电能质量分析仪的校准

杨胜利福禄克计量校准部2013年如何校准电能质量分析仪讲座提纲电能质量现象的基本概念电能质量分析仪的功能和应用电能质量监测及校准的国内外相关标准规范电能质量分析仪校准所需Fluke标准器功能介绍电能质量分析仪的校准实例如何校准电能质量分析仪谐波畸变加拿大国家研究院捕捉的波形库当今的电力系统中没有幅值稳定的纯正弦电压波形电力系统的负载不再以线性方式消耗电流电网原本高度正弦的波形，现在已经包含明显的畸变电能质量问题及其危害电能质量问题定义：指导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差的任何电力问题波形畸变谐波、间谐波、直流偏置电压波动瞬时、短时、长时间三相不平衡工频变动…电能质量问题危害：测量低劣质量的电能很困难，先前的测量技术不能胜任低劣的电能质量会给计算机系统和工厂设备带来损害，如引发谐振导致电容器、互感器等因过流或过电压损坏，继电保护装置误动作等。不正确测量带来的问题：使得电能收费不准确。既影响使用者也影响供电厂商谐波频谱开关电源类水银灯类变频器类间谐波

和分数谐波基波非整数倍的波形对于50Hz系统100Hz,150Hz,200Hz等是谐波51Hz,93Hz,211Hz等是间谐波对于60Hz系统120Hz,180Hz,240Hz等是谐波61Hz,93Hz,211Hz等是间谐波产生原因变速驱动，感应电机，静态变频器，交流变频器，开关电源，发弧设备电力载波实际就是间谐波波动谐波或调制谐波某些谐波被调制，例如基波，3，5，7，9次谐波幅值固定5次谐波受40Hz调幅，10%调制深度产生原因各种非线性负载：洗衣机，开关电源Flicker闪变电网网络阻抗变化的负载电灯闪变闪变人眼对灯光亮度变化所引起刺激的不适感觉由家用电器、配电网负荷等引起的冲击电流造成的供电电压幅值波动引起是电压波动的特殊情况不影响电气设备正常工作，但引发的灯光闪烁会刺激人体的视感神经用闪变严重度衡量闪变严重度pst短期闪变10分钟短时间闪变严重度的统计描述Pst值为1表示会引起50%人群感觉到的闪变烦扰Plt

