SHC200系列智能谐波监测仪技术与操作说明书.doc

SHC200电能质量监测仪技术与使用说明书版本号： V1.00制 订： 审 校： 日 期： 2014-12-06 注：关于SHC200谐波智能检测仪的所有技术和使用说明书的版权归南京芯瑞电力技术有限公司所有，南京芯瑞电力技术有限公司保留对所有资料的修改和解释权。目 录一、 概 述 01二、 技术参数 02三、 功能介绍 .03四、 电磁兼容 .07五、 机械性能 .07六、 环境条件 .08七、 安装接线 .08八、 操作指南.10九、 投运事项.16十、 开孔尺寸.17一、 概 述1.1 SHC200集计量、测量、监视、控制、人机接口、通信等多种功能于一体；对运行电网的谐波进行针对性设计，可实时监测高达51次的三相电压、三相电流谐波。1.2 SHC200采用32位数字信号处理器（DSP），具有先进内核结构、高速运算能力和实时信号处理等优良特性，过去由于CPU性能等因素而无法实现的谐波算法完全实现。1.3 SHC200能有效区分基波电压、基波电流、谐波电压、谐波电流、基波功率、正序电压电流、负序电压电流、零序电压电流、频率偏差、谐波功率，并进行相应的积分累积电度，为顾客的谐波治理提供必要的数据支持。1.4 SHC200具有完善的自检能力，发现装置异常能自动告警；具有自保护能力，有效防止接线错误或非正常运行引起的装置永久性损坏；免维护设计，无需在现场调整采样精度，测量精度不会因为环境改变和长期运行引起误差增大。 1.5 SHC200采用国际通用输入电源模块，兼容85264V交流或直流工作电源，更在电源跌落和电压突变方面有着出色体现。1.6 SHC200界面全中文显示，合理化屏幕保护控制。显示内容包基波数据、谐波数据、电量数据、实时波形、谐波频谱、矢量图表、事件记录、查询参数、设置参数、自检信息等。1.7 SHC200具有事件记录功能，可记录与电力系统安全运行相关的所有事件，时间分辨率小于1ms，可在线记录事件100条，掉电不丢失，便于分析故障原因和诊断设备缺陷。1.8 SHC200具有多种通信接口，标准IEC-101，IEC-103，Modbus等规约，方便就地/远方控制，既可以通过本地隔离485口与变电站上一级监控系统通信，又可以通过RS232口经GPRS等无线方式实现区域的电能质量监测功能。1.9 SHC200重要器件（如电源模块、互感器、继电器、液晶显示屏、接线端子等）均采用内外知名企业的成熟产品，平均无故障时间达100,000小时（10年）。二、技术参数2.1电源电压 85VAC-265VAC/100VDC-360VDC2.2额定交流数据a） 相电压 100V/3 或380/3（订货注明）b） 交流电流 5A或1A（订货注明）c） 额定频率 50HZd） 隔离耐压：4kV2.3 功率消耗a） 整机不大于8Wb） 交流电压额定值220VAC/100VAC交流电压回路 不大于0.3VA/相c） 交流电流5A/1A时交流电流回路 不大于0.3VA/相2.4 接点参数分断电压：250VAC、220VDC 分断功率：1250VA交流或120W直流（电阻性负载） 500VA交流或75W直流（电感性负载） 工作电流：5A，连续工作 隔离耐压：4kV 动作时间：5ms 触点材料：银上镶金 电气寿命：2,000,000次 机械寿命：20,000,000次2.5开入特性额定电压：24VDC（装置内部隔离电源） 功率消耗：2mA（N1N5） 分 辨 率：1ms 隔离耐压：2kV2.6 绝缘性能 绝缘电阻：各电气回路之间 500M（500V兆欧表） 各电气回路与地 500M（500V兆欧表） 工频耐压：各电气回路之间 2.5kV/50Hz，1Min 各电气回路与地 2.5kV/50Hz，1Min 冲击电压：各电气回路之间 5.0kV/0.5J，1.2/50us 各电气回路与地 5.0kV/0.5J，1.2/50us 高频耐压：各电气回路之间 2.5kV/2s 各电气回路与地 