電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)課件

電能質(zhì)量及其監(jiān)測技術(shù)《現(xiàn)代電能質(zhì)量檢測技術(shù)》，粟時平、劉桂英編著，中國電力出版社，2008年3月1、電能質(zhì)量的基本問題2、頻率與頻率偏差檢測3、電壓與電壓偏差檢測4、供電中斷檢測與可靠性計算5、三相不平衡檢測6、波形畸變檢測方法7、電壓波動與閃變檢測8、暫態(tài)電能質(zhì)量擾動檢測方法9、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)壓縮與共享10、電能質(zhì)量檢測設(shè)備11、電能質(zhì)量監(jiān)測共包含有11部分內(nèi)容：《電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用手冊》，李世林、劉軍成主編，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007年10月第1章綜述第2章電能質(zhì)量指標(biāo)概述第3章電能質(zhì)量與電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行第4章電力系統(tǒng)頻率允許偏差標(biāo)準(zhǔn)及標(biāo)準(zhǔn)補(bǔ)充說明第5章供電電壓允許偏差（GB/T12325—2003）第6章三相電壓允許不平衡度（GB/T15543—1995）第7章電壓波動與閃變（GB12326—2000）第8章公用電網(wǎng)諧波（GB/T14549—1993）第9章暫時過電壓和瞬時過電壓（GB/T18481—2001）第10章標(biāo)準(zhǔn)電壓、電流和頻率（GB156—2003，GB/T762—2002，GB/T1980—2005）第11章電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求（GB/T19862—2005）第12章靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）的功能特性(GB/T20298—2006)第13章靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）

現(xiàn)場試驗(GB/T20297—2006)第14章國外電能市場的管理導(dǎo)則共有14章內(nèi)容和附錄：《電能質(zhì)量》，程浩忠等編，清華大學(xué)出版社，2006年9月第一章電能質(zhì)量的基本概念第二章電力系統(tǒng)電壓偏差第三章電力系統(tǒng)頻率偏差第四章電力系統(tǒng)諧波第五章電壓波動和閃變第六章電力系統(tǒng)三相不平衡第七章暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓第八章配電系統(tǒng)可靠性第九章電壓跌落共包含9章內(nèi)容：《電能質(zhì)量分析與控制》，肖湘寧主編，中國電力出版社，2004年2月電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、分析、評定、監(jiān)測和控制的理論和方法。包括：電能質(zhì)量問題概述；電能質(zhì)量分析中的數(shù)學(xué)方法；電壓波動與閃變的概念、分類及影響；電壓暫降與短時間中斷分析；波形畸變與電力諧波分析；現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)的原理與應(yīng)用。共包含9章內(nèi)容：《電能質(zhì)量技術(shù)問答》，董其國編，中國電力出版社，2003年11月本書重點(diǎn)闡述了影響電能質(zhì)量的因素、電能質(zhì)量的測量與分析、電能質(zhì)量的儀器與裝置、電能質(zhì)量的控制與治理、電能質(zhì)量的監(jiān)督與管理、電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)與要求等內(nèi)容。中國電能質(zhì)量網(wǎng)：

