电能质量监测系统技术规范.docx
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电能质量监测系统技术规范
广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统
二期项目设备及系统技术条件
广东电网公司电力科学研究院
2010年05月
1总览3
2监测装置技术规范4
3前置服务技术要求9
4系统通信12
5电能质量监测终端结构、机械及防雷抗干扰要求13
6硬件配置和要求综述14
7安装和配置14
8培训14
9技术监督与验收15
10技术保障15
广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统二期项目
设备及系统技术条件
1总览
1.1概述
本项目是广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统的扩建工程，对全省范围内指定的变电站电容器组的参数进行在线实时监测，当指定的监测参数超出设定条件时，系统能及时启动报警、接点动作输出功能及录波等功能。
电容器组谐波监测系统按结构可分为二层：
第一层是分布在各变电站的监测装置，具有实时监测及快速越限报警功能；第二层是装于前置服务器的监测系统后台，用于实现对各监测装置的远程管理、实时显示监测数据、越限事件报警及录波、收集各监测装置的数据并存入前置数据库、提供历史数据查询。
目前广东省电力谐波监测站已有500kV变电站电容组侧谐波监测系统（一期）在运行，它的变电站侧采用加拿大PML公司的ION7650监测装置，监测系统后台管理软件采用PML公司的IONEnterprise。
为实现监测数据资源的共享与再利用，一期系统前置服务器将监测数据通过前置数据库导入到广东电网的电能质量监测系统的PQVIEW后台数据库中，利用PQView较为完善的数据管理分析功能，实现广东电网500kV变电站35kV侧电容器组谐波监测系统历史数据与广东电网的电能质量监测系统历史数据的统一管理、分析、查询、存储及报表制作，进一步扩大广东电网的电能质量监测系统有效监测范围。
参考上述做法，本期扩建工程要求变电站电容器组监测系统设备供应商保证PQView能准确读取、分析及存储本项目招标系统前置数据库的所有历史监测数据。
即电能质量在线监测装置应满足系统现有后台PQView的数据接口要求，数据交换采用IEEE1159.30的PQDIF格式。
此外，装置应提供满足IEC61850技术规范的数据接口。
监测装置应具有继电器输出接点，输出接点用于报警或控制输出，其输出动作逻辑可灵活设置，即监测装置应能根据设置的触发条件和输出方式起动外接设备。
变电站电容器组监测系统的监测装置应能在指定的被监测参数超出设定限值时，及时启动输出接点进行报警；具体设置触发条件和输出方式将根据实际需求进行设定并作定时检查调整。
为满足监测变压器中性线直流电流及以后监测参数扩展的需要，电容器组监测系统还应具有4～20mA模拟量的输入、采样及存储功能。
为便于进行系统的运行维护，新扩建部分在运行维护、系统及设备故障检查分析、系统功能扩展与升级等方面应与现有系统保持相关技术的一致性、兼容性及技术的延续性。
1.2拟监测的站点
二期项目的监测设备拟装于11个变电站，共75个电气监测点。
对于一个监测点，我们把三相电压称为一个电压通道，三相电流称为一个电流通道。
电能质量监测装置将使用站内交流监测回路的CT和PT。
目前PT二次侧典型的输出形式为
相—零方式，二次额定电压为交流100/3V；CT二次额定输出为交流5A，或1A。
直流监测CT额定输出为直流4~20mA，该信号应可通过设置变比和偏移转换成一次侧测量数据，其测量数据最小存储间隔时间应不大于5秒，且与其他监测数据存储间隔时间的设置相互独立。
本项目已选定如下变电站为新增电能质量监测设备的安装地点：
序号
站名
监测点
监测单元数
1
北郊站
1#、2#、3#主变35kV侧（3个电压通道、9个电流通道、4个模拟通道）
9
2
罗洞站
1#、2#、3#、4#主变35kV侧（4个电压通道、12个电流通道、4个模拟通道）
12
3
西江站
1#、2#主变35kV侧（2个电压通道、6个电流通道、3个模拟通道）
6
4
江门站
1#、2#主变35kV侧（2个电压通道、6个电流通道、5个模拟通道）
6
5
贤令山站
1#主变35kV侧（1个电压通道、3个电流通道、2个模拟通道）
3
