电能质量监测终端技术要求.docx
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电能质量监测终端技术要求
1.
范围
本规范规定了电网电能质量监测系统终端设备（以下简称电能质量监测终
端）的功能要求、准确度指标、试验方法、验收规则及标准。
本规范适用于基于电能质量测试分析的各种装置，包括专用的电能质量监测终端，也包括具有电能质量测试功能的其他自动化装置。
本规范适用于电网内所应用的电能质量监测装置应用性能检测，测试的结果
可以作为装置选用、应用功能开发等的依据。
5.引用文件
本规范在制定过程中参照或者引用了以下文件，以下文件中的条款通过本标准的引用而成为本规范的条款；部分内容本规范可能结合电网的具体情况进行了修改，如有不一致之处以本规范为准。
GB/T12325-2003
电能质量供电电压允许偏差
GB12326-2000
电能质量电压波动和闪变
GB/T14549-93
电能质量公用电网谐波
GB/T15543-1995
电能质量三相电压允许不平衡度
GB/T19862—2005
电能质量监测设备通用要求
GB/T15945-1995
电能质量电力系统频率允许偏差
GB/T18481-2001
电能质量暂时过电压和瞬态过电压
GB/T4208-1993
外壳防护等级的分类
GB/T2423.1-1989
电工电子产品基本环境试验规程试验A:
低温试验方法
GB/T2423.2-1989
电工电子产品基本环境试验规程试验B:
咼温试验方法
GB/T2423.4-1993
电工电子产品基本环境试验规程试验Db:
交变湿热试验方法
GB/T2423.5-1995
电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Ea和
导则：
冲击试验方法
GB/T2423.10-1995
电工电子产品环境试验第2部分：
试验方法试验Fc和
导则:
振动（正弦）试验方法
IEC61000-4-30TestingandMeasurementTechniques-PowerQuality
MeasurementMethods
6.术语和定义
下列术语和定义适用于本规范：
3.1电压偏差voltagedeviation
供电电压对标称电压的偏差与标称电压的百分比。
电压偏差（%=（实测电压-标称系统电压”标称系统电压x100%
3.2频率偏差frequencydeviation
系统频率的实际值和标称值之差。
频率偏差二实测频率-标称系统频率
3.3谐波harmonic
对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1整数倍的分量。
3.4间谐波interharmonic
处于供电频率的谐波之间的频率分量。
3.5闪变flicker
灯光照度不稳定造成的视感
3.6不平衡度unbalaneefactor
三相电力系统中三相不平衡的程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。
式中
Ui――三相电压的正序分量方均根值；V
U2――三相电压的负序分量方均根值；V
电流不平衡度的计算公式:
丨2
2100（%）
I
1
式中
11――三相电压的正序分量方均根值；A
12——三相电压的负序分量方均根值；A
3.7电压暂降voltagedip
在电气系统某一点的电压突然下降，经历半个周期到几秒钟的短暂持续期后
恢复正常。
3.8电压短时中断voltageinterruption
供电电压消失一段时间，一般不超过1min。
短时中断可以认为是100%畐值的电压暂降。
3.9暂时过电压
在给定安装点上持续时间较长的不衰减或弱衰减的（以工频或其一定的倍数、分数）振荡的过电压。
3.10瞬态过电压
持续时间数毫秒或更短，通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。
它可以叠加于暂时过电压上。
7.监测终端功能要求
7.1.监测终端的规范性要求
4.1.1接入电网的方式和系统类别
电能质量监测终端电压端子应该能够并联接入PT二次回路，电流端子能够串联接入CT二次回路。
电压、电流接线应该能够保证安全可靠，不影响其他装置或者回路。
对于部分在配电网络中应用的电能质量监测终端，要求电压端子能够直接接
入380V配电系统。
装置应该能够适用于常规的接线方式。
装置的软件配置能够与接入电网方式和系统类别相匹配。