主要內(nèi)容：電力與電能質(zhì)量方面的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)、電力動態(tài)、技術(shù)論文：電能質(zhì)量綜述、無功補(bǔ)償、諧波·濾波、三相平衡、過電壓·防雷·防涌、實例·方案等內(nèi)容。一、電能質(zhì)量概述電能質(zhì)量及其監(jiān)測技術(shù)二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)三、電能質(zhì)量研究現(xiàn)狀四、電能質(zhì)量的監(jiān)測技術(shù)一、電能質(zhì)量概述1、什么是電能質(zhì)量？2、對電能質(zhì)量的不同定義和認(rèn)識3、電能質(zhì)量主要研究的問題一、電能質(zhì)量概述電力作為一種商品，固然有其質(zhì)量問題。電力商品的質(zhì)量問題—電能質(zhì)量問題，已經(jīng)受到全世界特別是發(fā)達(dá)國家的高度重視。近20年來全球范圍內(nèi)因電能質(zhì)量引起的重大電力事故已達(dá)幾十起，每年因電能質(zhì)量擾動和電氣環(huán)境污染引起的國民經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)數(shù)百億美元（美國統(tǒng)計數(shù)據(jù)）。我國亞運(yùn)會、大運(yùn)會期間暫態(tài)電能質(zhì)量狀況及其影響據(jù)統(tǒng)計，90年亞運(yùn)會和2001年大運(yùn)會期間均出現(xiàn)過因供電質(zhì)量問題引起的事故。如亞運(yùn)會期間，主會場工人體育場在開幕式前幾分鐘由于建國門地區(qū)10千伏配網(wǎng)故障，致使工體失去了備用電源。網(wǎng)球中心舉行項目開幕式全場起立奏國歌時，由于東郊某站10千伏饋出電纜故障，電壓波動致使網(wǎng)球中心電壓跌降造成照明失電10余分鐘，使場內(nèi)照明黑了一半。2001年大學(xué)生運(yùn)動會期間，光彩體育館、清華大學(xué)游泳館、清華大學(xué)綜合體育館及其它幾個場館均發(fā)生過因系統(tǒng)電壓波動致使場館瞬時斷電影響正常的比賽用電。2003年8月14日，美加大面積停電事故使美國東北部和加拿大部分地區(qū)都受到極大影響，五千萬人沒有電力供應(yīng)，據(jù)美國經(jīng)濟(jì)學(xué)家估計，這次停電事故所造成的經(jīng)濟(jì)損失每天大約達(dá)300億美元；2003年世界各地大停電事故2003年8月28日，英國首都倫敦發(fā)生大面積斷電，嚴(yán)重擾亂了交通運(yùn)輸，并使數(shù)十萬乘客在交通高峰時刻被困，倫敦市長列文斯通在斷電發(fā)生后稱，這次斷電是一次“恥辱”，多達(dá)50萬人可能受到影響，其中25萬人是公共交通系統(tǒng)的乘客；2003年9月23日，一次巨大的停電事故襲擊了瑞典南部地區(qū)和丹麥東部地區(qū)，據(jù)估計有五百萬人受到了影響，并且同時癱瘓了工業(yè)，機(jī)場、火車和橋梁；2003年9月28日，斷電狂潮又席卷意大利的大部分地區(qū)，據(jù)意大利全國商業(yè)總聯(lián)合會初步估計，停電給商業(yè)系統(tǒng)造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)1.2億歐元。

1月8日和9日，瑞典西南部遭遇颶風(fēng)襲擊，致使當(dāng)?shù)?0多萬戶家庭或機(jī)構(gòu)停電，直接損失幾十億瑞典克朗。2005年世界各地大停電事故

5月25日，俄羅斯首都莫斯科發(fā)生了俄境內(nèi)近幾年來最為嚴(yán)重的停電事故，南部、西南和東南城區(qū)大面積停電，莫斯科市大約一半地區(qū)的工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)活動和交通運(yùn)輸陷入癱瘓。停電給莫斯科市及其周邊地區(qū)所造成的損失為17億盧布（約合6000萬美元）。

7月4日大約23時15分，包括首都第比利斯在內(nèi)的幾乎整個格魯吉亞東部地區(qū)大面積停電。這一事件的誘因，是一條從格魯吉亞西部向東部輸送電力的高壓線路發(fā)生故障。

8月18日，印度尼西亞爪哇島至巴厘島的供電系統(tǒng)發(fā)生故障，造成首都雅加達(dá)至萬丹的電力供應(yīng)中斷，雅加達(dá)全城停電。同時，西、中、東爪哇和巴厘地區(qū)部分電力供應(yīng)中斷。近1億人受停電影響，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

