电气化铁路电能质量问题分析
Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2016, 4(1), 1-8
Published Online February 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/f35525588.html,/journal/aepe
https://www.360docs.net/doc/f35525588.html,/10.12677/aepe.2016.41001
Analysis of Power Quality Issues of
Electrified Railway System
Jinhao Wang1, Long Xu1, Lei Feng1, Huipeng Li1, Xiaohui Lv2, Yonghai Xu2
1Shanxi Electric Power Company and Electric Power Research Institute, Taiyuan Shanxi
2School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electric Power University, Beijing
Received: Mar. 2nd 2016; accepted: Mar. 24th, 2016; published: Mar. 28th, 2016
Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY).
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Abstract
Railway electrification has advantages such as high speed, heavy load, high energy utilization and good economic benefits. But the traction load of electrified railway is a high power, single phase and nonlinear load, its access to the grid will bring about power quality problems such as har-monics, three-phase imbalance which go against safe and economic operation of power system.
Firstly after electrified railway connects to power system the characteristics of power quality are introduced in this paper. The main problems, harmonic and negative sequence caused by the trac-tion load of electrified railway, are analyzed in detail. Then, the influence of harmonic and nega-tive sequence on power system is summarized. Finally, the current measures to improve the pow-er quality of the utility grid are classified. A reference is provided for the power quality evaluation and treatment after the electrified railway connects to power system.
Keywords
Electrified Railway, Power Quality, Harmonics, Three-Phase Imbalance, Evaluation, Treatment
电气化铁路电能质量问题分析
王金浩1，徐龙1，冯磊1，李慧蓬1，吕晓慧2，徐永海2
1国网山西省电力公司电力科学研究院，山西太原
2华北电力大学电气与电子工程学院，北京
王金浩等
收稿日期：2016年3月2日；录用日期：2016年3月24日；发布日期：2016年3月28日
摘要
电气化铁路具有高速化、重载化、能源利用率高、经济效益好等优点。但电气化铁路牵引负荷属于大功率非线性单相负荷，接入电网后会对给其供电的电力系统带来谐波、三相不平衡等电能质量问题，不利于公用电网安全、经济运行。本文首先介绍了电气化铁路接入电网电能质量特性，主要对电气化铁路牵引负荷引起的两大主要电能质量问题谐波和负序进行详细分析；然后对电气化铁路接入电网后产生的谐波、负序对电力系统各环节的影响进行了总结；最后对目前常用的改善公用电网电能质量措施进行分类，为电气化铁路接入电网电能质量评估、治理提供参考依据。
关键词
电气化铁路，电能质量，谐波，三相不平衡，评估，治理
1. 引言
近年来，我国电气化铁路发展迅速。电气化铁路牵引负荷主要是交直型和交直交型电力机车，交直型电力机车以韶山(SS)型机车为代表，交直交型机车主要有HXD系列和CRH系列。电力机车一方面从公用电网获得电能，另一方面，作为大功率非线性单相负荷，电力机车将会产生谐波和负序电流注入公用电网，危害电网安全经济运行。电气化铁路发展至今，其给电力系统带来的谐波和三相不平衡等电能质量问题等一直备受关注，这些电能质量问题会给电力系统各个环节带来危害[1]-[3]。
本文首先描述了电气化铁路接入电网带来的电能质量问题，重点介绍了单相非线性牵引负荷接入三相系统后引起的谐波、负序问题。其次，对谐波、负序给电力系统带来的危害进行了总结。最后对改善公用电网电能质量问题的措施进行分类，主要分为两大类：一类是对牵引供电系统做出的改进；一类是补偿装置的应用。改善公用电网电能质量需要电力部门与铁路部门的协同合作，正确认识电气化铁路牵引负荷接入电网带来的电能质量问题并采取针对性的治理措施，实现电力部门和铁路部门的双赢。
2. 电铁负荷接入电网电能质量特性
2.1. 谐波特性
电力机车为波动性很大的大功率单相整流负荷，具有不对称、非线性、波动性等特点，产生的谐波具有以下特点[4]：
1) 谐波幅值随机波动。谐波电流随基波电流剧烈波动，谐波电流峰值持续时间较短，且波动范围很
大。
2) 谐波相位广泛分布。电气化铁路牵引负荷相位分布广泛，各次谐波向量可在复平面四个象限间随
机分布。
3) 谐波次数奇次为主。电气化铁路稳态运行时牵引负荷只产生奇次谐波，其中以3次谐波含量最大。
4) 谐波电流影响范围广。电气化铁路牵引负荷产生的任意次谐波都通过110 kV/220 kV电压等级注
入并进一步影响其他电压等级，并且不受变压器接线方式的影响。
2.1.1. 交直型电力机车谐波特性
我国交直型电力机车主要有韶山型(SS型)机车，很长一段时间内被广泛应用于客运、货运。SS系列
王金浩等
机车主要有SS3、SS4、SS6、SS8、SS9等车型，目前，很多车型仍旧被使用。交直型电力机车采用直流传动方式，机车工作原理图如图1，由于采用大量电力电子设备，将会产生谐波电流注入电网，影响电网电能质量。文献[5]通过对SS系列机车谐波含有率进行分析，总结出了SS型各典型车型的谐波含量值如表1所示，通过表1可以看出不同型号交直型电力机车谐波特性大体相同，谐波含量较高，且主要以3、5、7次等奇次谐波为主。
2.1.2. 交直交型电力机车谐波特性
我国交直交型电力机车目前投入使用的主要有CRH系列和HXD系列。交直型电力机车工作原理图如图2，谐波电流主要由整流装置产生，不同型号交直交型电力机车整流装置不同。其中，CRH2型机车采用三电平四象限PWM整流装置，CRH1、CRH3、CRH5型机车采用并联二重化的两电平整流装置，而HXD系列机车使用的整流装置为单相两电平四象限整流装置[6]。交直交型机车的谐波特性因整流装置的不同而有所差异。整体来说，交直交型机车谐波含量较交直型机车低，畸变率也大大降低，但会产生频谱较宽的高次谐波，主要集中于载波频率偶数倍附近。比如CRH2四象限变流器的载波频率为1250 Hz，其高次谐波主要为45、47、49、51、53、55等次谐波，CRH5两个四象限整流器的三角载波频率同为250 Hz，其高次谐波主要含有15、17、19、21、23、25等次谐波。
