電能質量問題的提出由來已久，隨著電力電子技術的發(fā)展，直流輸電和FACTS技術、風力和光伏新能源技術及沖擊性和波動性負荷等不斷投入實際工程運行使得電網(wǎng)出現(xiàn)諧波、電壓波動和閃變等諸多電能質量問題;同時各種對電能質量敏感的用電設備不斷普及，系統(tǒng)對電能質量的要求越來越高。電能質量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布式電網(wǎng)所產(chǎn)生的電能質量問題，另一方面為設備的正常運行提供可靠的保障。

電能質量IEC61000-4-30標準分為A級或者S級精度。A類是電能質量的最高級別，每一項測試項目都有最高的準確度要求。S級僅次于A級，標準要求的大部分項目與A級相同或精度水平下降一個數(shù)量級。

圖1.電能質量IEC61000-4-30標準比較

Excelpoint世健是亞太區(qū)領先的電子元器件分銷商，具有30多年服務電力自動化及輸配電行業(yè)客戶的深厚經(jīng)驗，Excelpoint世健重視自主研發(fā)和創(chuàng)新，曾先后開發(fā)了PQA電能質量在線監(jiān)測裝置方案、符合IEC61000-4-30 Class A的電能質量監(jiān)測模塊PQAM-08/12等。

高性能電能質量監(jiān)測模塊

PQAM-08/12是由Excelpoint世健之前開發(fā)的一款高性能電能質量監(jiān)測模塊，將ADI的ADSP-BF609高性能DSP、AD7606(8通道DAS、16位雙極性輸入、同步采樣ADC)和外設集成到一個小尺寸模塊中，并在此基礎上集成通用PQA設備的獨特算法，實現(xiàn)16個通道電能質量的監(jiān)測、統(tǒng)計和報告功能?？蛻艨梢岳迷撃K快速開發(fā)自己的PQA產(chǎn)品，加速產(chǎn)品上市時間。

圖2.符合IEC61000-4-30 Class A的電能質量監(jiān)測模塊PQAM-08/12

最近，Excelpoint世健新推出了一套符合IEC61000-4-30 Class S標準、接近產(chǎn)品級的電能質量分析儀小型導軌表方案(EP-PQA-S1)。該方案基于ADI最新的電能質量監(jiān)控器件ADE9430和Cortex-M4 MCU MAX32650的設計，并通過了SGS電磁兼容測試，可適用于380V-220kV各電壓等級的發(fā)電廠、變電站、風電場、光伏電站及石油等大型廠礦企業(yè)的供電系統(tǒng)和實時監(jiān)測公共連接點的電能質量參數(shù)。

整套方案包含EP-PQA-S1導軌表(尺寸120*95*56mm)、GPS 天線和USB2.0線。

圖3.方案外觀

方案以ADI的電能質量監(jiān)控器件ADE9430和Cortex-M4內(nèi)核的 MCU MAX32650為核心器件，運行ADSW-PQ-CLS電能質量軟件庫 (版本1.1.0)實現(xiàn)IEC 61000-4-30 S類電能質量標準，支持4路電流和3路電壓信號輸入。其硬件框圖如下：

圖4.硬件框圖

ADE9430是一款完全集成的高精度、多相電能和電源質量監(jiān)控器件，其出色的模擬性能和DSP內(nèi)核，能夠對rms、頻率、相位角度、功率因數(shù)有功、無功、視在功率和電能進行瞬時總值和基波測量，在寬動態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)精確的電能監(jiān)控。ADE9430每10個或12個周期提供1024個點的重采樣波形，重采樣可簡化外部處理器中至少40個諧波的快速傅立葉變換計算。

MAX32650基于Arm® Cortex®-M4，帶浮點運算單元(FPU)、3MB閃存和1MB SRAM;支持多種存儲器接口擴展及安全數(shù)字接口。

ADSWPQ-CLS電源質量庫實現(xiàn)一些先進的電源質量特性，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。一個周期rms、10個周期rms/12個周期rms以及可選ADSW-PQ-CLS電能質量庫特性均根據(jù)IEC 61000-4-30 S標準計算。

特性

表1.方案特性

功能

表2.方案功能

操作面板

EP-PQA-S1導軌表自帶1個2" IPS LCD屏,通過面板上的五個按鍵操作可以分別顯示基本參數(shù)及三相不平衡、諧波、間諧波及閃變等電能質量參數(shù)。LED等指示導軌表的工作狀態(tài)。

圖5.EP-PQA-S1導軌表面板

PC端GUI

EP-PQA-S1的數(shù)據(jù)通過USB傳送到PC端，GUI包含【Rms, Hz and Flicker】，【Harmonics】，【W(wǎng)aveform】及【System】4個頁面。

●【Rms, Hz and Flicker】頁面顯示電壓和電流幅度、頻率、不平衡和閃變等數(shù)據(jù)

圖6.ClassS-PQA GUI

●【W(wǎng)aveform】頁面顯示電壓電流波形及PQ事件等

圖7.Waveform頁面

目前電能質量分析儀小型導軌表方案(EP-PQA-S1)已上市，客戶可以利用該方案對電能質量進行高效分析和監(jiān)測，幫助設備實現(xiàn)平穩(wěn)運行，降低維護成本。