日本HIOKI（日置） PQ3100电能质量分析仪

首次上手HIOKI PQ3100时，最省力的做法是利用QUICK SET功能，按屏幕提示选择要记录的项目，仪器会自动完成其余设置，不必逐项翻菜单。接线方式支持单相2线、单相3线、三相3线、三相4线，此外还可以用ch4测量电压或电流，并且所有通道都能够对应交流或直流测量，因此混合供电的系统也能一次接入。 电压线使用随附的L1000-05，红、黄、蓝、灰、黑五色配引出线和鳄鱼夹，配合彩色螺旋管区分相位，现场不容易接错。电流传感器插上后按检测键，主机就能自动认出型号和量程。 测量过程中可以按一个键切换画面，把全部测量参数调出来核对，不必中断记录。数据保存进SD或SDHC存储卡，之后再送到计算机处理。整机装配电池组Z1003后重约2.5 kg，尺寸为300 mm宽、211 mm高、68 mm厚，可以单手拎到配电柜前操作。回收到工位后，把存储卡里的结果按文件夹归类导入分析软件，便能与其他地点的数据合并处理，现场花费的时间因而明显缩短。

HIOKI PQ3100的谐波通道覆盖第0次到第50次，谐波功率同样按这一范围给出，谐波电压与谐波电流的相位差则从第1次计算到第50次。除整数次谐波之外，仪器还提供0.5次到49.5次的间谐波数据，用来识别变频器、电弧类负载所产生的非整数次分量，这类分量往往是常规仪表看不到的。 总谐波畸变率按电压与电流分别统计，同时给出K因数，便于判断变压器在畸变电流作用下的额外发热裕度是否还够用。升级到带闪变功能的版本之后，瞬态闪变值按IEC 61000-4-15规定的方法给出，并提供短时间闪变、长时间闪变以及ΔV10结果。 对于敏感设备不明原因的复位、误动作或异常噪声，频域数据往往比单纯的电压有效值更能说明问题所在。把谐波谱图与事件发生时刻对齐查看，通常就能指出干扰源来自哪一路负载。把测量安排在负载投切频繁的时段，间谐波与闪变的结果会更接近最不利工况，据此判断治理措施是否到位也比较稳妥。

HIOKI PQ3100的电流测量范围覆盖AC/DC 50.000 mA到5.0000 kA，实际上限取决于现场选用的电流传感器，因此同一台主机既能处理控制回路的小信号，也能应付低压母线的大电流。配套的AC/DC传感器提供5 A、50 A、500 A三档量程，柔性电流钳则提供50 A、500 A、5000 A三档量程，用户按被测线路额定值就近选取即可。 由于有效测量范围可以达到所选量程的120%，使用柔性电流钳时最大能够测量6000 A，这个余量让启动冲击电流一类超出额定值的暂态不会被截顶。宽量程设计使同一台仪器可以从CT次级端一直用到大电流配电回路，不必为每个场景另配仪表。 电流传感器由PQ3100主机直接供电，不需要额外准备AC适配器，现场布线因此简化不少。连接之后按下识别键，仪器会自动判断传感器类型与最大电流量程，避免人工设定错误导致的一整轮无效测量。使用AC/DC自动调零电流传感器时，还可以长时间稳定地测量直流成分。多回路同时测量时，可用随附的彩色螺旋管给不同钳口着色，方便在数据里区分每一路对应的相序。

PQ3100的关键设计是并行运算而非轮巡切换，电压、电流、功率、谐波与闪变各自拥有独立的运算过程，因此任意一项参数在时间轴上都没有空档。瞬态过电压以200 kHz采样捕捉微秒级尖峰；频率估计既可以从单个波形算起，也可以用200 ms窗口的10个或12个波形、乃至10秒间的波形来算，快变与慢变的成因因此得以区分。 异常判据同样分层：浪涌、下陷、停电这三类依据电压1/2有效值判定，而该有效值每隔半个周波就刷新一次；冲击电流则按每半波运算得到的电流有效值来检测，启动类暂态不会被当成噪声滤掉。与此同时，仪器还逐项给出电压与电流的波形峰值、波峰因数以及各类功率、电能、功率因数、不平衡率等派生量。 一旦满足触发条件，仪器会保存事件发生之前1秒与之后10秒共计11秒的波形，并在趋势记录期间继续累积长时段数据。所有事件项目可设为并列触发，已经落盘的结果在测量仍在进行时就能直接调出来核对，不必等到收工。

光伏并网系统中做负载截断测试，关键是要完整记录截断瞬间电压与电流的过渡变化，HIOKI PQ3100正是针对这一需求设计的。发生异常时，仪器可以记录总共11秒的波形，其中事件发生之前1秒、事件发生之后10秒，这样既能看到截断前的稳态运行状况，也能看清过渡过程的衰减轨迹。 拿到波形之后，利用光标测量可以读出峰值大小与持续时间，进而判断保护动作时间是否在整定值范围内。与此同时，仪器对潮流方向反转、谐波抬升、直流分量注入等现象同样保持记录，这些数据在逆变器并网验收时经常需要一并提交。 测量直流分量要靠AC/DC自动调零电流传感器，配合主机对功率的双向计量，可以长时间跟踪光伏出力变化而不出现基线漂移。由于全部记录都带时间戳，事后把日照曲线与事件列表对齐，通常就能确认异常究竟由开关操作引起还是由电网侧扰动引起。若现场需要更长的观察周期，仪器本身支持最长一年的连续记录，春夏季与秋冬季的出力差异可以在同一份数据里比较。

