Q GDW 10650.2-2017 电能质量监测技术规范第2部分：电能质量监测装置.pdf

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1、 ICS 29.240 电能质量监测技术规范 第 2部分：电能质量监测装置 Technical specification of power quality monitoring Part 2: Power quality monitoring device 2018 - 03 - 10发布 2018 - 03 - 10实施 国家电网公司 发布 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 10650.2 2017 代替 Q/ GDW 1650.2 2014 Q/GDW 10650.2 2017 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3

2、术语和定义 . 2 4 监测装置的分类 . 7 4.1 按信号的接入方式分类 . 7 4.2 按接入信号的类别分类 . 7 5 监测装置技术要求 . 7 5.1 功能要求 . 7 5.2 环境条件 . 12 5.3 工作电源 . 12 5.4 模拟信号输入 . 13 5.5 数字信号输入 . 14 5.6 数据通信 . 14 5.7 外观、结构 . 14 5.8 电气安全要求 . 16 5.9 温升 . 17 5.10 电磁兼容性 . 17 5.11 信息安全要求 . 18 5.12 可靠性要求 . 20 5.13 其他要求 . 20 6 标识、包装、运输和贮存 . 20 6.1 标志 . 2

3、0 6.2 包装 . 20 6.3 运输与贮存 . 21 附录 A（规范性附录） 电能质量参数测量方法 . 22 附录 B（规范性附录） 数据交换格式要求 . 25 编制说明 . 28 Q/GDW 10650.2 2017 II 前 言 为 规范电能质量监测工作，促进电能质量监测技术 的发展和应用，支撑 公司系统电网谐波监测分析模块 建设， 制定本部分。 电能质量监测技术规范标准分为四个部分： 第 1 部分： 电能质量监测主站； 第 2 部分： 电能质量监测装置； 第 3 部分： 监测终端与主站间通信协议； 第 4 部分： 监测终端检验。 本部分 为电能质量监测技术规范标准的第 2 部分。 本

4、 部分 代替 Q/GDW 1650.2 2014，与 Q/GDW 1650.2 2014相比主要技术性差异如下： 增加和修改了规范性引用文件； 增加和修改了术语和定义； 修改了监测装置监测指标要求； 修改了监测装置允许误差要求； 删除了交流供电的抗接地故障能力要求； 修改了监测装置的设置功能，明确了必备项和可选项； 增加了对监测终端显示的功能要求，要求其具备运行状态、数据通信状态等状态指标灯； 修改了自检和自恢复功能； 增加了对多通道 监测装置记录存储功能的特别说明； 增加了对运行日志记录的要求； 修改了记录存储容量的要求，并增加了暂态事件记录最小条数的要求； 修改了 A级监测终端记录每周波的

5、采样点数，由 256点提高至 512点； 增加了对监测终端定时触发录波功能的要求； 增加了监测装置设硬件时钟电路的要求； 增加了对监测终端失电信息上报功能的要求； 修改了监测终端的远程管理功能； 增加了对便携式电能质量分析仪的存储容量要求； 删除了监测装置使用交流三相四线供电时的电源要求； 修改了交流供电电源额定电压 允许偏差要求； 修改了输入电流回路功率消耗的要求，每相消耗的视在功率由 0.75VA改为 0.5VA； 修改了数字信号输入要求； 增加了对监测终端外形尺寸的要求； 修改了自由跌落试验要求，跌落高度由 1000mm修改为 500mm； 增加了对按键设置位置、操作响应时间的要求； 增

6、加了对监测装置信息安全的要求； 增加了对监测装置软、硬件可靠性设计要求； 增加了附录 B中 COMTRADE数据格式的 INF文件的格式要求。 本部分由国家电网公司运维检修部提出并解释。 Q/GDW 10650.2 2017 III 本部分由 国家电网公司科技部 归口。 本部分起草单位：全球能源互联网研究院、国网江苏省电力公司、 国网浙江省电力公司、 国网河南省电力公司、 国网 山西省电力公司、 国网上海市电力公司、 国网冀北电力公司 、 国网河北省电力公司、国网山东省电力公司 、国网天津市电力公司 、中国电力科学研究院 。 本部分主要起草人：王同勋、杨柳、李亚琼、安哲、 范忠 、 李培、 陈

