電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)內(nèi)容及意義

電力系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)內(nèi)容及意義摘要：電力供應(yīng)企業(yè)為用電客戶提供合格的電能產(chǎn)品，對(duì)于用電客戶設(shè)備的使用和節(jié)約用電有很大的幫助；用電客戶也應(yīng)隨時(shí)的關(guān)注用電的電能質(zhì)量，并防止在用電過程由于設(shè)備因素產(chǎn)生了較大的諧波，注入電網(wǎng)，影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量。在用電系統(tǒng)裝設(shè)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，可以實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)的電能質(zhì)量，并能夠根據(jù)電能質(zhì)量的狀況做出相應(yīng)的技術(shù)處理，從而保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。而對(duì)于電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)內(nèi)容及計(jì)算方式上，很多專業(yè)的技術(shù)人員都了解甚少，本文從監(jiān)測(cè)功能、計(jì)算方式和政策標(biāo)準(zhǔn)上，系統(tǒng)的介紹了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)內(nèi)容和計(jì)算方式，供大家研究參考。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；諧波；國家標(biāo)準(zhǔn)；監(jiān)測(cè)一引言電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和供電企業(yè)在電力供應(yīng)經(jīng)營活動(dòng)中，為客戶提供供電服務(wù)時(shí)應(yīng)達(dá)到的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，以滿足廣大電力客戶對(duì)供電服務(wù)的需求。用電客戶所接受的供電服務(wù)應(yīng)是提供者遵循一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以特定方式和手段，提供合格的電能產(chǎn)品和滿意的服務(wù)來實(shí)現(xiàn)客戶現(xiàn)實(shí)或者潛在的用電需求的活動(dòng)過程。理想的電力系統(tǒng)向用戶提供的應(yīng)該是一個(gè)恒定工頻的正弦波形電壓，而隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電、大功率單相整流技術(shù)在工業(yè)部門和用電設(shè)備上被廣泛應(yīng)用，如大功率可控硅器件、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等，這些典型非線性負(fù)荷將從電網(wǎng)吸入或注入諧波電流，從而引起電網(wǎng)電壓畸變，使電網(wǎng)波形受到污染，供電質(zhì)量惡化，附加損失增加，傳輸能力下降，成為影響電能質(zhì)量的重要因素。我國為加強(qiáng)對(duì)諧波的監(jiān)測(cè)，管理及治理，于1994年正式頒布了GB/T14549-93國家標(biāo)準(zhǔn)《電能質(zhì)量--公用電網(wǎng)諧波》。為了配合國家電力公司《電網(wǎng)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定》和國家《公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》的執(zhí)行，變電站、光伏或風(fēng)電場、鋼鐵企業(yè)及電氣化鐵路等各企業(yè)一般都在電力系統(tǒng)上裝設(shè)了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀等產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可測(cè)量三相電壓、三相電流的諧波、序分量、電壓變動(dòng)和閃變、電壓偏差、功率因數(shù)、有功、無功、頻率、暫態(tài)電壓等參數(shù)，諧波可測(cè)量63次，儀器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)定時(shí)記錄，記錄結(jié)果可以存盤并打印，為用戶提供豐富、完整的實(shí)測(cè)記錄資料。