（农业电气化与自动化专业论文）基于fpga的电能质量监测装置的研究.pdf

1 2 3 5 公用电网谐波1 3 2 4 本章小结1 4 3 电能质量监测系统的设计方案1 5 3 1 方案的比较与选择15 3 2 方案的整体结构设计。1 6 3 2 1 系统的基本参数1 7 3 2 2f p g a 的选择1 7 3 2 3 硬件系统总体设计1 7 3 3 本章小结1 8 4 电能质量监测系统的硬件电路设计1 9 4 1 信号调理单元1 9 4 1 1 电压调理电路2 0 4 1 2 电流调理电路2 l 4 2 数据采集单元2 l 4 2 1 信号选择电路2 l 4 2 2a d 选择及电路设计2 2 4 3f p g a 数据管理单元2 4 4 3 1 时序逻辑控制模块2 4 东北农业大学工学硕士学位论文 4 3 2 数据存储模块3 0 4 3 3 电源管理模块3 2 4 3 4 外部通讯接口模块3 2 4 4 本章小结3 4 5 电能质量监测系统的软件设计3 5 5 1 人机界面( 删i ) 设计3 5 5 2c v i 程序设计3 7 5 2 1 数据接收程序模块3 7 5 2 2 数据显示程序模块3 8 5 2 3 数据分析程序模块3 9 5 3 数据压缩算法软件实现。4 0 5 4 嵌入式系统软件设计。4 l 5 4 1f p g a 操作系统选择。4 l 5 4 2f p g a 的c 语言编程平台的建立。4 1 5 4 3 数据采集模块软件设计4 2 5 4 4 数据处理模块软件设计4 3 5 4 5f p g a 中压缩模块软件设计4 3 5 4 6u s b 设备驱动程序的设计4 4 5 5 本章小结4 6 6 系统测试与分析4 7 6 1 电能质量分析系统硬件试验4 7 6 1 1 试验方案4 7 6 1 2 硬件系统实验平台。4 7 6 1 - 3 电压调理模块测试分析4 8 6 2 上位机分析系统测试4 9 6 2 1 通信模块测试分析4 9 6 2 2 数据处理模块测试分析5 0 6 2 3 数据压缩模块算法仿真分析5 2 6 3 本章小结5 3 7 结j 沧5 4 致j 射5 5 参考文献5 6 附录5 8 攻读硕士学位期间发表的学术论文6 0 c o n t e n t s c o n t e n t s c h i n e s ea b s t r a c t i e n g l i s ha b s t r a c t i i i 1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u n da n dt h es i g n i f i c a n c eo f t h er e s e a r c hs u b j e c t 1 1 1 1p r o b l e mp o s i n go fp o w e rq u a l i t y 1 1 1 2t h es i g n i f i c a n c eo fp o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gd e v i c e s 2 1 2s t u d ys i t u m i o no fd o m e s t i ca n df o r e i g nr e s e a r c h 2 1 2 1s t u d ys i t u a t i o no fd o m e s t i cr e s e a r c h 2 1 2 2s t u d ys i t u a t i o no ff o r e i g nr e s e a r c h 4 1 3m a i nr e s e a r c hc o n t e n to f t h i sa r t i c a l 5 2r e s e a r c ho fp o w e rq u a l i t yt a r g e ta n dt e s tm e t h o d 6 2 1t h es i g n i f i c a n c eo f p o w e rq u a l i t y 6 2 。2t h es t a n d a r do f p o w e rq u a l i t y 6 2 3s t e a d ys t a t ep o w e rq u a l i t yt a r g e ta n dt e s tm e t h o d 9 2 3 1a d m i s s i b l ed e v i a t i o no fs u p p l yv o l t a g e 9 2 3 2p e r m i s s i b l ed e v i a t i o no ff r e q u e n c yf o rp o w e rs y s t e m 1 1 2 3 3a d m i s s i b l et h r e e p h a s ev o l t a g eu n b a l a n c ef a c t o r 1 l 2 3 4v o l t a g ef l u c t u a t i o na n df l i c k e r 1 3 2 3 5h a r m o n i c si np u b l i cs u p p l yn e t w o r k 13 2 4c h a p t e rs u m m a r y 1 4 3d e s i g np r o p o s a lo f p o w e r q u a l i t ym o n i t o rs y s t e m 1 5 3 1c o m p a r i s o na n dc h o i c eo f p r o p o s a l 1 5 