电能质量问题与解决方案研讨

本资料来源电能质量——问题与解决方案PowerQuality

——Issues&Solutions1.电能质量问题的提出电能是一种特殊的商品,既具有以商品形式向用户出售的性质,又具有为千百万用户服务的公用事业性质。由于电能的供应带有一定的垄断性（特别是国内）,电力用户往往在使用电力企业所供的电能时,对其质量的波动或不良情况也无可奈何。故早期制订的常规电能标准,其要求不够严格,相当长时间内没有重大改进。用户与电力企业之间矛盾不断发生20世纪后半世纪,世界科技发展速度加快,特别是信息产业的突飞猛进，传统的电能质量标准已无法适应用户需要,迫使电力企业和有关学术组织不得不对电能质量标准作出较大的修订补充，从而全面关注电能质量的分析和控制问题。1.1计算机及信息设备对电能质量的要求计算机安全运行电压图（byCBEMA1996）绿色表示正常工作，黄色表示不能正常工作，红色表示对设备将造成损坏。可见，运行电压偏移额定值的程度和持续时间，直接关系到设备的功效和安全性。持续时间运行电压周波(60Hz)1.2电能质量问题影响的严重性供电可靠性问题对美国工业每年造成损失为250－500亿美元。如惠普公司集成电路工厂停电20分钟将引起3000万美元损失。大量电力电子装置的使用、电容投切等造成负荷不对称并引起严重的电能质量问题。电压低于0.9额定值时，某些电动机将不能正常工作。高次谐波会导致对精密电子设备工作的干扰和电器设备的异常发热，造成设备的永久性损坏。供电电压的闪变和三相不对称，则直接影响各种电气设备正常运行。IBM的研究结果电能质量问题是造成数据丢失的最大原因！芯片测试当电压低于85％时，测试仪停止工作，芯片、主板可能被毁；PLC

早期的产品，当电压低于10％时，仍能持续工作15个周波(可编程控制器)

新版产品，当电压低于(50～60)％时，PLC停止工作；而2

年后资料表明，当电压低于81％时，PLC停止工作；一些I/O

设备，当电压低于90％、持续时间仅几个周波，就会被切除。机器人由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工 具，为保证产品质量和安全，工作电压槛值一般设为90％， 当电压低于此值、持续时间超过2～3个周波时，被跳闸。

直流马达当电压低于80％时，直流电机被跳闸。变频调速当电压低于70％，持续时间超过6个周波时，VSD被切除。 而对于一些精细加工业中的电机，当电压低于90％、持续时 间超过3个周波时，电机就会被跳闸而退出运行。

马达 研究表明：当电压低于50％～70％、持续时间超过1个周波，接接触器触器就会脱扣。

计算机 当电压低于60％，持续时间超过12个周波时，计算工作将 到影响，如数据丢失。电压跌落对一些设备的危害我国电网电能质量问题更大故障率与供电可靠性差据1995年203个供电局/电业局统计，平均供电可靠率仅为99.075%；电压波动大。我国部分城网电压合格率仅为82%~86%；供电网谐波污染严重。变流电源、家用电器、冶金、化工企业大型冲击电源、电气化牵引设备等都是主要的谐波源，造成电压波形畸变、电压波动、闪变和三相不平衡。

2.电能质量问题的分类（1）电压质量问题：闪变瞬时过电压、跌落谐波、畸变各相电压不平衡电流质量问题：电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变流入电网的谐波电流无功、不平衡负荷电流低频负荷变化造成的闪烁等

2.电能质量问题的分类（2）稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括谐波、次谐波、波形下陷以及噪声等；动态电能质量问题通常以频谱和暂态持续时间为特征，分脉冲暂态和振荡暂态两大类。

主要体现为电压质量问题电压跌落占其中很大的比例几种动态电压质量问题的示意图波形

3.国外对电电能质量量的认识识针对电能能质量问问题，美美国电科科院（EPRI）提出一一个分三三步走的的研究策策略：第一步：：电能质质量问题题分析美国在300多个电厂厂/电站安装装了电能能质量监监测仪（（PQNodes）第二步：：发展电电能质量量控制器器EPRI与西屋公公司成立立西屋科科学院，，研究固固态断路路器（Solid-stateCircuitBreaker）、静止止无功补补偿器(STATCON)和动态电电压恢复复器等（（DynamicVoltageRestorer，DVR)等电力电电子式电电压质量量控制装装置。第三步：：与电力力公司合合作，开开展应用用推广研研究。4.国内对电电能质量量问题的的认识☆很长一段段时间，，只是关关心有没没有电的的问题，，即供电电的可靠靠性；☆20世纪后半半世纪,国内电力力企业和和有关学学术组织织不得不不对电能能质量标标准作出出较大的的修订补补充。传统的电电能质量量只包含含频率、、电压和和可靠性性(即不断电电)三个方面面。随后后,部分事故故和用户户投诉使使人们认认识到电电网中的的谐波和和三相不不平衡现现象的严严重危害害性。此后,电压波动动和闪变变也已引引起足够够重视,在电能质质量标准准内也已已列入此此项内容容。☆2000年以前，，我国对电电能质量量已先后后颁布了了几个国国家标准准,对电压允允许偏差差、电压压允许波波动和闪闪变、电电网谐波波、三相相电压允允许不平平衡度、、电力系系统频率率允许偏偏差等作作出了明明确的规规定。☆目前前和将来来，推广广电能质质量体系系的实际际应用，，进一步步研究电电能质量量的分析析方法和和控制措措施。6.改善电能能质量的的首要问问题——电能质量量分析与与监测目的：通通过在特特定地点点设置电电能质量量分析和和监测装装置，评评估其电电力供应应与负荷荷之间的的兼容性性，分析析电能质质量的各各项指标标，为评评价电力力供应和和改善电电能质量量提供依依据。IEEE标准Std1159-1995，专门对对电能质质量监测测提供了了一系列列规范。。6.1电能监测测装置的的一般功功能信号调理理，（PT/CT变换）数据采集集，各项电能能质量指指标的计计算与分分析，电能质量量指标体体系的设设置，电能质量量报表，，数据记录录，包括括短期录录波和长长期数据据备份，，信息呈现现、即良良好的人人机界面面，等。。测量硬件件＋分分析和和显示软软件6.2电能监测测装置的的种类（（1）便携式电电能质量量分析仪仪优点：使用方便便，成本较低低…缺点：信号通道道数有限限；对一些长长期性电电能质量量指标不不便进行行监测…6.2电能监测测装置的的种类（（2）固定式电电能质量量监视装装置优点：容容量大，，可长时时间不间间断监视视缺点：成成本高。。较好的解解决方案案在已有的的硬件系系统（如如数字录录波器））中引入入电能质质量分析析软件，，从而有有利于降降低成本本，增强强功能。。7.先进的电电能质量量分析软软件特征：适用于各各种硬件件平台，，固定式式还是便便携式的的；离线或在在线分析析；可以对电电网各个个点的电电能质量量数据进进行综合合管理和和分析，，并进而而对广域域电网的的电能质质量进行行总体评评估；适应多种种输入数数据，对对COMTRADE格式的良良好支持持；用户可定定制的、、全面的的电能质质量指标标体系和和标准；；先进的电电能质量量分析