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

广东电网企业电力科学研究院

2023年05月

目录

1总览............................................................

2监测装置技术规范...............................................

3前置服务技术规定...............................................

4系统通信........................................................

5电能质量监测终端构造、机械及防雷抗干扰规定...................

6硬件配置和规定综述.............................................

7安装和配置......................................................

8培训............................................................

9技术监督与验收.................................................

10技术保障........................................................

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FI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，当指定时监测参数超过设定条件时，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构造可分为二层：第一层是分布在各变电站的监测装置，具有实时

监测及迅速越限报警功能；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、搜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经有500kV变电站电容组侧谐波监测系统（一期）在运行，它

口勺变电站侧采用加拿大PML企业的ION7650监测装置，监测系统后台管理软件采用PML企业的

IONEnterpriseo

为实现监测数据资源的共享与再运用，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，运用PQView较为完善H勺数据管理分

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、存储及米表制作，深入扩大广东电网内电能质

量监测系统有效监测范围。

参照上述做法，本期扩建工程规定变电站电容器组监测系统设备供应商保证PQView能精确

读取、分析及存储本项目招标系统前置数据库日勺所有历史监测数据。即电能质量在线监测装置应

满足系统既有后台PQView的J数据接口规定，数据互换采用IEEE1159.30%JPQDIF格式。此外，

装置应提供满足IEC61850技术规范日勺数据接口。

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日勺监测装置应能在指定H勺被监测参数超过设定限值时，及时启动输

出接点进行报警：详细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期检查调整。

为满足监测变压器中性线直流电流及后来监测参数扩展的需要，电容器组监测系统还应具有

4〜20mA模拟量日勺输入、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既有系统保持有关技术的一致性、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II个变电站，共75个电气监测点。对于一种监测点，我们把三

相电压称为一种电压通道，三相电流称为一种电流通道。

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二次侧经典的输出形式为

相一零方式，二次额定电压为交流I00/GV；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恻测量数

据，其测量数据最小存储间隔时间应不不小于5秒，且与其他监测数据存储间隔时间的设置互相

独立。

本项目已选定如下变电站为新增电能质量监测设备H勺安装地点:

序

站名监测点监测单

号

兀数

1北郊站伟、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12

拟通道）

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规

定，应提供国内外权威机构的第三方检测汇报。所投标日勺装置应在国内外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原则

本项目使用日勺监测设备应符合对应行业原则规定。如下原则应予以满足：

■GB/T19862-2023电能质量监测设备通用规定

■GB/T12325-2023电能质量供电电压偏差

■GB/T14549T993电能质量公用电网谐波

■GB/T15543-2023电能质量三相电压不平衡度

■GB/T12326-2023电能质量电压波动和闪变

■GB/T15945-2023电能质量电力系统频率偏差

■IEC61000-4-30Testingandmeasurementtechniques-Powcrqualitymeasurementmethods

2.3监测设备技术规定

2.3.1基本功能

.1监测功能

a）稳态电能质量参数。

测量措施应满足IEC61000-4-30的A类仪器规定；测量接线可灵活选择三相3爱、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H勺谐波次数

应到达50次。

■在一种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

在一种存储记录里应包括该时间段的I最大值、最小值、平均值。

以上电量及有功电度、无功电度、视在电度对应的单相和三相口勺值。

4）三相电压、电流不平衡度及各序分量

在一种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

在一种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、功率数据记录口勺时间间隔及取值措施

■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个持续日勺10周波数据的方均根值形成一种3s数据记录。

■存储数据记录的时间间隔为3s口勺整数倍，存诸记录日勺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日勺持续10周波数据内方均根

值，每个数据记录口勺最大、最小值为该系列持续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种10周波测量，若最终10周波M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，数据汜录包括事件特性数据（电压有效值极

值、事件持续时间等）及波形数据。测量措施应满足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）与门槛值日勺比较鉴别电压暂降、

暂升事件，电压门槛值为参照电压日勺比例。

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）顾客可选择事件触发前后波形记录日勺周波数。对于持续时间较长日勺电压暂降、暂

升事件，应在事件开始、结束时刻日勺前后进行波形记录，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

■只要有一种电压通道日勺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。

■门槛值一般取为参照电压口勺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。残压是在事件中所芍电压测

量通道出现的最小半周波有效值；暂降深度是残压与参照电压之差；持续时间是事

件开始与结束的时间之差，不不小于1分钟.

