小型導軌表方案 助攻測量和分析電能穩態及瞬態資料
作者 : Excelpoint
電能品質問題的提出由來已久，隨著電力電子技術的發展，直流輸電和FACTS技術、風力和太陽光電新能源技術及衝擊性和波動性負荷等不斷投入實際工程運行使得電網出現諧波、電壓波動和閃變等諸多電能品質問題；同時各種對電能品質敏感的用電設備不斷普及，系統對電能品質的要求越來越高。
電能品質設備一方面能夠解決電力電子設備大量使用以及新能源分散式電網所產生的電能品質問題，另一方面為設備的正常運行提供可靠的保障。依據IEC61000-4-30標準，電能品質分為A級及S級精度，其中A類是電能品質的最高等級，每一項測試專案都有最高的準確度要求。S級僅次於A級，標準要求則大部分項目與A級相同或精度水準下降一個等級。
圖1：電能質量IEC61000-4-30標準比較表。
具30多年服務電力自動化及輸配電行業客戶經驗的Excelpoint世健，曾先後開發PQA電能品質線上監測裝置方案、符合IEC61000-4-30 Class A的電能品質監測模組PQAM-08/12等產品，近期推出一套符合IEC61000-4-30 Class S標準、接近產品級的電能品質分析儀小型導軌表方案 (EP-PQA-S1)。
高性能電能品質監測模組
EP-PQA-S1基於ADI最新的電能品質監控器件ADE9430和Cortex-M4 MCU MAX32650的設計，並通過SGS電磁相容測試，可適用於380V-220kV各電壓等級的發電廠、變電站、風電場、太陽光電電站及石油等大型廠礦企業的供電系統和即時監測公共連接點的電能品質參數。整套方案包含EP-PQA-S1導軌表 (尺寸1209556mm)、GPS 天線和USB2.0線。
該方案以ADI的電能品質監控元件ADE9430和Cortex-M4內核的 MCU MAX32650為核心元件，運行ADSW-PQ-CLS電能品質軟體庫 (版本1.1.0)實現IEC 61000-4-30 S類電能品質標準，支援4路電流和3路電壓信號輸入。其硬體方框圖如下：
圖2：EP-PQA-S1的硬體架構方框圖。
ADE9430是一款完全整合的高精度、多相電能和電源品質監控元件，其出色的類比性能和DSP內核，能夠對rms、頻率、相位角度、功率因數有功、無功、視在功率和電能進行暫態總值和基波測量，在寬動態範圍內實現精確的電能監控。ADE9430每10個或12個週期提供1024個點的重採樣波形，重採樣可簡化外部處理器中至少40個諧波的快速傅立葉轉換計算。
MAX32650基於Arm® Cortex®-M4，帶浮點運算單元(FPU)、3MB快閃記憶體和1MB SRAM；支援多種記憶體介面擴展及安全數位介面。
ADSWPQ-CLS電源品質庫實現一些先進的電源品質特性，如突降和突升、電源頻率、電壓總諧波失真(VTHD)和電流總諧波失真(ITHD)等。一個週期rms、10個週期rms/12個週期rms以及可選ADSW-PQ-CLS電能品質庫特性均根據IEC 61000-4-30 S標準計算。
EP-PQA-S1導軌表自帶1個2 IPS LCD顯示器，通過面板上的五個按鍵操作可以分別顯示基本參數及三相不平衡、諧波、間諧波及閃變等電能品質參數。LED等指示導軌表的工作狀態。
圖3：EP-PQA-S1導軌表面板。
EP-PQA-S1的資料通過USB傳送到PC端，GUI包含【Rms, Hz and Flicker】，【Harmonics】，【Waveform】及【System】4個頁面。【Rms, Hz and Flicker】頁面顯示電壓和電流幅度、頻率、不平衡和閃變等資料，【Waveform】頁面顯示電壓電流波形及PQ事件等資訊。目前電能品質分析儀EP-PQA-S1已上市，可利用該方案對電能品質進行高效分析和監測，説明設備實現平穩運行，降低維護成本。
圖4：ClassS-PQA GUI。
圖5：Waveform頁面。
原文刊登於EDN China網站
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