7、栋新、 李琼林、毛瑞、李胜文、张鹏、 蔡维、 何瑞东、 苏永智 、 郭旭、 李毅 、张黎明 。 本部分 2011年 11月 8日首次发布， 2014年 11月为第一次修订， 2017年 5月第二次修订。 本部分在执行过程中的意见或建议反馈 至国家电网公司科技部。 Q/GDW 10650.2 2017 1 电能质量监测技术规范 第 2 部分：电能质量监测装置 1 范围 本部分规定了电能质量监测装置的分类、技术要求、标志、包装运输和贮存。 本部分适用于交流电力系统电能质量监测装置。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注

8、日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 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 2423.6 电工电子产品环境试验 第 2部分：试验方法 试验 Eb和导则：碰撞 GB/T 2423.8 电工电子产品环境试验 第 2部分：试验方法 试验 Ed：自由落体 GB/T 2423.10 电工电子产品环境试验 第 2部分：环境测试试验 Fc： 振动（正弦） GB/T 3047.3 高度进制为 20mm的插箱、插件基本尺寸系列 GB 4208 外壳防护等级 （ IP代码 ） GB/T 5169.11 电工电子产品着火危险

9、试验 第 11部分：灼热丝 /热丝基本试验方法 成品的灼热丝可燃性试验方法 GB/T 12326 电能质量 电压波动和闪变 GB/T 15543 电能质量 三相电压不平衡 GB/T 16935.1 低 压系统内设备的绝缘配合 第 1部分 ： 原理、要求和试验 GB/T 17215.352 交流电测量设备 特殊要求 第 52部分：符号 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

10、 试验和测量技术 浪涌 (冲击 )抗扰度试验 GB/T 17626.6 电磁兼容 试验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T 17626.7 2008 电磁兼容 试验和测量技术 供电系统及所连设备谐波、间谐波的测量和测量仪器导则 GB/T 17626.8 电磁兼容 试验和测量技术 工频磁场抗扰度试验 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抗扰度试验 GB/T 17626.12 电磁兼容 试验和测量技术 振荡波抗扰度试验 GB/T 17626.29 电磁兼容 试验和测量技术 直流电源输入端口 电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验 GB/T

11、 17626.30 2012 电磁兼容 试验和测量技术 电能质量测量方法（ IEC 61000-4-30： 2008，IDT） GB/T 18039.4 2003 电磁兼容 环境 工厂低频传导骚扰的兼容水平 Q/GDW 10650.2 2017 2 GB/T 19520.12 电子设备机械结构 482.6mm(19in)系列机械结构尺寸 第 3-101部分：插箱及其插件 GB/T 19862 2016 电能质量监测设备通用要求 GB/T 32507 2016 电能质量术语 DL/T 282 2012 合并单元技术条件 DL/T 860.92 2016 电力自动化通信网络和系统 第 9-2部分：

12、特定通信服务映射 (SCSM)-基于ISO/IEC 8802-3的采样值 DL/T 1194 2012 电能质量术语 DL/T 1608 电能质量数据交换格式规范 Q/GDW 1650.3 电能质量监测技术规范 第 3部分：监测终端与主站间通信协议 国家发展和改革委员会令 2014年第 14号 电力监控系统安全防护规定 3 术语和定义 下列术语和定义 适用于本 文件 。 3.1 系统标称电压 nominal system voltage 用以标志或识别系统电压 等级 的 给定电压 值 ，该电压与系统某些运行特性相对应。 GB/T 32507 2016，定义 2.1.10 3.2 电压偏差 de

13、viation of voltage 实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数表示。 GB/T 32507 2016，定义 2.2.3 3.3 频率偏差 frequency deviation 系统频率的实际值和标称值之差。 GB/T 32507 2016，定义 2.3.2 3.4 谐波 （分量） harmonic (component) 对非正弦周期量进行傅里叶级数分解，得到的频率为基波频率整数倍的正弦分量。 GB/T 32507 2016，定义 2.6.7 3.5 间谐波 频率 interharmonic frequency 基波频率的非整数倍频率。 GB/T 32507 2016

14、，定义 2.6.19 Q/GDW 10650.2 2017 3 3.6 间谐波 （分量） interharmonic (component) 周期量中具有间谐波频率的正弦交变分量。 GB/T 32507 2016，定义 2.6.20 3.7 谐波含有率 harmonic ratio； HR 周期性交流量中含有的第 h次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比 ， 用百分数表示。第 h次谐波电压含有率以 hHRU 表示，第 h次谐波电流含有率以 hHRI 表示。 GB/T 32507 2016，定义 2.6.21 3.8 总谐波畸变 率 total harmonic distortion； T

