电能质量概念简介课件

1、1.1.电产品的特殊性电产品的特殊性 电能是一种特殊产品，虽然也具有其他产品的诸多特征(可被测量, 预估,改善,交易等), 但在其形态表现, 生产与消耗流程上以及质量的保证与认同等方面有许多特殊性, 概括有以下三点三点:产品形式单一，产品的生产、输送、分配、消耗几产品形式单一，产品的生产、输送、分配、消耗几乎同时完成乎同时完成产品的不可替换性，质量原因的不唯一性.电能质量的破坏者可能同时也是受害者. -电产品的特殊性电产品的特殊性优质电能是由发、供、用三方共同保证的优质电能是由发、供、用三方共同保证的 电能质量问题的起因和质量评价指标存在分歧 定义不清，改善质量的责任和义务不明 质量经济责任较

2、难判定 劣质电能危害的传播性和潜在性劣质电能危害的传播性和潜在性 多干扰源的诊断、允许值的分配和监测管理 自然干扰源和人为干扰源的影响域难以确定 质量问题的表现形式多样，诱发条件复杂,影响域大 电能质量下降造成的电气环境污染及危害有时是潜 在的-电产品的特殊性电产品的特殊性 2. 2. 现代电能质量概念的提出现代电能质量概念的提出电能质量不是新问题自从交流电力系统运行以来，就有电压和频率出现偏差的问题。 许多可观察到的电能质量扰动现象一直在电力系统发生着，只是由于传统的机电负荷（如照明、加热、电动机等占大多数）对短时电压变化基本没有反映，况且工业生产还没有实现自动过程，设备之间多是相互隔绝的。

3、因此，传统负荷只在供电电压中断时才不能正常工作。但是，将电能质量问题放在突出和重要位置，并将各种质量现象看成一个体系加以研究却是近十几年来的新变化。-现代电能质量问题现代电能质量问题 -现代电能质量问题现代电能质量问题 强化电能质量概念是当代电力系统的需要由于经济和环境的制约，原有的电力系统（电源模式与结构、输配电线路、控制和补偿设备等）已不能满足工业生产的发展需要，当代的电网与负荷结构已经并正在发生着巨大变化（另见下2页）。 符合生产及产品的多样性和个性化趋势与最大地满足用户对电能的需求已成为供电方必须遵守的准则。安全、稳定、优质、经济原则。 符合实际运行需要的质量标准体系(供用双方的共同利

4、益)。 -现代电能质量问题现代电能质量问题 电力工业体制的转变 转变观念公益事业与市场经济的统一。放松管制，电力市场与电商品概念，供给与消耗转变为买卖关系，按质按量论价，引进竞争机制，高品质保证市场占有率等。 是工业生产发达、科技水平提高、社会文明程度进步的表现 在工业发达国家电能质量问题是十分重要的研究领域 通过法律和法规手段予以保证供电合同和质量协议。 3.电能质量问题受到极大关注的原因电能质量问题受到极大关注的原因电网与负荷构成出现新的变化！ 现代电网的特点：网络扩张、可靠性与合格率指标高、自然垄断特性、厂网分开、电力市场化运营、环境保护、管理水平差异、信息（数字）电力系统、综合自动化（

5、计算机技术和通信技术与电力系统的相互融合、渗透）、 提高输电能力（TCSC、FACTS、HVDC）等. 当代用电设备的特点：高科技含量的器件、设备（如电力电子装置）相对传统的机电设备与负荷而言对电磁干扰的敏感性突出, 由其构成的数字自动化系统受到劣质电能的极大影响，并可能由此造成巨大的经济损失（这些非线性用电设备同时又是最大的质量干扰源）。改善效率，以求最小成本，经济驱动力是根本. （据国际会议报告介绍，目前在美国，由于电能质量下降,每年的财经损失达133亿美元。高科技高性能带来的高经济效益与由此产生的劣质电能带来的巨大经济损失是矛盾的对立统一）。 -引起关注的原因引起关注的原因 -引起质量问

6、题的原因引起质量问题的原因n电力系统的一些典型扰动可能引起电能质量问题，如：电力系统的一些典型扰动可能引起电能质量问题，如：n雷电（风雨、冰霜）等自然现象对架空线路的损害；雷电（风雨、冰霜）等自然现象对架空线路的损害；n电容器组和变压器投切；电容器组和变压器投切；n大型负荷设备（如电机等）投入启动；大型负荷设备（如电机等）投入启动；n非线性和不平衡负荷运行；非线性和不平衡负荷运行；n设备（变压器、电缆绝缘等）与电网故障；设备（变压器、电缆绝缘等）与电网故障；n配电变电站或工厂电气运行中的误操作等。配电变电站或工厂电气运行中的误操作等。 质量问题起因调查统计图表供电方调查认为：自然现象：66%用

