• 概述

随着电力电子装置的广泛使用，非线性负荷不断增加，电网中的谐波含量也不断上升，谐波污染对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁
，给周围电气环境带来极大影响。如：消耗电力系统的无功储备
；增加输电线损耗；增加了电机的附加谐波损耗，使其发热，缩短使用寿命；使电能测量产生较大误差；造成重要的和敏感的自动控制和保护装置工作紊乱，误动和拒动的现象增加


，导致可靠性下降等。

HS-HM2000谐波在线监测装置是我公司新一代产品，能够实时监测和分析电网中母线及线路的电压和电流的基波及2～21次谐波
，可对谐波越限给出报警
，并通过RS485或RS232通信接口将数据上传至后台监控系统
，满足用户对电能质量的监测要求。

本装置广泛适用于380V至220kV各电压等级的发电厂、变电站、石油、煤矿、钢铁、冶金、化工等大型厂矿企业的供电系统。

• 功能及特点
• 采用先进的工业级中央处理器，运算速度快
  
  、工作状态稳定、抗干扰性能强。
• 装置采用频率自动锁定技术，当系统频率发生变化后，装置仍能得出正确的分析结果
  。
• 基于快速傅里叶变换原理
  ，运算结果快速准确
  ，可对电力线路的基波及2至21次谐波电压
  
  、电流、总谐波畸变率进行日常监测。
• 监测方式灵活，可通过设定采样间隔和连续越限次数来避开暂态越限。
• 报警条件可根据实际需要选择总谐波畸变率越限报警
  、电压和电流的某次谐波值越限报警，限值可修改。
• 越限时自动打印相关信息，并通过通信接口上传数据。
• 人机界面友好，汉字显示，操作简单、直观。
• 装置可记录30条越限记录。

• 技术参数

3.1 环境要求

• 户内使用，通风应良好 
  。
• 环境温度：-10℃ ～ +50℃
• 相对湿度
  ：小于90%，表面无凝露 。
• 大气压力：80 ～ 110Kpa 。
• 海拔高度：< 2000m 。
• 周围介质无导电尘埃与导致金属或使绝缘损坏的腐蚀性气体、霉菌等。

3.2 技术参数

• 工作电源
  ：AC/DC220V（如有特殊要求请在订货时说明），功耗≤20W。
• 信号的测量范围：电压
  ：5~120V；PT回路功耗  0.5VA/相
  。电流
  ：0.25 A ~5 A；CT回路功耗  0.5VA/相。
• 报警节点容量：AC250V
  ，5A；DC30V，5A。
• 通信接口
  ：RS232/485（任选其一，请在订货时说明），波特率1200～9600bps。
• 通信规约：内置三种通信规约CM90、CDT
  、MODBUS。

• 硬件原理框图

图1  装置硬件原理框图

• 面板说明

HS-HM2000装置面板示意图见图2所示：

• 液晶显示器
  
  ：128×64图形点阵液晶
  
  ，全中文显示。
• 指示灯
  ：指示系统当前运行状态
• 运行：装置工作正常时，“运行”灯有规律的闪烁
  。
• 电源：装置工作电源指示
  。
• 电压越限：当电压谐波越限后点亮。
• 电流越限：当电流谐波越限后点亮
  。
• 装置故障
  ：装置内部发生故障时点亮。
• 按键
  ：用于设定参数、查看信息等操作。
• 打印机：打印越限数据
  。
• 操作说明