监测终端的操作系统和软件配置，应该能够保证可靠性和安全性的要求。
4.1.2外观结构
机箱应保护仪器内各部件不受重物侵害和不受机械损伤。
开关、按钮等操作应灵活可靠，无卡死或接触不良现象，内部部件应紧固无松动。
接入对地电压超过220V电网的仪器，应装有保护接地端。
电压、电流接线端子应装在端子座中，端子座应有足够的绝缘性能和机械强度。
4.1.3运行指示
监测设备应该具有正常运行、故障等指示功能，方便运行维护人员的循检；对被监测主要电能质量参数的实时数据显示功能不做要求。
对于具备当地液晶显
示功能的监测终端，应该保证在无操作状态下，液晶屏处于关闭状态。
4.1.4装置的标示
装置的铭牌应该明确具备以下信息：
1）仪器的型号名称；
2）制造厂名或商标；
3）基本电流和最大电流（A）；
4）接线方式和标称电压（V）;
5）装置电源的类型及额定电压；接地端子应该具备明确的标示。
4.1.5装置输出接口
装置应该能够与优盘、便携式电脑等设备连接，支持当地的设置、数据下载等功能。
具有装置故障信号输出接点。
在装置自检发现故障的情况下，提供空接点信号给远动装置或者其他系统。
7.2.基本功能要求
4.2.1监测功能
用信号源模拟三相四线系统的电压、电流信号输出给被测装置，通过被测装置的当地显示界面或者通过专用软件读取被测装置的测试值。
将测试值与标准信号输出进行比对，检查被测装置的以下监测功能是否符合标准的要求：
1）频率，电压有效值，电流有效值，基波电压、电流相角
要求装置能够对以上指标进行连续的测量，并且能够以固定的时间间隔进行存储。
频率测试准确度要求小于0.01Hz，电压、电流有效值准确度要求小于0.5%，基波电压、电流相角的准确度要求小于10。
2）电压偏差
电能质量监测终端必须具有电压偏差测试功能。
要求装置能够进行
连续的电压偏差指标测量，并且能够以固定的时间间隔进行存储。
测试公式符合3.1的要求，标称电压可以独立进行设置。
测试准确度要求小于0.5%。
3）三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和序分量
电能质量监测终端必须具有三相电压不平衡度测试功能。
对于特殊
负荷的监测终端要求具有电流三相不平衡度测试功能，能够根据设置要
求提供正、负、零序电压和正、负、零序电流数据。
要求装置能够进行连续的三相不平衡度指标测量，并且能够以固定的时间间隔进行存储。
测试公式符合3.6的要求。
测试准确度要求三相电压不平衡度绝对误差
小于0.2%，三相电流不平衡度绝对误差小于1%
4）谐波
电能质量监测终端必须具有谐波测试功能，包括电压、电流的总谐波畸变率，DC-50次谐波电压电流含有率、幅值（相位）。
要求装置能够进行连续的谐波指标测量，并且能够根据设置的时间间隔进行存储。
推荐测试准确度要求达到国标B级及以上。
在存在直流分量、间谐波分量的情况下谐波测试准确度不受影响。
5）电压波动、闪变
电能质量监测终端必须具有电压波动和闪变测试功能，要求装置能
够进行连续的电压波动和闪变指标测量，并且能够根据设置的时间间隔进行存储。
测试准确度要求相对误差小于5%
6）间谐波
间谐波测试为可选功能，要求装置进行谐波分析的数据窗不小于4
个周波，需要分析的最小频率间隔、数据记录方式等视具体情况而定。
7）电压暂降和短时中断
8）电能质量监测终端必须具有电压暂降和短时中断测试功能，要求装
置能够进行连续的电压暂降和短时中断检测，在电压超过设定值情况下记录电压暂降（短时中端）的发生时刻、位置、相别、幅值和持续时间，并且根据设置进行录波。
测试准确度要求电压暂降幅度小于10%电压
暂降持续时间小于10ms
422指标越限记录和触发录波功能
监测终端必须具有触发元件，当触发条件满足时，装置能够根据设定的录波条件进行录波。
录波元件包括：
电压暂降/骤升；
电压中断；
电压突变；
在以上触发条件下，监测装置应该能正确动作，录波文件正确，触发元件返回时录波正确终止。
录波长度应不少于30个周波，触发前不少于5个周波，触发后不少于25个周波。
在系统正常运行情况下及在检修状态下，触发元件不应发生误动。
监测装置能够对连续监测的电能质量指标进行判断，设置被测装置的指标限
值，当实测指标超过限值时，能够提供指标越限记录，记录越限的指标名称、位置、幅值、时间、相别等。
指标越限包括：
电压有效值越限；
电流有效值越上限；
频率越限；
谐波越限；
三相不平衡度越限；
电压波动和闪变越限；
（功率因数越限）；
（无功功率越限）；
423通信功能