2.2. 负序特性
电气化铁路牵引负荷是单相工频交流负荷，电力系统向其供电时，电铁牵引负荷将向电力系统注入大量负序电流，引起电力系统三相不平衡。公用电网中的三相电通过牵引变压器转化为单相电供给牵引负荷，因此不同接线形式的牵引变压器将引起负序电流的不同。目前我国牵引变压器普遍采用的接线方式有：YNd11接线、V/V接线、Scott接线和阻抗匹配平衡接线。研究表明[7]，V/V接线和YNd11接线方式下，其牵引负荷对电力系统的负序影响相同，当两供电臂电流相同时，负序影响最小；而Scott接线与阻抗匹配平衡接线在电力系统中引起的不平衡度相当，特别的当两臂负荷相同时，电力系统三相对称，负序影响最小，此时不平衡度为0。总体来说，Scott接线和阻抗匹配平衡接线牵引变压器对电力系统带来的负序影响最小。
2.3. 功率因数低
我国电力机车大多采用整流型电力机车，由于交流侧电流波形畸变以及整流换向过程中重叠导通角的影响造成功率因数偏低，一般为0.8~0.85。由于牵引网阻抗的影响，牵引变电所牵引变压器低压侧功率因数要降低0.01~0.05；高压侧功率因数要降低约0.05[7]。采用交直交型电力机车后，功率因数较交直型电力机车大大提高。电力机车功率因数低使得无功功率过大，造成供用电设备利用率降低，电能损失增加，输电线路的电压损失增加等。
3. 谐波、负序对公用电网的危害
谐波和负序问题是电气化铁路接入电网引起的主要电能质量问题，对公用电网的危害主要可分为以下几个方面[1]-[3]：
1) 电机。引起发电机附加损耗和振动，降低容量利用率，危害安全经济运行。
2) 变压器。变压器处于三相不平衡状态下运行会导致变压器容量不能充分利用；另外，谐波的存在会引起变压器额外损耗，负序电流中含有谐波时，额外发热导致变压器寿命缩短。
3) 输电线路。谐波和负序导致线路除正常运行产生的损耗外，还会增加负序电流及谐波电流产生的附加损耗，增大线路网损，不利于系统的经济运行。
王金浩等
Figure 1. Working diagram of AC-DC electric locomotive
图1. 交直型电力机车工作原理图
Figure 2. Working diagram of AC-DC-AC electric locomotive
图2. 交直交型电力机车工作原理图
Table 1. Harmonic content of typical models of type SS locomotive (%)
表1. SS型机车典型车型谐波含量(%)
机车类型
SS3 SS3B SS4 SS6 SS8 SS9 谐波次数
3 25 33.3 23 26 29 17
5 14 18.2 11 15 19 6.5
7 9 12.4 7 10 15 2.3
9 5.5 9.5 4.5 7 6 3.5
11 4 7.8 2.4 4 4.5 5
13 1.7 5.9 1.2 2 3 1.8
王金浩等
4) 继电保护和自动装置。谐波、负序分量较大，可能会造成系统中一些继电保护和自动装置误动作，不利于系统安全运行。这些保护如，发电机保护、母线差动保护和线路保护等。
5) 电能计量。配电系统中广泛使用的仪表，如电压表、电流表、功率表等，在谐波的影响下可能会出现计量误差。
4. 改善公用电网电能质量的方法
电铁负荷接入电网带来的谐波、负序、功率因数低等电能质量问题不容忽视，目前国内外常用的治理措施主要分为两大类：针对电气化铁路牵引供电系统的改进及补偿装置的应用。
4.1. 针对牵引供电系统做出的改进
针对电气化铁路牵引供电系统做出的改进措施主要有：提高外部系统的短路容量，对牵引变压器的改进，牵引网的换相序连接及同相供电系统的研究等。
4.1.1. 提高外部系统短路容量
公共连接点(PCC)的电压畸变率、电压不平衡度等与短路容量成反比，因此，为缓解电铁负荷接入电网引起的电能质量问题，应尽可能提高外部系统的短路容量[8]。一般来说，供电电压等级越高，对应的系统短路容量也越大。牵引供电系统的进线电压采用高电压等级可以减小电铁负荷对电力系统的谐波负序影响，与此同时，采用高电压等级供电也可增加系统的供电可靠性，满足电气化铁路可靠性要求。
4.1.2. 平衡变压器
电气化铁路牵引变压器按接线方式可分为：单相接线牵引变压器、三相接线牵引变压器(V/V接线、YNd11接线)和三相/两相平衡接线牵引变压器(Scott接线、阻抗匹配平衡接线)。从负序特性的分析得出，两臂负荷接近时采用平衡接线变压器降低负序影响效果较为理想，针对平衡接线变压器及电气化铁路需要，我国基于自主知识产权开发多种平衡变压器产品[9] [10]，同时为使其改善电能质量效果更为理想，在原有负序治理的基础上，兼顾滤除高次谐波、无功补偿的新型三相/两相牵引变压器也被研究[11] [12]。
4.1.3. 同相供电
为缓解电气化铁路带来的三相不平衡问题，现阶段电气化铁路多采用轮流换相技术。轮流换相本身不增加额外设备，是一种低成本、可靠性高的负序抑制措施，但换接相序导致电分相的出现，不利于电气化铁路高速运行。针对相邻供电区段电分相引起的列车速度及牵引力损失等问题，同相供电技术应运而生。
同相供电系统是指线路上不同变电所供电的区段接触网电压相位相同、线路上无电分相环节的牵引供电方式[13]。同相供电系统取消变电所出口处电分相，减少高速铁路速度损失的同时实现了电能质量的综合解决，很好的抑制负序、补偿无功。除此之外，同相供电方式有利于提高变压器容量利用率，可减少变压器安装容量，具有良好的经济性[14]。同相供电技术还未成熟，我国电气化铁路基本还采用异相供电。基于同相供电的优势，许多学者对此做了大量研究去完善该技术。西南交通大学在同相供电研究方面做出了突出贡献[15]-[17]，2010年成昆铁路眉山牵引变电所同相供电装置投入试运行，这是由西南交通大学主持的国家重大科研项目。同相供电装置的试运行，是我国电气化铁路领域的一项重大变革。4.2. 补偿装置的应用
目前我国电气化铁路中普遍采用并联电容补偿(Fixed Capacitor, FC)加装LC滤波器，兼顾无功补偿与谐波滤除。随着电力电子技术的发展，静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC)、静止同步补偿器
王金浩等
(Static Synchronous Compensator, STATCOM)和有源电力滤波装置(Active Power Filter, APF)等也引起了学者们的关注。根据安装位置的不同，可将补偿装置分为：在电力机车上采取的补偿措施、牵引系统侧补偿措施和供电系统侧补偿措施。
4.2.1. 电力机车补偿措施
电气化铁路的谐波、负序、功率因数低等问题根源来自于电力机车。在电力机车上装设补偿装置，可以从源头解决电气化铁路引起的电能质量问题。20世纪90年代初，我国在一部分机车上安装了车载动态无功补偿装置，具体方法是在机车牵引绕组上装设晶闸管投切的3次谐振电容补偿装置(Thyristor Switched Capacitor, TSC)，在动态吸收感性无功的同时还可以吸收部分谐波电流；另外还可在机车主变压器二次侧跨接滤波器，常用的有RC、LC和RLC三种方式[18]。
通过在电力机车上安装补偿装置和滤波电路，可以避免谐波电流在传播过程引起损耗及谐波电流放大的问题，相比于在其他地方安装滤波装置效果要好。但补偿电路抗扰能力差，受干扰后易发生故障。
4.2.2. 牵引侧补偿措施
SVC装置具有控制简单、体积小等优点，安装在牵引变电所二次侧附近的SVC装置对于提高功率因数、谐波治理效果显著。目前，我国南昆线电气化铁路采用了TCR + FC型SVC，宁夏银川迎水桥牵引变电所安装了单相SVC；在国外，日本东北新干线、东海道新干线、英法海底隧道电气化铁道等均有SVC 投入使用。也有学者提出基于SVC的改进措施进行电铁电能质量的治理，文献[19]提出一种采用三相电压源变流器(VSC)结合晶闸管投切电容器(TSC)构成的电能质量补偿系统,用于负序、谐波和无功综合补偿。
STATCOM装置以铁路功率调节器(Railway Static Power Conditioner, RPC)为代表，1993年，日本学者提出铁路功率调节器RPC[20]，治理效果优异，有较强的通用性，但大补偿容量和高成本限制了它的推广。RPC优异的补偿效果，引起学者们的广泛关注。各种改进方案被提出[21]-[25]，主要从减小RPC 补偿容量、降低成本作出改进。随着电力电子技术的发展，多电平变换器在高压大功率领域应用受到关注，有学者提出了基于多电平铁路功率调节器(MRPC)的电气化铁路电能质量治理方法[26] [27]。
