北京地铁电能质量管理系统方案V2
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提供系统性的能源整体视图。
报表 ♦ 报表可以自动生成，或按时间表生成，或由事件触 发生成，并可通过 email 或 HTML 自动发送。 ♦ 标准报表： 采用快速方便的报表向导，通过 Microsoft Excel 生成报表； 能量和需量报表－联合多路馈线，定义时段 中每一个计费周期的费用，与实际计费结构
图，地图，像片和动画等构成。 ♦ 建立图表间的超链接，通过简单的选择可查看相关的细节内容，例如通过查看某位置
的总体情况，点击某条支路可查看支路的情况，再点击支路的某一扰动事件可查看此 拢动的事件分析。 ♦ 通过查询向导（Query Wizard）方便地引用和分析选定范围的数据信息。
电能质量分析
♦ 提供连续的，大范围内的监测，采集数据， 进行电能质量和可靠性分析 ♦ 遵循 IEC61000-4-30 和 EN50160 标准， 检验是否符合电能质量的国际标准。以数字 表格或图形显示便于快速查阅电能质量状 况。 ♦ 显示谐波频谱图，奇/偶次谐波，THD，K 因子，峰值因子，矢量图和序分量 ♦ 绘制持续时间长达几秒的波形图，通过波 形图显示电压、电流的关系，分析故障原因。 ♦ 满足工业标准的电压容忍曲线，绘制上冲， 下陷，短时中断和其它干扰事件，包括 ITIC
4.PowerLogic 系统结构
系统管理层(客户端) 系统管理层(服务器) 通讯接口层
现场监控层
4.1 系统管理层
电能质量监控系统采用基于 Client/Serve（r 客户端/服务器）模式的分布式网络结构, 以 多进程、多任务、抢占式 Windows 2003 中英文操作系统作平台，该系统采用标准化、网络 化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性，系统具备软、硬件的扩充能力， 支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点 资源和均衡网络负担。
施耐德电气公司的 PowerLogic 电力监控系统可以为地铁用户提供专业的完整的电能 管理解决方案。PowerLogic 系统能够实现对轨道交通牵引系统、交通车站和其他能源监控 点数据的自动获取，对系统的电能质量状况进行毫秒级、周波级的精确的监视和记录，为用 户提供详尽的采集数据，对系统的电能质量事件及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应， 预防严重故障发生。技术和管理人员可以通过 PowerLogic 系统提供的信息进行电力成本控 制，减少停电时间并优化设备运行。
低压负荷根据其重要性依次分为一级，二级，三级负荷：
一级负荷包括BAS、FAS、AFC、牵引、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、直流屏、 环控电控室用电、总控室用电、售票系统等，通常由两路独立的电源供电，且为末端切换；
二级负荷包括自动扶梯、直升电梯、污水泵、雨水泵、排风机、正常照明、站台照明、暖通 空调等，通常由双回路供电或双电源单回路供电。
施耐德电气（中国）投资有限公司
北京地铁 电能质量监测系统方案
2008-8-7
2008-8-20
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施耐德电气（中国）投资有限公司
1.概述
在每个国家的城市中，地铁都被认为是中、大型规模城市快速发展的标志符号。作为城 市公共交通大动脉，地铁运营严重依赖电力供配电系统。地铁供配电系统不断面临着安全、 可靠性压力，管理压力，成本压力。地铁供配电系统日益庞大，用电设备复杂，维护工作量 大，管理难度大，能源成本不断上升，运营成本压力增大，所有这些都需要一套有效的监控 管理方案。
4.2 通讯接口层
通讯管理层体现了合理性、经济性，采用分布通讯、主控室统一管理的模式，并为系 统扩展预留接口。根据具体的通讯方案，通讯管理层由交换机、光电转换器和通讯介质（如 屏蔽双绞线、光纤、交换机等）组成。
4.3 现场监控层