7、户事件：25%相邻影响：8%自身原因：1%用电方调查认为：自然现象：60%供方事件：17%相邻影响：8%系统故障：12% 4.4. 电能质量的定义电能质量的定义 定义定义1 1：合格电能质量是指，提供给敏感设备的电力和设：合格电能质量是指，提供给敏感设备的电力和设置的接地系统均适合于该设备正常工作。置的接地系统均适合于该设备正常工作。 定义定义2 2：表现为电压、电流或频率的偏差。造成用户设备：表现为电压、电流或频率的偏差。造成用户设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题。故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题。 定义定义3 3：电能质量就是电压质量，合格的电能质量应当是：电能质

8、量就是电压质量，合格的电能质量应当是恒定频率和恒定幅值的正弦波形电压。恒定频率和恒定幅值的正弦波形电压。概念纠正（如概念纠正（如POWERPOWER，FLICKERFLICKER等名词的物理意义）与约定俗成。等名词的物理意义）与约定俗成。-若干常见定义若干常见定义 -示意性关系框图示意性关系框图 电电 能能 质质 量量电电压质压质量量电流质量电流质量用电质量服务质量2服务质量1供电质量 - - 电能质量责任体系电能质量责任体系5.电能质量责任体系电能质量责任体系供电方责任和义务供电方责任和义务（保证电压质量和供电的可靠性）（保证电压质量和供电的可靠性）技术性：技术性：供电电压与理想电压之间的有

9、限偏差和有限电压间断。供电电压与理想电压之间的有限偏差和有限电压间断。非技术性：非技术性：对用户的投诉与抱怨的反应速度和电价的透明度。对用户的投诉与抱怨的反应速度和电价的透明度。用电方责任和义务用电方责任和义务（对电网有限的污染与影响）（对电网有限的污染与影响）技术性：技术性：单一频率的正弦电流波形，并与供电电压同相位。单一频率的正弦电流波形，并与供电电压同相位。非技术性：非技术性：向供电部门按时如数缴纳电费。向供电部门按时如数缴纳电费。 -一项系统工程一项系统工程电能质量问题是一项系统工程电能质量问题是一项系统工程涉及涉及干扰源、感受源、设备与装置、接地系统、电干扰源、感受源、设备与装置、接

10、地系统、电磁兼容、电气环境、监督与管理、标准与法规、技术磁兼容、电气环境、监督与管理、标准与法规、技术与非技术因素等诸多方面，是大面积多领域的综合体。与非技术因素等诸多方面，是大面积多领域的综合体。统一标准，综合协调，分层治理（如谁污染谁治理），统一标准，综合协调，分层治理（如谁污染谁治理），法规约束，监督管理，技术经济的协调与最优法规约束，监督管理，技术经济的协调与最优,最终最终达到共同受益的目的。达到共同受益的目的。 - - 质量管理体系质量管理体系 全面质量管理体系概念全面质量管理体系概念深入分析和探索尚待认识的电磁干扰问题深入分析和探索尚待认识的电磁干扰问题,对电能质量细化分类对电能质

11、量细化分类,制定出科学的符合生产实际制定出科学的符合生产实际的和可操作的考核电能质量的技术指标及其评估的和可操作的考核电能质量的技术指标及其评估方法，推动电能质量先进控制技术的实施，逐渐方法，推动电能质量先进控制技术的实施，逐渐构成一个全面电能质量管理体系，以保证电网的构成一个全面电能质量管理体系，以保证电网的安全稳定和经济优质运行安全稳定和经济优质运行,向用户提供合格的电向用户提供合格的电能和满意的服务。能和满意的服务。 -分类方法分类方法6电能质量的两种分类方法电能质量的两种分类方法 一般分类一般分类 IEC分类分类频率特性频率特性 IEEE分类分类属性特征（如频谱、幅值、持续时间等）属性

12、特征（如频谱、幅值、持续时间等） 特殊分类特殊分类 变化型：变化型：连续出现的现象。电压或连续出现的现象。电压或/和电流的幅值、和电流的幅值、频率、相位差等在时间频率、相位差等在时间轴上的任一时刻总是在发生着小的变化。轴上的任一时刻总是在发生着小的变化。 事件型：事件型：突然发生的现象。电压或突然发生的现象。电压或/和电流短时间严重和电流短时间严重偏离其额定值或理想波形。偏离其额定值或理想波形。 电能质量的分类电能质量的分类 （1 1）IECIEC分类分类表表 1 1 I IE EC C 关关 于于 引引 起起 电电 磁磁 扰扰 动动 的的 基基 本本 现现 象象 分分 类类 传传 导导 型型