8月25日，為美國加利福尼亞州南部地區(qū)供電的一條主要輸電線路出現(xiàn)故障，加州電力主管部門緊急啟動限電措施，造成大約50萬居民斷電半個小時。

電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的品質(zhì)。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對用戶供電。同時，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、相位對稱且互差120°。1、什么是電能質(zhì)量？一、電能質(zhì)量概述但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等設(shè)備的非線性或不對稱，負(fù)荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運(yùn)行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想的狀態(tài)并不存在，因此產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行、電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念。圍繞電能質(zhì)量的含義，從不同角度理解通常包括：1.電壓質(zhì)量：是以實際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格的概念。這個定義能包括大多數(shù)電能質(zhì)量的問題，但不能包括頻率造成的電能質(zhì)量問題，也不包括用電設(shè)備對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和污染。2.電流質(zhì)量：反映了與電壓質(zhì)量有密切關(guān)系的電流的變化，是電力用戶除對交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運(yùn)行。這個定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善和降低線損，但不能概括大多數(shù)因電壓原因造成的電能質(zhì)量問題。3.供電質(zhì)量：其技術(shù)含義是指電壓質(zhì)量和供電可靠性，非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量。包括供電企業(yè)對用戶投訴的反映速度以及電價組成的合理性、透明度等。4.用電質(zhì)量：包括電流質(zhì)量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權(quán)利、責(zé)任和義務(wù)，也包括電力用戶是否按期、如數(shù)交納電費(fèi)等。國內(nèi)外對電能質(zhì)量確切的定義至今尚沒有形成統(tǒng)一的共識。但大多數(shù)專家認(rèn)為，對現(xiàn)代電能質(zhì)量的定義應(yīng)理解為“導(dǎo)致用戶電力設(shè)備不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差，造成用電設(shè)備故障或錯誤動作的任何電力問題都是電能質(zhì)量問題”。根據(jù)上述定義，電能質(zhì)量除了保證額定電壓和額定頻率下的正弦波形外，還包括所有電壓瞬變現(xiàn)象，如沖擊脈沖、電壓下跌、瞬時間斷等。這個定義概括了電能質(zhì)量問題的成因和后果，還包括供電可靠性等問題。一、電能質(zhì)量概述2、對電能質(zhì)量的不同定義和認(rèn)識IEEE（國際電力電子工程師協(xié)會）對電能質(zhì)量的定義是：“合格電能質(zhì)量的概念指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)是均適合于該設(shè)備正常工作的”。并已正式采用了“Powerquality”（電能質(zhì)量）這一術(shù)語。IEEE的定義雖然不夠直接和簡明，但也提醒我們，在許多情況下，接地系統(tǒng)對電能質(zhì)量的確存在很大的影響，而過去并沒有引起足夠的重視。IEC（國際電工委員會）沒有采用“Powerquality”這一術(shù)語，而是提出使用“EMC”（電磁兼容）的概念，它對電磁兼容的定義是：“系統(tǒng)或設(shè)備在所處的電磁環(huán)境中能正常工作，同時不對其它系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾”。指出和強(qiáng)調(diào)設(shè)備與設(shè)備之間、電源與設(shè)備之間的相互作用和影響，并確定了諧波電壓的兼容性水平。EMC采用“排放”反映電流質(zhì)量問題，表示設(shè)備產(chǎn)生的電磁污染；采用“抗擾”反映電壓質(zhì)量問題，表示設(shè)備免除電磁污染的能力。IEC以此為基礎(chǔ)制定了一系列相關(guān)的電磁兼容性技術(shù)報告和文件。時至今日，對電能質(zhì)量的范疇、定義、供用電雙方的認(rèn)識，以及電能質(zhì)量下降的起因等諸多問題仍存在不同的認(rèn)識和理解，對使用的相關(guān)名詞和術(shù)語未能達(dá)成統(tǒng)一，對生產(chǎn)中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題也常各持已見、互相推諉，以致發(fā)生分歧與爭論。這就要求我們繼續(xù)深入探索未被認(rèn)識的問題，進(jìn)一步對電能質(zhì)量加以細(xì)化和分類，制定和形成科學(xué)、合理、符合我國國情、符合電力發(fā)展客觀規(guī)律、符合電力生產(chǎn)運(yùn)營實際的、可操作的電能質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)和綜合性的評價與管理體系。一、電能質(zhì)量概述3、電能質(zhì)量主要研究的問題目前，研究和解決電能質(zhì)量問題已成為電力發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。主要研究課題包括：

1.

研究諧波對電網(wǎng)電能質(zhì)量污染的影響并采取相應(yīng)的對策。由于鋼鐵等金屬熔煉企業(yè)的發(fā)展，化工行業(yè)整流設(shè)備的增加，大功率晶閘管整流裝置及電力電子器件的開發(fā)應(yīng)用，使公用電網(wǎng)的諧波影響日趨嚴(yán)重，電源的波形產(chǎn)生了嚴(yán)重的畸變，影響了電網(wǎng)安全可靠運(yùn)行。

2.

研究諧波對電力計量裝置的影響并采取相應(yīng)的措施。由于波形畸變，使電力計量的準(zhǔn)確度與精確度受到影響，致使計量誤差，產(chǎn)生附加的功率損耗，造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

3.

研究電能質(zhì)量污染對高新技術(shù)企業(yè)的影響并采取相應(yīng)的技術(shù)手段。由于計算機(jī)系統(tǒng)和基于微電子技術(shù)控制的自動化生產(chǎn)流水線以及新興的IT產(chǎn)業(yè)、微電子芯片制造企業(yè)等，對電能質(zhì)量的要求和敏感程度比一般電力設(shè)備要高得多，任何暫態(tài)和瞬態(tài)的電能質(zhì)量問題都可能造成設(shè)備的損壞或運(yùn)行異常，影響正常的生產(chǎn)，給電力用戶造成經(jīng)濟(jì)損失。

4.