15、HD 周期性交变量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比，用百分数表示。电压总谐波畸变率以 uTHD 表示，电流总谐波畸变率以 iTHD 表示，见式（ 1）。 %100IHu UUTH D ， %100IHi IITHD （ 1） 22 ()HhhUU ； 22 ()HhhII 。 式中： HU 谐波电压含量； 1U 基波电压含量； HI 谐波电流含量； 1I 基波电流含量。 GB/T 32507 2016，定义 2.6.22 3.9 电压波动 voltage fluctuation 基波 电压方均根值 （有效值） 一系列的变动或连续的改变。 GB/T 32507 2016，定义 2

16、.5.1 3.10 闪变 flicker 人对于视觉不稳定的感受，这种视觉不稳定是由于供电电压波动引起光源的照度或频率随时间变化而导致的 。 GB/T 32507 2016，定义 2.5.7 Q/GDW 10650.2 2017 4 3.11 短时间闪变值 short-term flicker severity； stP 衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值 ，短时间闪变的基本记录周期为 10 min。 GB/T 32507 2016，定义 2.5.8 3.12 长时间闪变值 long-term flicker severity， ltP 由短时间闪变值 stP 推算出，反映长时间（

17、若干小时）闪变强弱的量值 ，长时间闪变的基本记录周期为 2 h。 GB/T 32507 2016，定义 2.5.9 3.13 不平衡度 unbalance factor 三相电力系统中三相不平衡的程度。用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根值百分比表示。电压、电流的负序不平衡度和零序不平衡度分别用 2U 、 0U 和 2I 、 0I 表示。 GB/T 32507 2016，定义 2.4.4 3.14 电压中断 voltage interruption 一相或多相供电电压的消失。通常用表示中断持续时间（例如暂时、短时、持续）的附加术语来限定。 GB/T 32507 2016

18、，定义 2.8.10 3.15 短时中断 short interruption 电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至 0.1 p.u.以下，并在短暂持续 10 ms 1 min后恢复正常的现象。 GB/T 30137 2013，定义 3.2 3.16 电压暂升 voltage swell 电力系统中某点电压暂时升高， 电压方均根值上升到 1.1 p.u. 1.8 p.u.之间， 并在短暂 持续 10 ms 1 min后恢复正常的现象 。 GB/T 32507 2016，定义 2.8.2 3.17 电压暂降 voltage dip （ sag） Q/GDW 10650.2 2017 5 电力

19、系统中某点 工频 电压 方均 根 值 突然 降低至 0.1 p.u. 0.9 p.u.，并在短暂持续 10 ms 1 min后恢复正常 的现象。 GB/T 32507 2016，定义 2.8.1 3.18 暂降阈值 dip (sag) threshold 为检测 电压暂降 的起 始和结束而设定的电压值。 GB/T 32507 2016，定义 2.8.3 3.19 电压暂降持续时间 duration of a voltage dip (sag) 以设定的电压暂降阈值记录的电压暂时降低的持续时间。 注：在多相情况下，该过程是随相关各相的暂降开始和结 束而发生变化的。对多相情况来说，习惯上只要有一相

20、的电压跌到低于起始阈值，暂降即为开始；并要等到所有各相的电压等于或超过结束阈值，暂降才算结束。 GB/T 32507 2016，定义 2.8.6 3.20 迟滞 hysteresis 起点阈值与终点阈值之间的幅值差 。 注 1：迟滞现象的定义和电能质量 (PQ)测量参数有关，该定义不同于 IEV的定义，即与铁芯饱和度有关。 注 2：在 PQ测量中引进迟滞现象的目的是为了避免幅值参数在阈值范围内振荡造成事件多次统计。 GB/T 32507 2016，定义 2.8.5 3.21 滑动参考电压 sliding reference voltage； srU 某特定 时间 段 内的电压 幅值 平均值，用

21、于表示 某一电压变化事件（如 电压暂降、暂升 及快速电压变化）之前 的电压。 GB/T 32507 2016，定义 2.8.20 3.22 半波刷新电压方均根值 r.m.s voltage refreshed each half-cycle； )2/1(rmsU 从 基波的 过零点开始， 在一个周波内测量得到的电压 方均根值，每半个周波 更 新一次。 GB/T 32507 2016，定义 3.6 3.23 瞬态（现象） transient 是指电压和或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，即冲击性瞬态和振荡性瞬态。 DL/T 1194 2012，定义 3.1.57