智能化电能质量监控装置 ION 7650，实现全电量测量（U、I、P、Q、Cosφ、f、kWh、kVARh 等）、电能质量管理、高精度电能计量、分时计费、事故记录与分析等功能。 PM800 系列电力参数测量仪可提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大 显示屏，可以同时检测三相和中性线。
图可以分别显示 A 、 B 、 C 三项电压的变化曲线；合成图可将三相曲线同时显示在 一个坐标区域，便于细致分析比较三相差别。
7.系统方案
7.1 电能质量监控系统的装置选型 7.1.1 系统管理层配置
主控层主要包括监控主机、应用软件及相关的网络设备，其具体配置如下： 硬件配置 配置 1 台监控主机，HP 高性能 服务器：双核 2.8GHz/2×512M 双通道内存/160G 硬
可设定的累加模式。 谐波畸变（电流和电压） 数据记录功能：最大/最小瞬时值 报警功能 可以扩展的 I/O 模块
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施耐德电气（中国）投资有限公司
6.系统功能
ION Enterprise 从装置中读取谐波及相关电能质量数据，通过网络共享，形成报表、图 形，便于管理人员直观使用。 在数据管理方面，软件支持 Microsoft 的 IIS 技术及 SQL SERVER 2005 标准的数据库配置的 WEB 服务器实现数据的共享。在局域网中的计算机可 通过 IE 浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系 统有很好的互联与扩充能力。
趋势分析
任何参数的趋势：电压、电流、功率、功率 因数、需量、预测需量、电能、谐波、温度等。 可绘制任意时间段各次谐波、正、负、零序、不 对称因数、电压变动、电压闪变、电压偏差、频 率、有功、无功、功率因数的变化曲线。变化曲 线以不同形式表示：分相图或三相合成图。分相
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施耐德电气（中国）投资有限公司
实时监测 ♦ 可在任何地方，通过任何工作站，查看一个或多个装置或一个变电站的主要监测点数
据。 ♦ 显示实时电量参数和电能参数，历史曲线和事件记录，报警信息，设备状态（打开/
闭合，温度，压力等），控制触发和其它分析工具。 ♦ 通过 Virtual Processor 执行复杂的数据计算，同时显示并记录原始数据。 ♦ 可选已配置报表或者用户自定义报表，由数字，刻度盘，棒图或趋势图，坐标或正视
7.2 通讯接口层配置
通讯层主要是指通讯网络，包括通讯设备、通讯线路等，主要包括以下： 硬件配置 工业级交换机（具体配置数量根据实际系统而定）； 光电转换器，实现与光纤通道的转换（具体配置数量根据实际系统而定）； 按实际情况配置电缆，包括屏蔽双绞线、网线、光纤等。
三级负荷包括冷水机组及其配套冷冻泵、冷却塔、冷却泵、热水器、商业广告照明、清洁机 械，通常由由一路电源供电。
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施耐德电气（中国）投资有限公司
3.地铁电能管理系统需求
全面实时掌握电气参数 专业的电能质量管理 详尽报表分析（包括能耗，负荷趋势，故障波形，电能质量事件等） 数据访问的共享
数据采集与累计 ♦ 电能计量和其它参数计量等。 ♦ 完全兼容施耐德系列电力监控仪表。能够读取表计中的数据，控制继电器和数字输出，
实现装置的远程设置和版本升级。 ♦ 具有与第三方表计、传感器、PLC、RTU 等电力设备的接口，通过 Modbus、RTU
或 ModbusTCP 协议可快速实现与远程设备的直接通讯，或者连接其它设备的输出到 ION 或 PowerLogic 表计的数字量或模拟量输入。
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施耐德电气（中国）投资有限公司
（CBEMA）和 SEMI。 ♦ 对任一事件，显示一系列的带时标的子事件，点击任一子事件可查看详细的信息。 ♦ 支持广泛范围的应用：
诊断、分析发生电能质量事件的设备原因或程序故障。 提前评估当前电能质量状况和趋势。 识别设备故障，确定电能分配状况和设备操作的可靠性 根据标准设置电能质量指标，并针对不同的服务区域、装置或程序进行对比 设置电能质量指标阈值，确定系统变化或设备升级产生的影响 ♦ 电能质量控制和报警