4）电压暂升事件

■只要有一种电压通道日勺半周波有效值高于门槛值，电压暂升事件触发，当所有测量

通道口勺半周波有效值等于或低于门槛值减去偏差值，事件结束。

■门槛值一般不小于标称电压的110%,对「高压电网侧的监测点，可取为标称电压日勺

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H勺时间之差，不不小于

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、电流在检态状况下,

出现的非工频、单极性的J忽然变化现象，常见日勺冲击性瞬态由雷击引起；振荡瞬态是指

电压、电流包具有极性的、迅速变化的分量，变电站中电容器投入会引起振荡瞬态。顾

客应能设置触发瞬态事件的阀值。

c）顾客定制事件

1）顾客能设定监测参数与否越限来触发波形记录和很警，能设定口勺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4~20仙模拟量输入信号进行持续监测和记录，在顾客定义的间隔内（记录时间间隔可

调，最小记录时间间隔不不小于5秒），提供模拟量的最大值、最小值和平均值。

.2数据存储

监测装置应具有当地存储功能。电能质量参数保留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不小于1分钟。能分别设置不一样监测项目的存储时间间

隔。数据记录至少应保留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

只有授权的顾客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日勺谐波分量；

e）电压事件触发参数；

f）顾客事件触发参数；

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

顾客能采用通用Web浏览器或客户端软件获取监测装置口勺所有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授时误差不不小于1毫秒，网络授时误

差不不小于5亳秒。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顾客二次开发功能

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:艮警或控制输出。即监测装置应能根据

设置日勺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规定0^600秒，辨别左0.02秒；输出接点D0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

.1测量范围与精度

1）稳态电压有效值：测量范围不不不小于0〜200%标称电压，误差不不小于±0.5%标称电压；

2）谐波：测量精度满足GB/T14549T993的JB级规定；

3）三相不平衡度：电压不平衡度绝对误差不不小于0.2%电流不平衡度绝对■误差不不小于1%；

4）闪变：短时电压闪变测量范围不不不小于：0〜20,相对误差不不小于5知

5）频率：测量范围不不不小于:42.5Hz〜57.5Hz,绝对误差不不小于0.01Hz；

6）电压暂降、暂升事件：电压幅度日勺测量误差不应超过踹标称电压，持续时间H勺测量误差不应

超过0.02秒。

7）4〜20mA模拟量：测量误差不不小于0.1mA。

.2电压信号输入回路

1）输入范围：标称电压，相间：100V,相对N：607o

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不小于0.5VA/回路；

3）容许的电压信号波峰系数不不不小于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倍标称电流持续，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不小于2.5VA/回路；

4）容许的电流信号波峰系数不不不小于4。

.4电源电压

1）交流220V,容许变化范围±20%,50IIz±lHz,谐波电压总畸变率不不小于8乐

2）交流110V,容许变化范围±20*，50Hz±lHz,谐波电压总畸变率不不小于8羯

3）直流220V,容许变化范围±20乐

4）直流U0V,容许变化范围±20%。

.5断电恢友

监测终端电源断电及恢亚时，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。

.6可靠性

MTBF>50000小时。

3前置服务技术规定

3.1数据采集

3.1.1前置服务器从各监测终端搜集数据，并将数据存入前置数据库中，应保证在正常工作状

况下不丢失监测终端口勺数据，监测终端日勺数据应在10分钟内存入前置数据库中。

3.1.2电能质最数据搜集的内容应包括：

1）谐波：电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、「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、电流口勺相位、谐波功率、间谐波；（可选参数）