长时间闪变2小时长时间闪变严重度的统计描述Pinst瞬时闪变值Pst(1min)是Pinst在1分钟内的积分结果调制深度调制频率三相不平衡理想的三相交流电力系统三相电压为同一幅值，相角互差120°三相不平衡产生原因在于不平衡的电流，三相电网中各相负载不均衡三相不平衡危害导致电动机温升、过热，热损耗增加，缩短使用寿命。保护、控制控制设备受到干扰中性线产生谐波电流暂升暂降暂升工频电压骤然升高到额定电压的110%以上，持续时间达到10ms或1分钟单相短路故障引起其他相电压升高暂降工频电压骤然降低到额定电压的90%以下，甚至中断，持续时间达到10ms或1分钟或更长电网短路故障、大容量电动机启动、雷击、开关操作等引起暂升暂降易引起设备停机、重新启动、误动作等工作异常。讲座提纲电能质量现象的基本概念电能质量分析仪的功能和应用电能质量监测及校准的国内外相关标准规范电能质量分析仪校准所需Fluke标准器功能介绍电能质量分析仪的校准实例如何校准电能质量分析仪电能质量分析仪的定义及应用电能质量分析仪是一种对电力系统的电压电流质量进行监测记录，并对电能质量问题进行分析的专用测量仪器。电能质量分析仪广泛应用在智能电网、新能源、电气化铁路及工业、民用电力设施建设及使用测试中。三相430系列433、434、435434II、435II、437II1740、1750、17601735Norma4000/5000单相43BVR1710Fluke电能质量分析仪Fluke430系列基本功能电能质量分析功能电压测量：1-600-1000Vrms，准确度±0.1%电流测量：0-20kA，准确度±0.5%频率测量：42.5~57.5Hz@50Hz，准确度±0.01Hz功率测量：1-20MW，准确度±1%谐波测量：DC，1~50次暂升暂降测量：0%~200%标称电压，准确度±0.2%不平衡测量：0~5%，准确度±0.15%闪变测量：Pst0~20，准确度±5%列表值瞬变电压：±6kV，±15%光标读数浪涌电流：0-20kA，准确度±1%Fluke430系列基本功能完全符合IEC61000-4-30A级性能功率和电能量损失分析控制信号电压安全等级高600VCATIV/1000VCATIIIFluke430系列基本功能界面讲座提纲电能质量现象的基本概念电能质量分析仪的功能和应用电能质量监测及校准的国内外相关标准规范电能质量分析仪校准所需Fluke标准器功能介绍电能质量分析仪的校准实例如何校准电能质量分析仪新的国际标准---IEC61000-4-302003年2月第一版2008年10月第二版适用范围规范性引用文件术语和定义总则电能质量参数影响量的范围和检定执行IEC61000-4-30：适用范围IEC61000-4-30定义了50/60Hz交流供电系统中测量和解释电能质量参数的方法此标准所包含的测量参数限于能够在电力系统中发生的现象，包括电压和/或电流参数等。此标准针对每个测量参数描述的测量方法目的在于任何符合一致性的仪器，在任何环境条件下，均可获得可靠的、可重复性的和可比较的结果。IEC61000-4-30：测量仪器分级A级测量性能-高精度，例如：需要一致性的结果，用来解决争端合同供电应用的依据行业标准S级测量性能-准确度较A级略低，如用于电能质量统计与调查合同供电应用的依据B级测量性能–准确度低，例如监测电能扰动故障诊断等S级是IEC61000-4-302008年10月第二版新增加的B级即将被后续标准删除、废弃IEC61000-4-30：仪器定级测量A级测量需要在三种不同的电能质量状态重复测试1种纯正弦和平衡的电能质量状态两种变化的电能质量条件状态9种电能质量参数：频率、电压幅值、闪变、不平衡、谐波、间谐波、信号电压、瞬态电压、快速瞬变S级的测量参数减少为7种，不包括瞬态电压、快速瞬变在B级测量中，没有特殊的电能状态定义IEC61000-4-30：

A级要求的测试条件表3-A级测量不确定度测试状态频率闪变电压幅值不平衡谐波谐间波中国电能质量国家标准GB/T15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》GB/T14549-2011《电能质量公用电网谐波》GB/T24337-2009《电能质量公用电网间谐波》GB/T18481-2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》电能质量测量行业标准：DL/T1028-2006《电能质量测试分析仪检定规程》DL/T1028-2006

《电能质量测试分析仪检定规程》适用范围规范性引用文件术语和定义技术要求检定条件检定项目外观及工作正常性检查绝缘电阻和绝缘强度试验电压测量误差的检定频率测量误差的检定谐波电压、谐波电流测量误差的检定谐波有功功率的检定闪变值的检定三相不平衡度的检定测量结果重复性检定结果处理检定周期讲座提纲电能质量现象的基本概念电能质量分析仪的功能和应用电能质量监测及校准的国内外相关标准规范电能质量分析仪校准所需Fluke标准器功能介绍电能质量分析仪的校准实例如何校准电能质量分析仪电能质量分析仪校准所需标准1Fluke6105A/6125A/6135A/6145A

提供校准电能测量仪器所需的多种信号电压0~1080V和电流0~20A/50A/80A可改变的功率因数：-180至+180相位0~100次谐波波动谐波(FluctuatingHarmonics)间谐波(InterHarmonics)闪变暂升暂降三相不平衡(6135A/6145A)足够的准确度和溯源性电压42ppm,电流47ppm相位0.002°功率62ppm6105A输出菜单用鼠标点击下列各项即选择该功能L1/L2/L3/N

