1.1 综述

        理想的电力系统向用户提供的应该是一个恒定工频的正弦波形电压，术的发展，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变，使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降，成为影响电能质量的重要因素。

        在电网中，三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序 ，大功率整流和非线性设备等会产生谐波。负序和谐波严重影响了供电质量，它们首先影响了电力设备安全运行。谐波可能引起谐振，谐振高压加在电容器两端，因为高次谐波对电容器阻抗很小，所以电容器易过负荷而击穿；高次谐波电流流入变压器，铁芯损耗增加；高次谐波电流流入电动机，不仅铁芯损耗增加，而且使转子发生振动，严重影响加工质量；高次谐波使保护设备误动作，使系统损失加大；高次谐波使电力系统发生电压谐振，在线路上引起过电压，会击穿设备绝缘。负序和谐波对发电机不仅有热效应，产生局部发热，而且会使发电机组产生振动，并伴有噪音，严重威胁机组的安全稳定运行。

        TK-PQ-2000 电能质量监测终端采用先进的 32 位 DSP 处理器，是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测设备。可实时监测电网的高达63次的谐波含有率、谐波总畸变率、三相电压不平衡度、闪变、电压偏差、电压波动、频率、各次谐波有功功率、无功功率、真功率因数、相移功率因数、真有效值、正负序等电能质量指标。

1.2 TK-PQ-2000 装置功能特点

1.2.1 装置特点
装置硬件平台具有如下主要特点：
1） 采用TI 公司32 位DSP 为核心，具有强大的数据处理能力和逻辑、控制能力，核心硬件处于国内先进水平；

2） 采用国际先进的嵌入式实时操作系统作为软件平台，全部软件采用高级语言编程，保证了系统的高可靠性和高移植性；

3） 数据采集通道采用单通道单A/D 设计，通道独享一个16 位并行A/D，完全同步采样，精度更高、速度更快；

4） 采用大多CPU结构，通道独享一个32位的DSP,保证电能质量测量数据的实时性和准确性。
5） 大容量的存储空间，满足电能质量监测装置对数据存储的要求，实时数据掉电不丢失；
6） 采用锁相环技术，防止了在电力系统频率变化时对监测指标的影响，防止了频率”泄漏”；
7） 采用外部GPS 同步采样技术，保证了同一变电站内或不同变电站内监测装置的同步采样；
8） 配置了冗余的、独立的双100M 工业以太网，还选配有RS-232C/485 通讯接口，可选择多种通讯方式与远方管理中心交互数据；
9） 采用了四层印刷电路板（PCB）和SMT 工艺、继电保护装置常用的”背插式”结构；

1.2.2 装置功能
TK-PQ-2000 装置除具有常规的电能质量稳态指标的监测外，还对电能质量的暂态扰动，主要是电压的骤升、骤降进行监测和记录，具有较强的实用性。装置主要具有以下功能：
1） 基本测量量电网频率；电压、电流有效值；总的有功、无功功率、功率因数。
2） 基本监测指标
a) 三相基波电压、电流有效值，基波功率、功率因数、相位等；
b) 电压偏差；
c) 频率偏差；
d) 三相电压不平衡度、三相电流不平衡度、负序电压、电流；
e) 谐波（2～63次）。包括电压、电流的总谐波畸变率、各次谐波含有率、幅值、相位；各次谐波的有功、无功功率等；

3） 高级监测指标
a) 间谐波；
b) 电压波动、闪变；
c) 电压骤升、骤降、短时中断；
4） 显示功能
装置面板上带有大屏幕LCD显示器，以图形方式显示主要电能质量监测指标的实时 数据。
5） 设置功能
可对装置硬件时钟进行设置，对监测参数进行设置、修改和查看，并设有密码保护。
6） 记录存储功能
可对基本监测指标和高级监测指标实时保存，统计时间间隔可设置，3Min数据（保存最大值 、最小值、平均值、95％概率大值中的一项）在装置上最长保存时间为1年以上，之后按”先进先出”原则更新。
7） 统计功能
装置具有对主要监测指标的在线统计功能，可统计一个时间段内监测指标的最大值、最小值、平均值、95％概率大值等。
8） 通讯功能
装置提供多种通讯接口方式，实现监测数据的实时传输或定时提取存储记录，可通过工业 以太网接口与远方电能质量管理中心通讯，也可通过RS232C/RS485接口，以Modem或GPRS方式与远方通讯。
9） GPS 对时功能
装置具有GPS硬对时接口，可以接受IRIG-B码对时或者秒脉冲对时信号，保持与远方管理中心的时钟一致。
10） 事件触发录波功能
可根据客户要求设定事件触发条件（手动或自动），记录事件触发前、后实时数据，并保存有事件日志以供查询。

二、技术指标

2.1 工作电源
交流：220V±10% ；50Hz±0.5Hz；谐波畸变率不大于 15％
直流：220V±10%，纹波系数不大于 5%

2.2 电流信号输入
输入方式：电流互感器输入；
额定值 In：5A/1A；
测量范围：AC 200mA～5A 或 AC 50mA～1A；
功率消耗：不大于 0.5VA/路；
过载能力：1.2In 连续工作；2In允许1s。

2.3 电压信号输入
输入方式：电压互感器输入；
额定值 Un：57.7V/100V；
测量范围：AC 0.5V～120V；
功率消耗：不大于 0.5VA/路；
过载能力：1.3Un 连续工作；输入阻抗：大于 100kΩ。

2.4 开关量输入
工作电压： AC220V/DC30V；
输入方式：空接点或有源接点；
隔离方式：光电隔离，隔离电压 2500V。

2.5 监测指标精度
1） 电压、电流：0.2%；
2） 功率、功率因数：0.5%；
3） 频率偏差：0.005Hz；
4） 电压偏差：0.2%；
5） 三相电压不平衡：0.2%；
6） 三相电流不平衡：0.5%；
7） 谐波：符合GB/T 14549-1993 中附录D 中的A 级要求；
8） 间谐波：参照/T 14549-1993 附录D 中对谐波要求的A 级；
9） 闪变：5％；
10） 电压波动：5％。

2.6 通讯接口
1） 以太网
接口速率：10/100M 自适应；
接口类型：100Base—T；
支持TCP/IP，FTP 协议；
2） RS232C/485 接口
接口速率：RS232C——300～115200bps，RS485——300～19200bps；带光电隔离。

2.7 GPS 对时接口
装置接口：GPS硬对时，IRIG-B码对时或者秒脉冲对时信号。

2.8 环境
正常工作温度：-10℃～+55℃；
极限工作温度：-20℃～+65℃；
相对湿度:5％～95％；
大气压力：86kPa～106kPa；
海拔：可达3000 米；
防护等级：IP50。

2.9 安全性能

1） 绝缘强度
装置能承受有效值为2kV、频率为50Hz、历时1min 的绝缘强度试验，而无击穿和闪络现象。
2） 绝缘电阻
用开路电压为500V 的兆欧表测量装置的绝缘电阻值，正常试验大气条件下各等级的各回路绝缘电阻不小于20MΩ。
3） 冲击电压
在正常试验大气条件下，装置的电源输入回路、交流输入回路、输出触点回路。