电能质量在线监测装置技术规范(QGDW-10-J393-2009)[1]

发布时间：2024-11-12

Q/GDW

江苏省电力公司发布

Q/GDW-10-J393-2009 目次

前言.............................................................................II

1 范围................................................................................1

2 规范性引用文件......................................................................1

3 术语和定义..........................................................................2

4 功能................................................................................4

5 性能及技术指标......................................................................7

6 试验...............................................................................11

7 检定和试验规则.....................................................................14

8 标志、包装、运输和贮存.............................................................15

附录A （规范性附录） PQDIF定义.......................................................17

附录B （规范性附录）通讯规约........................................................19

Q/GDW-10-J393-2009 前言

为满足电能质量管理工作的需要，规范和统一电能质量在线监测装置，制定本标准。

本标准规定了电能质量在线监测装置的功能、性能及技术指标、试验、检定和试验规则以及标志、包装、运输和贮存等要求。

本标准的编写格式和规则符合GB/T 1.1《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》及DL/T 600-2001《电力行业标准编写基本规定》的要求。

本规范的附录A和附录B为规范性附录。

本规范由江苏省电力公司生产技术部提出并解释。

本规范由江苏省电力公司生产技术部归口。

本规范主要起草单位：江苏省电力公司生产技术部、江苏省电力试验研究院有限公司、江苏方天电力技术有限公司、无锡供电公司、苏州供电公司、徐州供电公司

本规范主要起草人：刘成民、郑爱霞、袁晓冬、顾文、赵磊、冯远、江卫中、陈士军 II

Q/GDW-10-J393-2009 电能质量在线监测装置技术规范

1 范围

本标准规定了电能质量在线监测装置的基本技术要求、试验方法、检验规则及对标志、包装、运输、储存的要求。

本标准适用于江苏电网范围内安装于系统变电站侧的电能质量监测装置，用户侧和电厂侧安装的电能质量监测装置也应满足本规准的要求。

2 规范性引用文件

本标准引用了下列标准的有关条文，当这些标准修订后，使用本标准者应引用下列标准最新版本的有关条文。

GB/T 2423.1 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A：低温（idt IEC 0068-2-1:1990）

GB/T 2423.2电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B：高温

GB/T 2423.3电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cab：恒定湿热试验

GB/T 2423.4电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db 交变湿热（12h＋12h循环） GB/T 2423.5电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Ea和导则: 冲击

GB/T 2423.10电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Fc: 振动(正弦)

GB/T 4208 外壳防护等级(IP代码) (IEC 60529-2001,IDT )

GB/T 12325 电能质量供电电压允许偏差

GB/T 12326 电能质量电压允许波动和闪变

GB/T 14549 电能质量公用电网谐波

GB/T 15479 工业自动化仪表绝缘电阻、绝缘强度技术要求和试验方法

GB/T 15543 电能质量三相电压不平衡

GB/T 15945 电能质量电力系统频率偏差

GB/T 17626.2 电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验

GB/T 17626.3 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验

GB/T 17626.4 电磁兼容试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验

GB/T 17626.5 电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验

GB/T 17626.7 电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则

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GB/T 17626.11 电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 GB/T 18481 电能质量暂时过电压和瞬态过电压

DL/T 1028-2006 电能质量测试分析仪检定规程

IEEE 1159.3 -2003 Recommended Practice for the Transfer of Power Quality Data

RFC 1305 :Network Time Protocol (Version 3) Specification, Implementation and Analysis RFC 1769 :Simple Network Time Protocol

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本规范。

3.1

电压偏差 voltage deviation

某一节点的实际电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数称为该节点的电压偏差。

3.2

频率偏差 frequency deviation

系统频率的实际值和标准值之差。

3.3

谐波 harmonic

一个周期量的傅里叶级数中次数高于1的分量。

3.4

间谐波 interharmonics

处于供电频率的谐波之间的频率分量。

3.5

闪变 flicker

人眼对灯闪的主观感觉。

3.6

短时间闪变值Pst short-term flicker indicator,Pst

在短时期内(几分钟)评估的闪变严重程度。

3.7

长时间闪变值Plt long-term flicker indicator,Plt

长时间（若干小时）闪变严重性的度量，可由同一时间所包含的短时间闪变值计算得到，计算公式如下：

Q/GDW-10-J393-2009 Plt=31n(Pstj)3∑nj=1

式中n为所包含的Pst个数。

3.8

电压变动d relative voltage changes,d

电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。

3.9

不平衡度 unbalance factor

三相电压或电流在幅值上不同或相位差不是120°，或兼而有之。常用负序或零序电压（电流）与正序电压之比（电流）的百分数表示。

3.10

电压暂降 voltage dip

指电力系统中某点工频电压方均根突然降低至系统标称电压的1%（10%）～90%，短暂持续0.5周波~1min后恢复到正常值附近的现象。电压暂降的幅值、持续时间和相位跳变是标称电压暂降最重要的三个特征量。