选择输出通道Enabled/Disabled

使能/禁止电压或电流功能Sine/Harmonics纯正弦／谐波Fluct：调制谐波Inter：

间谐波Flicker：闪变Dip：

暂升暂降6105A波形菜单用SELECTmenu键选择设置选择波形菜单Waveformmenu连续按

Escape键，到达上面顶级菜单在波形菜单可以编辑各种功能的参数设置（可以使用软键操作，用鼠标点击更方便）在Waveformmenu波形菜单，选择各种功能参数：

谐波，调制谐波，间谐波，闪变，暂升暂降编辑

编辑

编辑

编辑

编辑

电能谐波

调制谐波

间谐波

闪变暂升暂降计数频率锁相谐波编辑软启动单位和标准接线端钮后面板其他设置功率定义选择（六种之一）当有闪变、调制谐波、间谐波、暂升暂降时无定义UnitandStandards:单位和标准相位单位:选择弧度/度时间或周期：选择秒或工频周期闪变标准：IEC61000-4-151.1版本或2.0版本三相不平衡度:IEC标准或者NEMA标准FrontPanelTerminals前面板接线端钮：电压输出方式选择二线/四线输出Rear

PanelOutput

Setting：后面板采样脉冲和时钟脉冲输出控制6105A系统设置菜单

可以校准交流电压表、交流电流表、功率表（三线／四线）、功率因数表、相位表、伏安表、无功功率表、电能表、继电器测试仪、电量变送器、

谐波表、闪变表、电参数测量仪、电能质量分析仪、电能事件记录仪…….6140B/6145A功率电能校准系统电能质量分析仪校准所需标准2单相校准-------Fluke52120A

提供校准电能测量仪器所需的多种信号与6105功率标准源闭环使用：

AC120A,0.014%优于5720A

AC2A：0.034%输出量程2A，20A，120A, 直流至10kHz电流输出可浮动850V峰值或600V有效值Fluke的解决方案Fluke52120A

120A跨导放大器

配用线圈后可校准3000A/6000A大于1000A的电流钳：Flukei3000Flukei6000大电流钳的校准问题25

匝线圈校准钳表，例如：Flukei3000柔性电流环的校准问题柔性电流环：均匀缠绕在非铁磁性材料上的环型电流互感器。输出信号是电流对时间的微分。具有电流可实时测量、响应速度快、不会饱和、几乎没有相位误差的特点可应用于继电保护，可控硅整流，变频调速，电阻焊等信号严重畸变的场合。可用52120A/6kA线圈完美校准50匝线圈校准柔性钳表，例如：Flukei6000Flex用MET/CAL软件实现自动校准软件性能仪器支持：全面支持6105A、52120A、8508A等189种标准器金牌用户可直接拥有5000多个校准程序，支持1000多种UUT程序:既可直接执行，也可查看源代码，进行二次开发。接口:支持GPIB、RS-232、LAN、USB接口控制，也可手动键入，实现自动、半自动校准用MET/CAL软件自动校准435谐波设置各次谐波1%的谐波含有率用MET/TEAM软件实现资产管理软件性能数据库MicrosoftSQLServer报告CystalReport2011正式版报告模板可编辑，支持宏语言资产数据管理B/S结构，MET/TEAM基于浏览器运行管理功能全面、强大，支持自定义讲座提纲电能质量现象的基本概念电能质量分析仪的功能和应用电能质量监测及校准的国内外相关标准规范电能质量分析仪校准所需Fluke标准器功能介绍电能质量分析仪的校准实例如何校准电能质量分析仪DL/T1028-2006

《电能质量测试分析仪检定规程》适用范围规范性引用文件术语和定义技术要求检定条件检定项目外观及工作正常性检查绝缘电阻和绝缘强度试验电压测量误差的检定频率测量误差的检定谐波电压、谐波电流测量误差的检定谐波有功功率的检定闪变值的检定三相不平衡度的检定测量结果重复性检定结果处理检定周期如何进行？DL/T1028-2006

9.电压测量误差的检定检定所需标准Fluke6100系列单相或多相标准检定点的选取单通道被检仪器在额定电压量程选取5~10个点多通道仪器每个通道按照单通道的检点逐个检定检定方法标准源法：6100系列直接输出，与被检表单相或多相读数直接比较6100系列设置纯正弦基波1.用SELECTmenu键选择输出设置菜单Outputmenu使能选择的通道并选择正弦：2.