加強(qiáng)電能質(zhì)量控制裝置的研制。電能質(zhì)量控制裝置的基本功能就是要在任何條件，甚至是極為惡劣的供電條件下改善電能質(zhì)量，保證供電電壓、電流的穩(wěn)定、可靠，在諧波干擾產(chǎn)生的瞬間能立即將其抑制或消除。我國第一臺高壓大容量電能質(zhì)量控制器（ASCG）已經(jīng)正式投入運(yùn)行并取得一定的成效。二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1、電能質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)2、IEC的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3、歐共體的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1、電能質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)4.GB/T15945-1995電力系統(tǒng)頻率允許偏差；1.GB12325-2003供電電壓允許偏差；2.GB/T14549-1993公用電網(wǎng)諧波；3.GB/T15543-1995三相電壓允許不平衡度；5.GB12326-2000電壓允許波動和閃變；該標(biāo)準(zhǔn)是在GB12326-1990電壓允許波動和閃變的基礎(chǔ)上，參考了國際電工委員會IEC電磁兼容IEC6100-3-7等文件和標(biāo)準(zhǔn)修訂后重新頒布實施的。6.GB/T18481-2001電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)2、IEC的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)IEC有關(guān)電能質(zhì)量的內(nèi)容主要在IEC

61000系列標(biāo)準(zhǔn)中，它是以兼容性水平為目標(biāo)的：一方面規(guī)定了限值來限制設(shè)備產(chǎn)生諧波電流，或推薦了方法以評估畸變負(fù)荷接入電網(wǎng)的原則，目的是保證諧波騷擾水平不超過電網(wǎng)的兼容性水平；另一方面，在電網(wǎng)的兼容性水平基礎(chǔ)上確定接入電網(wǎng)設(shè)備的抗擾度水平。IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)是目前電磁兼容方面比較全面的國際標(biāo)準(zhǔn)或出版物，它包括綜述、環(huán)境、限值、測量與試驗技術(shù)、安裝與減緩導(dǎo)則等部分。在已正式出版的IEC61000系列中，有關(guān)諧波的出版物如下：（1）IEC61000-2-1《電磁兼容環(huán)境環(huán)境的描述公用供電系統(tǒng)低頻傳導(dǎo)騷擾及電網(wǎng)信號的電磁環(huán)境》，第三類技術(shù)報告。（2）IEC61000-２-２《電磁兼容環(huán)境公用供電系統(tǒng)低頻傳導(dǎo)騷擾及電網(wǎng)信號的兼容性水平》，國際標(biāo)準(zhǔn)。（3）IEC61000-２-４《電磁兼容環(huán)境工業(yè)企業(yè)中低頻傳導(dǎo)騷擾的兼容性水平》,國際標(biāo)準(zhǔn)。（4）IEC61000-３-２《電磁兼容限值諧波電流發(fā)射的限值（設(shè)備每相額定輸入電流≤16A）》，國際標(biāo)準(zhǔn)。（5）IEC61000-３-４《電磁兼容限值低壓供電系統(tǒng)中額定輸入電流大于16A的設(shè)備的諧波電流發(fā)射的限值》，第二類技術(shù)報告。（6）IEC61000-３-６《電磁兼容限值中、高壓電力系統(tǒng)畸變負(fù)荷發(fā)射限值的評估》，第三類技術(shù)報告。（7）IEC61000-４-７《電磁兼容試驗和測量技術(shù)供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波、間諧波的測量和測量儀器導(dǎo)則》，國際標(biāo)準(zhǔn)。二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)3、歐共體的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)1995年，歐洲共同體在英國電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，頒布了《公用配電系統(tǒng)供電特性》的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，作為歐洲共同體市場對中、低壓電能質(zhì)量統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)共分5大類13個指標(biāo)。（1）頻率偏差：①在互聯(lián)網(wǎng)中；②在孤立電網(wǎng)中。（2）電壓幅值：（3）電壓不平衡（4）電壓波形：①諧波電壓；②間諧波電壓。（5）信號電壓①慢速電壓變化（電壓偏差）；