6
蝶岭站
1#、2#主变35kV侧（2个电压通道、6个电流通道、3个模拟通道）
6
7
顺德站
1#、2#主变35kV侧（2个电压通道、6个电流通道、3个模拟通道）
6
8
广南站
1#、2#、3#主变35kV侧（3个电压通道、9个电流通道、3个模拟通道）
9
9
茂名站
1#、2#主变35kV侧（2个电压通道、6个电流通道、4个模拟通道）
6
10
香山站
1#、2#、3#主变35kV侧（3个电压通道、9个电流通道、3个模拟通道）
9
11
茅湖站
1#主变35kV侧（1个电压通道、3个电流通道、2个模拟通道）
3
2监测装置技术规范
2.1硬件资质
监测装置应获权威性认证机构（UL、CE或EMC）认证。
为保证装置的精度指标及可靠性要求，应提供国内外权威机构的第三方检测报告。
所投标的装置应在国内外220kV及以上电压等级系统具有20套以上和运行一年以上的业绩。
2.2标准
本项目使用的监测设备应符合相应行业标准要求。
以下标准应予以满足：
GB/T19862-2005电能质量监测设备通用要求
GB/T12325-2008
电能质量
供电电压偏差
GB/T14549-1993
电能质量
公用电网谐波
GB/T15543-2008
电能质量
三相电压不平衡度
GB/T12326-2008
电能质量
电压波动和闪变
GB/T15945-2008
电能质量
电力系统频率偏差
IEC61000-4-30Testingandmeasurementtechniques-Powerqualitymeasurementmethods
2.3监测设备技术要求
2.3.1基本功能
2.3.1.1监测功能
a）稳态电能质量参数。
测量方法应满足IEC61000-4-30的A类仪器要求；测量接线可灵活选择三相3表、三相
2表、单相等方式。
1）谐波电压、谐波电流、谐波功率测量项目包括总谐波畸变率、各次谐波有效值、谐波相位及谐波功率，监测的谐波次数应达到50次。
在一个存储记录里应包括该时间段的最大值、平均值。
2）电压、电流间谐波
3）电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率和功率因数在一个存储记录里应包括该时间段的最大值、最小值、平均值。
以上电量及有功电度、无功电度、视在电度相应的单相和三相的值。
4）三相电压、电流不平衡度及各序分量
在一个存储记录里应包括该时间段的最大值、平均值。
5）电压短时、长时闪变
6）频率
在一个存储记录里应包括该时间段的最大值、最小值、平均值。
7）谐波、不平衡度、电压电流有效值、功率数据记录的时间间隔及取值方法
基本测量采样时间为10个周波，由每10个周波得到谐波、不平衡度、电压电流有效值、功率测量数据。
15个连续的10周波数据的方均根值形成一个3s数据记录。
存储数据记录的时间间隔为3s的整数倍，存储记录的时间标签为存储记录所对应时间段的末尾时刻；每次采样的平均值为与该时间段对应的连续10周波数据的方均根
值，每个数据记录的最大、最小值为该系列连续10周波方均根值的最大、最小值；以该时间段的起点开始第一个10周波测量，若最后10周波时间段跨越存储记录所对应时间段的末尾时刻，该10周波数据应包括在该时间段内。
b）电压事件
包括电压暂降、电压暂升、电压瞬态事件，数据记录包括事件特征数据（电压有效值极值、事件持续时间等）及波形数据。
测量方法应满足IEC61000-4-30。
监测装置应根据各电压通道半周波有效值（半周波更新）与门槛值的比较判别电压暂降、暂升事件，电压门槛值为参考电压的百分比。
1）事件发生后，监测装置应记录所有电压、电流通道的波形。
2）用户可选择事件触发前后波形记录的周波数。
对于持续时间较长的电压暂降、暂升事件，应在事件开始、结束时刻的前后进行波形记录，在事件期间记录各测量通道的半周波有效值。
3）电压暂降事件只要有一个电压通道的半周波有效值低于门槛值，电压暂降事件触发，当所有测量通道的半周波有效值等于或高于门槛值加上偏差值，事件结束。
门槛值一般取为参考电压的85%～90%，偏差值一般为标称电压的2%。
事件可由两个参数描述：
残压（暂降深度）、持续时间。
残压是在事件中所有电压测量通道出现的最小半周波有效值；暂降深度是残压与参考电压之差；持续时间是事件开始与结束的时间之差，小于1分钟。
4）电压暂升事件只要有一个电压通道的半周波有效值高于门槛值，电压暂升事件触发，当所有测量通道的半周波有效值等于或低于门槛值减去偏差值，事件结束。