8）反应系统及监测设备运行状态的有关信息。

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

设置不一样监测参数的存储时间间隔；

5）设置电压事件触发参数；

6）设置顾客事件触发参数;

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；

10）终端软件刷新、升级。

3.3告警处理

3.3.1实现统一口勺事件及告警服务，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，报警信息可长期保留并可随E寸按指定

条件查询。

3.3.3告警内容包拈：

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能记录所有监测数据的最大值、最小值、平均值、95%概率值。

3.4.2能判断电压事件与否在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）无效数据重要指两种状况下测得H勺数据，一是被监测设备停止运行，二是电网的暂态现象（持

续时间•般只有几十亳秒）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，往往一种电压暂升、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II勺电压长时间、短时间闪变数据。

3.4.4具有对通信通道、终端的监视、记录、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，顾客可选择不一样模板显示曲

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，并采用不一样颜色显示。

3.5.4同一幅画面上可调司类型时间间隔H勺任意口期的多条曲线，顾客可自定每条曲线的I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、格式可选的图形文献，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献或文本文献中,

3.6数据查询

3.6.1能根据顾客指定的I监测点、时间区间、数据项，提供数据曲线图、记录数据表格等；

3.6.2能一次进行多监测点、多数据项H勺查询；

3.6.3能将数据导入通用的电子表格文献或文本文献中；

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、各次谐波电压具有率、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、电压粒时间闪变;

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）能根据顾客指定U勺监测点、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H勺电压、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J图形文献，图形格式应包括png、jpg,能将波形图

进行局部放大；

4）能将事件日勺波形数据、参数导入通用日勺电子表格文献和文本文献中；

5）能提供以时间为横轴，电压有效值为纵轴口勺事件图，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种电压事件，图中还应标有ITIC或CBEMA曲线，以显示电压事

件与否在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种电压事件；该图宜具有热链接功能；

7）对于记录而言，监测点1分钟内发生的多种电压事件应视为1个事件，该事件H勺电压幅值和

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U,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）主站数据库能定期、定期间间隔地自动导入前置数据废的数据，时间间隔可调。

4系统通信

4.1通信组网构造

通信层次构造示意如卜组所示:

通信骨干层应采用100Y/1000M的J汇聚设备，用F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构成，直接传送各监测终端数据。

4.2通信介质

通信骨干层应采川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接口传播速率可选用600bit/s-.1200bit/s.2400bit/s..4800bit/s-.

96kbit/s、19.2kbit/s>2048kbit/s,以太网接口传播速率可选用lOMbit/s或以OMbi二/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合用于工业环境，应满足如下条件：

1)环境温度范围：TO〜70°C；

2)抗电磁干扰能力按GB/T15153.1-1998中小JIV级原则执行。

4.4.2支持多种电源输入,24/48VDC,110/220VDC/ACo

4.4.3MTBFN50000小时。

5电能质量监测终端构造、机械及防雷抗干扰规定

5.1构造

监测终端防护等级应符合GB/T4208规定的IP51级规定。

5.2机械性能

应能承受正常运行中"勺机械振动及常规运送条件下U勺冲击，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

绝缘电阻表日勺测试电压为500V,监测终端各电气回路对地和各电气回路之间H勺绝缘电阻在正

常条件下应不小于5MC,湿热条件下应不小于1MC(GB/T154797995)。

5.3.2冲击电压

i.y

电压峰值为6kV,波形为原则的/5°RS欧J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，功能和精确度应符合2.3.1.

2.3.2的规定。

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6T所示的50Hz正底波电压

imin,不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，监测没备存储的数据应无变化，功能和精确

度应符合2.3.1、2.3.24勺规定。

表6-1绝缘强度

试验电压有效值