3 2t h ew h o l es t r u c t u r eo fp r o p o s a l 16 3 2 1b a s i cp a r a m e t e r so f t h es y s t e m 1 7 3 2 2t h eo p t i o no f f p g a 1 7 ：；2 3s y s t e mt o t a lh a r d w a r ed e s i g n 1 7 3 3c h a p t e rs u m m a r y 18 4d e s i g n i n go f p o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gd e v i c e sh a r d w a r ec i r c u i t 1 9 4 1s i g n a lc o n d i t i o n e ru n i t 19 4 1 1v o l t a g ec o n d i t i o n i n gc i r c u i t 2 0 4 1 2c u r r e n tc o n d i t i o n i n gc i r c u i t 2 1 4 2d a t aa c q u i s i t i o nu n i t 2 1 4 2 1t h es i g n a ls e l e c t i o nc i r c u i t 2 1 4 2 2t h ea ds e l e c ta n dc i r c u i td e s i g n 2 2 4 3f p g ad a t am a n a g e m e n tu n i t 2 4 东北农业火学工学硕士学位论文 4 3 1s e q u e n t i a ll o g i cc o n t r o lm o d u l e 2 4 4 3 2d a t as t o r a g em o d u l e 3 0 4 3 3t h ep o w e rm a n a g e m e n tm o d u l e 3 2 4 3 4e x t e m a lc o m m u n i c a t i o n si n t e r f a c em o d u l e 3 2 4 4c h a p t e rs u m m a r y 3 4 5d e s i g n i n go fp o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gd e v i c e ss o f t w a r es y s t e m 3 5 5 1h u m a n m a c h i n ei n t e r f a c ed e s i g n 3 5 5 2c v ip r o g r a md e s i g n i n 3 7 5 2 1d a t ar e c e i v i n gp r o c e d u r em o d u l e 。3 7 5 2 2d a t ad i s p l a y i n gp r o c e d u r em o d u l e 3 8 5 2 3d a t aa n a l y s i sp r o c e d u r em o d u l e 3 9 5 3r e a l i z a t i o no fd a t ac o m p r e s s i o na r i t h m e t i cs o f t w a r e 4 0 5 4e m b e d e ds y s t e ms o f t w a r ed e s i g n 4 1 5 4 1t h es e l e c to f f p g a o p e r a t i n gs y s t e m 4 1 5 4 2e s t a b l i s h o f cl a n g u a g ep r o g r a mp l a t f o r m 4 1 5 4 3s o f t w a r ed e s i g no fd a t aa c q u i s i t i o nm o d u l e 4 2 5 4 4s o f t w a r ed e s i g no fd a t ap r o c e s s i n gm o d u l e 4 3 5 4 5s o f t w a r ed e s i g no ff p g ac o m p r e s s i o nm o d u l e 4 3 5 4 6t h ed e s i g no f u s bd e v i c ed r i v e r s 。4 4 5 5c h a p t e rs u m m a r y 4 6 6a n a l y s i sa n dr e s e a r c ho ft e s ts y s t e m 4 7 6 1p o w e rq u a l i t ya n n l y s i ss y s t e mh a r d w a r et e s t 4 7 6 1 1s y s t e mt e s t i n gp r o g r a m 4 7 6 1 2h a r d w a r es y s t e mt e s t i n gp l a t f o r m 4 7 6 1 3v o l t a g ec o n d i t i o n i n gm o d u l et e s t i n ga n a l y s i s 4 8 6 2p r i n c i p a lc o m p u t e ra n a l y s i ss y s t e mt e s t 4 9 