在波形菜单编辑RMS参数设置基波大小sineEnabledHarmonicsDisabledDL/T1028-2006

10.频率测量误差的检定检定所需标准Fluke6100系列单相或多相标准检定点的选取选取被检仪器额定电压为基波电压，额定频率量程50Hz的，在频率量程量程范围内以50Hz为基准选取5~10个频率点。检定方法标准源法：6100系列直接输出，与被检表单相或多相读数直接比较6100系列单相或多相标准UUT6100系列设置基波频率频率锁相谐波/功率软启动单位和标准接线端钮后面板其他设置

Frequency：基波频率，在16－850Hz之间选择LineLock： 选择是否与工频(40-65.9Hz)锁相

调制频率间谐波正弦频率DL/T1028-2006

11.谐波电压、谐波电流测量误差的检定检定所需标准Fluke6100系列单相或多相标准检定点的选取单通道以额定电压和频率为基波电压和频率，按谐波检定点表选取谐波多通道仪器每个通道按照单通道的检点逐个检定检定方法标准源法：6100系列直接输出所要求的谐波电压和谐波电流，与被检表单相或多相各次谐波读数直接比较。6105A设置谐波方式频率锁相谐波编辑软启动单位和标准接线端钮后面板其他设置V,I

andPowerModes

电压电流谐波值编辑方式：AbsoluteRMS方式：以各谐波的有效值直接输入，当谐波增加时，总有效值也增加。%ofRMS方式： 按总有效值的百分比输入，当谐波增加时， 基波会减少，总有效值不变。%ofFundamental:按基波有效值的百分比输入，当谐波增加时，总有效值会增加，基波保持不变。dBofFundamental:按基波有效值的分贝值输入，当谐波增加时，总有效值会增加，基波保持不变。实际相当于上一种。6100系列设置谐波用SELECTmenu键选择设置选择波形菜单Waveformmenu连续按

Escape键，到达顶级菜单在Waveformmenu波形菜单，选择EditHarmonics进入Harmonics谐波菜单进入Harmonics

谐波菜单，选择GridEdit/GraphDisplayMode

（表格编辑/时域或频域编辑）编辑谐波

谐波表格时域/频域复位谐波拷贝粘贴使能/禁止波形6100系列设置相位正序:L2与L1基波电压相位相差-120，L3与L1基波电压相位相差+120正序:L2与L1基波电压相位相差+120，L3与L1基波电压相位相差-120零序：L3、L2与L1基波电压相位相同在一相系统内，以基波电压相位为参考，基波电流相位和各次电压谐波的相位都相对于基波电压的相位谐波电流相位相对于基波电流的相位举例：

基波电流Angle=40,3次谐波电压Angle=30； 3次谐波电压和电流的相位=30-40*3=-90

即3次谐波电压滞后3次谐波电流906100系列谐波表格编辑在Waveformmenu波形菜单，选择EditHarmonics进入Harmonics谐波菜单选择GridEdit方式编辑谐波可以设置各谐波参数次数，

幅值，相位电压电流相位同步编辑6100系列设置间谐波和分数谐波用SELECTmenu键选择系统设置菜单Outputmenu使能选择的通道：选择设置正弦/谐波信号：选择设置间谐波信号：用SELECTmenu键选择设置选择波形菜单WaveformMenu连续按

Escape键，到达顶级菜单用软键选择EditInterharmonics（编辑间谐波）设置各个间谐波的Amplitude幅值Frequency频率Enable使能此间谐波按OPER键输出Inter视频演示：谐波电压电流校准DL/T1028-2006

12.谐波有功功率的检定检定所需标准Fluke6100系列单相或多相标准检定点的选取单通道以额定电压和频率为基波电压和频率，按谐波功率检定点表选取谐波每次注入单一频率的谐波功率多通道仪器每个通道按照单通道的检点逐个检定检定方法标准源法：6100系列直接输出所要求的谐波电压和谐波电流，查看6100的谐波功率指示，与被检表单相或多相各次谐波功率读数直接比较。6100系列的功率指示6100用户可选择六种无功功率定义之一BudeanuFryzeKusters&MooreShepherd&ZakikhaniSharon/CzarneckiIEEE工作组注意有关定义：有功功率P

