电能质量的监测与监测仪器的选择

IEC（1000-2/4）标准对电能质量是这样定义的：电能质量是指供电装置在正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。最严重的电能质量问题是电压跌落（sags）和电压完全中断。针对过去对各种扰动引起的电能质量问题（干扰）提法不一，IEEE第22标准统筹委员会（IEEE Standards Coordinating Committee 22）(电能质量)和其它国际委员会推荐如下几种术语来描述主要的电能质量干扰，各术语的定义如下：

电压跌落（ sags）：电压或电流有效值降至额定值的10%～90%，持续时间为0.5个周期至一分钟。 电压中断（ interruptions）：在一相或多相线路中完全失去电压（低于额定值的10%）一段时间。持续时间0.5个周期至3S为瞬时中断；持续时间3S至60S为暂时中断；持续时间大于60S为持续中断。 电压上升（ swells）：电压或电流有效值升至额定值的110%以上，典型值为额定值的110%～180%，持续时间为0.5个周期至一分钟。

电压瞬变（ transients）：是指在一定时间间隔内两个稳态量之间的变化。电压瞬变可以是任意性的单方向脉冲或是第一个峰值为任意极性的衰减振荡波

过电压（ overvoltage）：电压额定值的110%～120%，持续时间大于1分钟。 欠电压（ undervoltage）：电压为额定值的80%～90%，持续时间大于1分钟。

谐波（ harmonics）：频率为电源基波频率整数倍的正弦电压或电流。由电力系统中的装置和负载的非线形特性引起的波形畸变可分解为基波和谐波之和。

间谐波（ interharmonics）：电压和电流的频率不是基波频率的整数倍，间谐波主要由静止变频器、周波变频器、感应电机和电弧设备产生，电力载波信号也认为是一种间谐波。

电压缺口（ notches）：持续时间小于0.5个周期的周期性的电压扰动。电压缺口主要是电力电子装置由一相换至另一相时参与换相的电路瞬时短路造成的，与电压缺口有关的频率分量很高，采用谐波分析仪测量可能是很困难的。

电压波动 (fluctuations)（闪变）：电压波动（闪变）是指电压幅值在一定范围内有规律地或随机地变化。其电压幅值的变化通常为额定值的90%～110%。这种电压波动常称为电压闪变。闪变一词是从电压的波动引起电灯的闪动得来的。在输电和配电系统中电压闪变主要是电弧炉引起的。 二、开展电能质量监测的必要性

对供电质量及可靠性的要求日益提高和用户的工艺过程水平的发展相联系的。在电力发展的初期，电力负荷主要是照明，人们知道停电后马上点燃蜡烛，并无多大怨言。但当主要电力负荷逐渐为工、农业生产和商业所代替后，一停电就会造成相当大的损失。因此就出现了双电源、重合渣装置等技术措施来提高供电可靠性。近代科技进步又促进生产过程的自动化和智能化，对电能质量提出了更高更新的要求。一个计算中心失去电源 2S就可能破坏几十小时的数据处理结果或上百万元的经济损失。在大型机器制造厂，0.1S的电压突降就可能造成异常的生产状况和质量破坏。当今自动化设备的连续精加工生产线，它们对配电系统中的干扰异常敏感，几分之一秒的不正常供电就可能在工厂内部造成混乱，其损失是难以估量的。这些用户对不合格电力的容许度严格到1-2周波 。现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。而谐波的严重危害和所造成的损失经常被人们提及。无人值守变电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能质量问题。由于目前国内电能质量控制方面的研究大多局限在谐波问题的范围内，因此，着重谈一下谐波的危害。谐波引发系统事故。如谐波对保护干扰，引起大同二电厂200MW发电机跳闸，使北京大面积停电事故，河南电网220KV计驻线跳闸，驻马店、信阳地区大面积停电事故，山西晋东南电网瓦解，大面积停电事故。

三、电能质量监测的方式及内容

连续监测： 对重要的变电站的公共供电点的电能质量实行连续监测，监测的主要技术指标：供电频率、电压偏差、三相电压不平衡度、负序电流、有功功率、电网谐波、功率因数。控制内容：供电频率控制已由电力调度中心承担，电能质量控制主要指当电压偏差、三相电压不平衡度、电网谐波等指标越限时，发出报警或控制指令。连续监测任务主要由安装在变电站内的电能质量监测仪完成。