盘/100M 网卡/DVD 刻录/声卡、音箱/19”液晶显示器。主要用于数据采集与处理，存 储数据库模型、网络构建、历史数据查询；完成各种图形显示、网络设备的运行监视与 控制等功能； 配置 1 台 HP 激光打印机，Laser HP1320，A4，完成运行报表、曲线以及各种事件的 实时打印。 软件配置 电能质量监控软件采用 ION Enterprise 电力监控组态软件，实现数据采集与处理、状 态监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。其中电力监 控组态软件还包括分时计费软件，谐波分析软件、故障录波分析工具、曲线查询工具、多功 能报表软件等。 配置 1 套 ION Enterprise 电能质量监控软件。实现整个系统的监控、管理、网络通讯 等全部监控功能； 配置 1 套 Windows 2003 标准版操作系统作为整个电能质量监控系统的操作系统平台； 配置 1 套 SQL Server 2005 标准版。 配置 1 套 Office2003。
2.地铁供电系统概况
主变电站 牵引供电系统
变配电系统
牵引降压 混合变电所
车站 降压变电所
Baidu Nhomakorabea
车辆段 降压变电所
控制中心
集中冷站
降压变电所 降压变电所
车站动力照明 配电系统
车站环境控制 系统配电
地铁的供电系统主要组成部分如上图所示。通常，主变电站主进线为110KV等级，变送成 35KV进入各车站的降压变电所，站与站之间采用环网结构。400V低压负荷包括环控系统， AFC系统，送风，冷却水泵等。
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施耐德电气（中国）投资有限公司
5. 终端监测设备
I．电能质量监测装置（ION7650）
ION7650 是当今世界最高端的集谐波分析、波形采样 、电压骤升/骤降记录、闪变、电 压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量 监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合六项国标或 IEC 标准。其强大的 I/O 功能可应 用于谐波治理控制、功率因数调整、需量控制等；
通过测定系统和站点的电能质量，致力于发现一些潜在电能质量危害，例如谐波、
电压偏移以及配电系统的事件、此外，它还用于捕捉系统的越限情况和能源消耗异常， 发出报警信息，并以包括：Email、手机短信、PDA、工作站等多种形式通知相关工作 人员，有助于减少设备误动作、降低能源成本、帮助配电系统规划、提高生产效率以及
主要技术指标： 各电压、电流输入的总谐波畸变率及高达 511 次谐波分析 谐波测量精度满足 IEC61000-4-30 A 级 波形采样（最高 1024 点/周波) ； 电压偏差监测 频率偏差监测(0.005Hz)； 电压骤升/骤降监测； 瞬变监测（最小 20μs） 电压扰动方向判断（DDD） 电压波动及闪变(Pst 和 Plt)测量，满足 IEC61000-4-15； 故障录波； 序分量测量及电压不平衡度分析； 零线谐波电流监测； 电能质量超标报警和记录； 大容量数据存储和记录； 全电量电参数测量，电能精度满足 IEC 60687 0.2S； RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet 多通信口可选； WEB 页面访问 开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能；
II．PM810电力参数测量仪
PM800 系列电力参数测量仪是高性能的检测仪表，可是提供监测电气设备所需的各种测 量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线，显示屏具有抗反光和刮擦 的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。
电流和电压精度 0.1％;电能和功率精度 0.5％;每个周波采样数 128 点。 真实有效值显示：电流、电压、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、电能；
