电能质量的基本概念

1、电能质量的概念什么是电能质量？ 电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。 理想状态的公用电网应以恒定的频率、 正弦波形和标准电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、 相位对称且互差 120°。 但由于系统中的发电机、 变压器和线路等设备非线性或不对称， 负荷性质 多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想的状态并不存在， 因此产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。围绕 电能质量含义，从不同角度理解通常包括：（1）电压质量：是以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的

2、电能是否合格的概 念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电 设备对电网电能质量的影响和污染。（2）电流质量：反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定频 率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。这个定义有 助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。（3）供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服务质量。包括供电企 业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。（ 4 ）用电质量： 包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的

3、用电方的权利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。目前针对电能质量问题研究的主要内容有哪些？ 目前，研究和解决电能质量问题已成为电力发展的当务之急。主要研究课题包括：（1）研究谐波对电网电能质量污染的影响并采取相应的对策。由于钢铁等金属熔炼企业的发展，5 化工行业整流设备的增加，大功率晶闸管整流装置及电力电子器件的开发应用，使公用电网的谐 7 次 次 波影响日趋严重，电源的波形产生了严重的畸变，影响了电网安全可靠运行。（2）研究谐波对电力计量装置的影响并采取相应的措施。由于波形畸变，使电力计量的准确度与 精确度到影响，致使计量误差，产生附加的功率损耗，造成不必要的经济损失。（3

4、）研究电能质量污染对高新技术企业的影响并采取相应的技术手段。由于计算机系统和基于微电子技术控制的自动化生产流水线以及新兴的 IT 产业、微电子芯片制造企业等， 对电能质量的要 求和敏感程度比一般电力设备要高得多，任何暂态和瞬态的电能质量问题都可能造成设备的损坏 或运行异常，影响正常的生产，给电力用户造成经济损失。（4）加强电能质量控装置的研制。电能质量控制装置的基本功能即使要在任何条件，甚至是极为 恶劣的供电条件下改善电能质量，保证供电电压、电流的稳定、可靠，在谐波干扰产生的瞬间能 立即将其抑制或消除。我国对电网的电能质量制定了哪些国家标准？ （ 1 ） GB 12325 1990 供电电压允

5、许偏差。（2）GB/T 14549 1993 公用电网谐波。（3）GT/T 15543 1995 三相电压允许不平衡度。（4）GB/T 15945 1995 电力系统频率允许偏差。（5）GB12326 2000 电压允许波动和闪变。该标准是在GB12326 1990 电冶允许波动和闪变的基础上，参考了国际电工委员会 IEC 电磁兼容 IEC6100-3-7 等文件和标准修订后重新颁 布实施的。（6）GB/T 18481 2001 电能质量暂时过电压和瞬态过电压。国际电工委员会 IEC 对电能质量是怎样分类的？国际电工委员会IEC从电磁兼容及相互干扰的角度考虑，对引起电磁干扰的基本现象进行了分类

6、,见表1 1 O表1 - 1IEC对电能质量根据电磁干扰现象的分类方式序号电磁干扰现象对应电能质量产生的影响因素1传导型低频现象谐波、间谐波；载波干扰；电压波动；电压跌落和间断；电压 不对称；工频偏差；感应低频电压；交流电网中的直流分量2辐射型低频现象工频电磁场3传导型高频现象感应连续波电压或电流；单方向瞬变；振荡性瞬变4辐射性高频现象磁场；电场；电磁场；连续波；瞬变5静电放电现象6核电磁脉冲国际电力电子工程师协会 IEEE对电能质量问题是怎样分类的？国际电力电子工程师协会IEEE根据电压扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等将其进行了细分, 并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类，为准确

7、地区分电压暂态现象提供了依据，见 表 1 2 o表1 2IEEE电力系统电磁现象的特性与分类种类频谱成分持续时间电压幅值电磁瞬态冲击上升沿5ns<50ns上升沿1gs50ns1ms上升沿0.1ms>1ms振 荡低 频<5kHz0.350ms04p.u.中 频5500kHz20 gs08p.u.高 频0.55MHz5 gs04p.u.短时电压变动瞬 时中 断0.530周波<0.1p.u.跌 落0.530周波0.1p.u.0.9p.u.升 高0.530周波1.1p.u.1.8p.u.暂 时中 断30周波3s<0.1p.u.跌 落30周波3s0.1p.u.0.9p.u.

8、升 高30周波3s1.1p.u.1.4p.u.短时中 断3s1min<0.1p.u.跌 落3s1min0.1p.u.0.9p.u.升 高3s1min1.1p.u.1.4p.u.长期电压变动持续中断>1ms0.0p.u.欠电压>1ms0.8p.u.0.9p.u.过电压>1ms1.1p.u.1.2p.u.电压不平衡稳 态0.5%2%波形畸变直流偏移稳 态0%0.1%谐波0100th稳 态0%20%间谐波06kHz稳 态0%2%陷波稳 态噪声宽 带稳 态0%1%电 压 波 动<25Hz间 歇0.1%7%工频 变化<10s什么是电力系统频率？电力系统频率是指电力系统