定时巡回检测： 主要适用于需要掌握供电电能质量而不需要连续检测或不具备连续检测条件而采用的检测方式。居民、商业及小工厂供电系统公共点的供电质量检测。根据重要程度一般一个月或一季度检测一次即可，巡回检测任务主要由便携式电能质量分析仪或手持式谐波分析仪完成。

电压波动和闪变指标是不需要在线连续监测的。若在供电范围内，负荷变化不大，一般半年或一年检测一次即可。电压波动和闪变的测量可由闪变仪或便携式电能质量分析仪完成。

专项检测： 主要适用于干扰源设备接入电网（或容量变化）前后的检测方式，用以确定电网电能质量指标的背景状况和干扰发生的实际量或验证技术措施效果。此项监测任务一般由便携式电能质量分析仪完成。在完成电能质量检测和监测的同时，电能质量监测点的选择将直接关系到检测和监测结果。电能质量监测点的设置，应综合考虑下列因素： 1.应覆盖主网及全部供电电压等级，并在电力网内（地域和线路首末）呈均匀分布；2.满足电能质量指标调整与控制的要求；3.满足特殊用户和订有电能质量指标条款合同的用户的要求。各类检测方式检测点的具体设置，根据电能质量不同指标的特点不同，并应按照有关国家标准、规则结合本电网实际而确定。 四 .如何选用电能质量监测与分析仪器

根据监测方式的不同，电能质量监测仪可分为电能质量远程监测仪、便携式多功能电能质量分析仪和手持式谐波分析仪

（1） 电能质量远程监测仪：

主要功能和特点：连续监测公共供电点的电压偏差、三相电压不平衡度、电压谐波、频率偏差、及用户注入电网的谐波电流和负序电流；电能质量指标超限报警及数据录波；完善的网络通讯功能；实现对供用电方的双向监督和电能质量故障分析与录波。

适用监测方式：公共供电点电能质量连续监测；多点监测组成区域电能质量监测网。

（2） 便携式多功能电能质量分析仪： 1）输入通道多，动态范围大，多种触发方式；2）可以记录分析电能质量全部指标，多种工作方式可选，内存量大；3）应用窗口宽度可变的FFT，小波变换等先进的数据信号处理方法；4）良好的软件平台，具备二次开发能力；5）丰富的软件功能和方便的操作界面。 适用方式：专项测试 ,干扰源设备介入电网（或容量变化）前后的监测；滤波装置调试及功能评估测试；科学研究测试；现场定时测试。

（3） 手持式谐波分析仪： 1）单相电压、电流输入；2）测试分析电压，电流的基波有效值，真有效值，2-50次谐波，有功功率，功率因数；3）波形存储，回放，通讯接口及软件。 适用监测方式：现场定期检验，非线形电力设备调试。

我们在考虑购买电力质量分析仪器时除了应注意仪器的仪器的技术参数和性能以外，还应注意以下几点： 一些用户过于注重功能和价格两个因素，购买价格降下来了，但是由于可靠性太差，经常出故障造成维修费用大幅度上升，因此在技术性能中，要注意仪器长期运行的可靠性和运行成本。

仪器的安全性能应是仪器性能中的第一重要因素，否则会造成重大事故或不能使用，这里要特别注意电压、电流各输入回路之间及输入端子与仪器外壳之间绝缘电阻要大于 20MΩ，这是用户最容易忽略的指标。有些制造厂家为了降低制造成本，在电压输入端不使用高精度、宽频带的电压隔离模块，使仪器绝缘性能不能满足要求，影响仪器使用的安全性这是用户在选用仪表时要特别注意的。

结构与外观、功能、技术性能、服务、资信度五个评价因素。如何判定电能质量监测仪器的优劣，要综合考虑以上五个因素，没有一定标准。例如便携式仪表可能结构与外观很重要，实验室仪器对技术性能要求 ，工程上使用仪器读可靠性和服务及资信度要求更高些。

综上所述，加强电能质量控制的研究和监测工作已成为电网安全、效运行的一项重要保障措施。