6 2 1c o m m u n i c a t i o nm o d u l et e s t i n ga n a l y s i s ：4 9 6 2 2d a t ap r o c e s s i n gm o d u l et e s t i n ga n a l y s i s 5 0 6 2 3a r i t h m e t i ce m u l a t i o na n a l y s i so fd a t ac o m p r e s s i o nm o d u l e 5 2 6 3c h a p t e rs u m m a r y 5 3 7c o n c u l u s i o n 5 4 a e k o w l e d g e m e n t 5 5 r e f e r e n c e 5 6 a p p e n d i x ：5 8 p a p e r sp u b l i s h e d i nt h ep e r i o do fm a s t e re d u c a t i o n 6 0 研究生学位论文独创声明和使用授权书 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含未获得 ( 注；垫塑查墓丝盂要缱别童明的! 奎拦亘窒2 或其他教育机构的学位或证 书使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作 了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：1 系袁 日期：2 0 f 。年6 月d 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。 本人授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解 密后适用本授权书) 学位论文作者签名：1 系嚷 日期：2 0 j 。年6 月阳日 导师签名：乏墨林 嗍立咖年多月夕日 摘要 摘要 随着大量的电力电子装置及非线性负荷注入电网，使得各种各样的电能质量问题日益严 重。电能质量问题不仅对电力系统本身的安全和稳定性造成严重威胁，也对系统中的用户造 成危害，因此，研制一种电能质量的实时监测装置具有十分重要的意义。 本文首先分析了国内外电能质量监测装置的研究现状以及开发新型电能质量监测装置 的意义，并对影响电能质量的指标参数进行了分析，同时深入研究了测量原理和算法。在此 基础上，根据国家颁布的六项电能质量国家标准，设计了一种基于现场可编程门阵列( f p g a ) 的电能质量监测系统，利用f p g a 强大的计算功能实现对稳态电能质量参数的实时监测、记 录和分析。该仪器监测的指标包括：电压电流有效值、频率、电压各次谐波有效值、电流各 次谐波有效值、有功功率、无功功率等。 整个控制系统的设计可以分为两个部分：上位机的设计和下位机的设计。下位机采用 e p l c 2 0 f 3 2 4 7 可编程门阵列( f p g a ) 作为系统的控制核心，进行了信号调理单元、数据采 集单元、f p g a 数据管理单元、外部通信单元等硬件电路的设计。按照电能质量监测设备要 实现的功能，在监测终端硬件电路中实现被测三相电压和三相电流共6 个并行通道的数据采 集及数据分析处理。下位机软件设计主要利用u c o s 嵌入式操作系统，开发了数据采集模块， 数据分析模块和通讯接口驱动程序。上位机软件设计完成了应用l a b w i n d o w s c v i 上位机分析 处理平台编写的h m i 显示操作界面，并开发了串口接收程序模块、数据分析程序模块和数据 显示程序模块。 利用搭建的电能质量硬件电路，结合上位机进行了一系列测试，包括频率值和畸变率值 的测量、信号调理单元、数据通讯和数据压缩功能的测试。结果表明，测试值都在国家标准 的误差范围内，证明该电能质量监测装置具备一定的可用性。 关键词电能质量；f p g a ；电力监测 a b s t r a c t r e s e a r c ho np o w e r q u a l i t y m o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nf p g a a b s t r a c t n o w a d a y sag r e a td e a lo fp o w e re l e c t r o n i cd e v i c e sh a v ea c e s st op o w e rn e t w o r k , w h i c hg i v e r i s et om a n yk i n d so fp r o b l e m sa b o u tp o w e rq u a l i t y a n dt h e s ep r o b l e m sn o to n l yt h r e a t e nt h e s e c u r i t ya n ds t a b i l i t yo fe l e c t r i cs y s t e m ，b u ta l s ot h eu s e r s s oi ti sv e r ym e a n i n g f u lt od e s i g nan e w t y p eo f r e a l - t i m ep o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e m t h i sp a p e rf i r s t l ya n a l y s e sr e s e a r c ho nt h ef i e l do fp