统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner, UPQC)作为有源滤波器家族的重要组成，近些年来，受到越来越多的关注。其基本结构如图3，UPQC主要由串联有源滤波器和并联有源滤波器两部分组成，并联部分主要用于谐波及无功的补偿，串联部分则用于调节负载电压，提高供电可靠性。已有学者对UPQC的控制策略、能量优化补偿策略等进行研究[28]，用于综合解决电铁负荷带来的电能质量问题。
APF初期投资成本大，对于大容量补偿需要大的装置容量，为实现在动态改善电网电能质量的同时降低补偿装置容量和投资成本，混合型电力滤波器在电铁供电系统的应用引起学者们的关注[29] [30]。其基本思想大都是将有源滤波器与无源滤波器相结合，两者共同承担补偿任务，降低有源补偿的容量。
4.2.3. 系统侧补偿措施
安装于系统侧的SVC装置在国外已有应用。日本提出并采用V接线型不平衡功率调节器(SUP)和变相位无功补偿装置SVC的用于改善高速铁路电能质量，主要针对三相系统不平衡的抑制。我国神朔电气化铁路实现了三相SVC装置的应用，三相式SVC装置基于电纳补偿原理实现对牵引站无功电流和负序电流的综合补偿。用于电网侧STATCOM装置主要有电网侧三相STATCOM装置和电网侧两相STATCOM装置。目前日本在电铁供电系统STATCOM装置的研究和工程实践方面处于领先地位。
5. 未来发展方向
针对电气化铁路未来治理措施的研究，主要是对这些现有措施进行优化，比如：同相供电技术的完
王金浩等
串联逆变器并联逆变器
Figure 3. Basic structure diagram of UPQC
图3. UPQC基本结构图
Figure 4. Structure diagram of independent co-phase power
supply system
图4. 独立同相供电方式系统结构图
善。我国西南交通大学学者提出了采用独立同相供电方式的想法，独立的同相供电方式为从根本上解决电气化铁路牵引负荷带来的三相不平衡问题提供了新的思路。电力电子技术的快速发展，更有利于独立同相供电方式的实现。图4所示为独立同相供电方式的系统结构图，图中牵引变电所由公用电网供电，通过“交–直–交”大功率电力电子变流装置实现电气化铁道内部牵引网的单相同相供电。牵引网从公用电网侧看进去是一个对称负荷，故不存在三相不平衡的问题。除此之外，该系统可以很大程度上将牵引供电系统与电力系统隔离开来，使得电力系统与牵引供电系统互不影响。同时，该方式下电分相环节被取消，有利于列车高速运行。独立的同相供电方式不仅满足电气化铁路高速重载的要求，并且对于负序治理效果显著。
6. 结论
本文论述了电气化铁道牵引负荷接入电网后带来的谐波、负序等电能质量问题及其对电力系统各环节的影响。对目前常用的改善公用电网电能质量的治理措施进行了分类总结，并提出未来治理可能的发展方向，可为正确认识电气化铁路接入电网后的电能质量问题及后续治理提供参考。
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229.
电能质量管理制度
电能质量管理制度 1 范围 本制度规定了***电能质量管理的职责、管理内容和办法、报告与记录。 本制度适用于***电能质量管理。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-1995） 《电能质量供电电压允许偏差》（GB1 2325-90） 《电能质量电压允许波动和闪变》（GB2 2326-90） 《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995） 《南方电网电厂辅助考核技术支持系统考核细则算法规范（试行）》，2009年11月 3 职责 3.1 厂生产副厂长或总工程师是电能质量技术监督工作的第一负责人，负责领导电能质量技术监督管理工作。 3.2 生产技术部为归口管理的职能部门，负责电能质量技术监督归口管理，制定实施细则，督促、检查电能质量技术监督工作。负责组织召开电能质量技术监督会议，总结交流技术监督工作，推广新技术，布置年度工作任务，定期发布电能质量情况。 3.3 设备部负责全厂调压设备的投运率、完好率，确保远动仪表遥传数据指示准确，对电压的监控设备不断进行完善、发现故障尽快消除，检查部对运行中的主要计定期进行抽查，保持在合格范围内。 3.4 发电部负责电能质量技术监督的管理工作，对全厂电能的质量负责。负责全厂电能质量监督过程中调压情况的统计、考核和管理工作。及时分析调压情况，做出报表。 4 管理内容与要求 4.1 电能监督范围 4.1.1 根据《南方电网电厂辅助考核技术支持系统考核细则算法规范（试行）》，调整#1-#3发电机无功负荷，使本厂220KV电压达到省调要求。 4.1.2 根据调度要求合理调整#1—#3发电机有功出力，保证系统频率在50HZ士0.5HZ范围，调压合格率在99.5%以上。 4.1.3 对220KV系统加强检查，合理调整运行方式，确保电压在合格范围内运行。 及时消除影响发电机系统正常运行的各类缺陷，保证各机组正常运行。强化我厂发、供电设备的可靠性管理，加强电气工作人员的安全教育和技术培训。 4.1.4 调压合格率以省调远动记录为依据，以小时为单位，日累计、月累加，调压合格率=当月本厂合格点数/当月全部点数×100%。 4.2 电能质量运行监督 4.2.1 发电部值班员负责调整#1--#3发电机无功负荷，使电压保持在合格范围内运行。 4.2.2 当发电机满足下列条件之一时，认为调压合格。 4.2.2.1 实际运行电压满足调度给定的电压调整曲线。 4.2.2.2 A VC功能投入省调。 4.2.2.3 实际运行电压虽然高于或低于调压给定值，但发电机运行出力或转子、定子电流满足规定。
电能质量问题与解决方法
网络高等教育 本科生毕业论文（设计） 题目：电能质量问题与解决方法 学习中心： 层次：专科起点本科 专业： 年级：年春/秋季 学号： 学生： 指导教师： 完成日期：年月日
内容摘要 近年来,随着国民经济和电力系统的发展,电能供求关系的矛盾已逐步得到解决,但与此同时,有关电能质量的问题却日益引起人们的重视。电能质量如不能达到规定的要求,会给工、农业生产和日常生活带来种种问题,造成不可避免的损失。现代电力系统提出电能质量问题的概念是,任何出现的电压、电流以及频率偏移导致的用户设备损坏或运行不正常的电能问题,主要包括频率、电压、波形等内容。 本文对电能质量存在的问题及原因进行了分析，同时对解决电能质量所存在的问题的方法做了较为详细的介绍。 关键词：电能质量；电压偏差；频率偏差
目录 内容摘要 ........................................................................................................................... I 1 绪论 . (1) 1.1 课题的背景及意义 (1) 1.2 国内外发展现状 (2) 1.3 本文的主要内容 (5) 2 电能质量存在问题 (6) 2.1 电能质量问题分类及产生原因 (6) 2.2 电能质量问题产生的原因 (7) 2.2.1 电压偏差 (7) 2.2.2 频率偏差 (7) 2.2.3 谐波 (8) 2.2.4 电压波动与闪边 (9) 2.2.5 三相不平衡 (9) 2.3 电能质量影响指标 (10) 3 电能质量解决方法 (12) 3.1 传统方法 (12) 3.2 基于用户电力技术的解决方法 (12) 4 结论 (15) 参考文献 (16) 附录 (18)
电能质量管理出现的问题及解决
电能质量管理出现的问题及解决 前言 电能质量即电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。 定义 电能质量 (Power Quality)，从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。电能质量问题可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬时或暂态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。 [2] 影响因素 在现代电力系统中，电压暂降，暂升和短时中断，谐波产生的电压波形畸变;已成为最重要的电能质量问题。 电能质量监测改善前后对比图 产生电能质量问题的原理 无功功率的原理和解决方法： 电动机一类设备在磁场下工作，磁场在交流电下会不断储存和释放电能，但不会消耗电能，所以称为无功功率。无功功率虽然不会做功，但磁场储存能量的时候会需要流入电能，释放能量的时候又要流回去，这些来回流动的能量占用了线路、变压器、开关、发电机等设备的能力，不能充分发挥作用，而且还会增加线路损耗。