一致，并具有万年历和分时计费。 负荷曲线报表－在指定时间段的系统使用
情况，包括时标和峰值用量 符 合 IEC61000-4-30 和 EN50160 报 表 － “pass/fail”指明系统电能质量水平，包括闪变。 电能质量分析报表－扰动波形，电压容忍度曲线和谐波柱状图。 ♦ 自定义报表 通过 Visual Basic 或 SQL Server 报表工具，如 Crystal Reports（水晶报表）定制 报表，进行进一步的分析。 结合 ION Enterprise 数据和其它数据库显示实际的运行情况
报表 ♦ 报表可以自动生成，或按时间表生成，或由事件触 发生成，并可通过 email 或 HTML 自动发送。 ♦ 标准报表： 采用快速方便的报表向导，通过 Microsoft Excel 生成报表； 能量和需量报表－联合多路馈线，定义时段 中每一个计费周期的费用，与实际计费结构
图，地图，像片和动画等构成。 ♦ 建立图表间的超链接，通过简单的选择可查看相关的细节内容，例如通过查看某位置
的总体情况，点击某条支路可查看支路的情况，再点击支路的某一扰动事件可查看此 拢动的事件分析。 ♦ 通过查询向导（Query Wizard）方便地引用和分析选定范围的数据信息。
电能质量分析
♦ 提供连续的，大范围内的监测，采集数据， 进行电能质量和可靠性分析 ♦ 遵循 IEC61000-4-30 和 EN50160 标准， 检验是否符合电能质量的国际标准。以数字 表格或图形显示便于快速查阅电能质量状 况。 ♦ 显示谐波频谱图，奇/偶次谐波，THD，K 因子，峰值因子，矢量图和序分量 ♦ 绘制持续时间长达几秒的波形图，通过波 形图显示电压、电流的关系，分析故障原因。 ♦ 满足工业标准的电压容忍曲线，绘制上冲， 下陷，短时中断和其它干扰事件，包括 ITIC
4.PowerLogic 系统结构
系统管理层(客户端) 系统管理层(服务器) 通讯接口层
现场监控层
4.1 系统管理层
电能质量监控系统采用基于 Client/Serve（r 客户端/服务器）模式的分布式网络结构, 以 多进程、多任务、抢占式 Windows 2003 中英文操作系统作平台，该系统采用标准化、网络 化、功能分布的体系结构，且有高度的可靠性和维护方便性，系统具备软、硬件的扩充能力， 支持系统结构的扩展和功能的升级。可以根据系统的规模和特殊需求，充分优化网络各节点 资源和均衡网络负担。
施耐德电气公司的 PowerLogic 电力监控系统可以为地铁用户提供专业的完整的电能 管理解决方案。PowerLogic 系统能够实现对轨道交通牵引系统、交通车站和其他能源监控 点数据的自动获取，对系统的电能质量状况进行毫秒级、周波级的精确的监视和记录，为用 户提供详尽的采集数据，对系统的电能质量事件及供电可靠性进行分析，实现快速报警响应， 预防严重故障发生。技术和管理人员可以通过 PowerLogic 系统提供的信息进行电力成本控 制，减少停电时间并优化设备运行。
低压负荷根据其重要性依次分为一级，二级，三级负荷：
一级负荷包括BAS、FAS、AFC、牵引、通信、信号、屏蔽门、消防泵、喷淋泵、直流屏、 环控电控室用电、总控室用电、售票系统等，通常由两路独立的电源供电，且为末端切换；
二级负荷包括自动扶梯、直升电梯、污水泵、雨水泵、排风机、正常照明、站台照明、暖通 空调等，通常由双回路供电或双电源单回路供电。
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北京地铁 电能质量监测系统方案
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施耐德电气（中国）投资有限公司
1.概述
在每个国家的城市中，地铁都被认为是中、大型规模城市快速发展的标志符号。作为城 市公共交通大动脉，地铁运营严重依赖电力供配电系统。地铁供配电系统不断面临着安全、 可靠性压力，管理压力，成本压力。地铁供配电系统日益庞大，用电设备复杂，维护工作量 大，管理难度大，能源成本不断上升，运营成本压力增大，所有这些都需要一套有效的监控 管理方案。
4.2 通讯接口层
通讯管理层体现了合理性、经济性，采用分布通讯、主控室统一管理的模式，并为系 统扩展预留接口。根据具体的通讯方案，通讯管理层由交换机、光电转换器和通讯介质（如 屏蔽双绞线、光纤、交换机等）组成。