9、统一的一种允许参数，国家标准GB/T 15945- 1995电力系统频率允许偏差规定以50Hz正弦波作为我国电力系统的标准频率（工频），并规定电力系统正常的频率 标准为50Hz±0.2Hz。当系统容量较小时，可放宽到50Hz+0.5HZo但 GB/T 15945- 1995电力系统频率允许偏差中并没有说明系统容量大小的界限，全国供用电规则中规定了供电局供电频 率的允许偏差：电网容量在 3000MW及以上者为0.2Hz ;电网容量在3000MW以下者为0.5Hz。实际 运行中，我国各跨省电力系统频率的允许偏差都保持在+0.1 - 0.1Hz。因此，电压频率目前在电能质量中最有保障。什么

10、是供电电压允许偏差？供电电压允许偏差是指电力系统各处的电压偏离其额定值的百分比。目前，GB12325- 1990供电电压允许偏差中规定：电压允许偏差是在正常运行条件下应保持电网各点电压在额定的水平 上。其中：35kV及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的+5一5%; 10kV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的+7%-7 %;低压照明用户为额定电压的+ 5 %一10%。由于电网各点的电压调节不同于频率的调节，可由电网统一进行，又由于电网各点电压主要反映 了该点无功功率的供需关系，因此电压调节一般采取了无功就地平衡的方式进行无功功率补偿， 并及时调整无功功率补偿量，以从源头上解决

11、问题。也有采取调整同步发电机励磁电流的方式， 以产生超前或滞后的无功功率，从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。还有 利用有载调压变压器，采取对电压偏差及时调整的方式。因为从总体上考虑，无功负荷只宜补偿 到功率因数0.900.95，但仍然有一部分变化无功负荷要电网供给，从而产生电压偏差，这就需 要分区采取一些有效的技术手段，而有载调压变压器就是有效而经济的措施之一。什么是三相电压不平衡度？三相电压不平衡度是指三相系统中三相电压的不平衡度程度，用电压或电流负序分量与正序分量 的均方根百分比表示。三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起继电保护误动、电机附加振动 力矩和发热。额定转矩的

12、电动机，如长期在负序电压含量 4%的状态下运行，由于发热， 电动机绝 缘的寿命将会降低一半，若某相电压高于额定电压，其运行寿命的下降将更加严重。我国目前执行的GB/T 15543- 1995三相电压允许不平衡度规定了电力系统公共连接点正常电 压不平衡度允许值为2%，同时规定了短时的不平衡度不得超过4%,其短时允许值的概念是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证继电保护和自动装置正确动作。对接入公共连接点的每个用 户引起该点正常电压不平衡度允许值一般为1.3 %o什么是电压波动和闪变？电压波动和闪变是指电压幅值在一定范围内有规则变动时，电压最大值与最小值之差相对额定电 压的百分比，或电压幅值不超过

13、0.9p.u.1.1p.u.（标幺值）的一系列随即变化。这种电压变化被 称为闪变，以表达电压波动对照明灯的视觉影响。因此，闪变是说明对不同频率电压波动引起灯 闪的敏感度及引起闪变刺激性程度的电压波动值，是人眼对灯闪的一种主观感觉。 对用户负荷引起的闪变限制，是根据用户负荷的大小、协议用电容量占供电容量的比例及系统电 压等级规定的。电力系统公共供电点由冲击负荷产生的电压波动允许值的百分数，分三级作不同 的规范和限制。（1）10kV 及以下为 2.5（2）35110kV 为 2.0（3）220kV及以上为1.6GB 123262000电压允许波动和闪变特别规定了各级电压下的闪变限制值，它适用于由波

14、动 负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能造成人对灯闪明显感觉的场合。什么是电压谐波？ 电压谐波是指电力系统各公共连接点的电压谐波含有率允许值。 国际电工委员会文件 IEC61000 3 6 中、高压电力系统畸变负荷发射限制的评估提出了决定畸变负荷接入电网时所作评估的 一些基本原则和评估程序。其目的是将电网的谐波电压限制到对所有用电设备不致造成有害影响 的水平（兼容水平），保证对接入电网的用户都有合适的供电质量，并提出了电网谐波的兼容水 平、规划水平和发射水平三个方面的标准。 我国目前执行的电压谐波标志是 GB/T 145491993公 用电网谐波，标准中对电网 0.38 , 6,10,

15、 35, 66, 110kV电压等级公共连接点的电压谐波含有 率允许值做了明确的规定。什么是间谐波？ 间谐波是指不是工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引 起,所有非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机,各种变频调速装置,同步串级调速装置及感应电 动机等均为间谐波源,电力载波信号也认为是一种间谐波。间谐波源的特点是放大电压闪变和对音频干扰,影响电视机画面及增大收音机的噪声,造成感应 电动机振动及异常。对于采用电容、电感和电阻构成的无源滤波器电路,间谐波可能会被放大, 严重时会使滤波器因谐波过载而不能投运,甚至造成损坏。间谐波的影响和危害等同整数次谐波 电压的影响和危害

16、已成共识, IEC 6100036对间谐波的发射水平作出了明确的说明,如间谐波电压水平应低于邻近谐波水平，并规定为（0.5%1% UL我国目前还没有制定相应的国家标准给出限制规定。什么是暂时过电压和瞬时过电压？（1 ）暂时过电压是指在给定安装点上持续时间较长的不衰减和弱衰减的（以工频或其一定的倍数、分数）振荡的过电压。（ 2 ）瞬态过电压是指持续时间数毫秒或更短,通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。它 可以叠加于暂时过电压上。暂时过电压和瞬态过电压使由于电力系统运行操作,或遭受雷击,或发生故障等因素引起的,是 供电特性之一。新颁布的国家标准 GB/T 184812001 电能质量暂时过电