②快速電壓變化（電壓波動和閃變）；

③電壓暫降；④短時斷電；⑤長時斷電；⑥暫時工頻過電壓；⑦瞬態(tài)過電壓。2、國際研究狀況三、電能質(zhì)量的研究現(xiàn)狀1、國內(nèi)研究狀況1、電能質(zhì)量的國內(nèi)研究狀況三、電能質(zhì)量的研究現(xiàn)狀我國從1990年的第一個電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)建立以來，至今已逐步設(shè)立了六個電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)。為我國電力的商品化和規(guī)范化操作、運(yùn)營、管理，以及對電能質(zhì)量的研究等方面打下了良好的基礎(chǔ)。國內(nèi)從事電能質(zhì)量專業(yè)方向的研究，起步于上世紀(jì)的八十年代后期，基本同步于國際研究。但在電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立和監(jiān)管措施的落實及完善方面，落后于西方發(fā)達(dá)國家。我國安徽大學(xué)于1994年8月建立了電能質(zhì)量實驗室，是我國高校成立的第一個電能質(zhì)量實驗室。我國至今已組織召開過四次電能質(zhì)量國際性專題會議—電能質(zhì)量國際研討會屆次召開時間召開地點(diǎn)第一屆2002年11月24日~27日北京第二屆2004年5月25日~27日深圳第三屆2006年4月7日~9日海南三亞第四屆2008年4月10日至12日江蘇揚(yáng)州四次電能質(zhì)量國際研討會，均由全國電壓電流等級和頻率標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會主辦。召開國際研討會的目的，是為了借鑒近年來國內(nèi)外改進(jìn)電能質(zhì)量的先進(jìn)技術(shù)、管理經(jīng)驗和研究成果，調(diào)查研究現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的使用情況，從而為研究分析、梳理完善、修訂電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化體系，規(guī)劃相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂提供依據(jù)。同時也為供電、用電、設(shè)備制造行業(yè)的專家、教授和專業(yè)技術(shù)人員提供一種交流的機(jī)會。1．影響電能質(zhì)量因素的分析研究2．電能質(zhì)量的監(jiān)測、分析、綜合評估技術(shù)與方法研究3．電能質(zhì)量控制、綜合治理技術(shù)與方法研究4．改善和提高電能質(zhì)量的措施和對策的分析研究5．國外電能供應(yīng)市場的運(yùn)行規(guī)則及其分析研究6．國際電能質(zhì)量領(lǐng)域的發(fā)展動態(tài)及其研究方向介紹7．世界各國電能質(zhì)量的管理方法介紹8．國內(nèi)外電能質(zhì)量行業(yè)新技術(shù)、新產(chǎn)品成果展示第四屆電能質(zhì)量國際研討會的主要議題：2、電能質(zhì)量的國際研究狀況三、電能質(zhì)量的研究現(xiàn)狀西方發(fā)達(dá)國家如美國、加拿大等國，對電能質(zhì)量的研究和監(jiān)測范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了我國電能質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)。如加拿大在1998~1999年間，通過全國范圍內(nèi)的電能質(zhì)量調(diào)查和測量后，將電能質(zhì)量問題確定為106個因素，用25項指標(biāo)來表示。在這106個因素中，37個是有關(guān)暫態(tài)的，69個與穩(wěn)態(tài)相關(guān)。美國對電能質(zhì)量問題進(jìn)行了大量的監(jiān)測和研究工作，為了了解和解決全國的電能質(zhì)量問題，美國電科院（EPRI）于1993年5月~1995年9月間，發(fā)起了在全國24個會員電力公司對配電系統(tǒng)（共設(shè)有277個監(jiān)測點(diǎn)）進(jìn)行長時間的電能質(zhì)量監(jiān)視項目，有些電力公司甚至將電能質(zhì)量監(jiān)視擴(kuò)展到一些用戶端，以便了解電能質(zhì)量問題與用戶工廠之間的關(guān)系。EPRI在對全國范圍內(nèi)的電能質(zhì)量問題實現(xiàn)普查的同時，組織開發(fā)了電能質(zhì)量診斷系統(tǒng)PQDS（PowerQualityDiagnosticSystem）。該系統(tǒng)從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、波形辨識、系統(tǒng)仿真、以及經(jīng)濟(jì)評估等方面全方位地對電能質(zhì)量問題實現(xiàn)了綜合性地分析和管理，為以后開展電能質(zhì)量問題的研究工作奠定了良好的基礎(chǔ)。EPRI2002－2003年電能質(zhì)量研究計劃美國電科院（EPRI）2002－2003年與電能質(zhì)量有關(guān)的研究分三個計劃（Program或Targer）進(jìn)行，即目標(biāo)1電能質(zhì)量技術(shù)工具，試驗與測量（Powerqualitytechnologytools，testing，andmeasurement）、目標(biāo)2用戶系統(tǒng)電能質(zhì)量（Powerqualityforcustomersystems）和目標(biāo)3輸配電電能質(zhì)量（Powerqualityfortransmissionanddistribution）。各項計劃之間多有交叉，但研究大致集中在三個方面：新形勢下（特殊用戶對電能質(zhì)量的高要求、多種能源）提高電能質(zhì)量的技術(shù)措施、各種技術(shù)措施的經(jīng)濟(jì)性分析和風(fēng)險評估、與電能質(zhì)量有關(guān)的管理問題研究。目標(biāo)1

