30-2012 电能质量测量方法》(等同于《IEC61000-4-30：2008》) 《GB/T17626.7-2008》
测量精度	电压谐波大于1%标称值时：<1% 电压谐波小于1%标称值时：<0.05%Un 电流谐波大于3%标称值时：<1% 电流谐波小于3%标称值时：<0.05%In

10 有功功率、无功功率、视在功率

测量方法	有功功率:无功功率: 式中，Vn 、In 是第n次谐波的电压、电流有效值。 ψn 是第n次谐波电压和电流的相位；视在功率：由电压、电流有效值计算。
测量对象	A,B,C相有功、无功、视在功率；三相总有功功率，总无功功率，总视在功率；
参照标准	非正弦电路中的功率理论
测量范围	视电压电流的量程而定
测量精度	±0.5%

11 功率因数

测量方法	功率因数：有功功率与视在功率比；位移功率因数：基波有功功率与基波视在功率比；
测量对象	A,B,C相功率因数；A,B,C相位移功率因数；三相总功率因数，三相总位移功率因数；
参照标准	非正弦电路中的功率理论
测量范围	-1.000 ~ +1.000
测量精度	±0.5%

12 电压暂降、电压短时中断

测量方法	当一相或三相的半周波有效值Urms(1/2)低于暂降（短时中断）阀值时，电压暂降（短时中断）开始；当所有相的Urms(1/2)等于或者高于暂降（短时中断）阀值与迟滞电压之和时，暂降（短时中断）结束。
测量对象	残余电压：电压暂降或中断过程中记录的电压方均根的最小值；持续时间：满足事件条件的起始时间；
参照标准	《GB/T 30137--2013 电能质量电压暂降与短时中断》
测量精度	残余电压：不超过标称电压的±0.2%；持续时间：不超过1个周期（20ms/50Hz）；

13 电压暂升、冲击电流

测量方法	当一相或三相的半周波有效值Urms(1/2)或Irms(1/2)高于暂升或冲击电流阀值时，电压暂升或冲击电流开始；当所有相的Urms(1/2)或Irms(1/2)高于暂升或冲击电流阀值与迟滞电压或迟滞电流之和时，电压暂升或冲击电流结束。
测量对象	最大电压/电流：事件发生时，最大的半周波有效值Urms(1/2)或Irms(1/2)；持续时间：满足事件条件的起始时间；
参照标准	《GB/T 30137--2013 电能质量电压暂降与短时中断》
测量精度	残余电压：不超过标称电压的±0.2%；持续时间：不超过1个周期（20ms/50Hz）；