17、压和瞬态过电压,规定了作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、 电气设备的绝缘水平及过电压保护方法, 并对过电压的相关术语、定义做了比较详尽的论述。什么是电压暂降和电压上升？（1）电压暂降是指由于系统故障或干扰造成用户持续时间 0.5 周波至 1min 内下降到额定电压或 电流的10%90%。即幅值为0.1p.u.0.9p.u.（标幺值）时系统频率仍为标称值，然后又恢复到正常水平。 国际上普遍认为, 电压幅值低于 0.1p.u. （标幺值） 或大于 0.5 个周波的供电中断对敏感用户和严格用户而言都属于断电故障。 电压暂降可能造成某些用户的生产停顿或次品率增加， 而供电恢复时间取决于自动重

18、合闸或自动功能转换装置的动作时间，因此传统的机械式断路器已 不能满足对敏感和严格用电负荷的要求，目前主要采取的方案是利用高速固态切换开关SSTS动态电压恢复器DVR或利用不间断电源UPS作后备电源并配合固态电子开关等措施。(2) 电压上升是指电压的有效值升至额定值的 110%以上，典型值为额定值的 110%180%称为 电压上升，即暂时性超过标称值 10%以上，系统频率仍为标称值，持续时间为 0.5周波1min , 幅值为 1.1p.u.1.8p.u. (标幺值)。什么是断电和电压中断？(1) 断电是指由于系统发生故障，造成用户在一定时间内一相或多相失去电压，低于0.1p.u. 称 为断电。断

19、电按持续时间分为三类：其一， 0.53s 称为瞬态断电；其二， 360s 称为暂时断电； 其三，大于 60s 称为持续断电。(2) 电压中断是指断电的持续时间大于3min。 断电和电压中断往往是由于电力系统故障引起的，如供电线路遭受雷击、对地闪络，或是系统线 路发生外力破坏致使保护动作等。由于短时失电后又重合闸，致使电压突然跌到零或接近零。电 压中断将致使一些用户生产停顿，造成重大的经济损失或产生严重的后果。什么是电压瞬变？ 电压瞬变又称为瞬时脉冲，是指在一定时间间隔内，两个连续稳态之间的一种在极短时间内发生 的现象或数量变化。这种瞬时脉冲可以是任一极性的单方向脉冲，也可以是第一个峰值为任意极

20、性的衰减振荡波，即 发生在任一极性阻尼振荡波的第一个尖峰。什么是过电压和欠电压？(1 )过电压是指电压幅值超过了标称电压，且持续时间大于1min。过电压的幅值为1.1p.u.1.2p.u. (标幺值)。(2 )欠电压是指电压幅值小于标称电压，且持续时间大于1min。欠电压的幅值为0.8p.u.0.9p.u. (标幺值)。什么是电压切痕？电压切痕(也称为电压缺口)是指一种持续时间小于 0.5 周波的周期性电压扰动。电压切痕主要 是由于电力电子装置在有关两相间发生瞬态短路时，电流从一相转换到另一相而产生的。电压切 痕的频率会非常高。用常规的谐波分析仪器很难测量出电压切痕，这就是过去从未有过的此项电

21、 压扰动的内容，直到最近才被国际电力电子工程师协会IEEE列入的主要原因。什么是稳态电压扰动？ 稳态电压扰动是指以电源电压波形畸变为特征而引起电能质量污染的各种稳态电能质量问题。稳 态电压扰动主要包括：(1 )谐波。其特征指标是出现谐波频谱电压和谐波频谱电流的波形。(2) 陷波。其特征指标是陷波的持续时间及幅值大小。( 3)电压闪变。其特征指标是波动幅值、调制频率等。(4) 三相电压不对称。其特征指标是不平衡因子，产生的主要原因是三相负载不平衡。什么是暂态(瞬态)电压扰动？ 暂态（瞬态）电压扰动是指电源电压的正弦波形受到暂态（瞬态）的电压扰动而发生畸变，引起 电能质量的污染的各种问题。暂态电能

22、质量问题是以频谱和暂态持续时间为特征的，一般分为脉 冲暂态和振荡暂态两种类型。暂态（瞬态）电压扰动的主要特征包括：（1 ）暂态谐振。其特征指标是波形、峰值和持续时间，产生的原因是由于线路、负载和电容器组 的投切，造成的后果是破坏运行设备的绝缘、损坏电子设备等。（2 ）暂态脉冲。其特征指标是电压上升时间、峰值和持续时间，产生的原因是线路遭受雷击或感 性电路分合等，造成的后果是破坏运行设备的绝缘。（3）瞬时电压上升或暂降。其特征指标是幅值、持续时间、瞬时值 /时间，产生的原因通常是由 于大容量电动机启动、负荷瞬变、电力系统切换操作或远端发生故障等引起的，这是电力用户投 诉最多的一种电压扰动，这是因

23、为瞬时电压上升或暂降可能造成用电设备发生运行故障、敏感负 载不能正常运行等后果。什么是动态电能质量问题？国际电力电子工程师协会IEEE将电磁系统中典型的暂态现象进行了特征分类，主要列岀了暂态和瞬态扰动现象，根据扰动的频谱特征、持续时间、幅值变化等，将其分为瞬时、短时和长期的电 压变动三大类，在此基础上又进一步细分岀18个子类。其中，短时电压变动，尤其是电压中断和跌落已成为国际上所关注的问题。这些问题对于具有较强惯性距的传统电机设备也许没有明显的 影响，但对敏感和严格的用电负荷，如集成电路芯片制造和微电子控制的生产流水线等，将可能 造成极大的危害，并已成为现代电能质量的重要问题，使电能质量的内涵