ActivePower虚功率

Q

ReactivePower无功功率N

NonactivePower

仅在纯正弦时，无功功率=虚功率

Q=N基波视在功率总视在功率谐波视在功率IEEE工作组关于功率的定义IEEE工作组功率定义的建议定义(6100B/6105A):Watts

有功功率；P VA

视在功率；S

W/VA(pf) 功率因数N

无功功率（Nonactive

Power) Sn

除基波外的视在功率P1

基波功率

S1

基波视在功率

Q1

基波虚功率（Reactive

Power）Ph

谐波有功功率

Sh

谐波视在功率

Nh

谐波无功功率DL/T1028-2006

13.闪变值的检定1检定所需标准Fluke6100系列单相或多相标准检定点的选取检定闪变值的电压宜选取230V（50Hz）短时闪变值为1时，电压变动频率、变动幅度及变动量按下表设置多通道仪器每个通道按照单通道的检点逐个检定DL/T1028-2006

13.闪变值的检定26100系列单相或多相标准UUT检定方法标准源法：6100系列直接输出，得到闪变标准值，10分钟后由被检仪器得到短时闪变示值Pst，2小时后得到长时间闪变值Plt

，与被检表单相或多相读数直接比较。6100系列设置闪变用SELECTmenu键选择系统设置菜单Outputmenu使能选择的通道：选择设置正弦/谐波信号：选择设置闪变信号：用SELECTmenu键选择设置选择波形菜单WaveformMenu连续按

Escape键，到达顶级菜单用软键选择EditFlicker

（编辑闪变）Flick6100系列设置闪变IEC61000-4-15（1997/2003/2010)闪变表标准：230V和120V系统DL/T1028-2006电能质量分析仪检定规程：短期闪变严重度PST可由编程电压计算出来

ΔV／V调制深度,CPM，调制频度（变化次数/分）Pst

短期闪变值,Pinst

瞬时闪变值Waveform调制信号波形DutyCycle矩形调制占空比按OPER键输出5种特定闪变（IEC2.0）Extended

Functions频率变动 多次过零 边带谐波相位剧变

占空比变化6100系列设置闪变IEC61000-4-15:2010闪变表标准：230V和120V系统基本闪变：Pst=1时的条件，注意与1997/2003标准稍有不同230V50Hz与230V60Hz差别不大矩形调制CPM电压变化

DV/V(%)120V灯50Hz系统120V灯60Hz系统230V

灯50Hz系统230V

灯60Hz

系统13,1783,1812,7152,71922,5612,5642,1912,19471,6941,6941,4501,450391,0451,0400,8940,8951100,8440,8440,7220,72316200,5450,5480,4070,40940003,426不需测试2,343不需测试4800不需测试4,837不需测试3,263矩形调制CPM电压变化DV/V(%)12,7222,2171,46390,9051100,72516200,402IEC61000-4-15:1997230V互感器接入的闪变仪IEC61000-4-15闪变表标准：230V和120V系统互感器接入的闪变仪输入电压常为57.7V校准此类闪变表时，先按230V设置Pst可由编程电压计算出来，设置ΔV／V调制深度, 注意：新标准与DL/T1028稍不同设置CPM，调制频度（次/分），再设置电压为57.7V使用同样的

ΔV／V使用同样的CPM按OPER键输出，闪变仪应显示230V时的闪变值DL/T1028-2006

14.三相不平衡度的检定检定所需标准Fluke6100系列多相标准，如6145A检定点的选取以额定电压和频率为基波电压和频率，电压分别按三相不平衡度2%和4%测试，电流按三相不平衡度10%和30%测试。检定方法标准源法：6100系列按选取的不平衡度预置计算得出的三相电压和电流进行设置，与被检表不平衡度读数直接比较。6140系列UUT6100系列设置三相不平衡不平衡度NEMA:线电压有效值与三相线电压平均有效值的最大偏差与三相线电压有效值的百分比

6100系列设置直流电压和直流电流直流电压和直流电流是0次谐波，需要使能谐波功能。

选择AbsoluteRMS绝对有效值输出设置基波幅值为零，设置0次谐波DCOffset直流偏置值直流电压输出范围：0V～504V直流电流输出范围：0A～10A6100系列设置调制谐波在FluctuatingHarmonics调制谐波按

Waveshape

软键设置各个谐波的

Harmonic谐波次数，Ampitude谐波幅值，Angle初相角设置各个调制谐波的Depth调制深度Frequency调制频率Waveform调制波形DutyCycle，（方波）占空比按OPER键输出前一谐波下一谐波谐波调制波形拷