监测终端必须支持以太网或GPRS为介质，支持基于TCP/IP的通信协议，必须能够根据市电力公司的要求进行修改。
实现监测数据的实时传输或定时提取存储记录。
4.2.4设置功能
测试终端可以根据现场实际情况，灵活方便地设定变电站、母线、线路等的名称、变比、容量、额定参数等内容，并且能够在测试结果中得到正确的执行。
4.2.5统计功能
要求电能质量指标的测量间隔、统计方法符合国标的规定。
对监测终端的当地规定时段数据统计功能不做强制要求。
4.2.6数据记录功能
电压偏差、频率、三相不平衡度、谐波监测的结果应该能以固定的记录周期在监测终端进行存储；记录周期应该可以整定，针对不同用途的监测终端，最小记录时间应该具有不同的要求；
短时闪变的记录周期为10分钟，长时闪变为2小时；
电压暂降/中断、瞬态过电压等暂态电压质量事件发生时，事件的记录和录波数据能够以规定的格式存储；
监测终端的存储记录应至少保存90天，之后可按先进先出的原则更新。
在装置故障的情况下，非故障期间的测试数据不能丢失。
监测数据不会由于监测终端当地的设置、访问等操作而删除或变化。
427装置对时功能
装置必须具有远程对时功能，通过主站进行时钟同步。
4.2.8报警功能
监测终端在软、硬件故障（通信中断）情况下能够产生报警信号，报警信号能以空接点的方式输出。
73电气性能要求
4.3.1设备工作电源电压及允许偏差
交流220V,允许土20%勺相对误差；50Hz土0.5Hz;谐波畸变率不大于8%
4.3.2电压信号输入回路
范围：
互感器接入法：
额定电压100V/「；，过载能力：
1.2UN连续；
直接接入法：
额定电压220V,过载能力：
1.2Un连续；波峰系数：
》2。
输入阻抗大于100kQ。
4.3.3电流信号输入回路
互感器接入法：
额定电流1A、5A;过载能力：
1.21n连续，10In持续1秒；
波峰系数：
3。
16A及以下直接接入式监测设备，应符合GB17625.1-1998中B2的要求。
4.3.4功率消耗
电压信号回路在额定输入电压电流参数下，回路（通道）消耗的视在功率应不大于1VA/回路（通道）。
电流信号回路在额定输入电压电流参数下，回路（通道）消耗的视在功率应不大于0.5VA/回路（通道）。
435气候环境条件
温度—10C〜55C；相对湿度w90%。
4.4数据格式
数据格式采用PQDIF（powerqualitydatainterchangeformat），具体要
求能够参照市电力公司《电能质量监测系统数据格式规范》的规定进行修改和统
。
4.5结构、机械性能
4.5.1外观
a）监测设备整机结构应完整，紧固部位应无松动；
b）金属件表面应无锈蚀、裂纹、涂覆层剥落等损伤；
c）塑料件应无起泡、开裂、变形及灌注物溢出现象；
d）文字和标志清晰，操作按键灵活。
4.5.2结构
设备防护等级应符合GB4208规定的IP51级要求。
4.5.3机械性能
应能承受正常运行中的机械振动及常规运输条件下的冲击，设备不发生损坏
和零部件松动脱落现象；功能和准确度应不受影响。
4.6安全性能
4.6.1绝缘电阻
在正常条件下，设备电气回路对地之间绝缘电阻应不低于5MQ;在湿热试
验条件下绝缘电阻应不低于1MQ（220V回路为不低于2MQ）。
4.6.2冲击电压
电压峰值为6kV，波形为标准的1.2/50卩s的脉冲，施加于设备电气回路对地之间，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。
试验后，设备存储的数据应无变化，功能和准确度应不受影响。
4.6.3工频耐压
设备电气回路对地之间施加有效值为4UN和1kV中的较小者（信号回路额定电压为220V的设备电压为2kV）的50Hz正弦波电压1秒，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。
试验后，设备存储的数据应无变化，功能和准确度应不受影响。
施加1s的4IN的交流电流不应对仪器造成任何损坏。
1.2Un时应能保持测量的性能和准确度不发生变化。
1.2In时应能保持测量的性能和准确度不发生变化。
4.7电磁兼容性（EMC）
按本标准5.8实验后，设备应无损坏，读数准确，功能和准确度应不受影响。
4.8可靠性要求
装置平均无故障工作时间（MTBF:
大于100000h。
5试验方法
5.1试验条件
5.1.1气候环境条件
试验应按下列正常大气条件进行，在每一项目的试验期间应相对稳定。
温度：
+15〜+35C
相对湿度：
45%〜75%大气压力：
86〜106kPa