3.11

电压暂升 voltage swell

由供电电源提供的工频电压骤然升高的事件，电压方均根值上升到1.1~1.8p.u.之间，持续时间为工频下的0.5周波~1min。

3.12

短时中断 interruption

一相或多相电压瞬时跌落到0.01p.u（或0.1p.u.）以下，且持续时间为3s-1min。

3.13

电压瞬态 voltage transient

电压的部分变化，并且从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态的过程中，该变化逐渐消失的现象。在电能质量分析中，瞬态现象是指电压或/和电流在稳态条件下的一次变化，其持续时间小于数周期。一般包括两类现象，即脉冲性和振荡性。

3.14

电能质量在线监测装置 Power Quality Monitoring Device

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通过引入电流、电压信号，在线测量电能质量相关数据的装置，称为在线电能质量监测装置（以下简称监测装置）。

3.15

电能质量数据交换格式 Power Quality Data Interchange Format(PQDIF)

IEEE Std 1159新规定的一种通用电能质量数据交换格式，利用高度压缩的存储方式减少了存储空间及传输时间，也使得更多数据具有良好的兼容性,便于实现不同监测系统间的数据共享。

3.16

网络时间协议 Net Time Protocol

网络时间协议（NTP）是一种通过网络服务于计算机时钟的同步时间协议。RFC 1350定义了标准网络时间协议NTP，RFC 1769定义了简单网络时间协议（SNTP）。NTP协议包含一个64 bit的协调世界时时间戳，时间分辨率是200 ps，在局域网内可以提供1～50 ms的时间校准精度。

3.17

基本记录周期 basic record period

对于电能质量稳态指标，每测试得到的两个分析数据的时间间隔，分析数据测量结果为基本记录周期内的均方根值。

3.18

基本统计数据间隔时间 basic statistical data period

对于电能质量稳态指标，每记录的两个分析数据的时间间隔。按日、周、月统计电能质量指标在此时间间隔上进行。

4 功能

4.1 监测功能

根据监测装置的功能要求将装置分为A、B、C、D四类，具体要求见表1。

表1 监测装置分类功能要求监测装置分类

电压偏差

稳态数据

4 频率偏差三相不平衡电压、电流不平衡度 A 必备必备必备B 必备必备必备C 必备必备必备 D 必备

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监测装置分类

电压、电流序分量

谐波

间谐波2幅值、含有率幅值、含有率 A 必备必备必备

必备

必备B 必备必备可选可选可选C 可选必备 D 必备电压波动和闪变事件数据短期电压变动电压暂降

电压暂升

暂态数据短时电压中断

电压瞬态

波形数据触发记录的波形数据1必备必备可选必备

必备可选可选可选可选

4.2 通讯与接口功能

电网侧监测装置必须具备以太网接口和EIA RS-485接口，以实现装置的远方和就地管理、参数设置、数据实时传输或定时提取。

用户侧监测装置必须具备Modem和EIA RS-485接口。

监测装置的其他接口可从GPRS或CDMA、光纤连接器、USB接口中根据需求选取。

监测装置宜提供开入开出接口，用于外部触发记录和越限告警输出。

监测装置通讯应当支持本规范附件B中的约定。

4.3 设置功能

5 z 时波形数据； z 有效值数据触发记录的有效值数据注1：事件触发记录的波形数据该波形数据包括事件持续时间及事件发生前1周波时间内波形的三相电压、三相电流的实事件触发条件可以是短期电压变动的特征量，如电压暂降、电压暂升或短时电压中断的门槛值，可以是稳态参数监测指标，如电压偏差、频率偏差、不平衡度、谐波和电压闪变的限值，也可以是外部触发信号或相关触发条件的逻辑组合。注2：间谐波，内容包括频率大于50Hz,非整数次谐波频谱分量的方均根值。