w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e mh o m ea n d a b r o a da n dt h es i g n i f i c a t i o no fd e v e l o p i n gan e wt y p eo n e o nb a s i co fa n a l y s i so fp a r a m e t r e so f p o w e rq u a l i t yi n d e xa n dt e s t i n gp r i c i p a l sa n da l g o r i t h m ，t h i sp a p e rd e v e l o p sar e a l t i m ep o w e r q u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e mb a s e do nf p g aa c c o r d i n gt os i xn a t i o n a ls t a n d a r d s b ym a k i n gu s eo f p o w e r f u lc a c u l a t i o no ff p g a ，i tf u l f i l l sr e a l - t i m em o n i t o r i n g ，r e c o r d i n ga n da n a l y s i so fas e r i e so f p a r a m e t e r so fp o w e rq u a l i t y , i n c l u d i n gv o l t a g ea n dc u r r e n te f f e c t i v ev a l u eo fa c ，f r e q u e n c y , h a r m o n i c so fv o l t a g ea n dc u r r e n t ，w a t t f u lp o w e ra n dw a t t l e s sp o w e r t h es y s t e mc a nb ed i v i d e di n t ot w op a r t s ：u p p e rc o m p u t e ra n dl o w e rc o m p u t e r t h el o w e r c o m p u t e ru e s e sf p g a - e p1 c 2 0 f 3 2 4 7a st h eh a r d w a r ec o r ec o n t r o l m e n td e v i c e i nt h i sp a r t , t h e s y s t e mi n c l u d e ss e v e r a lh a r d w a r ec i r c u i t s ，s u c ha ss i g n a lh a n d l i n gu n i t ，d a t ag e n e r a t i n gu n i t ，d a t a m a n a g e m e n tu n i ta n dc o m u n i c a t i o nu n i t t h eu n i t sc a ng e n e r a t et h ev o l t a g ea n dc u r r e n ts i g n a l s f r o mp o w e rg d dt h r o u g hs i xc h a n n e l s ，a n dt h e np r o c e s sa n da n a l y s et h e m a b o u tt h es o f t w a r e d e s i g n a t i o nt h el o w e rc o m p u t e ra c c e s s e st h eu c o ss y s t e mu p o nw h i c ht h ea u t h o rd e v e l o p sd a t a c o l l e c t i n gm o d u l e ，d a t aa n a l y s i sm o d u l ea n dc m m u n i c a t i o nd r i v e rp r o g r a m t h es o f t w a r eo nt h e u p p e rc o m p u t e ra r em o r ep o w e r f u l i nt h es o f t w a r ed e v e l o p m e n te n v i r o n m e n t ，l a b w i n d o w s c v i ，i t d e s i g n st h r e ep h a s er e a l t i m ea n a l y s i sh i mw i t h6c h a n n e l sw h i c hi n c l u d er e c e i v i n gd a t am o d u l e ， d a t aa n a l y s i sm o d u l ea n dd a t ad i s p l a y i n gm o d u l e t h el a s tp a r ti st e s to fp o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e m ，t h eh a r d w a r ec i r c u i tc o m b i n e dw i t