22、 Q/GDW 10650.2 2017 6 3.24 状态量 state 指元件或部件所处的状态。例如，逻辑 “ 0” 或 “ 1” 。 3.25 标识数据 flagged data 作了标记的电能质量监测数据，表明该数据的某个测量值或某一组测量值可能已受到电压中断、暂降或暂升的影响。 GB/T 32507 2016，定义 3.7 3.26 电能质量监测 装置 power quality monitoring device 通过对引入的电压、电流信号进行分析处理，实现对电能质量指标进行监测的专用 设备 （以下简称监测 装置 ）， 包括电能质量监测终端和便携式电能质量分析仪（ 以下简称 便携式分

23、析仪）。 GB/T 19862 2016，定义 3.1，修改 3.27 测量通道 measurement channel 监测装置引入电压和电流信号的输入回路。一组三相电压和三相电流（ ABC或 ABCN）为一个测量通道。 3.28 电能质量数据交换格式 power quality data interchange format； PQDIF 一种具有普适性的电能质量数据二进制存储文件格式，以实现不同平台或不同利益相关方电能质量监测数据、仿真数据的交互兼容与共享。 注： PQDIF是 Power Quality Data Interchange Format的缩写，是在 IEEE Std 11

24、59.3 2003标准中规定的一种电能质量数据交换格式，用于软件应用程序之间的电压，电流，功率和能量测量交换。 GB/T 32507 2016，定 义 3.14 3.29 同步采样 synchronizing sample 模拟信号数字化离散过程中采样频率随信号实际频率变化而实时调整且始终与信号实际频率保持固定比例关系的一种采样方式。 GB/T 32507 2016，定义 3.8 3.30 基本测量时间间隔 basic measurement time interval 用于 测量 各类电能质量指标的最小时间单元。 Q/GDW 10650.2 2017 7 3.31 时间 累积 time ag

25、gregation 为得到某一较长时间段上的值，对某一给定参数（在相同时间间段）的顺序值进行累加。 GB/T 17626.30 2012，定义 3.31 3.32 累积 时间间隔 aggregation time intervals 用于统计各类稳态电能质量指标的时间单元，应采用基本测量时间间隔的整数倍。 4 监测装置的分类 4.1 按信号的接入方式分类 按信号的接入方式可分为： a) 直接接入式：待测电压、电流信号直接接入监测装置，不需要中间设备； b) 间接接入式：待测电压、电流信号经传感器接入监测装置。 4.2 按接入信号的类别分类 按接入信号的类别可分为： a) 模拟接入式：待测电压、

26、电流的模拟信号接入监测装置； b) 数字接入式：待测电压、电流 的数字信号接入监测装置。 5 监测装置技术要求 5.1 功能要求 5.1.1 装置分级 根据测量方法及性能，监测 装置 分 为 A 级和 S 级 ： a) A 级用于需要进行精确测量的场合，如标准符合性检查、解决争议、电能质量合同仲裁等 ； b) S 级用于不需要较高精确度的应用场合，如电能质量调查统计、排除故障等。 5.1.2 监测功能 监测装置的监测功能应满足 表 1 规定，允许误差应满足表 2 规定。电能质量参数测量方法见附录 A。 表 1 监测装置 监测功能要求 监测 装置级 别 A 级 S 级 稳态数据 电压、电流有效值

27、 必备 必备 有功、无功和视在功率、功率因数 必备 必备 基波有功、无功和功率因数、基波相角 必备 可选电压偏差 必备 必备 频率偏差 必备 必备 Q/GDW 10650.2 2017 8 表 1（续） 监测 装置级 别 A 级 S 级 稳态数据 三相不 平衡 三相电压 、电流 不平衡度 必备 必备 三相电压、电流序分量 必备 可选 谐波 谐波电压、电流含有率 （ 2 50 次 ） 必备 必备 谐波电流有效值 （ 2 50 次 ） 必备 必备 电压总谐波畸变率 、 电 流 总谐波畸变率 必备 必备 谐波相角 （ 2 50 次 ） 必备 可选 谐波功率 必备 可选 间谐波 间谐波电压、电流含有