電能質(zhì)量技術(shù)工具，試驗與測量該計劃使能源提供商通過獲得最新的電能質(zhì)量分析工具、系統(tǒng)兼容性研究、新一代診斷工具以及先進(jìn)通信技術(shù)如無線通信、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和電話線調(diào)制解調(diào)器等降低成本提高系統(tǒng)運(yùn)行水平。監(jiān)視工具和技術(shù)可以提供系統(tǒng)運(yùn)行的實時信息，允許輸配電系統(tǒng)和用戶系統(tǒng)實施預(yù)知性檢修，支持對與電能質(zhì)量和可靠性有關(guān)的管理問題進(jìn)行戰(zhàn)略分析。同時，該計劃還提供仿真工具、試驗和測量，用戶可以其配電系統(tǒng)中采用先進(jìn)設(shè)備和分散電源，作為要求高電能質(zhì)量和可靠性的供電合同的技術(shù)基礎(chǔ)。該目標(biāo)包括兩個項目組，其研究項目概況如表1和表2所示。項目項目名稱完成日期內(nèi)容簡介1電能質(zhì)量與能量測量系統(tǒng)獨(dú)立評估中心2002-2003年滿足系統(tǒng)性能和管理對電能質(zhì)量監(jiān)視、診斷、數(shù)據(jù)傳輸和分析2系統(tǒng)兼容性研究2002-2003年產(chǎn)生電能質(zhì)量問題時向客戶提供解決方案3先進(jìn)電能質(zhì)量儀器與系統(tǒng)工具2003年提供適當(dāng)?shù)碾娔苜|(zhì)量變化測量與改進(jìn)技術(shù)4無線及其它先進(jìn)通信技術(shù)改進(jìn)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑u估2002-2003年提供解決遠(yuǎn)程通信和系統(tǒng)范圍內(nèi)電能質(zhì)量監(jiān)視的高效途徑5公用公司設(shè)備加速老化試驗故障信號模式2002-2003年提供對預(yù)知性檢修所需的電能質(zhì)量監(jiān)視數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理表1電能質(zhì)量測量與試驗表2電能質(zhì)量軟件與分析工具項目項目名稱完成日期內(nèi)容簡介1電能質(zhì)量診斷系統(tǒng)軟件現(xiàn)有模塊的改進(jìn)2003年改進(jìn)現(xiàn)有電能質(zhì)量軟件產(chǎn)品的可用性和特性2電能質(zhì)量軟件支持2002-2003年向技術(shù)人員提供電能質(zhì)量軟件的支持3新一代電能質(zhì)量診斷系統(tǒng)模塊要求和開發(fā)計劃2002-2003年對開發(fā)滿足能源提供商戰(zhàn)略業(yè)務(wù)需求的分析工具提供方向性指導(dǎo)目標(biāo)2

用戶系統(tǒng)電能質(zhì)量目標(biāo)3

輸配電電能質(zhì)量四、電能質(zhì)量的監(jiān)測技術(shù)3、電能質(zhì)量分析算法簡介1、電能質(zhì)量的監(jiān)測方式和要求4、HD-EPQ型綜合電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)簡介2、電能質(zhì)量監(jiān)測儀器簡介四、電能質(zhì)量的監(jiān)測技術(shù)1、電能質(zhì)量的監(jiān)測方式和要求電能質(zhì)量的監(jiān)測方式主要包括定期巡檢、專項檢測或臨時抽檢、在線監(jiān)測等。定期巡檢主要適用于需要掌握電能質(zhì)量又不需要連續(xù)監(jiān)測或不具備連續(xù)在線監(jiān)測條件的場合。1.

居民、商業(yè)區(qū)及小工廠供電系統(tǒng)配電點(diǎn)的電能質(zhì)量檢測，根據(jù)重要程度，一般一個月或一季度檢測一次，并應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的記錄存檔；2.

定期巡檢使用的儀器主要是便攜式或手持式電能質(zhì)量分析儀；3.

對于沒有沖擊性負(fù)荷的電網(wǎng)及供電范圍內(nèi)負(fù)荷變化不大的情況，電壓波動和閃變的影響很小或不存在，其指標(biāo)一般不需要在線連續(xù)監(jiān)測，定期檢測的時間一般半年或一年一次就能滿足要求。對存在沖擊性負(fù)荷的電網(wǎng)，一般一個季度或一個月檢測一次，可視具體情況而定，檢測儀器使用閃變儀或便攜式電能質(zhì)量分析儀。專項檢測主要用于負(fù)荷容量變化大或有干擾源設(shè)備接入電網(wǎng)，或臨時有反映電能質(zhì)量出現(xiàn)異常，需要對比前后變化情況的場合，以確定電網(wǎng)電能質(zhì)量指標(biāo)的背景狀況和負(fù)荷變動與干擾發(fā)生的實際參量，或驗證技術(shù)措施效果等。專項檢測工作在完成預(yù)定任務(wù)后即可撒消。專項檢測使用的檢測儀器一般是便攜式電能質(zhì)量分析儀。在線監(jiān)測對重要變電站或?qū)嵤o人值班變電站的公共配電點(diǎn)或重要電力用戶的配電點(diǎn)可實行在線連續(xù)監(jiān)測。在線監(jiān)測主要適用于監(jiān)測電網(wǎng)電壓質(zhì)量偏差、三相電壓不平衡、電壓諧波等狀態(tài)，以及電力用戶負(fù)荷注入公用電網(wǎng)的諧波電流和負(fù)序電流等指標(biāo)。監(jiān)測的項目包括：供電頻率、電壓偏差、三相電壓不平衡度、負(fù)序電流、有功功率、功率因數(shù)、電網(wǎng)諧波等。