解决的办法是就近设置电场类设备也就是电容器，电场在交流电下也不断储存和释放能量，但正好和磁场储存和释放能量的时间错开，于是，磁场储存能量的时候就正好来自电场释放的能量，磁场释放的能量也正好存进电容器里去，无功功率就近互相提供，不再经过发电机、变压器、线路等系统设备了，这就是无功补偿原理。产生谐波的原理和不同谐波源谐波的解决方法： 如果正弦交流电压加在设备上，产生的电流却不是正弦交流电流，这样的设备就称为非线性阻抗设备，简称非线性设备。不是正弦波形的交流电就含有谐波成分，所以非线性设备也称为谐波源。 谐波会导致设备发热增加、产生附加负荷导致过载故障，引起线路干扰、还会因为共振导致设备中有谐振回路的部分损坏等等。 工业电网中主要的谐波源有三种类型： 三相桥式整流回路在每一相的正负波形上都会产生波形变化，一个周期里就有六个非正弦的波形，所以称为六脉波设备。六脉波设备的谐波很有规律，会产生六的倍数加减1次数的谐波，即5、7、11、13、17、19……次谐波，而且随着谐波次数升高谐波幅值会逐渐降低，所以通常只需要处理5、7、11、13次谐波。 这类设备包括有三相桥式整流器的所有设备、比如直流驱动器、变频器、软启动器，UPS电源等等，是目前工业用电设备中最常见的一类谐波源。 六脉波谐波源产生的谐波，次数稳定，可以用调谐技术滤除。 类似工业电弧炉这样的设备工作时，电流波形变化很频繁，会分解出次数和幅值不断变化的谐波。 这类谐波需要采用针对可变次数谐波进行滤除的技术，比如有源滤波技术。非线性的单相设备，比如带有单相整流环节的电子仪器等等，因为三相不对称原因会在零线上形成3次零序谐波。 零序3次谐波需要采用零序接法的滤除技术，比如四线制有源滤波，或者分相式无源滤波技术 改善措施 (1) 改善用电功率因数，使无功就地平衡。 (2) 合理选择供电半径. (3) 合理选择供电系统线路的导线截面。 (4) 合理配置变、配电设备，防止其过负荷运行。 (5) 适当选用调压措施，如串联补偿、变压器加装有载调压装置、安装同期调相机或静电电容器等。 供电电压超过允许偏差的原因有哪些? (1) 供电距离超过合理的供电半径。
电能质量分析仪说明书
电能质量分析仪说 明书 1 2020年4月19日
AK-DZF电能质量分析仪使用说明书 保定市奥凯电气设备有限公司
目录 前言 ...................................................................... 错误!未定义书签。 一、功能特点 .......................................................... 错误!未定义书签。 二、技术指标 .......................................................... 错误!未定义书签。 三、结构外观 .......................................................... 错误!未定义书签。 ( 一) 、外型尺寸及端子布置........................... 错误!未定义书签。 ( 二) 、键盘操作 ............................................... 错误!未定义书签。 四、液晶界面 .......................................................... 错误!未定义书签。 五、使用方法 .......................................................... 错误!未定义书签。 ( 一) 、三相四线制接线方式设备电参量的测量错误!未定义书签。 ( 二) 、三相三线制接线方式设备电参量的测量错误!未定义书签。 ( 三) 、波形显示测量部分............................... 错误!未定义书签。 ( 四) 、频谱分析测量部分............................... 错误!未定义书签。 ( 五) 、电压谐波分析部分............................... 错误!未定义书签。 ( 六) 、电流谐波分析部分............................... 错误!未定义书签。 ( 七) 、不平衡度测量部分............................... 错误!未定义书签。 ( 八) 、电压闪变分析部分............................... 错误!未定义书签。 六、电池维护及充电 .............................................. 错误!未定义书签。 七、注意事项 .......................................................... 错误!未定义书签。 1 2020年4月19日
关于加强电能质量管理的几个问题 林海雪
关于加强电能质量管理的几个问题林海雪 中国电力科学研究院，北京 改革开放以来，我国电力工业得到了快速的发展，目前已基本上摆脱了“供不应求”的局面。然而随着电网负荷结构的变化和大批新兴产业的崛起，电能质量的矛盾渐显突出，在许多情况下，制约了电力工业的发展，而电能质量管理方面的落后状况，必须引起电力企业和相关部门的高度重视。本文结合国内外现状和动向，就加强电能质量管理的几个问题谈些看法，以供参考。 提高对电能质量重要性的认识 电能质量关系到国民经济的总体效益 现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。电能质量的指标若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。 据统计，电网用电负荷中异步电动机占的比例最大。电网电压和频率的偏差、谐波、三相电压不平衡以及电压波动和闪变等，均会直接影响电机的转速、力矩和发热，从而影响生产工效和产品质量。 电网谐波含量增加，导致了电气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，并联电容器不能正常运行，同时可能引发继电保护和自动装置的非故障性动作，导致仪表指示和电能计量不准以及计算机、通信受干扰等一系列问题[]。 随着计算机、电力电子和信息技术等高新产业的发展和普及，对电能质量提出了越来越高的要求。过去电力企业不甚关注的电能质量某些指标，例如电网中电压暂降（）和短时断电已成为一个突出的问题。一个计算中心失去电压就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。当今半导体芯片制造厂、自动化精加工生产线，对配电系统中电能质量的异常十分敏感，甚至几分之一秒的电压暂降就可能使生产停顿、设备损坏或出次品，在工厂内部造成混乱，而每次电压暂降可能造成百万美元级的损失，这些用户对不合格电能的容许度可以严格到～个[]。据美国电力科学研究院估计，当今和电能质量相关的问题，在美国每年造成的损失高达亿美元[]。美国电能质量方面一位知名专家下面一段话可以概括本节内容：“电能质量意味着经济问题，这一点特别重要，……电能质量问题会造成用户生产力下降，竞争力减弱，还影响到员工的就业，他们会影响到整个经济社会。”[]
电能质量问题的危害及解决方案
电能质量问题的危害及 解决方案 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
