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電能質量分析儀范文1
中圖分類號：TM935 文獻標識碼：A
1 概述
電力系統在運用新興技術與產品的同時，也會帶來一系列不能預知的影響，特別是電力系統非線性元器件在電力建設中廣泛應用，產生了許多不可控的客觀因素，嚴重影響電能質量，比較突出的影響因素是是諧波干擾，電能質量是電力企業的生命線，所以諧波測量的相關研究受到廣泛重視。在電能質量諧波測量頻譜分析的主要算法是傅利葉變換，但傅利葉變換方案會導致頻譜泄露與柵欄效應的問題，常用的防止頻譜泄漏的方法是加權窗函數，但其缺點是同時降低頻譜精確率；而防止柵欄效應的常用方法是增加分辨率來實現，但隨之隨之而來的問題是要保證一定的頻譜分析長度，對采樣長度的要求相應提高了。由于各生產商的技術水平并不一致，如果要增加采樣長度、提高分辨率的硬性條件，對于現實生產具有一定的難度，論文結合實際情況，探討了頻譜分析長度的另一途徑，并在實踐檢驗中得到積極評價。
2 頻譜測量的算法原理
2.1 離散傅立葉變換原理
由于諧波信號的長度不能完全測量，所以一般采用離散傅立葉變換方式，進行部分截取，
可以設定無窮信號為：
Xm=Am×sin（ωm×t）
當時間t在（0，T]范圍內時，ωT（t）（截取的窗函數）的值就為1；當時間t>T時，ωT（t）（截取的窗函數）的值就為0，而有限長信號的表達式為：
Xm0=Xm×ωT（t）
經過離散傅立葉變換有限長信號的結果可以表達為：
Xm（k）=Xm（2πkF）/T
=Am×sin[2πFT（k-m）/2]×e-j[πFT（k-r）+π/2]/[πFT（k-r）]
在上式中F-頻率分辨率，m-整數，f-頻率，可以推導出，當k=m時，Xm（k）=Am×ejθ；
而當k≠m時，則有Xm（k）=0。
不難得出，m取整數與否，直接影響到頻譜分析測量的精確度，當m取整數時，有限長信號傅立葉變換得到單一的頻譜分布線，提高測量精度；當m不為整數時，傅利葉變換會有頻譜泄露的現象發生，諧波信號的頻譜分布為：
Xm（k）=Xm（2πkF）/T
=Am×sin[2πFT（k-m1-r）/2]×e-j[πFT（k-m1-r）+π/2]/[πFT（k-m1-r）]
由上式可以分析出，m不取整數時，變換的頻譜是分散的，而不是在一條譜線上的。
2.2 加窗算法原理
有2.1可知，當m不為整數，即信號的f不是F的整數倍時，會產生頻譜泄漏現象，并且對測量造成較大的干擾，針對這一問題，提出了加窗算法解決方案，在常見的非整數倍影響因素中，有兩大原因：其一，在實際采樣時，由于頻率的波動，導致信號f分量不以F的整數倍出現；其二，在有限信號長度截斷時不是以周期為單位的。在截取的窗函數使用特性中，漢寧窗的是矩形窗2倍，可以有效的防止泄漏，但會造成阻帶衰減迅速、頻譜分辨率低的特點；而采用矩形窗時，可以將頻譜分辨率優化到最佳水平，但問題是會引發泄漏，并且阻帶衰減速度較慢。綜合分析各窗函數的優缺點，現階段漢寧窗的運用比較廣泛，其綜合性能比較優越，但具體使用過程中還要依據頻譜分析的實際需要，選擇合適的窗函數，一般漢寧窗的離散時域表達式為：
WH（n）=[1-cos（2πn/N-1）]×RN（n）/2
RN（n）-矩形窗函數的離散時域。
用漢寧窗截取無限長信號Xm（t）得到的頻域可表示為：
XmH（k）=Xm（k）/2-Xm（k-1）+Xm（k+1）]/4