4.3 现场监控层
智能化电能质量监控装置 ION 7650，实现全电量测量（U、I、P、Q、Cosφ、f、kWh、kVARh 等）、电能质量管理、高精度电能计量、分时计费、事故记录与分析等功能。 PM800 系列电力参数测量仪可提供监测电气设备所需的各种测量功能。它具有易读数的大 显示屏，可以同时检测三相和中性线。
图可以分别显示 A 、 B 、 C 三项电压的变化曲线；合成图可将三相曲线同时显示在 一个坐标区域，便于细致分析比较三相差别。
7.系统方案
7.1 电能质量监控系统的装置选型 7.1.1 系统管理层配置
主控层主要包括监控主机、应用软件及相关的网络设备，其具体配置如下： 硬件配置 配置 1 台监控主机，HP 高性能 服务器：双核 2.8GHz/2×512M 双通道内存/160G 硬
可设定的累加模式。 谐波畸变（电流和电压） 数据记录功能：最大/最小瞬时值 报警功能 可以扩展的 I/O 模块
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6.系统功能
ION Enterprise 从装置中读取谐波及相关电能质量数据，通过网络共享，形成报表、图 形，便于管理人员直观使用。 在数据管理方面，软件支持 Microsoft 的 IIS 技术及 SQL SERVER 2005 标准的数据库配置的 WEB 服务器实现数据的共享。在局域网中的计算机可 通过 IE 浏览器方便地访问数据，完成画面浏览、报表查询等功能。这样在技术上保障了系 统有很好的互联与扩充能力。
趋势分析
任何参数的趋势：电压、电流、功率、功率 因数、需量、预测需量、电能、谐波、温度等。 可绘制任意时间段各次谐波、正、负、零序、不 对称因数、电压变动、电压闪变、电压偏差、频 率、有功、无功、功率因数的变化曲线。变化曲 线以不同形式表示：分相图或三相合成图。分相
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实时监测 ♦ 可在任何地方，通过任何工作站，查看一个或多个装置或一个变电站的主要监测点数
据。 ♦ 显示实时电量参数和电能参数，历史曲线和事件记录，报警信息，设备状态（打开/
闭合，温度，压力等），控制触发和其它分析工具。 ♦ 通过 Virtual Processor 执行复杂的数据计算，同时显示并记录原始数据。 ♦ 可选已配置报表或者用户自定义报表，由数字，刻度盘，棒图或趋势图，坐标或正视
7.2 通讯接口层配置
通讯层主要是指通讯网络，包括通讯设备、通讯线路等，主要包括以下： 硬件配置 工业级交换机（具体配置数量根据实际系统而定）； 光电转换器，实现与光纤通道的转换（具体配置数量根据实际系统而定）； 按实际情况配置电缆，包括屏蔽双绞线、网线、光纤等。
三级负荷包括冷水机组及其配套冷冻泵、冷却塔、冷却泵、热水器、商业广告照明、清洁机 械，通常由由一路电源供电。
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3.地铁电能管理系统需求
全面实时掌握电气参数 专业的电能质量管理 详尽报表分析（包括能耗，负荷趋势，故障波形，电能质量事件等） 数据访问的共享
数据采集与累计 ♦ 电能计量和其它参数计量等。 ♦ 完全兼容施耐德系列电力监控仪表。能够读取表计中的数据，控制继电器和数字输出，
实现装置的远程设置和版本升级。 ♦ 具有与第三方表计、传感器、PLC、RTU 等电力设备的接口，通过 Modbus、RTU
或 ModbusTCP 协议可快速实现与远程设备的直接通讯，或者连接其它设备的输出到 ION 或 PowerLogic 表计的数字量或模拟量输入。
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施耐德电气（中国）投资有限公司
（CBEMA）和 SEMI。 ♦ 对任一事件，显示一系列的带时标的子事件，点击任一子事件可查看详细的信息。 ♦ 支持广泛范围的应用：
诊断、分析发生电能质量事件的设备原因或程序故障。 提前评估当前电能质量状况和趋势。 识别设备故障，确定电能分配状况和设备操作的可靠性 根据标准设置电能质量指标，并针对不同的服务区域、装置或程序进行对比 设置电能质量指标阈值，确定系统变化或设备升级产生的影响 ♦ 电能质量控制和报警