门槛值一般大于标称电压的110%，对于高压电网侧的监测点，可取为标称电压的
115%，偏差值一般为标称电压的2%。
事件可由两个参数描述：
最大电压、持续时间。
最大电压是在事件中所有电压测量通道出现的最大半周波有效值；持续时间是事件开始与结束的时间之差，小于1分钟。
5）电压瞬态事件
电压瞬态事件分为冲击性瞬态和振荡瞬态。
冲击性瞬态是电压、电流在稳态状况下，出现的非工频、单极性的突然变化现象，常见的冲击性瞬态由雷击引起；振荡瞬态是指电压、电流包含有极性的、快速变化的分量，变电站中电容器投入会引起振荡瞬态。
用户应能设置触发瞬态事件的阀值。
c）用户定制事件
1）用户能设定监测参数是否越限来触发波形记录和报警，能设定的监测参数包括所有监测
项目。
2）能设置事件的触发值、返回值、触发前的延时时间和触发后的返回延时时间。
d）对4~20mA模拟量输入信号进行连续监测和记录，在用户定义的间隔内（记录时间间隔可调，最小记录时间间隔不大于5秒），提供模拟量的最大值、最小值和平均值。
2.3.1.2数据存储
监测装置应具有本地存储功能。
电能质量参数保存的时间间隔一般取为3分钟（电压闪变、电压有效值除外），最小存储时间间隔不大于1分钟。
能分别设置不同监测项目的存储时间间隔。
数据记录至少应保存7天。
2.3.1.3通信接口
监测装置应具有支持TCP/IP协议的以太网络接口。
2.3.1.4设置功能
只有授权的用户才能对监测设备进行参数设置和更改，设置项目应包括：
a）内部时钟；
b）通讯参数；
c）监测点信息，包括监测点名称、PT/CT变比、通道接线方式等；
d）稳态电能质量监测数据存储项目、存储时间间隔，可以任意选择要存储的谐波分量；
e）电压事件触发参数；
f）用户事件触发参数；
g）权限设置；
h）软件刷新、升级。
2.3.1.5显示功能
监测装置面板应具有正常运行、故障等运行状态指示功能。
2.3.1.6实时数据输出功能
用户能采用通用Web浏览器或客户端软件获取监测装置的全部监测项目的实时数据。
2.3.1.7被授时功能
监测装置应具有被GPS装置或网络授时的功能，GPS授时误差小于1毫秒，网络授时误差小于5毫秒。
电能质量监测仪应自带时钟，保证在网络故障时，时钟误差控制在0.5s/d以内。
2.3.1.8用户二次开发功能
监测装置应具有通信编程接口。
编程人员采用通用编程语言，通过通信编程接口，能获取监测装置的所有的实时和历史监测数据。
2.3.1.9开关量输出功能监测设备应具有继电器接点输出功能，接点输出用于报警或控制输出。
即监测装置应能根据设置的触发条件和输出方式起动外接设备。
越限延时输出时间整定设置范围要求0~600秒，分辨率0.02秒；输出接点DO应不少于3个，并可选择设置。
2.3.1.10开关量输入功能监测设备应具有开关量输入功能，开关量输入用于监测状态量并可启动录波及触发控制数据
记录。
。
2.3.2电气参数
2.3.2.1测量范围与精度
1）稳态电压有效值：
测量范围不小于0～200%标称电压，误差不大于0.5%标称电压；
2）谐波：
测量精度满足GB/T14549-1993的B级要求；
3）三相不平衡度：
电压不平衡度绝对误差不大于0.2%，电流不平衡度绝对误差不大于1%；
4）闪变：
短时电压闪变测量范围不小于：
0～20，相对误差不大于5%；
5）频率：
测量范围不小于：
42.5Hz～57.5Hz，绝对误差不大于0.01Hz；
6）电压暂降、暂升事件：
电压幅度的测量误差不应超过1%标称电压，持续时间的测量误差不应
超过0.02秒。
7）4～20mA模拟量：
测量误差不大于0.1mA。
2.3.2.2电压信号输入回路
1）输入范围：
标称电压，相间
：
100V，相对N：
60V。
2）
功率消耗：
在标称输入电压参数下，
回路消耗的视在功率应不大于
0.5VA/回路；
3）
允许的电压信号波峰系数不小于
2；
2.3.2.3电流信号输入回路
1）
输入范围：
标称电流1A、5A；
2）
过载能力：
1.2倍标称电流连续，
10倍标称电流持续1秒；
3）
功率消耗：
在标称输入电流参数下，
回路消耗的视在功率应不大于
2.5VA/回路；
4）
允许的电流信号波峰系数不小于
4。
2.3.2.4电源电压
1）交流220V，容许变化范围20%，50Hz1Hz，谐波电压总畸变率不大于8%；
2）交流110V，容许变化范围20%，50Hz1Hz，谐波电压总畸变率不大于8%；