對(duì)于電力系統(tǒng)上裝設(shè)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀等產(chǎn)品的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和計(jì)算方式上，作者在研究總結(jié)國內(nèi)外電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置特點(diǎn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，依照國家頒布的相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的功能要求和技術(shù)指標(biāo)，以及計(jì)算方式，與大家共同研究探討。二電能質(zhì)量裝置功能要求電能質(zhì)量即電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量。理想的電能應(yīng)該是完美對(duì)稱的正弦波。一些因素會(huì)使波形偏離對(duì)稱正弦，由此便產(chǎn)生了電能質(zhì)量問題。如供電系統(tǒng)發(fā)電機(jī)正常工作中產(chǎn)生的諧波;電網(wǎng)中各變壓設(shè)備產(chǎn)生的諧波;直流輸電產(chǎn)生的諧波;用電系統(tǒng)非線性負(fù)載在工業(yè)和生活用電中展的比例很大，這是電力系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要根源。電能質(zhì)量也會(huì)受到電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的內(nèi)外故障影響，例如，各種自然災(zāi)害、人為的非正常操作、各種線路短路、電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變等都會(huì)對(duì)電能的質(zhì)量造成很大的影響。所以監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量的主要指標(biāo)可以從電壓、頻率和波形進(jìn)行測(cè)量監(jiān)測(cè)。為了更好的對(duì)數(shù)據(jù)采集和分析，裝置應(yīng)采用32位及以上的高速DSP負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，使裝置本身具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力、邏輯和控制能力，采樣率應(yīng)為25.6KHZ，即每周波采樣不小于512點(diǎn)。核心器件A/D轉(zhuǎn)換芯片采用16位、同步采樣A/D轉(zhuǎn)換器件，這樣電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置才具有轉(zhuǎn)換精度高，轉(zhuǎn)換速度快，同步采樣等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，為防止由于頻率偏離額定值時(shí)造成測(cè)量誤差，裝置應(yīng)采用硬件鎖相環(huán)技術(shù)，頻率自動(dòng)跟蹤，實(shí)時(shí)調(diào)整采樣間隔，以防止頻率"泄漏”。電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)具備基本監(jiān)測(cè)功能、高級(jí)監(jiān)測(cè)功能及其他功能，這樣可以滿足不同采集需求。2.1裝置基本測(cè)量2.1.1基本測(cè)量量：電網(wǎng)頻率；電壓、電流有效值；總的有功、無功功率、功率因數(shù)。2.1.2基本監(jiān)測(cè)指標(biāo)：三相基波電壓、電流有效值，基波功率、功率因數(shù)、相位等；電壓偏差；頻率偏差；三相電壓不平衡度、三相電流不平衡度、負(fù)序電壓、電流；諧波（2?63次）。包括電壓、電流的總諧波畸變率、各次諧波含有率、幅值、相位，各次諧波的有功、無功功率等；2.2高級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)2.2.1間諧波；2.2.2電壓波動(dòng)、閃變；2.2.3電壓驟升、驟降、短時(shí)中斷；2.3裝置的其他功能裝置的顯示功能，裝置面板上應(yīng)帶有大屏幕LCD顯示器，以滿足圖形方式顯示主要電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)指標(biāo)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；裝置可對(duì)裝置硬件時(shí)鐘進(jìn)行設(shè)置，對(duì)監(jiān)測(cè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置、修改和查看，并設(shè)有密碼保護(hù)；可對(duì)基本監(jiān)測(cè)指標(biāo)和高級(jí)監(jiān)測(cè)指標(biāo)實(shí)時(shí)保存，在裝置上最長保存時(shí)間應(yīng)為1年以上，之后按〃先進(jìn)先出〃原則更新;裝置應(yīng)提供多種通訊接口方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸或定時(shí)提取存儲(chǔ)記錄，可通過工業(yè)以太網(wǎng)接口與遠(yuǎn)方電能質(zhì)量管理中心通訊，也可通過RS232C/RS485接口通訊；裝置應(yīng)具有GPS硬對(duì)時(shí)接口，可以接受IRIG-B碼對(duì)時(shí)，以便保持與遠(yuǎn)方管理中心的時(shí)鐘一致；裝置還應(yīng)有暫態(tài)事件觸發(fā)錄波功能，可根據(jù)要求設(shè)定事件觸發(fā)限值，記錄事件觸發(fā)前、后實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并保存，并保存有事件日志以供查詢。