28、率（ 0.5 49.5 次 ） 必备 可选 间谐波电流有效值（ 0.5 49.5 次 ） 必备 可选 闪变 必备 必备 电压波动 必备 可选 暂态数据 事件数据 电压暂降 必备 必备 电压暂升 必备 必备 短时中断 必备 必备 冲击电流 可选 可选 波形数据 触发记录的波形数据 必备 可选 有效值 数据 触发记录的有效值数据 必备 可选 瞬态数据 事件类型 电压瞬态 必备 可选 电流瞬态 可选 可选 波形数据 触发记录的波形数据 必备 可选 状态量 必备 a 可选 通 信 接口 以太网接口 必备 a 必备 a 接口 可选 可选 USB 接口 可选 可选 校时方式 网络 必备a 必备 a 卫星授

29、时 必备 可选 a仅适用于监测终端。 表 2 监测 装置 允许误差要求 被测量 监测 装置 级别 测量类型 测量条件 最大误差 电压偏差 A 电压 10% 150%标称电压 0. 1% S 电压 20% 120%标称电压 0.5% 频率偏差 A 频率 42.5 Hz 57.5Hz 0.01Hz S 频率 0.05Hz 三相不平衡度 A 电 压 0.5% 5% 0.15% 5%（不含 5%） 40% 0. 3% Q/GDW 10650.2 2017 9 表 2（续） 被测量 监测 装置 级别 测量类型 测量条件 最大误差 三相不平衡度 S 电压 1% 5% 0. 2% 5%（不含 5%） 40%

30、 0. 6% A 和 S 电流 1% 电压波动 A 和 S 电压 5% 闪变 A 短 时 间 闪变 Pst:0.2 10 5% S 短 时 间 闪变 Pst:0.4 4 10% 谐波和间谐波 A 电压 Uh1%U N Uh 1%UN 5%U h 0.05% U N 电流 Ih3%I N Ih 3%IN 5%I h 0.15%I N 相角 h 5， 1 *h； h5， 5 功率 Ph150W Ph 150W 1%Ph 1.5W S 电压 Uh3%U N Uh 3%UN 5%U h 0. 15%UN 电流 Ih10%I N Ih 10%IN 5%I h 0.5%I N 功率 A 和 S 功率 0.

31、5% 电流 A 和 S 电流 I 0.05IN 0.5% 0.01IN I 0.05IN 1% 电压暂降、 电压暂升 和短时中断 电压幅值 A 电压 0.2%U N S 电压 1.0%UN 持续时间 A 电压 1 周波 S 时间 使用半波刷新方均根值 1 周波 时间 使用全波刷新方均根值 2 周波 注 1： UN：测量的标称电压； IN：测量仪器的标称电流； Uh和 Ih：测量值 ， h表示谐波次数。 注 2： 对于 A级，通道之间的相位移应小于 n 1。 5.1.3 设置功能 监测 装置 应具有如下设置 的 功能： a) 监测点基本参数，如电压等级、电压互感器变比、 电流互感器 变比等； b

32、) 需监测 的 电能质 量指标； c) 各项电能质量指标的限值，如：谐波、电压偏差、闪变的限值； d) 数据管理约定，如数据上传的累积时间间隔、统计记录的累积时间间隔等； e) 时钟与时钟同步； f) 事件触发条件； g) 电能质量参数阈值，如：电压暂降、电压暂升等； Q/GDW 10650.2 2017 10 h) 录波 采样频率（可选）； i) 状态量（可选）； j) 设备初始化； k) 权限管理。 5.1.4 显示功能 5.1.4.1 监测终端 监测终端应具有本地显示功能，正面面板还应具有运行状态指示灯，可显示终端运行状态、数据通信状态等。 5.1.4.2 便携式分析仪 便携式电能质量分析仪具有显示功能时，应能够本地显示实时数据、波形和相关信号。 5.1.5 自检和自恢复 监 测装置应具备数据采集、存储、通信等关键模块以及 PQDIF 文件完整性的自诊断和自恢复功能，部件工作异常应有记录，应记录每日自恢复发生时间和总次数。 5.1.6 记录存储 监测装置 应具有以下记录存储功能， 对于多通道监测装置，每通道均应满足以下记录存储功能要求： a) 稳态触发波形记录 ； b) 运行日志记录 ； c) 电能质量事件波形记录，其中事件过程记录波形时间可以调