h u p p e rc o m p u t e r t h e s et e s t s a r em a d e ，i n c l u d i n gf r e q u e n c ya n dt h dm e a s u r e m e n t ，t e s t so f s i g n a l p r o c e s s i n gc i r c u i ta n dc o m m u n i c a t i o nf u n c t i o na n dd a t ac o m p r e s s i n g t h er e s u l t ss h o wt h a tt h e m e a s u r e m e n t sa r en o tb e y o n dt h ee r r o rl i m i t ，a n dt h es y s t e mc a nr e a l i z et h ef u c t i o nd e s i r e d k e yw o r d sp o w e rq u a l i t y ；f p g a ；m o n i t o r i n gs y s t e m i i i c a n d i d a t e ：c h e nh o n g 东北农业大学工学硕士学位论文 s p e c i a l i t y ：e l e c t r i f i c a t i o na n da u t o m a t i o no f a g r i c u l t u r e s u p e r v i s o r ：p r o f z h a oy u l i n i v 引言 1 引言 1 1 课题研究的背景和意义 电能既是一种经济实用、清洁且容易传输、控制和转换的能源形式，又是一种由电力部 门向用户提供，并由供、用双方共同保证其品质的特殊商品，如今，电能作为走进市场的商 品，与其它商品一样，也应讲究供电质量。随着科学技术及工业化的发展，许多自动化程度 很高的工业用户对电能质量越来越敏感，任何电能质量问题都将导致产品质量的下降，电能 质量直接关系到国民经济的总体效益。因此，对电能质量监测装置进行深入研究有非常重要 的意义。 1 1 1 电能质量问题的提出 在供配电网络中，负荷不可能保持不变，用电负荷的多样化导致了公用电网中频率和电 压无法保持理想恒定的状态，因此，就产生了电能质量的问题。造成当前电能质量问题主要 有以下三个方面的原因： ( 1 ) 电力负荷构成的变化。目前，电力系统中存在着大量的非线性负荷：大功率的电 子拖动设备、大规模电力电子应用装置( 节能装置、变频设备等) 、电化工业设备( 化工、 冶金企业的整流) 、炼钢电弧炉等( 焦娇，2 0 0 8 ) 。另外，还存在很多快速变化的冲击性负荷： 如大型马达和马达群组、高速电梯、高速铁路、港口的起重机以及其它快速变化负荷。不同 类型的负荷会引起不同的电能质量问题，电弧炉引起的电能质量问题主要有电压波动、闪变、 谐波电流、电压偏差、三相电压不平衡等( 汪秀丽，2 0 0 6 ) ；精炼炉引起的电能质量问题包 括电压波动和谐波电流；轧机引起的电能质量问题主要有电压波动、闪变和谐波电流等；电 气化铁路牵引机车引起的电能质量问题主要是谐波电流等( sc h e n ，2 0 0 4 ) 。 ( 2 ) 大量谐波注入电网。含有非线性、冲击性负荷的电力电子设备在实现功率控制和 处理的同时，都不可避免地产生并向电网中注入谐波电流，引起电压波形畸变。随着电子技 术的发展，这些非线性、冲击性负荷将在我国快速增长并广泛存在，谐波问题将会变得更加 突出，对电网中敏感电气设备的影响和危害将更加明显，在目前的电能质量指标中，由干扰 性负荷影响而产生的谐波问题是最为普遍的( 程浩忠等，2 0 0 6 ) 。 ( 3 ) 电力系统故障。电力系统运行故障也会产生电能质量问题，当输配电系统中发生 开关操作、短路故障、雷击、电力电子设备的启动、变频器以及电容组的投切等事件时，均 可引起电压暂降等各种电能质量问题( 陈树，2 0 0 9 ) 。 由于上述原因对电网电能质量的污染给系统和用户带来了的危害，主要表现在以下两个 东北农业大学工学硕上学位论文 方面： ( 1 ) 对电力系统的危害，如线损增加，一次运行设备寿命降低，继电保护装置的误动 作等。 ( 2 ) 对电力用户的危害，如影响工业生产过程中对电压敏感的电气设备的正常工作， 甚至造成生产运行时经济损失。 1 1 2 电能质量监测装置的研究意义 从我国能源的供求关系来分析，8 0 年代之前电能作为一种特殊的紧俏商品处于供不应求 的境地，有电用实属不易，再谈电能质量似乎有些“阳春白雪”，今天我国电力工业取得了 长足的发展与进步，城乡电网的结构与供配电的能力大为改善，花钱买电的用户不仅要求供 配电的可靠性，更要求供配电的电能质量，尤其是一些生产i c 芯片的厂家，对电能质量有 非常高的要求，电压的波动就可能导致出现废品而酿成重大经济损失。针对电能质量日益恶 化的现状，在满足工业生产和人民生活对电能需求量的同时，应同时保证用户对电能质量的 要求，因此也就有了对电能质量监测与分析的要求( 唐涛，2 0 0 5 ) 。 随着工业规模的扩大和和科学技术的发展，电网中负荷日益复杂：比如电力电子装置本 身作为电网的非线性负荷，其开关过程所带来的电磁干扰的负面效应也日益增加，工业系统 中各种调速设备正取代传统的电动机直接驱动方式成为传动系统的主流，又如各种数字电子 设备的大量使用，严重影响了电网电能质量，这样的设备既会产生电磁干扰也会被电磁干扰 所影响( 朱永强，2 0 0 7 ) 。上述负荷的投入与退出都会对供配电系统的电能质量造成影响与 危害。如何提高和保证电能质量、减少供用电行业的经济损失已成为我国电力系统面临的主 要问题。