1．电压的变化范围过大电网供电不足，供电部门采取降压供电，或地处偏远地带，损耗过多，导致电压偏低。电网用电太少，导致电压偏高 电压低负载不能正常工作，电压太高，负载使用寿命缩短，或将负载烧毁。2．波形失真（或称谐波Waveform. Distortion） 普遍的波形失真指标准电源波形的多种谐波。电网谐波产生的原因是整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯系统、计算机、微波炉、节能灯、调光器等电力电子设备和电器设备中开关电源的使用或二次电源本身自身产生。 谐波对公用电网的危害主要包括： 1）使公用电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输变电设备的效率，大量的3次谐波流过中性线时，会引起线路过热甚至发生火灾； 2）影响各种电气设备的正常工作，除了引起附加损耗外，还可使电机产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏； 3）会引起公用电网中局部并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，使前述的危害大大增加，甚至引起严重事故； 4）会导致继电保护和自动装置误动作，并使电气测量仪表计量不准确； 5）会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。 3.突波（或称电涌Power Surges）
指在瞬间内（数毫秒间）输出电压有效值高于额定值110%，持续时间达一个或数个周期。是破坏精密电子设备的主要元凶。除受到雷击产生外另外主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机开机时，电网因突然卸载而产生的高压。 电涌的危害： 计算机技术发展至今，多层、超规模的集层芯片，电路密集，趋向是集成度更高、元器件间隙更小、导线更细。几年前，一平方厘米的计算机芯片有 2,000个晶体管而现在的奔腾机则超过10,000,000个。从而增加了计算机受电涌损坏的概率。由于计算机的设计和结构决定了它应在特定的电压范围内工作。当电涌超出计算机能承受的水平时，计算机将出现数据乱码，芯片被损坏，部件提前老化，这些症状包括：出乎预料的数据错误，接收/输送数据的失败，丢失文档，工作失常，经常需要维修，原因不明的故障和硬件问题等等。雷电电涌远远超出了计算机和其它电气设备所能承受的水平，绝大多数情况下，造成计算机和其它电器设备的当即毁坏，或数据的永远丢失。即使是一个20马力的小型感应式发动机的启动或关闭也会产生3,000－5,000伏的电涌，使和它共用同一配电箱的计算机在每一次电涌中都会受到损坏或干扰，这种电涌的次数非常频繁。 电涌对敏感电子电器设备的影响有以下类型： 破坏 电压击穿半导体器件 破坏元器件金属化表层 破坏印刷电路板印刷线路或接触点 破坏三端双可控硅元件／晶闸管…… 干扰
衡量电能质量的主要指标
衡量电能质量的主要指标 随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负荷及用户不断增长；各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突出，用户对电能质量的要求也更高，在这样的环境下，探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术，分析我国电能质量管理和控制的发展趋势，具有很强的观实意义。 由于所处立场不同，关注或表征电能质量的角度不同，人们对电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术指标都有较为一致的认识。 一、衡量电能质量的主要指标 (1) 电压偏差（voltagedeviation）：是电压下跌(电压跌落)和电压上升(电压隆起）的总称。 (2)频率偏差（friquencydeviation）：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国对于该项偏差标准都有相关规定。 (3) 电压三相不平衡（unbalance）：表现为电压的*大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。 (4) 谐波和间谐波（harmonics&inter-hamonics）：含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波，小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。 (5) 电压波动和闪变（fluctuation&flicker）：电压波动是指在包络线内的电压的有规则变动，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。 二、电能质量问题的产生 2.1电能质量问题的定义和分类 电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称，其实质是电压质量问题。电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质量问题和动态电能质量问题。 2.2电能质量问题产生原因分析 随着电力系统规模的不断扩大，电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因。 2.2.1电力系统元件存在的非线性问题 电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波；变压器产生的谐波；直流输电产生的谐波；输电线路（特别是超高压输电线路）对谐波的放大作
什么叫电能质量分析仪_有什么用
什么叫电能质量分析仪_有什么用 电能质量分析仪电能质量（Power Quality），从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。 LCT-FB602型便携式电能质量分析，该分析仪采用管理后台（目前广泛流行的携带方便的平板电脑或笔记本电脑）+采集前端模式（类似福禄克1760模式）。采集前端采用高速DSP 数字处理器的黑匣子设计，无需过多操作和复杂显示，因此运算速度快，可靠性好，抗干扰性强，接线无需拆卸，操作方便快捷。 管理后台可以采用开源的android操作系统的平板电脑，进行测量和数据管理，操作更方便；或配置带有wifi模块的笔记本电脑，采用基于WINDOWS平台，直接进行测量和数据管理，完成数据统计、分析及打印等操作。前端与后台（平板电脑或笔记本电脑）之间采用高性能wifi无线高速连接，可实现远距离的观测和操控，安全自由，体现了以人为本的设计理念。 其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。在现代电力系统中，电压暂降和中断已成为最重要的电能质量问题。 电能质量分析仪，是对电网运行质量进行检测及分析的专用便携式产品。可以提供电力运行中的谐波分析及功率品质分析，能够对电网运行进行长时间的数据采集监测。同时配备电能质量数据分析软件，对上传至计算机的测量数据进行各种分析。 电能质量分析仪的作用LinkedIn从普遍意义讲，电能质量是指优质供电。但是，由于人们看问题的角度不同，迄今为止，对电能质量的技术含义仍存在着不同的认识，还不能给出一个准确、统一的定义。 长期以来，电能质量的概念和电力供应可靠性几乎是等同的。如何描述供电与用电双方的相互作用和影响，并且给出相应的技术定义仍是人们不断探索的问题。不管对电能质量给
电能质量的治理
电能质量的治理 摘要: 介绍了电能质量问题带来的危害，分析了影响电能质量的原因及治理方案，以及简要叙述了电能质量的国家标准。 关键词：电能质量；治理；国家标准 一、引言 随着近些年冶金、化学工业及电气化铁路的发展, 大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。这些非线性负荷及冲击性负荷, 对电力系统的/ 污染0日趋严重, 造成系统电压、电流波形的严重畸变, 三相电压、电流的不平衡度加大,电能质量下降, 给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害, 并使国民经济遭受损害,因此对电能质量进行治理十分重要。我国已先后颁布了6 个有关电能质量的国家标准, 即电力系统频率允许偏差、供电电压允许偏差、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、电压波动和闪变、暂时过电压和瞬态过电压。但在实际治理过程中面临的 1 个很重要的问题是如何根据电能质量标准依法管理电能质量。 图1：电能质量现象部分波形图 二、电能质量问题的危害 电网电压的波动、跌落、骤升、不平衡、谐波等除了影响电能质量敏感负荷正常工作外，还会有一下几项危害： 1、使电网中的元件产生附加损耗，降低发电、输电以及用电设备的效率和使用 寿命； 2、导致继电保护和自动装置的误动作，并可能使电器测量仪表剂量不准；