三裝置的監(jiān)測(cè)內(nèi)容及裝置技術(shù)要求3.1、工作電源：3.1.1交流：220V±10%；50Hz±0.5Hz；諧波畸變率不大于15%；3.1.2直流：220V±10%，紋波系數(shù)不大于5%；3.2監(jiān)測(cè)指標(biāo)精度3.2.1電壓、電流偏差：＜0.2%；3.2.2功率、功率因數(shù)：0.5%；3.2.3頻率偏差：＜0.01Hz；3.2.4三相電壓、電流不平衡度誤差＜0.1%3.2.5基波電壓（電流）相位誤差＜0.50度3.2.6諧波：符合GB/T14549-1993中附錄D中的A級(jí)要求；3.2.7間諧波：參照/T14549-1993附錄D中對(duì)諧波要求的A級(jí)；3.2.8短時(shí)閃變值誤差＜5%；3.3電流信號(hào)輸入輸入方式：電流互感器輸入；額定值In：5A/1A；測(cè)量范圍：AC200mA?5A或AC50mA?1A；功率消耗：不大于0.5VA/路；過載能力：1.2In連續(xù)工作；2In允許1s；3.4電壓信號(hào)輸入輸入方式：電壓互感器輸入；額定值Un：57.7V/100V；測(cè)量范圍：AC0.5V?120V；功率消耗：不大于0.5VA/路；過載能力：1.3Un連續(xù)工作；1.4Un允許1s；輸入阻抗：大于100kQ；3.5通訊接口3.5.1以太網(wǎng)（選配）接口速率：10/100M自適應(yīng)；接口類型：100Base—T；支持TCP/IP,FTP協(xié)議；3.5.2RS232C/485接口；接口速率：RS232C——300?115200bps,RS485——300?19200bps；帶光電隔離；3.6過載能力交流電流回路：2倍額定電流，連續(xù)工作；10倍額定電流，允許工作10S；40倍額定電流，允許工作1S；交流電壓回路：1.2倍額定電壓，連續(xù)工作；3.7允許環(huán)境條件正常工作溫度：-10°C?+55°C；極限工作溫度：-20C?+65C；相對(duì)濕度:5%?95%；大氣壓力：86kPa?106kPa；海拔：可達(dá)3000米；防護(hù)等級(jí)：IP50；3.8抗干擾性能靜電放電抗擾度：能承受GB/T17626.2-1998標(biāo)準(zhǔn)IV級(jí)、試驗(yàn)電壓8KV的靜電接觸放電試驗(yàn)。射頻電磁場輻射抗擾度；能承受GB/T17626.3-1998標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)、干擾場強(qiáng)10V/M的幅射電磁場干擾試驗(yàn)?？焖偎沧兠}沖群抗擾度：能承受GB/T17626.4-1998標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)的快速瞬變干擾試驗(yàn)。浪涌（沖擊）抗擾度：能承受GB/T17626.5-1999標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)、開路試驗(yàn)電壓4KV的浪涌干擾試驗(yàn)。電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度：能承受GB/T17626.11-1999標(biāo)準(zhǔn)70%UT等級(jí)的電壓暫降、短時(shí)中斷干擾試驗(yàn)。振蕩波抗擾度：能承受GB/T17626.12-1998標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)阻尼振蕩波干擾試驗(yàn)，以及電壓幅值共模4KV、差模2KV的B級(jí)振鈴波干擾試驗(yàn)。工頻磁場抗擾度：能承受GB/T17626.8-1998標(biāo)準(zhǔn)B級(jí)持續(xù)工頻磁場干擾試驗(yàn)。3.9絕緣耐壓性能交流輸入對(duì)地：大于100兆歐；信號(hào)及輸出觸點(diǎn)對(duì)地：大于100兆歐；開入回路對(duì)地：大于100兆歐；能承受2KV/1min的工頻耐壓，5KV的沖擊電壓；3.10機(jī)械性能振動(dòng)：能承受GB/T7261中16.3規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為I級(jí)的振動(dòng)耐久能力試驗(yàn)；沖擊：能承受GB/T7261中17.5規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為I級(jí)的沖擊耐久能力試驗(yàn)；碰撞：能承受GB/T7261中第18章規(guī)定的嚴(yán)酷等級(jí)為I級(jí)的碰撞試驗(yàn)；3.11執