2.5kV/2s三、功能介绍3.1测量功能：该装置能够根据现场实际需要精确计算如下电气参数序号测量参数标识精度注释1三相相电压Ua、Ub、Uc0.2级2三相线电压Uab、Ubc、Uca0.2级3零序电压3U00.2级4正序电压3U10.2级5负序电压3U20.2级6三相电流Ia、Ib、Ic0.2级7零序电压3I00.2级8正序电压3I10.2级9负序电压3I20.2级10有功功率Pa、Pb、Pc、P0.5级11无功功率Qa、Qb、Qc、Q0.5级12功率因数PF0.5级13频率F0.02Hz14A相电压谐波含有率ThdUan（1n51）B级15A相电压谐波有效值ThdUan（1n51）B级16B相电压谐波含有率ThdUbn（1n51）B级17B相电压谐波有效值ThdUbn（1n51）B级18C相电压谐波含有率ThdUcn（1n51）B级19C相电压谐波有效值ThdUcn（1n51）B级20A相电流谐波含有率ThdIan（1n51）B级21A相电流谐波有效值ThdIan（1n51）B级22B相电流谐波含有率ThdIbn（1n51）B级23B相电流谐波有效值ThdIbn（1n51）B级24C相电流谐波含有率ThdIcn（1n51）B级25C相电流谐波有效值ThdIcn（1n51）B级3.2计量功能序号计量参数标识精度注释1正向基波有功电能PhIba、PhIbb、PhIbc PhIb0.5级2正向基波无功电能QhIba、QhIbb、QhIbcQhIb0.5级3反向基波有功电能PhEba、PhEbb、PhEbc PhEb0.5级4反向基波无功电能QhEba、QhEbb、QhEbc QhEb0.5级5正向有功电能PhIa、PhIb、PhIc PhI0.5级6正向无功电能QhIa、QhIb、QhIc QhI0.5级7反向有功电能PhEa、PhEb、PhEc PhE0.5级8反向无功电能QhEa、QhEb、QhEc QhE0.5级3.3开入功能：5路无源干接点输入，独特的时间窗技术有效防止抖动，分辨率小于1ms，准确判断接入的开关量状态；并同时在事件记录中产生相应的事件记录。3.4继电器输出装置提供3路继电器输出，用于告警或切除重要设备。其中当电压总畸变率超标告警时KH1闭合，当电流总畸变率超标告警时KH2闭合，当装置任何告警出现时KH3闭合。其中KH1、KH2可随相应告警信号的消失而自动返回，KH3需通过手动复归返回。3.5通信功能：系统提供2路SCI通信，一路隔离RS485口，一路RS232口，可通过GPRS进行远程全程监测和控制，或通过就地无限小模块进行数据采集和控制；3.6数据存储：3个月的整点历史数据。测量数据里所有数据的历史整点数据；3.7统计功能：3个月日测量最值统计，最大值，最小值，最值发生时刻；3.8事件记录功能：100 条SOE记录，掉电不丢失，时间分辨率小于1ms；3.9自检功能：有效的自我硬件与软件检测功能，有效防止误动作：设备参数自检；开入参数自检；校正系数自检；保护定值自检；开入电源自检；A/D通道自检；时钟芯片自检；存储芯片自检；3.10人机接口：128*64点阵液晶，全中文菜单显示，操作方面；四个高亮度LED指示灯，分别表示运行，自检，通信，告警；5个薄膜按键分别用于菜单切换，参数设置，告警复归；3.11告警功能装置具有谐波告警及告警恢复功能，当电压或电流的某相某次谐波超过该次谐波设定的定值，并持续设定的时间，装置产生告警事件。告警事件产生后，告警事件恢复功能启动，若该次电压或电流谐波小于该次谐波设定的定值，并持续设定的时间，装置产生告警恢复事件。同时记录下该次告警动作及告警恢复动作中相关的最值，及持续时间。