为了改善电能质量，找到电能质量下降的原因，电力部门需要对电能质量进行实时 监测。因此，研制一种电能质量实时监测系统，实现对电能质量有效的监测，对保证电力系 统电网和电气设备的安全、经济、高效运行以及人们的日常生产生活都具有重要意义。 总体来说，电能质量的监测主要有两个目的：其一在于从技术层面上保证电网的安全、 稳定、经济运行，及早发现电网存在的潜在隐患，同时对已发生的电力事故进行更有效的分 析，从而采取措施，予以防范；其二，从电能作为商品意义上而言，应该本着对用户负责的 态度，全程监视这一特殊商品的产、供、配、用环节，针对不同的用户而满足其对电能质量 的要求。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国内研究现状 国内电能质量监测仪的开发和研制己经有二十多年的历史，整体综合技术水平与国外先 2 引言 进水平相比还存在一定的差距。国内致力于电能质量产品研究的企业还不多，目前市场上主 要的国产电能质量监测仪器生产厂家主要有深圳领步科技有限公司、深圳中电电力技术有限 公司、石家庄和必达科技、上海宝钢安大电能质量有限公司、保定三伊方长电力电子有限公 司等。上海宝钢安大电能质量有限公司是国内对电能质量产品开发比较完善的一家。其开发 的如p q l 0 4 电能质量远程监测仪、p q i1 6 便携式电能质量分析仪、p q l 3 2 电力设备状态监测 系统等一系列产品已成功的在电力系统及工业生产中得以应用( 唐亮，2 0 0 8 ) 。国内主流电 能质量监测产品的性能特点如表1 1 所示： 表1 1 国内电能质量监测产品对比 t a b 1 一lc o n t r a s to fd o m e s t i cp o w e rq u a l i t ym o n i t o r i n gp r o d u c t s 3 东北农业大学工学硕士学位论文 通常把电能质量监测仪器分为三类，第一类是在线式实时电能质量监测仪，安装在现场 的仪器把数据集中上传到管理中心，此类仪表的特点是功能相对单一，适合对重点监测管理 目标进行远程实时监控，常用于工业生产用户中；第二类是便携式电能质量监测仪，便携式 监测设备可以根据需要，由自身完成全部功能，也可配套后台分析软件，完成各种功能，此 类仪表的特点是精度高、数据处理能力强、信息容量大、适合对现场各点的电能质量普查， 这是国内使用较多的一种电能质量监测仪。第三类是掌上电能质量分析仪，技术人员可以随 机监测电能质量的指标，此类仪表的特点是体积小，方便实用( 李旭，2 0 0 4 ) 。大多数监测 产品主要以测量稳态电能质量指标为主( 包括供电电压偏差、电力系统频率偏差、三相不平 衡度、谐波、电压波动与闪变) ，也有产品具备记录部分暂态电能质量指标的功能。在处理 器方面，国内产品普遍采用的是工控机或3 2 位d s p 处理器( 林海雪，2 0 0 5 ) 。深圳中电电力 技术有限公司的p m c 系列和宝钢安大p q l 0 4 系列产品均采用的是3 2 位d s p + m c u 的双处 理器，将控制和分析分开，提高了系统的运行效率。根据实际生产环节中高次谐波产生的危 害，国内产品谐波处理能力基本都是2 5 0 次。模数转换器普遍采用1 6 位a d 转换芯片，采 样率通常为1 2 8 个点周波，国内采样最高为5 1 2 点周波。国内产品比较大的优势在于，系 统集成了各种存储硬件，都有比较大的硬盘等存储介质。 总体上我国电能质量监测产品还存在不少问题，如：( 1 ) 电能质量监测指标不全面。传 统的电能质量监测装置通常只能监测其中一项或几项。不能实现6 项指标的同时监测，极大 部分仪器不能测量间谐波，多数装置的基本功能只停留在对持续性和稳态性指标的监测上， 不能对动态电能质量，特别是不能对瞬态变化的指标( 例如电压暂降，暂时过电压和瞬态过 电压) 进行测量；( 2 ) 产品缺乏相应的国家或行业标准，对于各级电能质量监测中心的仪器 功能、配置和检验等没有统一规定。电能质量监测装置大多数孤立地对某个站点进行监测， 不能从整体系统的角度来考虑电能质量的监测，结果具有局限性。因此本文针对上述不足进 行研究开发高性能电能质量监测装置。 1 2 2 国外研究现状 国外电能质量监测产品有比较明显的优势，主要品牌有美国福禄克公司、法国c a 公司、 加拿大p m l ( 现被施耐德公司收购) 、瑞士l e m ( 莱姆) 公司、瑞典u n i p o w e r ( 联合电力) 以及以色列e l s p e e 、德国西门子、日本日置公司等。其中日置、福禄克、西门子主要生产便 携式或手持式电能质量监测仪表。在线监测产品市场主要被e l s p e c 、和p m l 等公司牢牢占 据。 目前国际品牌电能质量监测产品已经非常成熟，其产品普遍具有高精度、高采样率、多 参数分析等特点。国外产品基本都是选择1 6 位a d 转换器，采样率一般都设在5 1 2 点周波。 其中西门子公司的s i m e a s o n 电能质量监测与分析仪，可以测量单相或多相系统电压和电 流，并根据这些测量值计算出电压和电流的有效值、频率、功率、三相不平衡度等，还可以 捕获瞬态电压、电压中断、电压波动和闪变、骤降、骤升等。瑞士l e m 公司电能质量在线 4 引言 监测装置p q f i x ，可监测三相电压和三相电流、频率、电压和电流有效值、2 5 0 次谐波、电 压不平衡度、电压波动和闪变、有功、无功、功率因数等电能质量相关指标。在数据压缩方 面，以色列e l s p e c 公司g 4 4 3 0 d s 电能质量分析仪，是国际上首个不需要触发阈值，进行 连续记录的电能质量监测产品，最大压缩比可以达到1 0 0 0 ：1 ，该产品可连续记录一年以上、