24、也发生了较大的变化。（1）传统的电能质量问题，如谐波、三相不对称等继续存在，而且严重性正在增加。（2）目前，随着供电可靠性的不断提高，人们已逐步将注意力转向新的动态电能质量问题。如持续时间为毫秒级的动态电压升高、脉冲、电压跌落和瞬时供电中断等。电能质量问题的性质、产生原因及解决方法见表1 - 4。表1-4电能质量问题的性质、产生原因及解决方法类型扰动性质特征指标产生原因后果谐波稳态谐波频谱电压，电流 波形非线性负载、固态开关负载设备过热，继电保护误 动，设备绝缘破坏有源三相不对称稳态不平衡因子不对称负载设备过热，继电保护误动，通信干扰静止陷波稳态持续时间、幅值调速驱动器计时器计时错误，通信干

25、扰电容器电压闪变稳态波动幅值、出现频率、调制频率电弧炉、电机启动伺服电机运行不正常静止谐振暂态暂态波形、峰值、持续时间线路、负载和电容器组的投切设备绝缘破坏、损坏电力电子设备滤波器避脉冲暂态暂态上升时间、峰值、持续时间闪电电击线路，感性电路开合设备绝缘破坏避雷瞬时电压上升，瞬时电压下降暂态幅值、持续时间、瞬时时间远端发生故障、电机启动设备停运、敏感负载不能正常运行不间电压噪声稳态/暂态幅值、频谱不正常接地、固态开关负载微处理器控制设备不正常运行正确用电负荷的分类与电能质量的敏感度有哪些对应关系？ 根据用电设备负荷的特性及不同的用电负荷对电能质量的要求与敏感度，一般将用电负荷分为三 大类。( 1

26、 )普通负荷( Common Load) 普通负荷对电能质量的要求不太高，只有在发生持续断电或电压波动幅度过大，持续时间较长才 会受到影响。同时，本身对电网的电能质量基本不形成影响和危害。如照明设备、加热器、通风 机、一般家用电器等。( 2 )敏感负荷( Sensitive Load ) 敏感负荷对电能质量有一定的要求，电能质量不好可能对此类负荷会造成一定的影响和危害。同 时，本身对电网的电能质量也可能造成一定的影响和污染。因此，需要采取一定的措施和对策。如电动机控制器、UPS电源、变速调速装置等。( 3 )负荷( Critical Load ) 严格符合对电能质量的要求非常高，电能质量出现问

27、题对秧严格负荷会造成严重的后果，可能损 坏设备，影响生产。同时，对电网的电能质量也会造成一定的影响和危害。因此，对严格负荷必 须确保电能质量符合应用要求。如集成电路芯片制造流水线、微电子产品的智能化流水线、银行 及证券交易中心的计算机系统等，均属于严格用电负荷。(审稿到此) 什么是定制电力？ 定制电力也被称为定质电力，它是针对信息电力时代产生的复杂的电能质量需求问题，应用现代 电力电子技术和控制技术来实现电能质量的控制和改善，为电力用户提供电能质量特定需求的电 力供应技术。实现定制电力的前提是电力电子技术发展的水平，尤其是晶闸管器件的先进性、稳定性和可靠性， 以及经济实用性水平。 现代社会的发

28、展对提高供电可靠性、改善电能质量提出了越来越高的要求。 在现代企业中，由于变频调速驱动器、基于微电子技术控制的自动化生产线、半导体芯片制造、 精密仪器仪表、可编程控制器、计算机信息系统等日益广泛的应用，对电能质量的控制提出了越 来越严格的要求。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感，任何供电质量问题的影响和恶化 都有可能引起产品质量的下降、仪器设备的损坏，甚至早晨企业重大的经济损失。因此，根据现 代社会发展的实际需求和一些企业的客观需要，便产生了以电力电子技术和现代控制技术为基础 的定制电力技术 (Custom Power Technology) 。实现定制电力的基础和条件是什么？1实现定制电

29、力的基础 定制电力是现代电力电子技术及相关的检测和控制技术在配电领域的应用，其运行的可靠性、不 断降低的成本和均衡其应用带来的效益是实现定制电力的基础。为提高配电系统无功 调节的质量，目前已开发并投入应用的系统设备主要有：(1) 用于配电系统的静止无功发生器(D-STATCOM。它由储能电路、GTO或 IGBT变换电路和变 压器组成。它的功能是快速调节电压，发生和吸收电网的无功功率，同时可以抑制电压闪变。这 是定制电力的关键设备之一。(2) 静止无功发生器和固态开关配合系统。可在电网发生故障的暂态过程中保持电压恒定。(3) 动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer, 简

30、称DVR。它由支流储能电路、变换器和串联在供电线路中的变压器构成。变换器根据检测到的线路电压波形情况产生补偿电压，使合成 的电压动态保持恒定。无论是短时的电压低落或过电压，通过DVR均可以使负载上的电压保持动态恒定。2实现定制电力的条件实现定制电力的条件必须要由供用双方共同努力。因为它不仅仅是供电企业单方面的责任，这是 基于现代电能质量的许多问题大部分并不是电力系统电源本身产生的。其一，现代非线性用电设备负荷的大量增加和复杂化不可避免地对公用电网造成污染，降低了电 力系统的电能质量，影响和干扰了其他电力用户的设备运行和正常生产。其二，不可抗拒的因素（如雷击等）导致供电中断。这种“责、权、利”的