3.11.1电压谐波越限告警动作条件 1） 电压谐波告警功能投入； 2） 任意一相电压某次谐波大于设定的电压谐波告警定值ThdUanSet； 3） 延时超过设定的时间定值Tset；3.11.2电压谐波越限告警恢复动作条件 1） 电压谐波越限告警； 2） 任意一相电压某次谐波小于设定的电压谐波告警定值ThdUanSet； 3） 延时超过设定的时间定值Tset；告警逻辑3.11.3电流谐波越限告警动作条件 1） 电流谐波告警功能投入； 2） 任意一相电流某次谐波大于设定的电流谐波告警定值ThdIanSet； 3） 延时超过设定的时间定值Tset；3.11.4电流谐波越限告警恢复动作条件 1） 电流谐波越限告警； 2） 任意一相电流某次谐波小于设定的电流谐波告警定值ThdIanSet； 3） 延时超过设定的时间定值Tset；四、电磁兼容性能4.1 静电放电抗干扰度GB/T 17626.2 1998 标准，静电放电抗干扰4级试验4.2射频电磁场辐射抗干扰度GB/T 17626.3 1998 标准，射频电磁场辐射抗干扰度3级试验4.3 电快速瞬变脉冲群抗干扰度GB/T 17626.4 1998 标准，电快速瞬变脉冲群抗干扰度4级试验4.4 浪涌（冲击）抗干扰度GB/T 17626.5 1999 标准，浪涌（冲击）抗干扰度3级试验4.5 射频场感应的传导骚扰度GB/T 17626.6 1998 标准，射频场感应的传导骚扰度3级试验4.6 工频磁场抗扰度GB/T 17626.8 1998 标准，工频磁场抗扰度5级试验4.7 脉冲磁场抗扰度GB/T 17626.9 1998 标准，脉冲磁场抗扰度5级试验4.8 阻尼振荡磁场抗扰度GB/T 17626.10 1998 标准，阻尼振荡磁场抗扰度5级试验4.9 振荡波抗扰度GB/T 17626.12 1998 标准，振荡波抗扰度4级试验五、机械性能5.1振动装置能承受GB7261中16.3规定的严酷等级为I级的振动耐久能力试验5.2 冲击装置能承受GB7261中17.5规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验5.3碰撞装置能承受GB7261中第18章规定的严酷等级为I级的冲击耐久能力试验六、环境条件6.1环境温度：工作：-10 +70贮存：-20 +85 ，在极值下不施加激励源，装置不出现不可逆的变化，温度恢复后，装置能正常工作6.2相对湿度：最湿月的月平均最大相对湿度为90%，同时该月的月平均最低气温为25且表面无凝露。6.3大气压力：86-106Kpa（相对海拔2Km以下）七、安装与接线在装置安装之前，请查看装置安装点的环境，使之满足以下条件要求7.1 环境要求环境条件允许范围正常工作温度-10 +70极限工作温度-20 +80贮存温度 -30 +85相对湿度25RH 90 RH7.2 柜体要求 安装SHC200的柜体要求能够防止装置遭受油气、盐雾、灰尘、腐蚀性蒸汽或其它能通过空气扩散的有害物质的污染；为便于接线和现场调试，要求屏柜的门能完全打开；所选择屏柜的尺寸，要考虑安装空间有一定的裕量，用于接线、放置柜内端子排、短接片、按钮、指示灯和其它附件。装置必须安装在与一次设备有金属隔离的二次仪表室内。具体安装步骤： 1） 首先要在屏柜前面板上开孔，具体开孔尺寸参见附录SHC200安装尺寸图。 2） 将装置从正面推入方孔内，然后分别安装装置的2个安装螺丝，用力拧紧，使装置面板贴紧在屏柜前面板上，要求无晃动，无倾斜。7.3接线要求SHC200后面板的端子分两排排列，宽度为5.08mm的端子，装置的测量电流回路输入电流可能会较大，应有效增大接触面积，以保证可靠连接；开关量输入回路、继电器输出回路、电压回路和电源的接线端子，接线时应制作针型线头。7.4接线原理工作电源SHC200允许的工作电源范围很宽，正常情况下装置可以在85264V的范围内正常工作，并且交直流通用。在工程现场连接装置工作电源时，要求必须在工作电源回路上安装专用的空气开关或保险丝，防止在意外情况下可能引起其它设备失电。当装置使用220V（交流或直流）工作电源时,最大工作电流为0.08A，考虑装置上电瞬间的冲击电流，建议选择1A的保险丝。当装置使用110V（交流或直流）工作电源时,最大工作电流为0.16A，考虑装置上电瞬间的冲击电流，建议选择2A的保险丝。 如果选择直流工作电源，需要将电源的正极性端接入L端子，负极性端接入N端子。