在当今电气时代,电能作为一种重要的能源被广泛应用于各个领域,是国民经济发展和社会进步不可或缺的力量,更是衡量一个国家发展程度的主要标志。随着工业社会的不断进步,国家对电力的供求需要急剧增长,随之而来也呈现了越来越多的电能质量问题。电能质量问题是由于非线性、非平稳的电力设备接入电网引起的电压和电流波形畸变,并由此带来的各种电力问题。电能质量问题对电力系统的安全运行造成了极大影响,同时带来了重大经济损失。准确、及时的分析各种电能质量问题,确定电力系统故障产生的来源和发生的次序,是治理和改善电能质量问题的前提条件。本文介绍一种电能质量监测终端装置的研制。该监测终端硬件部分由霍尔电压电流传感器、低通滤波放大电路、A/D采集模块、GPS锁相环倍频模块和工业触控电脑组成,其架构简单,易于实现,且成本低。软件部分借鉴虚拟仪器的思想,采用Lab VIEW编写上位机软件,对电能质量原始数据分析、存储和传输,大大提高了编程效率。监测终端装置工作原理:三相霍尔电压电流传感器通过霍尔效应将电网中高压电压、电流信号转换为幅值较小的电压、电流信号,信号经低通滤波和放大电路后接入六通道A/D同步采集模块;GPS锁相环倍频模块输出高精度同步采集信号启动A/D采集,A/D采集模块将模拟信号转换为数字信号,数字信号经并口通信模块传输至工业触控电脑;最后,工业触控电脑对电能质量原始数据进行分析、存储和传输。该监测终端可以连续、不间断采集三相电压、电流,准确监测电压、电流有效值、电压偏差、电网相位、频率和频率偏差;并有效存储电能质量原始数据,同时将原始数据传输至监测主站,供监测主站分析谐波、有功功率、无功功率、三相不平衡度、闪变等复杂电能质量问题。为保证测量精度,监测终端设计了高精度A/D同步采集模块,A/D采集模块设有六通道、真双极性模拟输入和25位并口数字信号输出,A/D转换位数为16位,采样率最大可达200k Hz。为了确定电能质量问题产生的来源和次序,监测终端需要对电网中的多个节点同时监测以及同步采集;本监测终端设计了GPS锁相环倍频模块,通过GPS接收机和锁相环倍频原理产生高精度同步信号启动A/D采集,从而实现各节点的高精度同步采集。电能质量原始数据需要在工业触控电脑上进行存储,以便能够对其快速回放;为了节省存储空间,从而尽可能保存更长时间的数据,将A/D转换后的电能质量原始数据以二进制文件的形式存储,最长每五分钟的数据存储为一个文件,存储间隔可调,文件名以从GPS接收机读取的时间命名;工业触控电脑硬盘存满后以先进先出(FIFO)的方式刷新,通过以上方式可以实现对电能质量原始数据的有效管理。同时,监测终端装置配有网口通信模块,通过Internet局域网将电能质量原始数据实时传输至监测主站,达到实时监测电能质量问题的目的。最后,本文对电能质量监测终端装置各模块以及整体进行了实例测试,以实验室220V单相供电电压为监测对象,验证了设计方案的合理性和装置工作的稳定性。参照最新电能质量国家标准,装置的采样精度和其它指标均能满足设计要求。