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监测装置应具有就地或远方实现下列设置功能：

a) 电网基本参数：PT、CT变比等；

b) PT和CT的接线方式；

c）测量统计的时间间隔（测量数据持续时间）

d) 数据管理：存储容量分配等；

e) 密码保护；

f)通讯参数：IP地址、掩码、网关等。

监测装置宜具有就地或远方实现如下设置功能：

a) 各项电能质量指标的限值；

b) 事件触发条件。

4.4 统计功能

监测装置应能实现按设置的时间间隔（如日、周、月）统计电能质量指标的功能。至少有以下统计功能：

a) 应包括方均根值、最大值、最小值、平均值、95％概率值的统计功能；

b) 各电能质量指标的越限次数和合格率。

4.5 记录与存储功能

a) 电压偏差、频率偏差、不平衡度、谐波监测的一个基本记录周期为3秒，其时间标签为每个基本记录周期开始的时刻，基本统计数据间隔时间为1分钟和10分钟；电压偏差、频率偏差、不平衡度、谐波测量时，采样窗口要求为不重叠的10个周波，测量时间窗口不连续的情况下，必须保证3秒内不少于6组等间隔采样值；

b) 短时间电压闪变的一个基本记录周期为10分钟，基本统计数据间隔时间为10分钟。长时间电压闪变的一个基本记录周期为2小时，基本统计数据间隔时间为2小时；

c) 至少应保存连续31日以基本记录周期测量的数据；

d) 记录按先进先出的原则更新；

e) 监测装置应具备防误删除、防更改监测数据的功能，在装置故障或失电的情况下，监测数据不能丢失；

安装于用户端的设备在满足以上条件的基础上，要求数据存储日统计数据保存6个月，周统计数据保存1年，月统计数据保存2年。

4.6 触发功能

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监测装置应具有电能质量指标越限事件触发，暂态事件（包括电压暂升、电压暂降、电压短时中断等）、瞬态事件触发以及相应的捕捉记录功能。

当任何一通道达到设定的触发条件时，应可以同时触发该装置所有通道。对电压有效值干扰等应可以同时记录暂态波形和有效值变化图。

如果波形变化超出设定的偏移量，监测装置应触发记录波形变化；波形变动敏感度应由用户设置。波形记录应包括用户定义的事件触发前、后的波形；对于波形记录每周波应至少128次采样。

4.7 对时功能

A、B、C类装置应具备经远方时钟服务器网络对时的功能，网络对时报文应符合标准网络时间协议NTP或简单网络时间协议SNTP。

4.8 报警功能

监测装置在软、硬件故障（如通信中断等）情况下能产生报警信号，并能通过面板或显示设备显示。 5 性能及技术指标

5.1 接入方式和系统类别

监测装置应能直接接入PT、CT二次回路，装置的电压、电流回路应安全可靠。

根据安装地点的不同，电压输入端子能够直接接入380V或220V信号。

监测装置适用于常规的接线方式，对应的软件和配置能与之相匹配。

监测装置的操作系统和软件配置，应保证稳定性、可靠性和安全性的要求。

5.2 数据交换格式

监测装置用于组网的电能质量数据交换。数据交换采用PQDIF（IEEE 1159.3-2003）格式，交换格式必须严格按照PQDIF的标准书写，不接受厂家自定义的标签。

5.3 电能质量数据处理要求

5.3.1 分析数据

谐波、电压偏差、频率偏差、三相不平衡度测量时，为区别于暂态现象，以3秒为一个基本记录周期，测量结果即分析数据为3秒内的均方根值。采样窗口等的要求应满足IEC 61000-4-30 :2003的要求。

5.3.2 统计数据

按基本统计数据间隔时间，对各种分析数据进行方均根值、最大值、最小值、平均值的统计。其时间点应为整点时间开始。

5.3.3 周期统计数据

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以分析数据或统计数据为基础，按日、周、月进行最大值、最小值、平均值、95%概率值的统计。其时间点应为整点时间开始。日数据统计针对1分钟时间间隔数据进行，周数据和月数据统计针对10分钟时间间隔数据进行。

5.3.4 事件数据

需描述短期电压变动事件特征值，包括电压暂降、电压暂升和电压短时中断的开始时间、持续时间、特征幅值等。

5.4 允许误差限

a) 稳态基波电压精度：交流50Hz，30～400V范围内，±0.2%；

b)稳态基波电流精度：交流50Hz，0.1～5A范围内，±0.5%；

c) 短期电压变动（包括电压暂降、电压暂升和电压短时中断）精度：电压变动量±0.5%；持续时间10ms；

d) 电压偏差：A、 B类仪器的测量误差±0.2%； C、D类仪器的测量误差±0.5%；

e) 频率偏差：±0.01Hz；

f) 三相不平衡度：电压不平衡度绝对误差0.2%；电流不平衡度绝对误差1％；电压、电流各序分量0.5%；

f) 谐波：暂按GB/T 14549-93规定分为A级、B级（见表2）；

g) 间谐波：要求同谐波；

h) 闪变：±5％(在仪器电压输入范围内，不仅限于230V)。

表2 谐波电压、谐波电流允许误差限装置类别被测量

谐波电压

谐波电流条件 Uh≥1%UNUh<1%UNIh≥3%IN

Ih<3%IN

谐波电压

B、C、D

谐波电流 Uh≥3%UNUh<3%UNIh≥10%IN

Ih<10%IN

注： UN为基波电压，Uh为谐波电压；IN为基波电流，Ih为谐波电流。允许误差 5%Uh0.05%UN5%Ih0.15%IN5%Uh0.15%UN5%Ih0.5%IN