31、问题若都由供电企业 承担，既没有法律依据，也会给供电企业带来极大的负担。因此，对电能质量有特定需求的电力用户，要么由供用电双方共同承担提高电能质量的设施建设 费用，要么实行优质优价的电价机制，才能从根本上解决实际问题。当前，一些重要的电力用户 为保证优质的不间断供电，往往自己采取措施，如安装不间断电源（UPS等，但这并不是经济合理的解决方法。根本的出路在于供电企业、用电企业和电力设备制造商能共同协调，齐心协力解 决电能质量问题。（1）供电企业应根据用户的需要，保证可靠和优质的电能供应，在系统关键的配节点采取有效的 技术手段和必要措施来提高供电质量，同时加强电能质量的监督和管理，确保优质供电。（

32、2）用电企业能根据自身的实际需求，加强电能质量的检测和控制，对公用电网电能质量造成污 染的电力用户，依据谁污染谁治理的原则，积极采取治理措施。（3）电力设备制造商要提高设备质量，提高技术水平，分析设备产生电能质量污染的原因、研究 污染机理和提出解决对策。三方面共同建立强烈的电能质量意识、各自的责任意识，才能有效地提高电能质量水平。什么是电压容限曲线？美国计算机和商用设备制造协会（CBEMA于20世纪80年代为大型计算机对电能质量的要求，提 出了电压容限曲线及相关的 4 种典型的电压扰动，以防止电压扰动造成计算机及其控制装置的误 动和损坏。 这四种电压扰动分别为电压下跌、 电压上升、 尖峰脉冲和

33、断电。 电压电容曲线已为 IEEE 采纳并已为美国的电能质量标准。CBEMA电压容限曲线如图1-5所示。图1 - 5的CBEM/电压容限曲线的基本概念是：包络线内阴影部分的电压为合格电压，包络线外的为不合格电压，在包络线下面的电压会使负荷失电，而在包络线上面的电压会造成其他设备发生 绝缘问题、过电压脱扣或过励磁等。什么 ITIC 曲线？CBEM/改称美国信息技术工业协会后，其所属的第三技术委员会针对大型计算机对电能质量的要 求，提出了电压容限曲线及相关的四种典型的电压扰动，以防止电压扰动损坏计算机及其控制系 统，并惊醒了修订，又被称为 ITIC曲线，该曲线已IEEE采纳，同时作为IEEE ST

34、D446-1980的组 成部分。ITIC电压容限曲线适用于所有类型设备的电压容限的幅值和持续时间，与CBEMA曲线相比，具有以下优点：（1 ）将光滑的曲线改为折线，增设了几个转折点，使电压幅值与时间变化的量化指示更加明确。（2）稳态电压容限从原有的 106%和 87%改为 110%和 90%，使电压的上下偏差值相等。（3） ITIC电压容限曲线下包络线的起始时间从8.33ms改为20ms （超过60Hz系统的一个周波），表明了计算机元器件的断电耐受能力有了提高，这就为降低设备造价提供了可能性。如可少用价 格昂贵的可关断晶闸管（GTO，而多用价格相对较低的晶闸管整流器元件（SCR。（4） ITI

35、C电压容限曲线的时间坐标横坐标既标明秒（s、ms卩s）的单位，又标明 60Hz系统的 周波单位。因此，在实际应用中更具有普遍意义。什么是电磁兼容？电磁兼容（EMC是指设备或系统正常运行且不任何其他事物不能承受的电磁骚扰的能力。国际电 工委员会标准 IEC 对电磁兼容的定义是：系统或设备在所处的电磁环境中能正常工作，同时不对 其它系统和设备造成干扰。各种运行的电力设备之间以电磁传导、电磁感应和电磁辐射三种方式彼此关联并相互影响，在一 定的条件下会对运行的设备和人员造成干扰、影响和危害。 20世纪 80 年代兴起的电磁兼容 EMC 学科以研究和解决这一问题为宗旨，主要是研究和解决干扰的产生、传播、

36、接收、抑制机理及其 相应的测量和计量技术，并在此基础上根据技术经济最合理的原则，对产生的干扰水平、抗干扰 水平和抑制措施做出明确的规定，使处于一电磁环境的设备都是兼容的，同时又不向该环境中的 任何实体引入不能允许的电磁扰动。电磁兼容是一门迅速发展的交叉学科，涉及电子、计算机、通信、航空航天、铁路交通、电力、 军事以至人民生活各个方面。在当今信息社会，随着电子技术、计算机技术的发展，一个系统中 采用的电气及电子设备数量大大增加，而且电子设备的频带日益加宽，功率逐渐增大，灵敏度提 高，联接各种设备的电缆网络也越来越复杂，因此，研究电磁兼容的问题已引起各国相关专家的 高度关注，并日显重要。电力系统电