3、产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部过热； 4、谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，甚至损坏； 5、谐波还会导致公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，大 大增加了谐波的危害性，有时会引起严重的事故；高次谐波还会对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声、降低通信质量； 6、在电压严重不平衡时，会使对于电压过零点有严格要求的某些直流电机发生 故障。 三、影响电能质量的因素 1.电压偏差的产生 (1) 系统电源阻抗和峰、谷负荷的存在是产生电压偏差的主要原因。同时系统无功电源没有达到分层控制和动态就地平衡的原则就地平衡, 导致系统无功容量严重不足, 或电容器、调相机不能按照功率因数自动投切也增加了附加电压偏差。 (2) 电网中有载调压设备不足或有载调压设备配置不合理, 导致为用户供电的某一系列电压变换系列中没有电压调整手段, 在系统电能质量低劣时电压质量低劣。 (3) 配电网结构不合理, 供电负荷与电网的阻抗参数不匹配: 如电源结构不合理, 没有靠近负荷中心, 导线截面偏小, 线路中负荷电流密度过大, 供电半径偏大超出了允许范围等。 (4) 用户功率因数太低或用户变电设备负荷率太低。 2.电网谐波污染的产生 产生谐波的主要原因是各类非线形负荷的大量增加使电压波形发生畸变, 产生谐波电压和谐波电流。谐波污染是电网受到污染的重要原因, 产生谐波的主要用电设备是大功率的可控硅整流装置如电气化铁路、电力牵引机车、电化学的电解装置和直流输电的换流装置等; 主要有产生冲击负荷的装置如炼钢用电弧炉和钢铁轧机; 节能型电器如节能灯和变频器; 各种医疗装置和不间断电源和电子整流装置; 自饱和电抗器和可控饱和电抗器; 电力变压器的励磁回路等。 3.电压波动和电压闪变的产生 导致电压波动和闪变的原因很多, 主要有: (1) 大的冲击负荷如系统短路、电气化铁路中重载列车通过、交流电焊机、炼钢炉和轧钢机等设备的频繁使用; (2) 系统短路故障如三相短路故障、两相短路故障或单相接地故障引起的电网电
电能质量五大问题和分析
电能质量五大问题和分析 一、电压偏差 电压是电能质量的重要指标之一，电压质量好坏对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有着重要的影响。电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件。电压允许偏差是指电力系统电压缓慢变化时，电力系统供电实测电压对额定电压的偏差。 电压偏差计算式如下：电压偏差(%)=(实际电压一额定电压)/额定电压X100% 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：(1)35kY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正负偏差绝对值之和不超过10%;(2)10kV及以下高压供电和低压三相用户为额定电压的+7%～-7%;(3)220V低压单相用户为额定电压的+7%～-10%。 二、频率偏差 频率偏差是指电力系统的实际值与额定值之差。一般来讲，频率在额定值附近微小变动和偏离，短时不易察觉，但是其累计效果确实明显的。电力系统若长期处于低频下运行，电钟计时就会不准，电动机转速就会下降，实际负荷功率也讲降低，有些工厂可能出现次品;对于发电厂的汽轮机来说，当频率下降时叶片震动变大，甚至产生共振现象。某些形式的汽轮机若长时间在频率低于49～49.5Hz下运行，叶片容易断裂。当然，系统频率过高（北京领步）也是不行的。 三、谐波含量 电网谐波是指对周期性交流量进行傅立叶级数分解，得到频率为基波频率大于1的整次倍分量。对谐波的测量一般包括：各次谐波量、各次谐波含有率、奇次谐波含有率、偶次谐波含有率、总谐波畸变率。 在电能质量的各项指标钟，受干扰负荷影响，谐波是最普遍的，这是因为非线性负荷在快速增长，电网的谐波水平在不断提高。由于谐波干扰导致电气设备异常合适固有逐年增加的趋势，因此公用电网谐波标准在控制谐波危害，保障电网和用户的安全、经济运行和正常生产上的重要作用。电网谐波含量的增加，将导致电气设备寿命缩短，网损加大，系统发生谐波谐振的可能性增加，同时可能引起继电保护和自动装置的误动，仪器指示和电度计量不准以及通讯受干扰等一系列问题。即使各级电网谐波限制在标准之内，由于谐波引起的损耗以及电气设备绝缘寿命的缩短所造成的等值损失电量也很可观，约为用电量的7%。如果电网钟谐波严重超标或发生谐波谐振，则损耗将大大增加。 四、电压波动和闪变 电力网的瞬时值电压随时间作周期性变化，在工程上通常以电压整周期的方均根来衡量电压的大小。 供电电压在两个相邻的，持续1s以上的电压方均根值U1和U2之间的差值，称为电压变动，通常多以标准电压Un的百分数来表示电压变动的相对百分值d 即：d=(U1-U2)/Un×100% 电压波动常会使许多电工设备不能正常工作。一般说来，对电子计算机和控制设备不需要特别去关注，因为他们的容量小并能在相对耗资不大的条件下加设抗干扰设施。日光灯和电视机等设备对电压波动的敏感程度远低于白炽灯，而几乎每个建筑的照明都装有大量的白炽灯，如果电压波动的大小不足以引起白炽灯闪变，则可以肯定不会使电视机和日光灯等工况异常。领步电能质量设备为此，选白炽灯的工况作为判断电压波动值是否被接受的依据。 电压闪变是指人眼对由电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受。它通常是以白炽灯的通光量作为判断。影响闪变的因素包括供电电压的波动、照明装置和人的视感度等。闪变可分为周期性和非周期性
FLUKE434电能质量分析仪
第六部分输入连接 简介 本章解释了如何与被测配电系统连接及如何调整分析仪的设置。 检验分析仪设置是否满足所测系统的特征及测试所用附件。包括： 1 接线配置 2 标称频率 3 标称电压 4 电压测试导线和电流钳夹的性能 实际设置在启动分析仪后出现的欢迎屏幕中显示。要更改设置，请参阅第20 章。 输入连接 分析仪具有4 个bnc 输入端供连接电流钳夹及5 个香蕉输入端供连接电压。分析仪还附带自粘贴纸，分别对应美国、加拿大、欧洲大陆、英国及中国所用的接线色标。请依照您当地的接线规程，按照图 1 至 6 在电流和电源输入端旁粘贴好贴纸。 如有可能，请在连接之前尽量断开电源系统。始终使用合适的个人防护设备。请勿单独工作并遵照第1 章“安全须知”中所列警告信息操作。 对于三相系统，请依照图6-2 所示连接。
首先将电流钳夹放置在相a（l1）、b（l2）c（l3）和n（中性线）的导线上。钳夹上标有箭头，用于指示正确的信号极性。 接下来，完成电压连接：先从接地（ground）连接开始，然后依次连接n、a（l1），b（l2）和c（l3）。要获得正确的测量结果，始终要记住连接地线（ground）输入端。记住要复查连接是否正确。要确保电流钳夹牢固并完全夹钳在导线四周。 对于单相测量，请使用电流输入端a（l1）和电压输入地线输入端、n（中性线）及a 相（l1）。 a（l1）是所有测量的基准相位。 第七部分示波器波形和相量 简介 示波器（scope）模式以波形或矢量图方式显示所测电力系统的电压和电流。此外还显示相位电压、相位电流、频率、电压和电流之间的相角等数值。 示波器波形 要打开示波器波形（scope waveform）屏幕： 示波器波形（scope waveform）屏幕中以示波器样式快速更新电压和/或电流波形的显示。屏幕表头部位显示相关的rms 有效值电压/电流值（依照iec61000-4-30为12 或10 个周期的rms 有效值）。依照默认，显示两个波形周期。通道a （l1）是基准通道，显示从0 v 开始的两个完整周期。 可用的功能键： 光标。当光标启动时，光标处的波形值显示在屏幕的表头部位。将光标定位在屏幕的最左侧或最右侧将显示查看区域内的最多6 个屏幕中的下一个屏幕。 缩放。让您能够垂直或水平扩大或缩小显示画面来查看详细内容或查看屏幕区域内完整的图形。缩放（zoom）和光标（cursor）通过箭头键来操作，详细解释见第19 章。 为了能在绝大多数情况下获得良好的显示效果，波形的范围都作了预先调整。