3）直流220V，容许变化范围20%；
4）直流110V，容许变化范围20%。
2.3.2.5断电恢复
监测终端电源断电及恢复时，设备不应丢失数据，断电瞬间不应出现测量错误。
电源恢复时，监测终端应自动恢复断电前的工作状态。
2.3.2.6可靠性
MTBF≥50000小时。
3前置服务技术要求
3.1数据采集
3.1.1前置服务器从各监测终端收集数据，并将数据存入前置数据库中，应保证在正常工作情况下不丢失监测终端的数据，监测终端的数据应在10分钟内存入前置数据库中。
3.1.2电能质量数据收集的内容应包括：
1）谐波：
电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、1~50次谐波电压有效值、1～50次谐波电流有效值；
2）不平衡：
电压、电流各序分量及不平衡度；
3）电压闪变：
电压短时闪变，电压长时闪变；
4）电压、电流有效值；
5）频率；
6）电压暂升、暂降及瞬态事件的波形数据及事件参数；
7）谐波电压、电流的相位、谐波功率、间谐波；（可选参数）
8）反映系统及监测设备运行状态的相关信息。
3.2远程维护
电能质量监测终端远程设置内容包括：
1）设置内部时钟；
2）设置通讯参数；
3）设置监测点信息，包括监测点名称、PT/CT变比、测试接线方式等；
4）设置稳态电能质量参数存储项目、存储时间间隔，可以任意选择要存储的谐波分量，能分别设置不同监测参数的存储时间间隔；
5）设置电压事件触发参数；
6）设置用户事件触发参数；
7）信号输出触发条件和输出逻辑；
8）信号输入触发条件和记录参数选择；
9）密码维护；
广东电网电力科学研究院500kV变电站电容器组谐波监测系统二期设备及系统技术条件
10）终端软件刷新、升级。
3.3告警处理
3.3.1实现统一的事件及告警服务，可灵活设置告警内容、级别和处理方式。
3.3.2可根据需要设置电子邮件、短信报警等报警方式，报警信息可长期保存并可随时按指定条件查询。
3.3.3告警内容包括：
1）电压事件；
2）电压偏差或合格率超过限值；
3）电压总谐波畸变率、三相不平衡度、电压长时闪变值、频率偏差超过设定值；
4）监测点无数据记录的持续时间超过设定值。
3.4数据处理
3.4.1能统计所有监测数据的最大值、最小值、平均值、95%概率值。
3.4.2能判断电压事件是否在ITIC和CBEMA限区内。
3.4.3能剔除所有稳态监测数据中的无效数据。
1）无效数据主要指两种情况下测得的数据，一是被监测设备停止运行，二是电网的暂态现象续时间一般只有几十毫秒）导致稳态监测数据异常；
2）电压闪变数据受电压暂升、暂降事件的影响很大，往往一个电压暂升、暂降事件导致电压长时间闪变数据超标，应剔除受电压暂升、暂降事件影响的电压长时间、短时间闪变数据。
3.4.4具备对通信通道、终端的监视、统计、报警和管理功能。
3.5曲线管理
3.5.1提供实时、历史和趋势曲线功能，曲线可灵活定义、显示和修改。
3.5.2提供曲线模板功能，并能对曲线模版进行重定义和修改，用户可选择不同模板显示曲线。
3.5.3在同一坐标可组合显示最大、最小值、限值以及采样历史曲线，并采用不同颜色显示。
3.5.4同一幅画面上可调同类型时间间隔的任意日期的多条曲线，用户可自定每条曲线的颜色、水平和垂直标尺。
3.5.5能对曲线图进行局部放大。
3.5.6能将曲线图导出为大小可调、格式可选的图形文件，图形格式应包括png、jpg。
3.5.7能将数据导入通用的电子表格文件或文本文件中。
3.6数据查询
3.6.1能根据用户指定的监测点、时间区间、数据项，提供数据曲线图、统计数据表格等；
3.6.2能一次进行多监测点、多数据项的查询；
3.6.3能将数据导入通用的电子表格文件或文本文件中；
3.6.4电能质量稳态数据查询
1）电压有效值、电流有效值、电压合格率；
2）谐波电压总畸变率、谐波电流总畸变率、各次谐波电压含有率、各次谐波电流有效值；
3）电压三相不平衡度、电流三相不平衡度及电压、电流各序分量；
4）频率；
5）电压长时间闪变、电压短时间闪变；
6）有功功率、无功功率、视在功率。
7）应自动剔除无效数据。
3.6.5电能质量电压事件查询
1）能根据用户指定的监测点、时间区间、事件参数范围，提供电压事件列表；
2）能给出电压事件的电压、电流波形图、有效值趋势图和电压有效值极值、持续时间等参数；
3）能将波形图导出为大小可调、格式可选的图形文件，图形格式应包括png、jpg，能将波形图