37、磁兼容研究的主要内容包括哪些方面？ 在电力系统中，当电网容量增大、输电电压增高的同时，以计算机和微处理为基础的继电保护、 电网控制、通信设备等得到了广泛的应用。因此，电力系统电磁兼容问题也变得十分突出。主要 体现在以下几个方面：（1 ）变电站综合自动化设备是集继电保护、通信、SCADA功能于一体，一般安装在变电站高压设备的附近，该设备能正常工作的先决条件就是它能够承受变电站中在正常操作或事故情况下产生 的极强的电磁干扰。（2）现代高压开关等一次设备，常与电子控制和保护设备集成于一体，对这种强电与弱电设备组 合的装置不久需要进行高电压、大电流的试验，同时还要通过电磁兼容的试验。（3）GIS 组合

38、电器中隔离开关操作时，可以产生频率高达数兆赫的快速暂态电压。这种快速暂态 过电压不仅会危及变压器等设备的绝缘，而且会通过接地网向外传播，干扰变电站继电保护、控 制设备的正常工作。（4） 电磁场对人体生态的影响程度及危害，已成为全世界的电力工作者和社会民众都在关注的热 点。随着电力发展水平的提高、人类自我保护意识的加强，电磁兼容技术的重要性已日益显现。目前， 电力系统研究电磁兼容方面，主要围绕着电磁兼容技术和电磁场的生态影响两大主题。电磁兼容技术包括哪些内容？（1 ）电磁环境评价。 即通过实测或数字仿真等手段， 对设备在运行时可能受到的电磁干扰水平 （幅 值、频率、波形等）进行估计。例如，利用可

39、移动的电磁兼容测试车对高压输电线路或变电站产 生的各种干扰进行实测，或通过电磁暂态计算程序对可能产生的瞬变电磁场进行数字仿真。电磁 环境评价是电磁兼容技术的重要组成部分，是抗干扰设计的基础。（2）电磁干扰耦合路径。要认识清楚干扰源产生的电磁骚扰及通过何种路径到达被干扰的对象。 一般来说，干扰可分为传导型干扰和辐射型干扰 2 大类。传导干扰是指电磁骚扰通过电源线路、 接地线和信号线传播到达对象所造成的干扰，例如，通过电源线传入的雷电冲击源产生的干扰； 辐射干扰是指通过电磁源空间传播到达敏感设备的干扰，例如，输电线路电晕产生的无线电干扰 或电视干扰均属于辐射型的干扰。研究干扰的耦合途径，对制定抗干

40、扰的措施，消除或抑制干扰 有重要的意义。（3）电磁抗扰性评价。 研究电力系统中各种敏感的设备仪表如继电保护、 自动装置、 计算机系统、 电能计量仪表等耐受电磁干扰的能力。一般是采用试验来模拟运行中可能出现的干扰并在设备尽 可能接近工作条件下，试验被试设备是否会产生误动或永久性损坏。设备的抗扰性决定于该设备 的工作原理、电子线路布置、工作信号电平，以及所采取的抗干扰措施。随着电力系统中各种自 动化系统和通信系统的广泛应用，以及强电设备与弱电设备集成为一体的趋向，如何评价这些设 备耐受干扰的能力、研究实用和有效的试验方法、制定相应的评价标准，将成为电力系统电磁兼 容技术的重要课题。（4）抗干扰措施

41、。 电磁干扰产生的骚扰、 耦合和影响， 作为敏感设备是不可能完全避免的。 因此， 往往比较经济合理的解决办法是在敏感设备上采取抗干扰措施。例如，电力调度大楼遭受雷击是 不可避免的。但通往系统和调度自动化系统的安全运行可通过正确的接地、屏蔽、隔离措施加以 保证。研究有效经济和适用的抗干扰措施也是未来电磁兼容领域的重要任务。（5）电能质量。国际大电网会议 36 学术委员会（电力系统电磁兼容）把电能质量控制也列入电 磁兼容的范畴，研究频率变化、谐波、电压闪变、电压骤变等对用户设备性能的影响。电磁兼容控制技术有哪些特点？ 电磁兼容控制技术是电磁兼容科学中最活跃的研究课题，与单纯的抗干扰方法在控制电磁干

42、扰策 略思想上存在本质的差别。单纯的抗干扰方法是处于被动的设法抑制干扰的传播和影响，是根据 经验的局部应用，采取的解决问题的方法也是单纯的对抗式措施。而电磁兼容控制技术必须权衡 利弊，研究出最合理的措施来满足电磁兼容的要求。（1）在控制干扰的策略上。电磁兼容控制技术是一项综合性治理的系统工程，采取主动预防、整 体规划和“对抗”与“疏导”相结合的方针，所以应在设备和系统设计、研制、生产、应用与维 护的各个阶段都能充分予以考虑和实施才能有效。（2）在控制干扰的方法上。除采用抑制干扰传播的技术，如屏蔽、接地、搭接、合理布线等方法 以外，还可采用回避和疏导的技术，如空间方位分离、频率划分、回避、滤波、

43、吸收和旁路等方 法。（3）在控制干扰的时机上。 应由在设备研制后期暴露出不兼容问题才采取挽救修补措施的被动控 制方法，转变为在设备设计的初始阶段就开始预测分析和设计，预先检验计算，全面规划实施内 容，做到防患于未然，并同时开展电磁兼容性的设计与可靠性设计、维护维修性设计及产品的基 本功能结构设计。什么是供电可靠性和供电可靠率？ 供电可靠性和供电可靠率是供电质量的重要指标，也是提高电能质量的重要内容。供电可靠性是 由用户平均停电频率（ CAIFI ，次/ 年）和用户平均停电累计时间（ CAIDI ，min/ 年）以及全部用户 平均供电时间占全年时间的百分数来表示，供电可靠率是以用户年平均停电时间