在線監(jiān)測的功能包括：數(shù)據(jù)顯示功能、數(shù)據(jù)存儲功能、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能及對監(jiān)測項目控制標(biāo)準(zhǔn)的越限報警或發(fā)出控制指令的功能。通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可將監(jiān)測的實時數(shù)據(jù)、歷史變化曲線、指標(biāo)越限報警信號等進(jìn)行就地顯示和實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控。電能質(zhì)量的在線監(jiān)測系統(tǒng)一般由就地監(jiān)測裝置和計算機(jī)后臺及通信網(wǎng)絡(luò)等組成，也有的直接將在線監(jiān)測系統(tǒng)通過接口軟件接入企業(yè)MIS系統(tǒng)和局域網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和電能質(zhì)量的計算機(jī)管理。對電能質(zhì)量監(jiān)測的要求電能質(zhì)量監(jiān)測的難點(diǎn)1.

持續(xù)時間短，如一些動態(tài)電壓質(zhì)量問題持續(xù)時間只有幾個亳秒；2.

干擾發(fā)生的隨機(jī)性強(qiáng)，如雷擊、系統(tǒng)故障、一些非線性負(fù)荷的投切等；3.

電壓、電流波形均發(fā)生畸變；4.

需要實時監(jiān)測。因為敏感和嚴(yán)格負(fù)荷中，引起電能質(zhì)量惡化的數(shù)量、種類都越來越多。電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)的要求傳統(tǒng)的電能質(zhì)量監(jiān)測是基于有效值理論的監(jiān)測技術(shù)，時間窗太長?，F(xiàn)在隨著電力的發(fā)展和用電要求的提高，僅靠測有效值已不能精確地描述實際的電能質(zhì)量問題，因此需要開展?jié)M足下述要求的新監(jiān)測技術(shù)：1.

能捕捉瞬時干擾。因為許多瞬間擾動很難用個別參量(如有效值)來完整描述，因此需要采用多種判據(jù)來啟動量測，如幅值、波形畸變率、幅值上升率等；2.

電壓、電流能同時測量，以便獲得潮流信息；3.

需測量各次諧波的幅值與相位；4.

需有足夠高的采樣速率，以便能測得高次諧波；5.

建立有效的分析系統(tǒng)，使之能反映各種電能質(zhì)量問題的特征及其隨時間的變化規(guī)律。電能質(zhì)量監(jiān)測的指標(biāo)體系由于電能質(zhì)量問題與供電系統(tǒng)、用戶及其用電設(shè)備特性都有關(guān)，尤其是動態(tài)電能質(zhì)量問題，無論是供電部門、用戶、還是設(shè)備制造商都無法獨(dú)自解決，所以由此而造成的損失也不可能由其中的任何一方來承擔(dān)。另外，諧波問題的根源主要位于非線性負(fù)荷側(cè)，而系統(tǒng)自身產(chǎn)生的諧波含量很小。因此，為了更好地改善電能質(zhì)量，需要建立系統(tǒng)的、合理的電能質(zhì)量評估體系，并依此建立有效的經(jīng)濟(jì)杠桿以激發(fā)各方面對電能質(zhì)量問題的重視。科學(xué)的指標(biāo)體系應(yīng)滿足：1.

能準(zhǔn)確地反映干擾源的位置；2.

電能計費(fèi)系統(tǒng)應(yīng)能考慮電能質(zhì)量因素；3.

指標(biāo)應(yīng)能隨著電能質(zhì)量惡化的加劇而單調(diào)變化；4.

能作為明確各方責(zé)任的科學(xué)依據(jù)；5.