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《GB/T15945-2008電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》；《GB12325-2008電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》；《GB/T15543-2008電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度》；《GB/T14549-93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》；《GB24337-2009電能質(zhì)量公用電網(wǎng)間諧波》；《電能質(zhì)量測(cè)試分析儀檢定規(guī)程》；《GB/T19862-2005電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》；四結(jié)束語隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流輸電、大功率單相整流技術(shù)在工業(yè)部門和用電設(shè)備上被廣泛應(yīng)用，如大功率可控硅器件、開關(guān)電源、變頻調(diào)速等，這些典型非線性負(fù)荷將從電網(wǎng)吸入或注入諧波電流，從而引起電網(wǎng)電壓畸變，使電網(wǎng)波形受到污染，供電質(zhì)量惡化，附加損失增加，傳輸能力下降，成為影響電能質(zhì)量的重要因素。在電網(wǎng)中，三相負(fù)荷不平衡、電力系統(tǒng)諧振接地等會(huì)產(chǎn)生負(fù)序，大功率整流和非線性設(shè)備等會(huì)產(chǎn)生諧波。負(fù)序和諧波嚴(yán)重影響了供電質(zhì)量，它們首先影響了電力設(shè)備安全運(yùn)行。諧波可能引起諧振，諧振高壓加在電容器兩端，因?yàn)楦叽沃C波對(duì)電容器阻抗很小，所以電容器易過負(fù)荷而擊穿；高次諧波電流流入變壓器，鐵芯損耗增加；高次諧波電流流入電動(dòng)機(jī)，不僅鐵芯損耗增加，而且使轉(zhuǎn)子發(fā)生振動(dòng)，嚴(yán)重影響加工質(zhì)量；高次諧波使保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)作，使系統(tǒng)損失加大；高次諧波使電力系統(tǒng)發(fā)生電壓諧振，在線路上引起過電壓，會(huì)擊穿設(shè)備絕緣。負(fù)序和諧波對(duì)發(fā)電機(jī)不僅有熱效應(yīng)，產(chǎn)生局部發(fā)熱，而且會(huì)使發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)，并伴有噪音，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以在電力系統(tǒng)裝設(shè)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置，對(duì)電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)的不合格項(xiàng)目進(jìn)行及時(shí)的技術(shù)處理，能更好的維護(hù)電力系統(tǒng)及用電客戶設(shè)備的安全運(yùn)行?，F(xiàn)成運(yùn)維人員也應(yīng)該學(xué)習(xí)了解電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)內(nèi)容及其計(jì)算方法，這樣才能更好的針對(duì)采集信息中出現(xiàn)電能質(zhì)量中的各種不合格的因素進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并制定相應(yīng)的技術(shù)解決方案，從而保證電力系統(tǒng)和用電設(shè)備更好的運(yùn)行。參考文獻(xiàn)：基于ASW-MUSIC的電能質(zhì)量擾動(dòng)分析[J].華貴山，倪受春,葛浩.科學(xué)技術(shù)與工程.2013(08)改進(jìn)型Sage-Husa卡爾曼濾波器在電壓暫降檢測(cè)中的應(yīng)用[J].閔偉，周志宇，周振華.電網(wǎng)技術(shù).2013(01)基于改進(jìn)S變換的電能質(zhì)量擾動(dòng)分類[J].徐方維，楊洪耕，葉茂清,劉亞梅，惠錦.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2012(04)⑷基于dq變換的三相電壓暫降生成方法[J].張波,顏湘武，王樹岐.電工技術(shù)學(xué)報(bào).2011(10)基于S變換與SVM的電能質(zhì)量復(fù)合擾動(dòng)識(shí)別[J].黃南天,徐殿國，劉曉勝.電工技術(shù)學(xué)報(bào).2011(10)基于JPEG2000的電能質(zhì)量擾動(dòng)數(shù)據(jù)壓縮方法[J].張明,李開成，胡益勝.電工技術(shù)學(xué)報(bào).2011(10)暫態(tài)電能質(zhì)量的在線檢測(cè)與識(shí)別系統(tǒng)[J].