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5.5 电气性能要求

5.5.1 电源电压

a) 直流(必备，220V或110V，根据订货要求确定），允许±20％的相对误差，纹波系数不大于5%； b) 交流220V，允许±20％的相对误差；50Hz±0.5Hz；谐波畸变率不大于8％；

5.5.2 电压信号输入回路

a) 额定电压

— 互感器接入法：57.74V和100V；

— 直接接入法：220V/380V。

b) 过载能力

—互感器接入法：

1.2倍最大额定电压，连续工作；

1.4倍最大额定电压，运行10s。

— 直接接入法：400V连续。

5.5.3 电流信号输入回路

互感器接入法：

a) 范围：额定电流1A或5A；

b) 过载能力：

1.2倍额定电流连续；

2倍额定电流持续10秒；

10倍额定电流持续1秒。

5.5.4 功率消耗

监测装置信号回路在额定输入电压参数下，回路（通道）消耗的视在功率应不大于1VA/回路（通道）。信号回路在额定电流5A时每回路（通道）消耗的视在功率应不大于1VA/回路，额定电流1A时每回路（通道）消耗的视在功率应不大于0.5VA/回路。

5.5.5 停电设置和数据保持

监测装置应有断电时设置信息和存储数据保持功能，电源恢复时，应能够按照原设置继续运行。

5.6 气候环境条件

a) 环境温度：-5℃～+45℃；

b) 相对湿度：年平均相对湿度≤75％；

c) 大气压力：80kPa～110kPa（海拔1000m及以下）。

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5.7 外观

5.7.1 外观结构

机箱应保护仪器内各部件不受重物侵害和不受机械损伤；结构完整，外表均匀一致，无划痕；开关、按钮等操作应灵活可靠，无卡死或接触不良现象，内部部件应紧固无松动；标志清晰明了。

监测装置应装有保护接地端，外壳接地、电源接地和信号接地应相互隔离。

电压、电流接线端子宜采用凤凰接线端子，端子座应有足够的绝缘性能和机械强度。互感器接入式

强电电压端子导线截面积不小于2.5mm，辅助端子导线截面积不强电电流端子导线截面积不小于4mm，

小于1mm。

监测装置防护等级应符合GB/T 4208规定的IP51级要求。

5.7.2 运行指示

监测装置应具有正常运行、故障等指示功能。对于具备液晶显示功能的监测终端，应保证在长时间无操作状态下，液晶屏自动关闭。

5.8 机械性能

a) 监测装置抗振性能应符合GB/T 2423.10规定的试验要求。

b) 监测装置抗冲击性能应符合GB/T 2423.5规定的试验要求。

5.9 安全性能

5.9.1 绝缘电阻

在正常条件下，装置电气回路对地之间绝缘电阻应不低于5M ；在湿热试验条件下绝缘电阻应不低于1 M （220V回路为不低于2 M ）。

5.9.2 冲击电压

电压峰值为6kV，波形为标准的1.2/50μs的脉冲，施加于监测装置电气回路对地之间，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，设备存储的数据应无变化，功能和准确度应不受影响。

5.9.3 工频耐压

监测装置电气回路对地之间施加1kV（信号回路额定电压为220V的装置施加2kV）的50Hz正弦波电压1分钟，不应出现电弧、放电、击穿和损坏。试验后，设备存储的数据应无变化，功能和准确度应不受影响。

1.2UN时应能保持测量的性能和准确度不发生变化。

5.10 电磁兼容性（EMC） 222

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a) 监测装置电快速瞬变脉冲群抗干扰度应按照GB/T 17626.4-1998中规定，满足严酷等级3级的要求。

b) 监测装置辐射电磁场抗干扰度应按照GB/T 17626.3-1998中规定，满足严酷等级3级的要求。 c) 监测装置静电放电抗干扰度应按照GB/T 17626.2-1998中规定，满足严酷等级3级的要求。 d) 监测装置抗浪涌能力应按照GB/T 17626.5-1998中规定，满足严酷等级3级的要求。

5.11 可靠性要求

监测装置平均无故障工作时间大于100000h。

6 试验

6.1 试验条件

6.1.1 气候环境条件

试验应按下列正常大气条件进行，在每一项目的试验期间应相对稳定。

a) 温度：+15～+35℃

b) 相对湿度：45%～75%

c) 气压力：86～106kPa

6.1.2 电源条件

a) 频率：50Hz，允许偏差 ±1%

b) 电压：AC 220V，允许偏差 ±5%，畸变率不大于8%