13、 低低 频频 现现 象象 传传 导导 型型 高高 频频 现现 象象 谐 波 ， 间 谐 波 感 应 连 续 波 电 压 或 电 流 信 号 系 统 （ 电 力 线 载 波 ） 单 方 向 瞬 变 电 压 波 动 振 荡 性 瞬 变 电 压 凹 陷 （ 骤 降 ） 和 间 断 幅幅 射射 型型 高高 频频 现现 象象 电 压 不 对 称 磁 场 工 频 偏 差 电 场 感 应 低 频 电 压 电 磁 场 交 流 电 网 中 的 直 流 分 量 连 续 波 辐辐 射射 型型 低低 频频 现现 象象 瞬 变 工 频 电 磁 场 静静 电电 放放 电电 现现 象象 （ ESD） 核核 电电 磁磁 脉脉

14、 冲冲 （ NEMP） 电能质量的分类电能质量的分类 （1 1）IECIEC分类分类表表 1 IEC1 IEC 关于引起电磁扰动的基本现象分类关于引起电磁扰动的基本现象分类 传导型低频现象传导型低频现象 传导型高频现象传导型高频现象 谐波，间谐波 感应连续波电压或电流 信号系统（电力线载波） 单方向瞬变 电压波动 振荡性瞬变 电压凹陷（骤降）和间断 幅射型高频现象幅射型高频现象 电压不对称 磁场 工频偏差 电场 感应低频电压 电磁场 交流电网中的直流分量 连续波 辐射型低频现象辐射型低频现象 瞬变 工频电磁场 静电放电现象静电放电现象（ESD） 核电磁脉冲核电磁脉冲（NEMP） 电能质量的分类

15、电能质量的分类 （2 2）IEEEIEEE分分类类表表 2 2 IEEEIEEE 电力系统电磁现象的特性及分类电力系统电磁现象的特性及分类 类别 典型频谱 典型持续时间 典型电压幅值 瞬 冲 击 变 脉 冲 现 振 低频 5kHz 0.3-50ms 0-4pu 中频 5-500kHz 20us 0-8pu 象 荡 高频 0.5-5Mhz 5us 0-4pu 瞬 短 凹陷(骤降) 0.5-30 周 0.1-0.9pu 间 凸起 0.5-30 周 1.1-1.8pu 期 暂 间断 0.5 周-3s 0.1pu 凹陷(骤降) 30 周-3s 0.1-0.9pu 变 时 凸起 30 周-3s 1.1-

16、1.4pu 短 间断 3s-1min 0.1pu 动 凹陷(骤降) 3s-1min 0.1-0.9pu 时 凸起 3s-1min 1.1-1.2pu 纳秒级 5ns 上升 1ms 续表续表 2 2 IEEEIEEE 电力系统电磁现象的特性及分类电力系统电磁现象的特性及分类 类别 典型频谱 典型持续 典型电压 时间 幅值 长 期 变 动 电压不平衡 稳态 0.5-2% 直流偏移 稳态 0-0.1% 波 谐波 0-100th 稳态 0-20% 形 间谐波 0-6kHz 稳态 0-2% 畸 陷波 稳态 变 噪声 宽带 稳态 0-1% 电压波动 25Hz 间断 0.1-7% 工频变化 Hz010. 1

17、min 0.0pu 欠 电 压 1min 0.8-0.9pu 过 电 压 1min 1.1-1.2pu 电能质量的分类电能质量的分类 (2)IEEE(2)IEEE分分类类质量分类小结质量分类小结电压质量包括的内容：电压质量包括的内容：电压偏差、电压频率偏差、电压不平衡、瞬变现象、波动与闪变、暂降（暂升）与间断、电压谐波、电压陷波、欠电压、过电压等。电流质量包括的内容：电流质量包括的内容：电流谐波、间谐波、次谐波、相位超前与滞后、噪声等。 -电能质量分类电能质量分类 -几种质量现象波形几种质量现象波形 低频振荡0100200300400500-400-2000200400010020030040

18、0500-400-20002004000100200300400500-400-200020040002004006008001000-400-200020040002004006008001000-400-200020040002004006008001000-400-200020040002004006008001000-500050002004006008001000-400-2000200400脉冲暂态噪 声高频振荡电力谐波电压暂降电压暂升电压间断 - 电能质量标准电能质量标准7.电能质量标准电能质量标准 电能质量标准是保证电网安全经济运行、保护电气环境、保障电力用户正常使用电能的基本技术依据，是推广电能质量控制技术，实施电能质量监督管理，维护供用电双方合法权益的法规条文。 国际电工委员会（IEC）EMC-61000系列标准 电气与电子工程师协会（IEEE）Std-标准 电能质量国家标准有：供电电压允许偏差（GB-12325-90）；电压允许波动和闪变（GB12326-2000）；公用电网谐波（GB/T14549-93）；三相电压允许不平衡度（GB/T15543-95）和电力系统频