装置的菜单结构如下图所示：

图3 菜单结构图

装置开机后主界面显示如图4所示

，按“确认”键进入功能主菜单界面，如图5所示：

图4 主界面                                            图5 主菜单

反白显示的行为光标当前位置，按方向键选择菜单项，按“确认”键进入相应子菜单
，按“取消”键返回到主界面

。

6.1 信息浏览

信息浏览子菜单用于查看各相谐波信息、畸变率信息及谐波越限追忆信息：

图6 信息浏览菜单

6.1.1 谐波信息

谐波信息菜单显示各相的基波以及2至21次谐波信息，显示界面如图8所示：

图7 谐波信息菜单                             图8 谐波信息显示界面

每屏显示三条谐波信息，按方向键切换其他的谐波信息，电压单位V，电流单位A。

6.1.2 畸变率信息

本菜单显示三相电压
、电流的总谐波畸变率，单位：%，显示界面如图9所示：

图9 畸变率显示界面

6.1.3 事件追忆

显示近三十次历史越限记录信息
，显示界面如图11所示：

在图11中，第一行的含义是：第一条越限信息，越限类型是A相电压总谐波畸变率越

限
；第二行是越限时的基波电压值
；第三行是越限时的电压总谐波畸变率；第四行是越限发

生的时间。

按方向键查看其他越限信息，信息的序号越小
，越限发生的时间越近。

6.2 参数设置

本菜单用于设定各种参数及定值。

图12 参数设置菜单

注
：进入参数设置菜单后，装置将停止运行，参数设定后应及时返回主菜单。

6.2.1监测方式

采样间隔：设定测量计算的间隔时间。

连续越限：为避开干扰和暂态的谐波越限，当谐波越限的连续次数大于等于设定值时，

测量结果才作为是否越限的判据

。

图13  监测方式子菜单

按下方向键移动光标
，上方向键修改数值

，下同。

6.2.2报警设置

本菜单用于设定相关的报警参数。

• 报警使能
  
  ：显示界面见图15
  ，设置基波或谐波越限时，是否允许报警接点输出。
• 报警方式：选择总谐波畸变率越限报警或谐波值越限报警
  
  ，见图16所示
  。
• 报警限值：见图17所示
  
  。
• 监测启动值
  ：当相电压大于设定值时
  ，装置启动谐波监测功能
  
  。
• 谐波值上限：设置电压
  、电流的基波及各次谐波的上限值
  ，见图19
  。

• 畸变率上限
  ：设定A
  、B
  、C三相的电压、电流总谐波畸变率上限值，见图20。

6.2.3通信参数

本菜单设置通信相关参数
。

图21 通信设置菜单

6.3 时间校准

本菜单设置装置的时间
。

• 通信
• 本装置可提供RS232/485通信接口，用户任选一种，请在订货时说明
  。
• 波特率可设为1200、2400、4800、9600。
• 内置三种通信规约：南瑞CM90，循环远动CDT
  ，MODBUS。
• 通讯方式
  ：8位数据位
  ，1位起始位，1位停止位，无校验，异步半双工。

7.1 CM90规约

报文格式如下表所示
：

0EBH	同步字符
90H
0EBH
90H
STX（02H）	起始符
ADDR	装置地址
CODE	特征码
Group Num（01h）	分组数
Group No(01h)	分组序号
Length	报文长度
。 。 。	报文内容
Sum L	代码和
Sum H
ETX（03H）	结束符

• 报文长度指特征码
  ，分组数，分组序号
  ，报文长度字节数，报文内容长度之和。
• 代码和为地址码、特征码、分组数，分组序号，报文长度，报文内容总和的低16位值（单字节相加）。
• 分组序号为1。

7.1.1网络对时

系统下发命令
：EB  90  EB  90  02  装置地址  5A  01  01  0A  年  月  日  时

分  秒  代码和（L） 代码和（H）  03
。

注
：时间数据格式为BCD码
。

7.1.2信号复归

用于复归装置报警信号。

系统下发命令：EB  90  EB  90  02  装置地址号  5F  01  01  04  代码和（L）代码和（H）  03。

7.1.3状态查询

系统下发命令
：EB  90  EB  90  02  装置地址号  50  01  01  04  代码和（L）

代码和（H）  03。

• 若装置无动作则回复   EB  90  EB  90  02  装置地址号  06  01  01  04  代码和（L） 代码和（H）  03。
• 若发生谐波越限则回复     EB  90  EB  90  02  装置地址号  55  01  01  0E  年 月 日  时  分  秒  通道号  谐波次数  越限值L  越限值H  代码和（L） 代码和（H）  03。
• 动作时间数据格式为BCD码
  。
• 通道号
  ：0—Ua
  ，1—Ub，2—Uc，3—Ia
  ，4—Ib
  ，5—Ic。
• 谐波次数
  ：0—畸变率越限；1—基波越限；2～21—越限的谐波次数。
• 越限值：电压越限时
  ，越限值为实际电压值（V）的100倍；电流越限时，越限值为实际电流值（A）的1万倍；畸变率越限时，越限值为实际THD（%）的100倍。