盘/100M 网卡/DVD 刻录/声卡、音箱/19”液晶显示器。主要用于数据采集与处理，存 储数据库模型、网络构建、历史数据查询；完成各种图形显示、网络设备的运行监视与 控制等功能； 配置 1 台 HP 激光打印机，Laser HP1320，A4，完成运行报表、曲线以及各种事件的 实时打印。 软件配置 电能质量监控软件采用 ION Enterprise 电力监控组态软件，实现数据采集与处理、状 态监视、事故过程记录与分析、开关操作、数据存储、处理、共享等全部功能。其中电力监 控组态软件还包括分时计费软件，谐波分析软件、故障录波分析工具、曲线查询工具、多功 能报表软件等。 配置 1 套 ION Enterprise 电能质量监控软件。实现整个系统的监控、管理、网络通讯 等全部监控功能； 配置 1 套 Windows 2003 标准版操作系统作为整个电能质量监控系统的操作系统平台； 配置 1 套 SQL Server 2005 标准版。 配置 1 套 Office2003。
2.地铁供电系统概况
主变电站 牵引供电系统
变配电系统
牵引降压 混合变电所
车站 降压变电所
Baidu Nhomakorabea
车辆段 降压变电所
控制中心
集中冷站
降压变电所 降压变电所
车站动力照明 配电系统
车站环境控制 系统配电
地铁的供电系统主要组成部分如上图所示。通常，主变电站主进线为110KV等级，变送成 35KV进入各车站的降压变电所，站与站之间采用环网结构。400V低压负荷包括环控系统， AFC系统，送风，冷却水泵等。
3
施耐德电气（中国）投资有限公司
5. 终端监测设备
I．电能质量监测装置（ION7650）
ION7650 是当今世界最高端的集谐波分析、波形采样 、电压骤升/骤降记录、闪变、电 压不平衡度测量、故障录波、事件记录、测量、控制等多功能为一体的分散式在线电能质量 监测(控)装置，应用于监测电能质量是否符合六项国标或 IEC 标准。其强大的 I/O 功能可应 用于谐波治理控制、功率因数调整、需量控制等；
通过测定系统和站点的电能质量，致力于发现一些潜在电能质量危害，例如谐波、
电压偏移以及配电系统的事件、此外，它还用于捕捉系统的越限情况和能源消耗异常， 发出报警信息，并以包括：Email、手机短信、PDA、工作站等多种形式通知相关工作 人员，有助于减少设备误动作、降低能源成本、帮助配电系统规划、提高生产效率以及
主要技术指标： 各电压、电流输入的总谐波畸变率及高达 511 次谐波分析 谐波测量精度满足 IEC61000-4-30 A 级 波形采样（最高 1024 点/周波) ； 电压偏差监测 频率偏差监测(0.005Hz)； 电压骤升/骤降监测； 瞬变监测（最小 20μs） 电压扰动方向判断（DDD） 电压波动及闪变(Pst 和 Plt)测量，满足 IEC61000-4-15； 故障录波； 序分量测量及电压不平衡度分析； 零线谐波电流监测； 电能质量超标报警和记录； 大容量数据存储和记录； 全电量电参数测量，电能精度满足 IEC 60687 0.2S； RS-232、RS-485、MODEM、Ethernet 多通信口可选； WEB 页面访问 开关量输入和控制量输出及可编程逻辑控制功能；
II．PM810电力参数测量仪
PM800 系列电力参数测量仪是高性能的检测仪表，可是提供监测电气设备所需的各种测 量功能。它具有易读数的大显示屏，可以同时检测三相和中性线，显示屏具有抗反光和刮擦 的特性，直观界面上有带自导功能的菜单。
电流和电压精度 0.1％;电能和功率精度 0.5％;每个周波采样数 128 点。 真实有效值显示：电流、电压、频率、有功、无功、视在功率、功率因数、电能；
一致，并具有万年历和分时计费。 负荷曲线报表－在指定时间段的系统使用
情况，包括时标和峰值用量 符 合 IEC61000-4-30 和 EN50160 报 表 － “pass/fail”指明系统电能质量水平，包括闪变。 电能质量分析报表－扰动波形，电压容忍度曲线和谐波柱状图。 ♦ 自定义报表 通过 Visual Basic 或 SQL Server 报表工具，如 Crystal Reports（水晶报表）定制 报表，进行进一步的分析。 结合 ION Enterprise 数据和其它数据库显示实际的运行情况