5.1.2电源条件
频率：
50Hz,允许偏差土1%
电压：
AC220V允许偏差土5%畸变率不大于8%
5.2基本功能检验
5.2.1监测功能
用信号源模拟三相四线系统的电压、电流信号输出给被测装置，通过被测装置的当地显示界面或者通过专用软件读取被测装置的测试值。
将测试值与标准信号输出进行比对，检查被测装置的以下监测功能是否符合标准的要求：
1）频率，电压有效值，电流有效值，基波电压、电流相角
2）电压偏差
3）三相电压不平衡度、三相电流不平衡度和序分量
4）谐波
5）电压波动、闪变
6）间谐波
7）电压暂降和短时中断
522指标越限记录和触发录波功能
值，进行以下触发录波试验：
电压骤降/骤升；
电压中断；
电压突变；
用信号源模拟现场电压、电流信号输出给被测装置。
设置被测装置的指标限值，进行以下指标越限记录试验：
电压有效值越限；
电流有效值越上限；
频率越限；
谐波越限；
三相不平衡度越限；
电压波动和闪变越限；
功率因数越限；
无功功率越限；
在以上触发条件下，检查被测试装置是否正确动作，录波文件是否正确，触发元件返回时录波是否正确终止。
523通信功能
利用上位机的专用软件与被测试装置进行通信，以太网或无线拨号网络为介
质，检查以下功能是否正常：
与被测装置的连接能否正确建立；
专用软件对被测装置的下发指令是否正确执行；
被测试装置的数据上传是否正确；
5.2.4设置功能
检查被测试装置是否可以根据现场实际情况，灵活方便地设定变电站、母线、线路等的名称、变比、容量、额定参数、采样窗、数据上传周期，数据统计方式等内容。
选择一个通道进行配置：
设置通道的名称、额定值、变比、容量、采样窗、数据上传周期，数据统计方式等，进行确认保存。
用信号源模拟现场电压、电流信号输出给被测装置，对照装置的测试记录，检查设置结果是否生效。
5.2.5统计功能
用被测试装置进行一段时间连续监测，检查是否具备以下统计功能；
电压偏差合格率统计；
电压、电流最大值、最小值、平均值统计；
（DC-25次）谐波最大值、最小值、平均值、95%概率值统计；
暂态电压质量指标统计；
电压波动和闪变最大值、平均值、最小值、95%概率值；
电压不平衡度最大值、平均值、最小值、95%概率值；
频率偏差合格率、最大值、最小值、平均值；
5.2.6数据记录功能
检查装置运行以后，监测数据是否可以准确可靠地进行本地储存。
用信号源模拟现场电压、电流信号输出给被测装置。
检查装置能否根据设定的保存周期对数据进行存贮。
检查数据记录的文件或数据库是否存在，打开记录的数据，检查是否正确。
在测试过程中，进行一次装置重启，检查数据丢失情况。
检测记录的数据保存的可靠性，不会由于外部访问而删除记录数据。
记录当地存储空间，估算数据可以在本地保存的时间。
527装置对时功能
检查装置是否具备GPS对时功能，对时是否正确。
检查通过专用软件为装置进行授时的功能。
包括手动授时功能是否具备，能否根据设定的时间间隔对装置进行授时，是否具备网络授时功能。
5.2.8报警功能
检查装置运行以后，是否具备必要的报警功能。
用信号源模拟现场电压、电流信号输出给被测装置。
启动装置后，分别进行CTPT断线，通信中断等故障试验，检查装置是否发出告警信号，告警信号是否能以空接点的方式输出。
5.3准确度试验
误差测试的各类发生源至少应不小于设备要求准确度的两倍。
按照下述要求
进行测试，各测量指标的误差应在指标要求的范围内。
5.3.1频率
在参考相与地之间，由标准信号源分别输入57.7V交流50Hz、49.2Hz、
49.5Hz、49.9Hz、49Hz50.2Hz、50.5Hz、50.9Hz、51Hz电压，计算测试误差：
-Fo
其中：
；:
频率测试误差；
F:
频率测试值；
F。
：
频率标准值；
准确度指标：
测试误差应在土0.01Hz范围内;
对信号额定电压为220V的设备，输入电压为220V,重复上述频率设置，测试误差应在土0.01Hz范围内。
在参考相与地之间，由标准信号源输入57.7V交流50Hz电压信号。
在交流信号上叠加直流、谐波信号，检查频率的测试精度。
分别断开第一个电压通道A相和三相电压信号，检查频率的测试精度。
5.3.2电压偏差
由标准信号源向监测终端输入三相交流信号电压，相对地电压100V/：
频率50Hz,变换信号电压为1.1Un、1.05Un、Un0.9Un、0.8Un,持续时间分别设置为1秒钟和1分钟；计算电压偏差标准值：
U-UN
；0-100（%）
UN
计算电压偏差测试误差：
Z=；—；0
其中：
Z:
电压偏差测试误差；
;:
电压偏差测试值；
;°:
电压偏差理论值；
U:
电压输入值；
U-：
电压标称值；
准确度指标：
测试误差应在土0.5%范围；
对额定信号电压为220V的设备，输入信号为220V,重复上述试验。
5.3.3电压、电流有效值，基波电压、电流相角
由标准信号源向监测终端输入三相交流电压、电流信号，相对地额定电压
100V/诉，额定相电流1A（或者5A）,频率50Hn分别输入1.1Un、1.05Un、Un
0.9Un、0.8Un,1.2In、In、0.8In、0.6In、0.4In、0.2In。
电压与电流的相角
分别为0°,60°,90°,150°,测试电压、电流有效值，有功、无功功率和功率因数的误差：
x-100%
Ii
£©=©x-©i
其中：
":
电压有效值测试误差;Ux:
电压有效值测量值；Ui:
电压有效值输入值；
5电流有效值测试误差;Ix:
电流有效值测量值；Ii:
电流有效值输出值；
£©相角测试误差；
©x相角测量值；
©i相角输出值；
准确度指标：
电压、电流有效值0.5%；相角：
1°。
5.3.4三相不平衡度
根据信号额定电压，调整标准信号源的三相电压幅值、相位，使三相电压不平衡度分别为2%4%计算测试误差：
；=；U-；U0
其中：
;:
三相电压不平衡度测试误差;
；u:
三相电压不平衡度测试值；
;uo:
三相电压不平衡度标准值；
准确度指标：
测试误差应在土0.2%范围内；
根据信号额定电流，调整标准信号源的三相电压幅值、相位，使三相电流不平衡度分别为4%8%计算测试误差：
;-；|_；|0
其中：
;:
三相电流不平衡度测试误差；
;|:
三相电流不平衡度测试值；
;|0:
三相电流不平衡度标准值；
准确度指标：
测试误差应在土1%£围内；
5.3.5谐波电压电流
谐波误差的评定根据GB/T14549-93分为A、B两级。
由标准信号发生器向监测终端输入三相交流电压信号，相对地电压100V/祈，频率50Hz,对于A类设备，分别单独各设置为0.5%、1%5%勺含有率2〜25次的谐波，对于B类设备，分别单独各设置为1%3%5%勺含有率2〜25次的谐波。
测试过程中叠加间谐波电压信号。
计算各次谐波电压的测试误差：
当Uh。
^1%Un（a类）Uh0王3%Un（b类）时.
h0
1%Un
Uh03%UN
（B类），时:
Uh-Uh。
其中:
小:
h次谐波电压测试误差;
Uh:
h次谐波电压测试值;
Uh0:
h次谐波电压标准值;
Un：
额定电压;
取2〜25次谐波电压测试误差中的最大值作为谐波电压测试误差。
由标准信号源向监测终端输入三相交流电流信号，根据设备额定电流设定相电流1A或者5A,频率50Hz,对于A类设备，分别单独各设置为1%3%5%勺含有率2〜25次的谐波，对于B类设备，分别单独各设置为3%10%20%勺含有率2〜25次的谐波，测试过程中叠加间谐波电流信号。
计算各次谐波电流的测试误差：
当Ih^—3%In（a类）Uh°310%lN（b类）时.
||
」一四100（%）
当lh0"3%ln（a类）lh0T0%In（b类）时.
；h
其中：
；h:
h次谐波电流测试误差；
lh:
h次谐波电流测试值；
lh0:
h次谐波电流标准值；
1N:
额定电流；
取2〜25次谐波电流测试误差中的最大值作为谐波电流测试误差
测试准确度指标如表1所示：
表1谐波测量仪的允许误差
等级
被测量
条件
允许误差
A类
电压
%»%Un
5%Jh0
UhoY1%Un
0.05%UN
电流
Ih^—3%IN
5%h0
IhoY3%In
0.15%In
B类
电压
UhoZ3%uN
5%Jh0
Uh^3%Un
0.15%Un
电流
Uh。
310%In
5%h0
lh。
f10%In
0.5%IN
将输入电压、电流调整为10%50%120%额定值重复上述试验；5.3.6间谐波
电压电流
测试方法及要求参考谐波电压和电流。
测试5Hz、12.5Hz、25Hz、60Hz、75Hz、
90Hz、125Hz、137.5Hz、165Hz240Hz频率的电压和电流。
5.3.7闪变
由标准信号源向监测终端输入三相交流电压信号，相对地电压100V/「；，频
率50Hzo设置电压变动频度和波动量，计算闪变测试误差：
P「Pc
-100（%）
P。
其中：
;:
闪变测试误差；
P:
闪变测试值；
p°:
闪变标准值；
准确度指标：
测试误差应在土5%£围。
5.3
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