7.2 CDT规约

当装置的通信规约为CDT时，装置不接收任何信息，装置定时上传数据。

• 装置无动作
  ：上传数据格式为EB  90  EB  90  EB  90  B1  30  00  装置地址  01  CRC。
• 发生谐波越限：上传数据格式为EB  90  EB  90  EB  90  F1  10  03  装置地址  01  CRC  F0  年  月  日  00  CRC  F1  时  分  秒  00  CRC  F2  通道号  谐波次数  越限值L  越限值H  CRC
  。

注：通道号  谐波次数  越限值L  越限值H等数据的含义与7.1.3的定义相同。

7.3 MODBUS规约

报文格式如下
：

装置地址  功能码  数据数量  数据1……数据n   CRC（L）  CRC（H）

7.3.1网络对时

系统下发命令

：装置地址  42  06  年  月  日  时  分  秒  CRC（L）  CRC（H）

注：时间数据格式为BCD码。

7.3.2信号复归

系统下发命令：装置地址  43  04  00  00  00  1E  CRC（L）  CRC（H）

7.3.3状态查询

系统下发命令
： 装置地址  41  04  00  00  00  A5  CRC（L）  CRC（H）

装置回复
：

• 装置无动作，上传数据格式为：装置地址  48  04  00  00  00  AA  CRC（L）  CRC（H）
• 发生谐波越限
  ，上传数据格式为：装置地址  44  0A  年  月  日  时  分  秒    通道号  谐波次数  越限值L  越限值H  CRC（L）  CRC（H）
  。

注：通道号  谐波次数  越限值L  越限值H等数据的含义与7.1.3的定义相同。

• 安装

8.1  外形尺寸和安装尺寸：

• 装置端子接线说明

X1                                  X2

1	Ua*
2	Ua
3	Ub*
4	Ub
5	Uc*
6	Uc
7	Ia*
8	Ia
9	Ib*
10	Ib
11	Ic*
12	Ic
13	空
14	空
15	空
16	空

1	越限报警
2	越限报警*
3	232R/485A
4	232T/485B
5	通信GND
6	空
7	空
8	空
9	空
10	空
11	空
12	空
13	空
14	AC220/DC＋
15	AC220/DC－
16	接地

• X1—1～12：电压
  
  、电流输入信号接线端子
  。
• X2—1
  、2：越限报警信号输出节点。
• X2—3
  、4、5：RS232/485通信接口。
• X2—14、15：装置工作电源
  。
• X2—16：屏蔽地
  。

9 运输及贮存

9.1 运输

包装好的产品在运输过程中的贮存温度为-25℃～+55℃，相对湿度不大于95%。产品可承受在此环境中的短时贮存。

9.2 贮存

包装好的产品应贮存在-10℃～+55℃
、相对湿度不大于80%、周围空气中不含有腐蚀性、火灾及爆炸性物质的室内。

10 质量保证及服务

10.1 质量保证

产品出厂后

，在用户完全遵守本产品说明书规定的运输、贮存、安装和使用要求的情况下，产品自出厂之日起错误
！未找到引用源。年内，如发现产品及其配套件发生非人为损坏
，制造厂负责免费修理或更换。

10.2 保修办法

• 符合10.1条规定，在保修期内出现质量问题，制造厂负责更换或维修
  ；
• 符合10.1条规定，超出保修期限所出现质量问题
  ，由用户同制造厂协商，采取有偿方式进行更换或维修；
• 超出10.1条规定所出现的质量问题，用户应同制造厂协商，采取有偿方式更换或维修。

11 订货须知

• 产品型号
  、名称及订货数量。
• 装置的工作电源额定值
  。
• 系统的电压等级
  。
• 通信接口形式
  。
• 其他特殊要求
  
  。