44、和全年累计小时 数来表示，即（1）用户平均停电频率（ CAIFI ）=用户停电总次数 / 停电用户总数（2）用户平均停电累计时间（ CAIDI ）=用户停电累计时间总和 / 停电用户总数（3）供电可靠率=1 用户年平均停电时间/全年小时数（8760） X100% 提高供电可靠性可减少停电造成的社会经济损失。同时， 它意味着将要增加建设投资和运行费用。 因此，要从这两个方面综合考虑经济合理的供电可靠性指标。美国和加拿大的供电可靠性指标一般为：用户平均年停电 0.10.5 次（即为 210年停电一次）， 全年累计停电时间为 0120min,即供电可靠率为99.98%以上。新加坡电网公司依据其强大的

45、电网 结构和严格的电力管理， 目前供电可靠率已达到了 99.999%。经济发展水平不同的国家，供电可靠性指标会有所不同。我国近几年已投入巨资加强了城乡电网的建设和改造,供电可靠性已得到明显的改善和提高 提高供电可靠性的意义是什么？ 提高供电可靠性是提高电能质量的重要前提。电力系统从发电厂、变电站、输配电线路到电力用 户，有成千上万的设备及其控制和保护装置，它们分布在各种不同的环境和地区，都可能发生不 同类型的故障或事故，影响电力系统正常运行和用户的正常供电。各种故障和事故造成的用户停电，都使得供电可靠性下降，给电力用户造成不同程度的损失。轻 则造成用户生产的产量下降，质量降低，严重时甚至造成设

46、备损坏，例如，高炉停电超过30min，铁水就要凝固，造成炉体报废，引起重大损失。突然发生的停电更会威胁人身安全，例如，煤矿 矿井突然停电时，使风机停转，井下风量不足，空气中瓦斯气体含量过高，引起窒息的人身事故。 因此，停电会给社会造成经济损失，同时也会给人们日益提升的生活需求带来极大的不便。在当今全球社会经济高速发展的形势下，提高供电可靠性已成为全社会众多方面客观而迫切的要 求，具有十分重要的现实意义。提高供电可靠性有哪些有效的措施？ 供电可靠性与系统可靠性、电网结构与变电站主接线可靠性、继电保护与安全自动装置配置、电 力系统备用容量与运行方式等密切相关。因此，从电力系统规划直到电力系统运行都

47、要重视提高 供电可靠性。提高供电可靠性的措施是多方面的，与供电系统直接相关的技术措施主要有以下几 点：八、（1）合理配置继电保护装置，包括高低压用电设备的熔丝保护及保护整定值的配合。当电气设备 发生事故时，用保护装置迅速切断故障，使事故影响限制在最小的范围。（2）提高安全自动装置的功能。例如，在变电站装设低频率自动减负荷装置，当系统频率降低到 一定数值时，自动断开某些配电线路的断路器，切除部分不重要负荷，使电力系统出力与用电负 荷平衡，频率迅速恢复正常，以确保重要用户的连续供电。提高供电可靠性的自动装置还有高压 线路的自动重合闸、自动解列装置、按功率或电压稳定极限的自动切负荷装置等。（3）提高

48、供电设备的技术性能和可靠性。首先要选用先进可靠的供电设备，其次要做好供电设备 的维护工作，运行中要防止各种可能的误操作。对于电气设备维修，我国长期实行“定期计划维 修”制度，其主要特点是将时间周期作为设备维修的基础，只要到了计划维修的时间周期，在无 特殊情况的条件下就必须进行设备大修或小修。这种维修制度对保证电力系统安全运行，提高供 电可靠性起到了“预防为主”的积极作用。随着电气检测技术的进步，以及在线诊断和计算机数 据信息处理的发展，目前正在研究和推广“状态维修”制度。它的主要特点是利用各种测试手段 （包括常规和在线监测）、数理统计和在线诊断等技术，对运行中的电力设备的实际状态、变化 趋势和

49、规律进行科学的预测和评估，做出是否需要进行检修的决定。它与“定期计划维修”的主 要区别，是以实际运行状态取代固定的维修周期。在科学管理的基础上，目前“状态维修”是对 定期计划维修制度有效的补充和完善，它不但可提高供电可靠性，而且具有显著的经济效益。（4）大力采取先进、实用的技术手段和方法来提高供电可靠性。例如：应用计算机网络技术对电 力运行设备动态管理工作；在输电系统带电作业的基础上开展配电系统带电作业工作；应用红外 测温技术开展对运行电力设备进行检测和诊断工作；应用在线检测技术加强电力设备运行可靠性 的监测、维护和管理工作，等等。（ 5 ）提高送电线路和变电站主接线的可靠性。 向城市和工业区

50、供电的变电站进线应采用双回路电 源供电，重要的用户变电站也应采用双回线、双电源供电。双回线供电与单回线供电相比，可靠 性要高得多。同时，加强改善和强化中压配网结构。首先要建设和完善配电系统环网结构，实现 “手拉手”的供电方式，达到故障隔离和快速恢复供电的目的。加强配电自动化建设，配电自动 化更要求配电网络结构的合理合具有环网供电能力，要求各环网开关、负荷开关和街道配电站内 开关的操作机构必须具有远方操作功能，环网开关柜内还必须具备可靠的开关操作电源、蓄电池和馈线终端单元FTU通信设备等应用的工作电源。高压电源变压器、蓄电池和馈线远方终端FTU等设备要稳定、可靠。通信系统不仅要稳定、可靠，而且能