如果选择交流工作电源，需要将火线接入装置的L端子，零线接入N端子。接地端严格接大地。电压输入SHC200相电压输入额定值为57.735V或220V，测量量程为相电压100V或360V，在该范围内能保证测量精度。 电流输入SHC200的测量功能所用到的电流数据都来自一次系统电流互感器的二次侧电流，因此电流互感器的选择十分重要，否则会直接影响装置的测量精度。SHC200的电流输入额定值为5A，测量量程为6A，在该范围内能保证测量精度。过载能力为2倍额定电流，持续工作。 接线时要求交流电流输入的各相和极性必须严格与要安装的装置相符。电流互感器回路应该通过短接片或试验端子再接入装置，便于连接和断开电流互感器。开入输入SHC200采用电流感应技术监视外部开关接点状态，外部为无源接点输入，装置内部提供电流感应工作电源（即开入量自给电源），该电源与装置内部的电源系统有至少2kV的隔离耐压。继电器输出SHC200共提供3个继电器（KH1、KH2、KH3），用于信号和控制输出。KH1、KH2只提供一个常开接点， KH3提供一个常开和一个常闭接点。使用时可以用做切除对谐波敏感的重要设备或告警输出。KH1闭合条件：任一相电压总畸变率超标KH2闭合条件：任一相电流总畸变率超标KH3闭合条件：设备任何告警事件发生 SHC200谐波智能监测仪端子图 以下接线图为典型参考接线，具体以工程图纸为准。 SHC200谐波智能监测仪典型接线图（塑料壳） SHC200谐波智能监测仪典型接线图（塑料壳）SHC200谐波智能监测仪典型接线图（铝合金壳）八、操作指南8.1 装置上电 SHC200主机模块上电初始化：直接从装置的串行DATAFLASH芯片读取系统参数、保护定值等数据，并检查这些数据的正确性，在读取数据并检查无误后，主机模块的初始化工作完成。如果从串行FLASH芯片读取数据失败，装置会禁止相关的功能（包括测量、监视、控制等），并发送装置自检出错信号。 SHC200面板模块上电初始化：首先测试装置面板上所有指示灯和液晶显示屏，此过程中所有指示灯和液晶显示屏背光全部点亮等待主机模块初始化完成；主机模块初始化完成后，面板模块通过并行通信方式从主机模块接收系统参数、保护定值等数据； 此时关闭所有指示灯，液晶显示屏上显示主菜单。8.2 面板操作SHC200的前面板设计简洁明了、布置合理，符合人机工程设计要求，如图所示。面板主要部件包括： SHC200 前面板示意图（塑料壳）（铝合金壳） 液晶显示 SHC200的液晶显示屏采用分辨率为12864黄绿背光LCD显示器，其对比度在出厂前已由厂家调节到最佳状态（常温25下），一般情况下，不需要用户在现场重新调整液晶显示对比度。为了延长液晶显示屏的使用寿命，SHC200在出厂时设定了屏幕保护方案，在用户最后一次按键操作五分钟后，装置将自动关闭液晶显示屏，处于屏幕保护状态；按任意键，显示屏和背光电源将全部打开，液晶显示屏恢复到正常显示状态。在装置有故障、告警或自检出错信号时，显示屏和背光电源将自动打开，屏幕保护功能自动取消。 四个指示灯 运行指示灯（绿色）：用于指示装置的运行状态。装置正常运行时，该指示灯每隔一秒闪烁一次，长时间的亮或灭及闪烁不均匀都表示装置运行异常。通信指示灯（绿色）：用于指示装置的通信状态。若装置与上一级监控系统通信正常，通信指示灯会不停的闪烁。装置接收到上一级监控系统的通信报文后，“通信”指示灯亮，发出应答报文后，“通信”指示灯灭。 自检指示灯（橙色）：用于指示装置的自检信号。自检异常包括设备参数、开关量参数、校正系数、开入电源、A/D通道、Time芯片、Flash芯片等。装置自检正常后，“自检”指示灯自动熄灭。自检信号不能通过复归操作来消除。告警指示灯（红色）：用来指示装置的故障跳闸和预告报警信号。故障跳闸信号一般由装置检测到故障引起保护动作后发出，预告报警信号一般由装置检测到电气运行方面的异常情况后发出，装置的自检异常信号不包括在预告报警信号内。用户可以通过复归操作来复位故障和告警信号。