进行局部放大；
4）能将事件的波形数据、参数导入通用的电子表格文件和文本文件中；
5）能提供以时间为横轴，电压有效值为纵轴的事件图，在图中，以持续时间为横坐标，以电压有效值极值为纵坐标可标示一个电压事件，图中还应标有ITIC或CBEMA曲线，以显示电压事件是否在ITIC或CBEMA限区；该图宜具有热链接功能，用鼠标点击某事件的图示，可打开新窗口显示事件波形及事件参数，
6）能提供以时间为横轴，电压有效值为纵轴的事件分布图，以事件发生时刻为横坐标，以电压
有效值极值为纵坐标可标示一个电压事件；该图宜具有热链接功能；
7）对于统计而言，监测点1分钟内发生的多个电压事件应视为1个事件，该事件的电压幅值和持续时间是该时间段内最严重的电压事件的电压幅值和持续时间。
3.7前置数据库接口功能
前置数据库应具有数据接口，便于主站数据库读取前置数据库的数据，并满足：
1）主站数据库读取前置数据库的数据时，应可选择时间段、监测点和数据项目；
2）主站数据库能定时、定时间间隔地自动导入前置数据库的数据，时间间隔可调。
系统通信
通信层次结构示意如下图所示：
通信骨干层应采用100M/1000M的汇聚设备，用于汇聚众多通信终端设备的数据信息。
接入层由分散接入的众多通信终端设备组成，直接传送各监测终端数据。
4.2通信介质
通信骨干层应采用工业级别的以太网设备。
4.3接口
采用以太网和RS-232/RS-485接口。
RS-232/RS-485接口传输速率可选用600bit/s、1200bit/s、2400bit/s、4800bit/s、
9.6kbit/s、19.2kbit/s、2048kbit/s，以太网接口传输速率可选用10Mbit/s或100Mbit/s等。
4.4设备配置原则
应采用工业级以太网设备，并满足:
4.4.1适用于工业环境，应满足以下条件：
1）环境温度范围：
-40～70°C；
2）抗电磁干扰能力按GB/T15153.1-1998中的IV级标准执行。
4.4.2支持多种电源输入，24/48VDC，110/220VDC/AC。
4.4.3MTBF≥50000小时。
5电能质量监测终端结构、机械及防雷抗干扰要求
5.1结构
监测终端防护等级应符合GB/T4208规定的IP51级要求。
5.2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，监测设备不发生损坏和零部件松动脱落现象。
5.3防雷抗干扰
5.3.1绝缘电阻
绝缘电阻表的测试电压为500V，监测终端各电气回路对地和各电气回路之间的绝缘电阻在正常条件下应大于5M，湿热条件下应大于1M（GB/T15479-1995）。
5.3.2冲击电压
1.2
电压峰值为6kV，波形为标准的50s的脉冲，施加于监测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，监测设备存储的数据应无变化，功能和准确度应符合2.3.1、
2.3.2的要求。
5.3.3绝缘强度
在监测设备电气回路对地之间及各电气回路之间施加有效值如表6-1所示的50Hz正弦波电压
1min，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。
试验后，监测设备存储的数据应无变化，功能和准确度应符合2.3.1、2.3.2的要求。
额定电压（V）
试验电压有效值
（V）
额定电压（V）
试验电压有效值
（V）
U125
1000
U400
2500
5.3.4电磁兼容性
参照《电能质量监测设备通用要求》（GB/T19862-2005）中的5.7。
5.3.5组屏要求
1）电压回路及电源回路要带空气开关；
2）电压、电流回路应使用试验端子，电流回路还应配短接板，便于现场校验；
3）屏柜应配有电源插板；
4）屏柜通用尺寸：
800mm×600mm×2200mm，颜色：
RAL703；
5）柜体防护等级：
IP30。
6硬件配置和要求综述
本部分综合了基本的PQMS系统硬件配置和要求。
6.1电能质量监测终端
电能质量监测点及通道要求见‘拟监测变电站'一节，供应商应根据监测点及通道要求，并在满足‘监测设备技术规范'基础上配置合适的监测设备，同时指出符合要求的监测设备的数量。
6.2前置服务器
供应商应提供前置服务器配置要求，使其应能同时支持300个监测点和10个
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