51、不受外界环境的影响和干扰。（6）提高供配电系统的管理水平。配电系统计算机监控和信息管理系统不仅能提高供电可靠性， 而且具有显著的经济效益和社会效益。过去十几年，我国对供电过程的计算机监控和信息管理有 了很大发展。供配电系统是一个庞大的系统，可分为不同的工作领域。配电系统各个不同的领域 正在蓬勃发展不同程度和要求的自动化、智能化以及综合化的控制与管理体系。目前正在研究和 实施的配电管理系统（DMS，就是在输电系统的能量管理系统（ EMS基础上发展起来的综合自 动化系统。它是一个以电力系统中的配电系统，直至用户为控制与管理对象，具备数据采集与监 视（SCADA、负荷控制与管理、自动绘制地图与设备管

52、理、工作顺序管理和网络分析等功能的计 算机控制系统。电能质量控制技术的发展趋势是什么？ 近年来，电能质量控制技术的反展非常迅速，主要体现在以下几个方面。1. 电能质量控制的基础理论研究方面（1）统一的畸变波形下电能质量含义的研究。（2）电能质量的界定方法与评价体系的研究。（ 3）各功率分成的定义及屋里意义的研究。 目前，为适应不同的需要，提出了许多功率成分的定义方法，在其数学表达式、物理意义及实际 应用方面各有所长，目前尚处于研究阶段，离理论与实际统一并易于接受的表达式还有一定的距 离。2. 电能质量的检测及应用仪器和设备方面（ 1）研究不同干扰条件下电能质量的科学测量方法及相应的监测仪和设备

53、。（2） 针对各种电能质量指标均应有合理的计算分析方法，特别是针对不同干扰源的预测计算方法 及其误差的估算等。（3）建立电能质量指标计算分析程序和数据库，及建立电能质量控制装置的系统仿真模型。3. 采用数字化控制技术方面（1）可实现程序控制，改变控制方法或计算方法不必改变控制电路。（ 2）可提高系统稳定性、可靠性和灵活性，同时系统一般可不受温度影响。（ 3）数字化控制装置的重复性好、调试方便、便于批量生产。（4）易于实现并联运行和智能化控制，同时随着告诉数字信号处理器（DSP为基础的实时信号处理技术的迅速发展及 DSP性能的不断改善，用 DSP进行实时信号处理已成为当今和未来数字技 术发展的热

54、点。4. 柔性交流输电技术与柔性交流配电技术的发展与融合方面基于电力电子技术的柔性交流输电技术 （FACTS 与直接服务于用户的柔性交流配电技术（DFACTS相融合，不仅能加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力，而且能加强供电的可靠性和提高电能质量。FACTS与 DFACTS勺共同基础都是电力电子技术，各自的控制器结构和功能也相同，其差别仅在于电气值的不同。两者的融合可实现整个电力系统的优化，也是一种电力发展的必然 趋势。5. 非电力电子技术电能质量控制器的发展方面采用非电力电子技术手段提高电能质量，包括应用新的拓扑改进电路结构，采用新的材料开发新 器件等（这一领域的发展也非常迅速 。如

55、利用合成材料制造绝缘子、避雷器的部件，利用高分 子聚合物或复合材料制成一些性能优良的新型控制器， 其中制成的聚合物型故障电流限制器 （PCL 可显著改善电网和供电系统的控制能力，当PCL受到过负荷或故障电流时，其电阻将会突然增大100多万倍，使电路立即断开。事故消除后，PCL又因冷却而恢复到导体状态。因此，相比目前常规断路器而言，其性能更好，且可反复使用。围绕现代电能质量的管理要做哪些工作？（1 ）提高电能质量要掌握电网状况。要通过对电网的调查、 分析、 监测和评估， 摸清系统的状况、污染的严重程度、污染源的位置及污染的特性。同时，要逐步建立和健全电能质量在线监测网络， 实施定期检测和长期监测

56、相结合的方式，并根据实际监测的结构绘制出电能质量污染分布图。以 对电网的电能质量状况有一个清晰的了解。（2）提高电能质量要积极加强管理。积极加强电能质量的管理工作，制定针对性的管理制度和相 关条例。根据电网电能质量遭受污染的情况，区分污染类型、强弱程度，根据轻重缓急和预防为 主的原则制定整治计划。同时，采取必要的措施和手段，力求做到新的污染不再生产，对已存在 的电能质量污染分布情况及污染源做到心中有底，并积极组织力量，做到有计划、有步骤地重点 突破和综合治理。（3） 提高电能质量需要供用双方共同努力。供电部门有责任向用户宣传维护电网电能质量地重要 性，宣传电能质量受到用电设备污染后对公用电网和用户自身用电造成地影响和危害，宣传贯彻 “谁污染，谁治理”的原则和引导、协助电力用户制定和落实电能质量污染的治理方案、技术措 施等。在确保电能质量提高的前提下，加强非线性负荷对公用电网污染的预防措施和治理，关注 并积极配合敏感负荷与严格负荷的电力用户提出的电能质量指标的需求，并积极采取措施满足电 力用户电能质量的需要。电能质量影响因素及其危害性影响与危害电能质量的因素主要包括哪些方面？ 电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量，从技术上讲，影响电能质量的因素主要包