HIOKI PQ3100的最长记录时间可达1年，最多记录容量为9999件乘以365日，因此跨季节的长期趋势调查不需要中途停机取数。数据写入SD或SDHC存储卡，取出存储卡后通过计算机读入即可分析。由于容量上限为9999件乘以365日，即便按较高的事件触发频率长期运行，也不必担心中途被写满而漏掉关键波形。 仪器本身提供SD/SDHC存储卡插槽、RS-232C、具备HTTP服务器功能的LAN接口以及USB 2.0共四类通道，既可以现场用线缆直连，也可以把主机挂在局域网上，远端打开浏览器查看仪器状态。 如果需要完全无人值守，还可以使用GENNECT Remote远程测量联网服务，这套系统大约5分钟就能搭建完成，不需要专门的网络知识。即便测量人员不在现场，也能远程读取数据并对这台电能质量分析仪发出操作指令。主机可用AC适配器Z1002供电，输入范围为100到240 V、50/60 Hz、额定1.7 A；换用电池组Z1003时连续使用时间约8小时，充电时间5小时30分。外出作业前把两块电池都充满，并在长时间记录期间接上适配器，可以避免轮班切换时出现数据断档。

HIOKI PQ3100是一款面向配电现场调查的便携式电能质量分析仪，主要用途是查清供电实况、找出故障诱因并为周期性维护留下可比对的记录。它把电压、电流、功率、谐波和闪变放在同一条时间轴上同步测量，同时持续监视瞬间停电、电压骤降、电压骤升、频率偏移与冲击电流等异常现象。 在日常使用中，新的电气设备投运之前先在拟安装位置记录电压波形、谐波背景与供电能力，设备投运之后按同样方法复测并做对照，就能判断这台设备是否受到周边负荷的牵连。对于电梯动力回路、密集配电柜一类不宜长期停电的位置，可以定期测量并从趋势曲线里读出异常先兆。 遇到已经发生的电源故障，PQ3100记录下来的事件波形与趋势数据可以帮助判断异常究竟来自上游电网还是内部负荷，从而缩小排查范围。配合柔性电流钳，即使在双重配线或母线排拥挤的场合也能安全完成夹持作业。

HIOKI PQ3100给出的基本精度是：电压对标称电压为±0.2%，电流为±0.1% rdg.±0.1% f.s.并需叠加所配电流传感器的精度，有功功率在直流下为±0.5% rdg.±0.5% f.s.，在交流下为±0.2% rdg.±0.1% f.s.，同样要加上电流传感器精度。可以看出，最终准确度很大程度上取决于前端传感器的选型。 实际影响结果的因素首先是量程档位，虽然有效测量范围能到量程的120%，但选档过大会让读数落在刻度低端，等于牺牲了分辨率。其次是接线方式，单相2线到三相4线以及ch4的用法若与实际配电不符，功率算法的前提就站不住。 此外，传感器是否完成自动识别、夹持是否到位、被测回路是否存在明显畸变，都会反映到读数上。需要长时间测量含直流成分的电流时，必须使用具备自动调零能力的传感器，否则基线会随时间缓慢偏移。此外还要注意电压线的走向，红、黄、蓝、灰、黑五色导线若与三相不对应，功率因数和不平衡率的计算结果同样会偏离实际。

PQ ONE是HIOKI PQ3100附带的电能质量分析软件，可以把测量地点和测量日期都不同的数据分文件夹统一读入，再由用户选择需要的项目输出报告。它的快速报告功能能够汇总多组数据的趋势图并生成报告，非常适合重复记录时做跨日期比较，或者把多个地点的数据放在同一份文档里对照。 数据分析一览会以清单形式给出事件统计、事件列表与事件图形，其中事件统计按日期和时间分别汇总发生情况，便于发现集中在某个班次或某个时段反复出现的异常。软件还支持ITIC（CBEMA）曲线分析，这正是美国电能质量管理标准所采用的方法。 此外，EN50160判定功能既可以对趋势期间内的电压波动做评估，也能依据该标准完成分析与判定，判定标准或判定项目允许用户自定义。软件同时具备制作符合GB标准报告的能力。正因为报告模板与数据文件分离，同一套测量结果可以按照不同场合的要求分别编排，用于内部归档或对外提交都不必重新测量。

PQ3100最突出的优势是同步性，电压、电流、功率、谐波、闪变全部按同一时序并行运算，不像轮巡式仪表那样在不同参数之间切换，因而不会因为采样错开而丢失瞬态信息。异常判据均建立在各自的运算窗口上，例如频率可以按单个波形、10或12个波形组成的200 ms窗口，以及10秒窗口分别运算，快慢变化的根源得以区分。 在事件处理上，它一边记录0.2秒的瞬时波形，一边在电压上升、电压下降、冲击电流发生时同时记录30秒的1/2有效值波动趋势，这个组合特别适合调查马达启动瞬间冲击电流造成的电压下降。所有事件项目还能并列触发，测量期间即可在屏幕上回放。 现场细节上，6.5英寸TFT彩色液晶以640乘480点显示全部参数，一并采用的宽量程设计、主机直接给电流传感器供电、传感器自动识别等措施，把接线出错的概率压到很低。对于需要长期蹲点又没有外电源的场合，由电池组维持连续测量同样可行，这一组合在现场往往决定了能否一次性完成任务。