1. 概述

隨著制藥企業自動化程度的提高，以電力電子技術為代表的各種整流、逆變、變頻等設備比重不斷增大，加上來自于電網的電能質量影響，供電電力系統往往存在嚴重的電能質量問題。由于制藥行業的負載主要是變頻器所帶的空調、泵類、空壓機、攪拌器、風機、離心機、凍干機、提純設備等。變頻器的應用一方面在運行過程中會產生大量高次諧波，諧波對供電系統、負載及其它鄰近電氣設備產生干擾，另一方面由于變頻器伺服器對電壓波動相當敏感，當電壓變化幅值超過額定值15%時將引起停機。

制藥企業往往處于地區配電網絡的末端，大量各種類型的負荷匯聚于此，任何一點發生短路、單相接地、閃絡等故障，或者經受大型負載啟動沖擊，都會導致的供電電壓發生暫態擾動。

在配電室進線位置接入在線電能質量監測裝置，通過數據分析為后續給出針對性的應對措施，保障電氣設備安全及可靠運行是當前需要開展的重要工作。

2. 電能質量問題

電能質量問題可使精密計量儀表誤差增大甚至產生錯誤；電壓突然跌落會造成包括空調、凍干機、封裝設備等敏感負載停機；電壓波動可引起場館照明系統異常；諧波可啟動按負序整定的保護和自動裝置，引起元件誤動，造成停機停電事故。

針對制藥企業，電能質量造成的主要危害如下：

（1）電壓暫態擾動導致裝置停機

相鄰的大負載啟動，系統的無功補償系統投切，系統重合閘，自然界風暴雷電惡略天氣等等都會造成電壓暫態擾動的發生。電力系統的電壓暫態擾動，主要體現為三種形式：電壓暫升、電壓暫降、短時中斷。通常會持續0.5個周波至幾秒之間。經統計，制藥企業每年都有十余次電壓擾動，每次擾動基本都會造成生產損失，其中對空調、凍干機及封裝線的影響明顯。

（2）諧波降低電力設備使用壽命

變頻器電流諧波將會使變壓器的銅損增加。變頻器電壓諧波將增加鐵損，使其溫度上升，影響絕緣能力，并造成容量裕度減小。同時變頻器諧波也可能引起變壓器繞組及線間電容之間的共振。

（3）諧波影響各電器元件正常工作

諧波對電動機的影響有：電機附加發熱使電機額外升溫；產生機械震動、噪音及過電流。諧波會使電力電容器發生過載、過熱甚至損壞。當電容器與線路阻抗達到共振時會發生振動、短路、過電流及產生噪聲。諧波電流會使開關設備在啟動瞬間產生很高的電流變化率，破壞絕緣。

3. 系統方案

電能質量測量分析是發現引起電能質量擾動的重要一環，可以用來對供電狀態進行監控分析。獲得的數據可以為解決方案提供關鍵依據。

配電室安裝在線電能質量監測裝置，對進線供電質量及內部用電情況實時進行實時監測，并通過顯示屏友好展示，對于發生的重要事件可以通過聲光報警或手機短信自動報警的方式提醒用戶。硬件裝置安裝于配電柜，分別采集兩個回路的高壓及低壓側的電量數據，數據通過以太網在指定的計算機或顯示設備上清晰展示。

4. 系統要求

電能監測系統可以長期、實時獲取現場電能質量數據、實現電能質量分析、判斷負荷分布與能量需求、偵測系統負荷變化等功能，在出現電能質量事件的實時記錄。能夠快速發現問題并有效進行分析診斷的在線電能儀表需要滿足以下要求：

4.1電氣不間斷監測

監測裝置自帶UPS，在工作電源失效的情況下，繼續記錄測量回路。

4.2電壓波動監測記錄

精確記錄電壓暫態擾動事件，圖形化展示電壓暫升、電壓暫降、短時中斷。

4.3 測量精度要求

測量精度應滿足下述要求：電流、電壓 ±0.1%；功率 ±0.2 %，頻率 ±0.01Hz，不平衡度 ±0.5%，諧波 ±0.5%，有功電能及無功電能 Class 0.5S。

4.4現場及遠程顯示及設置

監測裝置可通過電腦、手機瀏覽器或設備本體顯示屏對電能質量指標的實時數據進行顯示和設置。

4.5通信接口: 具有RS485/232、以太網（TCP/IP協議）通信接口。

4.6閾值報警觸發

監測到的數據可自由定義閾值報警觸發條件，如：電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡、諧波和電壓閃變的限值，或相關觸發條件的邏輯組合。

4.7聲光報警及提示

對于超限值或突發電能質量事件，支持現場報警和提示功能，同時記錄如過載程度、發生時間，設備通信異常信息、電力參數指標異常超限信息等。

4.8電能質量事件記錄

精確記錄發生的各類電能質量事件信息，提供包括時間，事件類型，數據及持續時間、有效值趨勢圖，瞬時波形圖在內的關鍵信息。

4.9故障錄波及數據下載

對于電能質量事件發生時的電流、電壓波形需要精準記錄，并可以通過瀏覽器下載保存為Excel 文件。

5. 測量裝置

DM5000應用級電能質量在線監測終端

DM5000應用級在線電能質量分析儀作為4象限電能表，通過導軌式現場安裝，無需開孔動火，可以監控并記錄包括電壓波動、短路等暫態事件，和諧波、不平衡情況等穩態事件，操作簡便，通過Web瀏覽器即可查看分析。

6. 實施安裝

在線電能系統的安裝施工，不影響現有電氣系統配置，無需額外的動土、動火施工工程，設備可選擇導軌式安裝于電氣柜內，電流信號通過互感器采集，電壓信號直接從銅牌采集,或可以直接接入二次電壓，不影響現有設備運行。數據通過在線電能分析裝置，使用以太網或Modbus 485的方式上傳系統。