電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置完全能夠測量 0.1 倍額定電壓（即電壓驟降至標(biāo)稱值的 10%）的暫降事件，且通過高精度硬件設(shè)計(jì)與算法優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)對極低幅值、極短持續(xù)時(shí)間暫降的精準(zhǔn)捕捉。以下是關(guān)鍵技術(shù)細(xì)節(jié)與實(shí)測能力的深度解析：

一、電壓驟降的標(biāo)準(zhǔn)定義與監(jiān)測范圍

根據(jù)GB/T 30137-2013《電能質(zhì)量 電壓暫降與短時(shí)中斷》和IEC 61000-4-30:2015《電力質(zhì)量測量方法》，電壓驟降的核心指標(biāo)為：

幅值范圍：電壓有效值降至標(biāo)稱值的10%~90%（即 0.1~0.9 p.u.）；

持續(xù)時(shí)間：10ms（0.5 個(gè)周波）至 1 分鐘；

相位跳變：可能伴隨 0°~360° 的相位突變。

主流監(jiān)測裝置的測量范圍完全覆蓋上述標(biāo)準(zhǔn)要求，例如：

SAK2000 系列：電壓量程為 0~1.2Un（Un 為額定電壓），可捕捉 0.1Un 的驟降事件，幅值誤差≤±0.2%（A 類設(shè)備）；

APView500：支持 0.1Un~0.9Un 的暫降幅值監(jiān)測，采用 1024 點(diǎn) / 周波采樣率（51.2kHz），可精確識別持續(xù)時(shí)間僅 12ms 的暫降。

二、硬件與算法的關(guān)鍵支撐技術(shù)

寬動(dòng)態(tài)范圍 ADC 與信號調(diào)理裝置采用24 位 Σ-Δ ADC（如 AD7779 芯片）和高精度電壓互感器，確保在 0.1Un 低電壓下仍能保持高信噪比。例如：

輸入信號經(jīng) ** 程控增益放大器（PGA）** 自動(dòng)調(diào)整放大倍數(shù)，在 0.1Un 時(shí)將信號放大至 ADC 滿量程的 80% 以上，避免量化誤差；

抗混疊濾波器（截止頻率≥20kHz）抑制高頻噪聲，確保基波分量準(zhǔn)確提取。

觸發(fā)機(jī)制與波形記錄

雙閾值觸發(fā)：設(shè)置幅值閾值（如 0.9Un）和變化率閾值（如 1ms 內(nèi)電壓下降 5%），避免誤判穩(wěn)態(tài)電壓波動(dòng)；

預(yù)錄波功能：緩存事件前 20 周波（400ms）數(shù)據(jù)，完整記錄驟降前的電壓基線，便于分析誘因。

相位同步與誤差補(bǔ)償

GPS/PTP 同步：多裝置時(shí)間誤差≤1μs，確保不同測點(diǎn)的相位跳變測量一致性；

數(shù)字濾波算法：通過 Blackman-Harris 窗抑制諧波干擾，基波相位誤差≤±1°（A 類設(shè)備）。

三、實(shí)測精度與典型案例

幅值精度驗(yàn)證在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，使用標(biāo)準(zhǔn)源模擬 0.1Un（220V 系統(tǒng)下 22V）的電壓驟降，A 類設(shè)備的測量誤差通常≤±0.2%。例如：

某裝置實(shí)測值為 22.05V（標(biāo)準(zhǔn)值 22V），誤差 + 0.23%，滿足 IEC 61000-4-30 Class A 級要求。

持續(xù)時(shí)間精度驗(yàn)證對于持續(xù) 10ms（0.5 個(gè)周波）的暫降事件，A 類設(shè)備的測量誤差≤±20ms（即實(shí)測值在 - 10ms~+30ms 范圍內(nèi)）。例如：

某裝置記錄的 10ms 暫降事件，實(shí)測持續(xù)時(shí)間為 11ms，誤差 + 10%，完全符合標(biāo)準(zhǔn)。

工業(yè)場景應(yīng)用案例在某半導(dǎo)體工廠的 10kV 供電系統(tǒng)中，DF6501-PQA V 型裝置成功捕捉到幅值 0.15Un（1.5kV）、持續(xù)時(shí)間 15ms 的暫降事件，觸發(fā)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）在 2ms 內(nèi)響應(yīng)，避免了價(jià)值數(shù)百萬美元的晶圓生產(chǎn)線停機(jī)。

四、極端工況下的性能表現(xiàn)

0% 電壓（短時(shí)中斷）監(jiān)測盡管標(biāo)準(zhǔn)將短時(shí)中斷定義為電壓降至 0.1Un 以下，但部分高端裝置可檢測到0V 完全中斷。例如：

WXDK-600：通過過流保護(hù)電路和儲(chǔ)能電容維持內(nèi)部供電，可記錄 0V 中斷事件的起始與恢復(fù)時(shí)刻，時(shí)間精度≤1ms。

抗干擾與可靠性

電磁兼容設(shè)計(jì)：通過 IEC 61000-4-5 浪涌抗擾度試驗(yàn)（嚴(yán)酷等級 IV 級），在雷擊等強(qiáng)干擾下仍能保持測量穩(wěn)定；

冗余電源：內(nèi)置超級電容或蓄電池，確保在電壓中斷時(shí)維持裝置運(yùn)行≥10s，避免數(shù)據(jù)丟失。

五、選型與應(yīng)用建議

場景適配原則

高精度需求（如新能源并網(wǎng)測試）：選擇 A 類設(shè)備（如 SAK2000），確保幅值誤差≤±0.2%、持續(xù)時(shí)間誤差≤±20ms；

常規(guī)工業(yè)監(jiān)測：選用 S 類設(shè)備（如 JSY-MK-302），滿足 ±1% 幅值誤差和 ±40ms 持續(xù)時(shí)間誤差。

校準(zhǔn)與維護(hù)要點(diǎn)

年度校準(zhǔn)：使用 0.1Un、0.5Un、0.9Un 三個(gè)測試點(diǎn)驗(yàn)證幅值誤差，誤差漂移需≤等級限值的 50%；

功能測試：模擬 0.1Un 驟降事件，檢查觸發(fā)響應(yīng)時(shí)間（應(yīng)≤1ms）和波形完整性。

多維度數(shù)據(jù)分析

結(jié)合 ** 電壓暫降嚴(yán)重程度指數(shù)（SEMI F47 曲線）** 評估對敏感設(shè)備的影響；

利用暫降能量函數(shù)（如電壓 - 時(shí)間積分）量化暫降事件的危害程度。

六、與電壓驟升的對比分析

監(jiān)測裝置對驟降和驟升的測量原理類似，但需針對不同場景調(diào)整觸發(fā)閾值和波形記錄策略。例如：

驟降監(jiān)測需重點(diǎn)關(guān)注低電壓下的信號完整性；

驟升監(jiān)測需防范過壓對硬件的損壞（如 TVS 二極管保護(hù)）。

總結(jié)

電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置不僅能精準(zhǔn)測量 0.1 倍額定電壓的驟降事件，還可通過高精度硬件設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)流程和智能算法優(yōu)化，確保在極端工況下的測量可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，建議結(jié)合具體場景選擇合適的設(shè)備等級，并嚴(yán)格執(zhí)行定期校準(zhǔn)與功能驗(yàn)證，以充分發(fā)揮裝置的監(jiān)測效能。

審核編輯 黃宇