信号复归按键/液晶页面循环按键 复归按键是用来复位故障和告警信号。用户按下“复归”按键后，装置自动关闭告警指示灯，并释放故障和告警信号出口继电器。液晶显示屏操作按键 液晶显示屏操作按键包括“上翻”、“下翻”、“取消”、“确认”四个按键。SHC200的显示屏分三种状态，即主菜单状态、子菜单状态和显示画面状态。 当显示屏处于主菜单状态时，“上翻”、“下翻”按键用于向上、向下移动条形光标，按“确认”键进入子菜单或对应画面状态，主菜单不响应“取消”按键的操作； 当显示屏处于子菜单状态时，“上翻”、“下翻”按键用于向上、向下移动条形光标，按“确认”键进入对应画面状态，子菜单响应“取消”按键并回到主菜单状态； 当显示屏处于画面状态时，“上翻”、“下翻”按键用于向上、向下翻页，按“取消”键从画面状态返回到主菜单或子菜单状态，此时系统对“确认”按键的操作不作响应。8.3 菜单操作SHC200提供的主菜单如图所示，共计2屏9个主菜单，以下就各个主菜单做详细介绍。 基 波 数 据从主菜单选择“一、基波数据”菜单，按“确认”进入后可查看装置测量的数据（包括一次值或二次值），分5屏显示，通过“上翻”、“下翻”翻屏查看，如图所示。注：相电压：Ua、Ub、Uc ；线电压：Uab、Ubc、Uca；零序电压：3U0；正序电压：3U1；负序电压：3U2；电流：Ia、Ib、Ic；零序电流：3I0；正序电流：3I1；负序电流：3I2有功功率：Pc、Pa、Pb 、P+；无功功率：Qa、Qb、Qb、Q+；视在功率：Sa、Sb、Sb、S+；频率：F；时间：年-月-日 时：分：秒 谐 波 数 据选择“二、谐 波 数 据”后，按“确认”键，显示谐波数据。共有5个子菜单。通过“上翻”、“下翻”选择相应子菜单，按“确认”键进入各个子菜单查看相关电气量。 注：谐波数据子菜单；谐波电压总畸变率及2-51次电压谐波畸变率注：谐波数据子菜单；谐波电压总有效值及2-51次电压谐波有效值注：谐波数据子菜单；谐波电流总有效值及2-51次电流谐波有效值注：谐波数据子菜单；谐波电流总有效值及2-51次电流谐波有效值 电 量 数 据选择“三、电 量 数 据”后，按“确认”键，显示电量数据，分8屏显示，通过“上翻”、“下翻”切换屏幕。注：A、B、C三相及总的四相限积分电量。 实 时 波 行选择“四、实 时 波 形”后，按“确认”键，显示最新一个周波波形，显示分6屏显示，通过“上翻”、“下翻”切换屏幕。注：Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic实时波形 谐 波 棒 图选择“五、谐 波 棒 图”后，按“确认”键，显示最新谐波频谱，显示分6屏显示，通过“上翻”、“下翻”切换屏幕。注：Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic谐波含有率棒图分析。 矢 量 图 表选择“六、矢 量 图 表”后，按“确认”键，显示最新矢量图，显示分2屏显示，通过“上翻”、“下翻”切换屏幕。注：Ua、Ub、Uc、Ia、Ib、Ic矢量分析。 事 件 记 录选择“七、事 件 记 录”后，按“确认”键，显示最新的事件记录，通过“上翻”、“下翻”切换屏幕。事件记录按照事件发生的先后顺序进行显示，最早发生的事件置于第一页，最近发生的事件置于最后一页。最多显示98条事件，显示内容包括事件序号（0198）、事件发生时间、相应事件的简单文字描述及保护动作值，如图所示。注：标号为第97次、98次的事件记录。 查 询 参 数选择“八、查 询 参 数”后，按“确认”键，显示装置的各种参数。用户按“上翻”、“下翻”键，可以选择不同的子菜单。选中子菜单后，按“确认”键，即进入相应的子菜单显示画面；按“取消”键，返回系统主菜单。注：显示版本信息相关信息注：终端通信及告警设置等相关信息注：终端谐波告警设置等相关信息设置参数选择“九、设置参数”后，按“确认”键，进入密码输入界面。用户输入正确的密码方可进行相关后继参数设置操作。输入正确的密码后，进入参