FS300A便携式电能质量分析仪
FS300A便携式电能质量分析仪 一、概述 电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质，通俗来说就是指电网线路中电能的好坏情况。电能质量问题主要由终端负荷侧引起。例如冲击性无功负载会使电网电压产生剧烈波动，降低供电质量。 随着电力电子技术的发展，它既给现代工业带来节能和能量变换积极的一面，同时电力电子装置在各行各业的广泛应用又对电能质量带来了新的更加严重的损害，已成为电网的主要谐波污染源。 电网系统中各个用户端配电网中使用的整流器、变频调速装置、电弧炉、电气化铁路以及各种电力电子设备不断增加。给用电网络造成影响或者说是用电污染。造成电压不稳、过电压、产生谐波等。谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，使电气设备过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，寿命缩短,甚至发生故障或烧毁。谐波还会引起电力系统局部发生并联谐振或串联谐振，使谐波含量被放大，致使电容器等设备烧毁。 这些负荷的非线性、冲击性和不平衡的用电特性，对供电质量造成严重污染。因而消除供配电系统中的高次谐波问题对改善电能质量和确保电力系统安全、稳定、经济运行有着非常积极的意义。 另一方面，现代工业、商业及居民用户的用电设备对电能质量更加敏感，对供电质量提出了更高的要求。目前，谐波、电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害。 当电网的电能质量被干扰或污染，达不到国家相关标准时，就得有针对性地对电网进行电能质量改善。要了解电网电能质量的实际情况，就必须有相应的设备对其进行测试分析，针对国内的实际情况，我公司适时开发研制了适合国情的专业电能质量分析仪器。下面就电能质量分析仪的具体性能、参数、使用方法进行详细说明。
浅述电能质量问题与解决方法
浅述电能质量问题与解决方法 发表时间：2018-06-08T09:56:55.380Z 来源：《电力设备》2018年第2期作者：王帅陈建建[导读] 摘要：随着我国社会经济的快速发展，人们对电能质量和治理的需求增加。 （国网江苏省电力有限公司宿迁供电分公司江苏省宿迁市 223800）摘要：随着我国社会经济的快速发展，人们对电能质量和治理的需求增加。越来越多的标准化自动生产线在生产过程中得到应用，随着精密设备和智能化设备的出现，电能技术的发展迎来了新的机遇。本文通过对电能质量控制技术的科学、深入的研究，探讨了电能质量控制技术和发展趋势，以期更有效地控制和测量电能质量。 关键词：电能质量；问题；解决方法前言 劣质电能正日益引发电力用户和供电部门的担忧。电能质量的恶化导致发电、输电及用电效率降低，电力系统故障频发，稳定性下降，以及运行成本增加等。可再生能源入网也对电网负载需求管理和电压稳定性提出更多挑战。 1电能质量的概述 1.1电能质量的概念 随着社会的发展，电能质量的概念从看待问题的不同角度出现了不同的解释。所谓电能质量，指的是从电力系统中产生的供电的有效性，其优劣由电力系统的运行效率决定，并且能够通过保持电力系统的可靠性与安全性对电能质量进行提高。 1.2现代电能质量出现的基本问题 1. 2.1电能质量恶化所造成的危害 某地区以期因线路相差高额保护跳闸而引发的大面积停电事故，该事件不仅造成了严重的经济损失，还产生了重大的社会影响。事后通过对事故的分析，结合现场测试的数据及GBT12325-2003《电能质量供电电压允许偏差》中的相关内容，事故原因是由于谐波严重超标。经分析，电能质量指标下降很有可能造成巨大的危害，主要分为以下几点：谐波危害：谐波会对电力系统造成并联谐振，严重威胁电网以及用电设备的安全运行。 电压闪变：电压闪变会对计算机等电子设备的正常运行造成严重影响，除此之外，还有滤波器失谐等引起通讯干扰的情况产生。 暂态电能质量下降产生的危害：暂态电能质量指的是电压短时中断、电压跌落等情况，会对电子类设备以及受新型电子设备操控的传统工业过程的正常运行产生影响。 1.2.2电能质量问题产生的原因 产生电能质量问题的原因有许多，经过专业的研究可以将原因大致分为以下三种：供电结构发生了变化。过多地使用大功率电器，电流过大，导致过度消耗与损害电力系统，使得电能质量下降。市场竞争加剧。电力企业为了争取更多的市场，提高用户满意程度，施行开放性的电力管理方式，导致电力企业之间在电力系统管理模式上产生了分歧。不同的电力管理方式导致电力系统发生混乱，对供电的稳定性与安全性产生了严重的影响，电能质量降低。供电技术设备不适应电能质量。许多电力企业为了提高供电的自动化水平，过于注重对先进电子供电技术设备的使用，导致在运行中很容易出现电能质量降低的问题。且相关工作人员缺少对新型电子设备的充分了解，在发生问题是不能进行正确的判断与及时的处理。 2电能质量指标研究的动态 2.1指标完善化持续不断 电能质量指标是一个动态指标，需要不断完善与更新，这与社会的发展对电能质量提出了新的要求，根据用户需求，不断完善与改进，以适合用户需要。在一个新的具有竞争的开放市场下，电能质量指标或目标的制定就越加显得重要。实际上历年来对电能质量指标的研究一刻也没有停止过。大量的相关文献资料不断面世，许多IEC、IEEE等国际标准文件也陆续反映了这方面研究成果，电能质量指标的完善化趋势一直在持续。 2.2综合指标的探讨 电能质量指标是一个综合问题，必须根据电力企业实际情况，结合用户的实际需要，对电能质量指标不断完善与改进，以适应用户的需求。传统电能质量指标，如电压和电流的总谐波畸变率、不平衡度等，只是分析单一的电能质量扰动现象。而综合指标是将电能质量看作一个整体，从总体上量化电力扰动造成的影响和损失。就其本身而言，综合指标也是大家特别关注的内容。实际上在许多情况下，包括同时出现的各类扰动在内的瞬时电压值是导致电气元件（如静止换流器或绝缘元件等）发生故障和非正常动作主要原因。采用综合指标可以大大减少涵盖量化各种类型的扰动所需的数据存储量；而且，综合指标允许电力公司在标准评估程序上实际相互比较，从而比较容易地量化计算扰动引起的损失。这些都是实现电能质量监督与管理所必须的。电能质量综合指标是衡量一个电力企业的水平关键因素，必须注重电力企业综合指标提升，保障用户的供电需求。 3改善电能质量的设备 3.1不间断电源 UPS即不间断电源，是将直流电转换成市电的系统设备，通过蓄电池与主机连接，利用主机逆变器等模块电路实现提供稳定、不间断的电力供应的作用。在市电运行正常时，不间断电源将市电稳压后传输给用户端使用；当市电发生中断时，不间断电源可以利用逆变转换将储备的电能转换成220V交流电提供给用户使用。 3.2静止无功补偿器 为抑制电压闪变，可以在配电系统中接入动态无功功率补偿装置———静止无功补偿器（SVC），是一种很成熟的FACTS（柔性交流输电系统）装置。但是静止无功补偿器需要配备滤波器以抑制其产生的谐波给环境带来的污染。 3.3动态电压调节器 动态电压调节器（DVR）是一种电压源逆变型补偿装置，将其串联在电源和负荷之间，可以提供串联补偿电压，从而解决电力系统中由于扰动带来的电压不平衡、谐波等问题。 3.4有源电力滤波器
配电网电能质量管理 谢玉莲
