| 动态电能质量监测仪的设计与实现（二） 2 电能质量概述 现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度成为一个国家发展水平的主要标志之一。随着电力市场的形成和推进，电力部门不仅要满足用户对电力数量不断增长的需求，还必须满足较高电能质量的要求。电能质量问题己经受到电力部门和用户的广泛关注[2~5]。下面对电能质量有关问题做一个介绍。 2.1电能质量的概念 一个理想的电力系统以恒定的频率(50赫兹)正弦波形，按规定的电压水平(标称电压)对用户供电。在三相交流电力系统中，各相的电压和电流应处于幅值大小相等，相位互差120”的对称状态。由于系统各元件(发电机、变压器、线路等)参数并不是理想线性和对称的，负荷性质各异且随机变化，加之调控手段的不完善以及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态在实际中并不存在，而由此产生了电网运行、电气设备和用电中的各种各样的问题，也就产生了电能质量(PowerqUaliyt)的概念。从普遍意义上讲，电能质量是指优质供电，它包括频率、供电持续性、电压稳定和电压波形[4l1。迄今为止，人们对电能质量的技术含义还存在着不同的认识，这一方面是由于人们看问题的角度不同，如电力部可能把电能质量简单地看成电压与频率的合格率，并且用统计数字来说明电力系统99%是符合质量要求的;电力用户则可能把电能质量笼统看成是否向负荷正常供电;而设备制造商则认为合格的电能质量就是指电源特性完全满足电气设备正常设计工况的需要，但实际上不同厂家和不同设备对电源特性的要求可能相差甚远。另一方面，对电能质量的认识也受电力系统发展水平的制约，特别是用电负荷的性能和结构。什么是电能质量?EIEE技术协调委员会正式采用“powerqualiyt”这一术语，并且给出了相应的定义:合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合该设备正常工作的。这个定义的缺点是不够直接和简明。文献[2]采用的电能质量定义为:导致用户设备故障或不能正常工作的任何异常现象，如电压、电流或频率偏差，电压凹陷、谐波等。这个定义较简洁，也概括四川大学工程硕士学位论文(2005)工程领域电气工程了电能质量问题的成因和后果。当然这里的偏差应广义理解，甚至应包括供电可靠性。除此之外，在这一研究领域的许多文献和报告中还采用了一些未得到公认的术语和补充定义。如: 1.电压质量(yolgatequaliyt)，即用实际电压与理想电压间的偏差(应理解为广义偏差，即包含幅值、波形、相位等)，以反映供电部门向用户供给的电力是否合格。 2.电流质量(c~tuqaliyt)，即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，以保证统以高功率因数运行。这个定义有助于电网电能质量的改善，并降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的质量问题，而后者往往并不总是由用电造成的。 3.供电质量(qualytiofsPuply)，它包括技术含义和非技术含义两部分。技术含义有电压质量和供电可靠性;非技术含义是指服务质量(q耐ytiofesvrcie)，它包括供电部门对用户投诉与抱怨的反映速度和电力价格(合理性、透明度)等。 4.用电质量(qualytiofcnosUmptino)，包括电流质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等。它反映供用电双方相互作用与影响中用电方的责任和义务。实际上，供电系统只能控制电压的高低，不能控制某一负载汲取的电流的大小。因而大多数情况是在讨论电压质量问题。本文中的电能质量主要指电压质量。
2.2电能质量参数分类
为了系统地分析研究电能质量现象，并能够对其测量结果进行分析，从而找出引起电能质量问题的原因和采取针对性的解决办法，将电能质量进行分类和给出相应的定义或规定是很重要的。对于电能质量现象可以从不同角度分类。针对我国目前对电能质量的研究、分析和监测，主要集中在现有电能质量国家标准的六个方面:供电电压偏差;电力系统频率偏差;公用电网谐波;电压波动和闪变;三相电压不平衡度;过电压。电能质量监测主要是针对电能质量的各项指标(参数)，实时地、定时地或者根据需要随机地进行观测和监视，以便随时了解监测范围内电网的电能质量状况和趋势。 2.2.1电压偏差[16] 用电设备的运行指标和额定寿命是对其额定电压而言的。当其端子出现电压偏差时，其运行参数和寿命将受到影响，影响程度视偏差的大小、持续的时间和设备状况而异，电压偏差计算公式如下:电压偏差(%)=(实际电压一额定电压)/额定电压x100%《电能质量供电电压允许偏差》(GB12325一90)规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为: (l)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%;
(2)10KV及以下高压供电和低压电力用户为额定电压的+7%一一7%;③低压照明用户为额定电压的+5%~一10%。为了保证用电设备的正常运行，在综合考虑了设备制造和电网建设的经济合理性后，对各类用户设备规定了如上的允许偏差值，此值为工业、企业供配电系统设计提供了依据。 2.2.2电压波动和闪变 供电电压在两个相邻的、持续时间在sl以上的电压有效值U:和UZ之间的差值，称为电压变动[8ll。电压波动是一系列电压变动或连续的电压偏差。电压波动值为电压有效值的两个极值Umxa和Umni之差△U，常以其标称电压饰的百分数表示其相对百分值，即单位时间内电压变动的次数称为电压波动的频度丫，一般以mni.l或s一，作为频度的单位。电压波动波形，在分析时可抽象地将工频电压u(或功看作载波，将波动电压v看作调幅波。波动电压可能是具有单一频率的正弦波，也可能是具有任意形的调幅波。-~‘翌旦崖迷巫丝巡鱼处迎些‘一一一一一到丝塑过犷呸旦一一电压波动常会引起许多电工设备不正常工作1241。如果电压波动引起白炽灯闪变，我们就称发生了电压闪变。闪变是人对照度波动的主观视感。闪变的主要决定因数有: 1.供电电压波动的幅值、频度和波形;
2.照明装置，以白炽灯的照度波动影响最大，而且与白炽灯的瓦数和额定电压等有关;
3.人对闪变的主观视感。由于人们视感的差异，需要对观察者的闪变作抽样调查。 供电系统的电压波动和闪变多由用户的波动性负荷所引起。波动性负荷可分为周期性的和非周期性的两大类，其中，周期性的或接近周期性的波动性负荷对闪变的影响更为严重。波动性负荷主要有:电弧炉、感应炉的变频电源、绞车、轧机、电动机起动(尤其是频繁起停的工况)、采矿的挖掘机、锯木机和粉碎机等。这些波动性负荷，影响和危害公共连接点(PCC)上的其它用户设备，必须引起重视。
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