電能質(zhì)量的指標(biāo)應(yīng)科學(xué)、合理、準(zhǔn)確、符合客觀實際。四、電能質(zhì)量的監(jiān)測技術(shù)目前我國應(yīng)用得較為廣泛的電能質(zhì)量監(jiān)測儀器主要包括，手持式諧波分析儀，便攜式電能質(zhì)量分析儀，電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測儀等。2、電能質(zhì)量監(jiān)測儀器簡介AN2060鉗型諧波分析儀瑞士LEM公司F43功率及諧波分析儀美國FLUKE公司PS-3H手持式諧波分析儀安徽振興科技有限公司手持式諧波分析儀：PQ102電力諧波分析儀上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司便攜式電能質(zhì)量分析儀：PQ116便攜式電能質(zhì)量分析儀上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司TOPAS1000電能網(wǎng)絡(luò)分析儀瑞士LEM公司U900F便攜式電能質(zhì)量分析儀瑞典UNIPOWER公司PS3電能質(zhì)量分析儀安徽振興科技有限公司電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測儀：PQ106電能質(zhì)量監(jiān)測儀上海寶鋼安大電能質(zhì)量有限公司PQFIX電能質(zhì)量遠(yuǎn)程監(jiān)測裝置瑞士LEM公司UP-2210在線式電能質(zhì)量分析儀瑞典UNIPOWER公司PS-電能質(zhì)量監(jiān)測記錄儀安徽振興科技有限公司四、電能質(zhì)量的監(jiān)測技術(shù)3、電能質(zhì)量分析算法簡介無論是穩(wěn)態(tài)分析儀器還是實時動態(tài)監(jiān)測設(shè)備，由于研制和生產(chǎn)單位的不同，一般都具有不同的計算分析方法。如交流穩(wěn)態(tài)參數(shù)真有效值（RMS）的數(shù)值計算方法就有多種：硬件同步的均方根算法；準(zhǔn)同步算法；軟件同步的均方根算法等等。對于一個有M個周期的電壓、電流信號，若信號的每個周期都滿足狄里赫利條件，則它們的每一個周期都可以用傅里葉級數(shù)表示出來：第m個周期的電壓、電流的直流分量；第m個周期中第k次諧波電壓、電流的幅值；第m個周期中第k次諧波電壓、電流的相位；第m個周期電壓、電流的基波角頻率。HD-EPQ算法簡介分別表示第m個周期的第k次諧波電壓、電流有效值。由信號真有效值的定義，可得到電壓、電流RMS值的按周期表示式分別為：根據(jù)瞬時功率的定義，第m個周期的瞬時功率：第m個周期的平均功率就是對其瞬時功率在一個信號周期內(nèi)求平均值。通過對（5）式在一個信號周期內(nèi)的積分，并應(yīng)用函數(shù)的正交等性質(zhì)，可得到：式中的分別表示第m個信號周期的起始和末尾。若移動時間座標(biāo)使，則有，因此，平均功率的按周期表示式為：電能質(zhì)量部分參數(shù)的計算方法討論

設(shè)非同步取樣數(shù)據(jù)為：式中的X是三相信號的相序，分別為A、B、C；式中的L取值由取樣原則確定。同步化取樣數(shù)據(jù)為：

式中的M是每個分析周期的基波周期數(shù)，N為每個基波周期的同步化取樣點(diǎn)數(shù)。1、頻率偏差（FrequencyDeviation）標(biāo)稱頻率（Nominalfrequency）,實測頻率（Real-testfrequency），采用按周期分析中的周期算法求出基波周期，然后再計算出信號頻率。由此可得出頻率偏差特性（Frequencydeviationcharacteristic）：若在范圍內(nèi)，有正有負(fù)，則：最大頻率正偏差(Maximumfrequencypositivedeviation)為：；最大頻率負(fù)偏差(Maximumfrequencynegativedeviation)為：其中的max[]和min[]分別為求最大值和最小值運(yùn)算。2、電壓偏差（VoltageDeviation）電壓偏差特性（Voltagedeviationcharacteristics）：在范圍內(nèi)，若有正有負(fù)，則：X相的電壓最大正偏差為：

X相的電壓最大負(fù)偏差為：額定電壓（Nominalvoltage），實測電壓（Real-testvoltage）3、電網(wǎng)諧波（SupplyNetworkHarmonics）

對（8）式的電壓、電流同步化取樣序列中每個周期的N個樣點(diǎn)數(shù)據(jù)，可以通過FFT算法得到每個信號周期的頻譜特性，從而可寫出信號頻譜的按周期特性：在（12）與（13）式中，對每個m，就有N條幅頻和N條相頻譜線，但這N條譜線中，只有N/2條是互不相關(guān)的。由于有三相電壓和三相電流，若把全部頻譜的按周期特性都求出的話，將有6×2×N/2條按周期特性（包括對半的幅頻和相頻）。在此，我們僅討論與電能質(zhì)量監(jiān)測和分析相關(guān)的參數(shù)。電網(wǎng)諧波主要包含三個內(nèi)容：三相電壓、電流諧波，三相電壓、電流總諧波畸變率，三相電壓、電流各次諧波含有率。電壓、電