配电网电能质量管理谢玉莲 发表时间：2017-11-24T10:34:19.710Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：谢玉莲 [导读] 摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，城乡用户对于电力质量的需求也不断呈现上升趋势。 （苍梧县水利电业有限公司广西梧州市 543100） 摘要：伴随着经济的发展和社会的进步，城乡用户对于电力质量的需求也不断呈现上升趋势。然而，现阶段，我国城乡配电网电能质量仍旧存在着诸多亟需解决的问题，而无法满足用户的实际需求，尤其是近几年来，用户所反映配电网电能质量不合格的情况越来越多。基于此，本文在分析我国配电网电能质量所存在问题的基础上，有针对性地提出配电网质量管理的意见或建议，以期为改善配电网电能质量贡献一份力量。 关键词：配电网；电能质量；管理 前言 为更好地提高配电网电能质量，从我国衡量配电网电能质量的标准出发，分析现阶段我国城乡配电网电能质量所存在的问题，进而设法改进电能质量是一项非常是重要的课题。目前，我国城乡配电网电能质量的标准主要涉及电压偏差、公用电网谐波、电压波动和闪变、以及电网频率等几个主要方面。基于此，本文从其配电网电能质量标准出发，从以下两个方面进行了论述。 一、配电网电能质量所存在的问题分析 （一）电压偏差导致运行参数及使用寿命 国际《电能质量——供电电压允许偏差》（GB12325-90）对于配电网电压偏差都有一定的规定。以10kV配电网为例，其供电电压允许的偏差应是额定电压的±7%[1]。然而，目前我国配电网电能质量在电压偏差偏差方面仍旧存在不合适的问题。每当其端子上出现电压偏差时，其运行参数和使用寿命都会受到不同程度上的影响。这里运行参数和使用寿命主要是指用电设备的运行指标和额定寿命。电压偏差对其运行参数和使用寿命的影响严重程度主要取决电压偏差的大小，持续时间以及设备的具体情况。 （二）公用电网谐波影响配电网电能质量 公用电网谐波之所以能够影响配电网的电能质量，主要是由于在电力系统中非线性负荷增加所导致的。非线性负荷增强主要是由于硅整流设备、电弧炉设备，以及电焊机设备等大量的使用，进而导致谐波进入电网，造成电压波形畸变，以致配电网电能质量下降。除此之外，电网谐波不仅会严重影响用电量计算的科学性和准确性，还会威胁其安全运行。如对电子设备进行干扰，进而使得计算机误动作，电子设备无触发。 （三）电压波动和闪变危害电器设备的运行 电压波动和闪变产生的原因有两方面：一方面是由于电力系统运行不当造成的，如通信回路、短路故障等；另一方面则是由于用户用电过大引发的，如电力机车等大量用电设备的使用。电网低电压或高电压都会危害电器设备的正常运行。如电压过低运行，则会导致电动机过负荷而烧毁，反之，则会导致危害到电机的绝缘。除此之外，电压过低还会引起供电线路及电气设备中电能的损失，而电压偏高则会导致电气设备的电压线圈烧毁等。总之，电压波动和闪变如果不能得到有效的使用，将会导致电压崩溃，系统震荡，电网瓦解，严重者还会危及公用电安全的有效运行。 （四）电网频率不适宜造成网络不稳定 现阶段，我国对电力系统的频率也有相关的规定，即标准频率为50Hz，其正常偏差允许值在±0.2Hz左右。然而，目前我国城乡配电网电能质量仍存在电网频率不适宜的问题。如电网频率过低会导致电气设备烧毁；电网频率下降会导致产品出现废品或次品等等，而电网高频率也会导致同样的危害。总之，电网频率是否适宜，直接关系到电网的稳定与否，电网应付事故能力的高低，以及电网电能质量水平的高低等等。 二、配电网电能质量管理的几点建议 （一）运用多种方法对电压偏差进行管理 为确保电压具有良好的稳定性，应主要运用以下几种方法：第一，以10kV配电网为例，改变电力设备的端电压，进而有效调整相关电力设备的磁电流，进而促使电压偏差额定电压不超过±5%，这对于提高配电网电能质量是相对比较经济的选择；第二，改变电源的布局，以减少线路的无功输送；第三，有效调整变压器的分接头开关，以达到有效调整电压的作用。第四，运用串联电容器等改变电力线路的参数，进而在一定程度上减少电压的损耗；最后，开展无功功率补偿，如电力部门补偿和用户补偿结合，或者分散补偿和集中补偿结合等等。总之，相关部门对城乡用户配电应进行科学合理管理，以确保提高电能质量的水平。 （二）运用有效装置对公用电网谐波进行管理 为避免公用电网谐波所带来的危害，应具体从以下两个方面着手：第一，使用无源滤波装置，以形成谐波低阻抗通路，进而抑制高次谐波的发生；例如，可以将滤波器与动态控制的电抗器进行并联，以达到改善功率因数，消除高次谐波影响的作用。第二，使用有源滤波器，以使得电源的总谐波电流为零，进而达到实时补偿谐波电流的目的。相对于无源滤波器，其不仅具有一机多能的特点，而且还具有消除谐振危险的功能，更具有可控性高、响应性快等特点。 （三）运用科学方式对电压波动和闪变进行管理 鉴于电压波动和闪变与电力系统运行和用户使用不合理有关，因此，在城乡配电网电能质量管理过程中，应注重电力系统的安全运行，以及对用户用电设备的监管。鉴于此，应主要从以下几个方面着手：第一，针对电力系统方面存在的问题，要对其进行定期的检查和维修，以减少由于雷击引发电力系统保护动作的发生；第二，对于城乡电力用户的用电设备进行科学有效的监督和管理。如相关部门形成完善的监督体系和评价机制，进而实施有效的奖惩机制等等。 （四）运用多种技巧对电网频率进行有效管理 为有效改善我国电网频率所存在的问题，其中最关键的就是要组织有关部门对无用功功率进行必要且及时的监测，且还需要调整其运行的方式，以使得城乡各级变电站的母线能够将电压维持在稳定的状态。除此之外，有关部门还应注重电容器组投退和有载开关的调整，以促进电压合格率能够得到及时且准确的统计。同时，有关部门，尤其是计量部门，还应注重无功电能平衡的计算与分析。 结论：综上所述，从我国配电网电能质量标准着手，分析现阶段我国配电网电能质量所存在的问题，即电压偏差导致运行参数及使用
U900F电能质量分析仪简介 - 北京华辉奥特科技有限公司
便携式电能质量分析仪 U900F
U900F
Unilyzer 900F(简称 U900F)电能质量分析仪是一款功能强大的便携式电能质量分析仪，它 提供多种应用配置的选择，使它具有众多灵活的功能，能满足多种不同的需要。在电能质量的 测量、分析领域，利用全中文的设置软件和电能质量评估分析软件，能够实现基本的电力参数 测量和高级的电能质量分析，并能根据目前我国关于电能质量的五个标准自动生成图形和报 表。
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可测量和记录全部电力参数和电能质量参数 和对瞬间畸变波形进行录波 通过计算机可实时显示数值、波形、频谱图和相量图 体积小、重量轻、携带方便、操作简单 配有中文分析评估软件，可根据我国电能质量标准进行评估并生成评估报 告
U900F 主要功能：
z z z z z z z 基本参数测量：三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、视在功率、有功电度、无功 电度、功率因数、频率等。 谐波测量（0~50 次） ：三相电压谐波、三相电流谐波、单相及三相功率谐波，并能给出谐 波总畸变率 THD。 电能质量参数测量：三相不平衡度、短时闪变（Pst） 、长时闪变（Plt）以及电压偏差、频 率偏差等等。 在线实时分析功能：实时显示所有测量参数、电压波形、电流波形以及谐波频谱图、电压 电流矢量图等示波器功能。 暂态分析干扰录波功能，可记录电压的突变以及浪涌、塌陷等。 冲击电流录波（Inrush）功能。 可进行温度等其他标准信号的测量(4-20mA)
U900F
U900F 主机及附件
输入通道 精度 采样频率 基本测量
U900F 技术指标
8路 <0.1% 不包括传感器 6.4K 包括电压、电流、频率、有功功率、无功功 率、视在功率、功率因数、有功电度、无功 电度等 谐波测量 电 压 和 电 流 至 50 次 , 间 谐 波 , 根 据 IEC61000-4-7; THD; 功率谐波及谐波方向 扰动分析 冲击电流分析 闪变分析 单相及三相电压扰动波形记录（选件） 电动机启动电流录波等（选件） 瞬时闪变、短时闪变、长时闪变，根据 IEC61000-4-15
U900F 主机
存储容量 通讯 重量 大小(宽×深×高) 工作温度 相对湿度 工作电源
500MB 通过并口与计算机相连 4.7kg 320×190×130cm -10℃ 至 ＋55℃ 10%－98%不结露 90-264V AC 40-70Hz(内部电池可维持供电 15 分钟)
EMC
符合 EN 50 081-1,2; EN 50 082-1,2 EN 61 010-1
电压传感器
人身安全
U900F 订货信息
U900F U900F 便携式电能质量分析仪 标准配置包括：基本参数和谐波闪变等 电能质量参数测量功能；三套 275V 电 压传感器； 三套 30A 电流传感器； U900F 和 PQReport 软件；其它基本附件。 电压扰动分析选件 冲击电流分析选件 电压传感器 500V 电流传感器, 包括电流钳，4-500A AC 电压安全探头，带保险(红色) 电压安全探头(黑色) 吸血鬼电压探头(红色) 吸血鬼电压探头(黑色)
21-4020 21-4040 多种电流传感器 40-1020 10-1930 40-2010 40-2020 40-2031 40-2041
其它型号传感器及附件请与厂商咨询
吸血鬼电压探头