【導讀】電能質(zhì)量問(wèn)題的提出由來(lái)已久，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電和FACTS技術(shù)、風(fēng)力和光伏新能源技術(shù)及沖擊性和波動(dòng)性負荷等不斷投入實(shí)際工程運行使得電網(wǎng)出現諧波、電壓波動(dòng)和閃變等諸多電能質(zhì)量問(wèn)題；同時(shí)各種對電能質(zhì)量敏感的用電設備不斷普及，系統對電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。電能質(zhì)量設備一方面能夠解決電力電子設備大量使用以及新能源分布式電網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題，另一方面為設備的正常運行提供可靠的保障。
電能質(zhì)量問(wèn)題的提出由來(lái)已久，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電和FACTS技術(shù)、風(fēng)力和光伏新能源技術(shù)及沖擊性和波動(dòng)性負荷等不斷投入實(shí)際工程運行使得電網(wǎng)出現諧波、電壓波動(dòng)和閃變等諸多電能質(zhì)量問(wèn)題；同時(shí)各種對電能質(zhì)量敏感的用電設備不斷普及，系統對電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高。電能質(zhì)量設備一方面能夠解決電力電子設備大量使用以及新能源分布式電網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題，另一方面為設備的正常運行提供可靠的保障。
電能質(zhì)量IEC61000-4-30標準分為A級或者S級精度。A類(lèi)是電能質(zhì)量的最高級別，每一項測試項目都有最高的準確度要求。S級僅次于A(yíng)級，標準要求的大部分項目與A級相同或精度水平下降一個(gè)數量級。
圖1.電能質(zhì)量IEC61000-4-30標準比較
Excelpoint世健是亞太區領(lǐng)先的電子元器件分銷(xiāo)商，具有30多年服務(wù)電力自動(dòng)化及輸配電行業(yè)客戶(hù)的深厚經(jīng)驗，Excelpoint世健重視自主研發(fā)和創(chuàng )新，曾先后開(kāi)發(fā)了PQA電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置方案、符合IEC61000-4-30 Class A的電能質(zhì)量監測模塊PQAM-08/12等。
高性能電能質(zhì)量監測模塊
PQAM-08/12是由Excelpoint世健之前開(kāi)發(fā)的一款高性能電能質(zhì)量監測模塊，將ADI的ADSP-BF609高性能DSP、AD7606（8通道DAS、16位雙極性輸入、同步采樣ADC）和外設集成到一個(gè)小尺寸模塊中，并在此基礎上集成通用PQA設備的獨特算法，實(shí)現16個(gè)通道電能質(zhì)量的監測、統計和報告功能?？蛻?hù)可以利用該模塊快速開(kāi)發(fā)自己的PQA產(chǎn)品，加速產(chǎn)品上市時(shí)間。
圖2.符合IEC61000-4-30 Class A的電能質(zhì)量監測模塊PQAM-08/12
最近，Excelpoint世健新推出了一套符合IEC61000-4-30 Class S標準、接近產(chǎn)品級的電能質(zhì)量分析儀小型導軌表方案（EP-PQA-S1)。該方案基于A(yíng)DI最新的電能質(zhì)量監控器件ADE9430和Cortex-M4 MCU MAX32650的設計，并通過(guò)了SGS電磁兼容測試，可適用于380V-220kV各電壓等級的發(fā)電廠(chǎng)、變電站、風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站及石油等大型廠(chǎng)礦企業(yè)的供電系統和實(shí)時(shí)監測公共連接點(diǎn)的電能質(zhì)量參數。
整套方案包含EP-PQA-S1導軌表（尺寸120*95*56mm）、GPS 天線(xiàn)和USB2.0線(xiàn)。
圖3.方案外觀(guān)
方案以ADI的電能質(zhì)量監控器件ADE9430和Cortex-M4內核的 MCU MAX32650為核心器件，運行ADSW-PQ-CLS電能質(zhì)量軟件庫 (版本1.1.0)實(shí)現IEC 61000-4-30 S類(lèi)電能質(zhì)量標準，支持4路電流和3路電壓信號輸入。其硬件框圖如下：
圖4.硬件框圖
ADE9430是一款完全集成的高精度、多相電能和電源質(zhì)量監控器件，其出色的模擬性能和DSP內核，能夠對rms、頻率、相位角度、功率因數有功、無(wú)功、視在功率和電能進(jìn)行瞬時(shí)總值和基波測量，在寬動(dòng)態(tài)范圍內實(shí)現精確的電能監控。ADE9430每10個(gè)或12個(gè)周期提供1024個(gè)點(diǎn)的重采樣波形，重采樣可簡(jiǎn)化外部處理器中至少40個(gè)諧波的快速傅立葉變換計算。
MAX32650基于A(yíng)rm? Cortex?-M4，帶浮點(diǎn)運算單元(FPU)、3MB閃存和1MB SRAM；支持多種存儲器接口擴展及安全數字接口。
ADSWPQ-CLS電源質(zhì)量庫實(shí)現一些先進(jìn)的電源質(zhì)量特性，如突降和突升、電源頻率、電壓總諧波失真(VTHD)和電流總諧波失真(ITHD)等。一個(gè)周期rms、10個(gè)周期rms/12個(gè)周期rms以及可選ADSW-PQ-CLS電能質(zhì)量庫特性均根據IEC 61000-4-30 S標準計算。
特性
表1.方案特性
功能
表2.方案功能
操作面板
EP-PQA-S1導軌表自帶1個(gè)2" IPS LCD屏,通過(guò)面板上的五個(gè)按鍵操作可以分別顯示基本參數及三相不平衡、諧波、間諧波及閃變等電能質(zhì)量參數。LED等指示導軌表的工作狀態(tài)。
圖5.EP-PQA-S1導軌表面板
PC端GUI
EP-PQA-S1的數據通過(guò)USB傳送到PC端，GUI包含【Rms, Hz and Flicker】，【Harmonics】，【W(wǎng)aveform】及【System】4個(gè)頁(yè)面。
●【Rms, Hz and Flicker】頁(yè)面顯示電壓和電流幅度、頻率、不平衡和閃變等數據
圖6.ClassS-PQA GUI
●【W(wǎng)aveform】頁(yè)面顯示電壓電流波形及PQ事件等
圖7.Waveform頁(yè)面
目前電能質(zhì)量分析儀小型導軌表方案（EP-PQA-S1)已上市，客戶(hù)可以利用該方案對電能質(zhì)量進(jìn)行高效分析和監測，幫助設備實(shí)現平穩運行，降低維護成本。
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