有上式可以分析出，加權漢寧窗會對頻譜分辨率有削弱作用，同時使信號匯集于主瓣寬度， 但能夠對阻帶衰減帶來積極效果，防止頻譜的泄露現象。在具體的計算當中，還必須考慮到誤差，引入校正系數。由于漢寧窗在廠家受到普遍應用，其檢測方法和研究仿真都具有典型性，在采用其他窗函數降低頻譜泄漏時，漢寧窗的研究方案同樣是適用的。
2.3 分組算法原理
依據我國制定的標準要求，快速傅立葉變換計算得到的各頻率分量后，還要經過分組，設定Uk對應的離散傅立葉每隔5Hz的輸出分量，則h 次諧波子組的測量輸出可以表示為：
Uh=（ΣU（k+i））1/2
k對應順序為h的諧波。
3 頻譜分析長度檢測方案
由以上分析可以知道，當m取整數時，即信號的f為F的整數倍時，可以防止頻譜泄漏的發生，而電能質量分析儀合格時可以對整數倍的諧波做到精確有效的長度檢測，一旦m為非整數時，則超出了電能質量分析儀準確分析的能力，會導致頻譜泄漏。一般為了減少泄漏，采用漢寧窗算法，F（頻率）=1/T（周期），如果系統頻率為50Hz，相應的頻譜分析檢測長度以10個周期為標準，漢寧窗加權對應的周期波為20，頻率則為5Hz。而分組算法會干擾分析結果，所以，需要對是否采用加窗算法和分組算法進行檢測，常見的檢測方案如下所述：
（1）對電能質量分析儀進行檢測，并且以5Hz為指標，觀察其頻率分辨率是否達到該要求。
（2）在對電能質量分析儀的分辨率進行檢測后，其次要證實分組算法是否得到采用。
（3）在被檢測的電能質量分析儀達到5Hz的頻率要求時，則要對分組有否進行檢測，并且兩種情況下，還要對是否采用了漢寧窗算法進行檢測。
（4）電能質量分析儀的質量精確性要得到確認，其誤差可以設為p。
4 頻譜分析長度檢測項目
4.1 分辨率與分組算法的檢測
依據要求，必須對分辨率和分組算法是否采用進行檢測，首先設置檢測信號，其表達式為：
X（t）=X0（t）+Xk-1（t）+Xk（t）+Xk+1（t）
=21/2A0×sin（100πt）+21/2Ak -1sin[2π×（50h-Δf）×t]+21/22Aksin（2πh×50t）+21/2Ak +1sin[2π（50h +Δf）×t]
上式當中，Δf=5Hz，h表示諧波次數，并且取值h依次為2，3，4，……
一般頻譜泄漏的情況發生在頻譜分辨率超出或低于5Hz，會導致諧波的測量精確性受到削弱。但在對h 次諧波輸出值的具體數據分析時，由于信號的頻譜泄漏的區域相當大，條件比較復雜，要綜合考慮信號的頻譜分辨率、頻率和幅值因素?？梢酝ㄟ^Matlab仿真方式，根據h次諧波的輸出，以頻率5Hz為基本指標，對頻率分辨率的檢測進行分析。由上述原理，當h次諧波為Ak時，則可以判斷檢測過程中沒有運用分組算法；當h次諧波為Uh=（A2k-1+A2k+A2k +1）1/2，則可以判斷出檢測過程中運用了分組算法。
4.2 加窗檢測
電能質量分析儀的頻譜分析分辨率的檢測頻率定為5Hz，當設置的信號Δf為F的非整數倍（m取非整數），表示則頻譜信號發生了頻譜泄露現象，干擾測量。具體分析頻譜泄漏的可能性，針對測量結果，加窗加權的處理可以采用漢寧窗、哈明窗、或矩形窗等方式。設定A1/A0=0.02，A2/A0 =0.06，仿真之后，針對未分組與已分組的兩種情況，得到的諧波含量與頻率的曲線。柵欄效應會很大程度上削弱測量的精度，而漢寧窗算法的運用可以明顯降低頻譜泄漏的可能性，但加窗必須按照標準進行操作，因為超出標準耳朵加窗方式難以達到減少頻譜泄漏的目的。加窗結果的分析依有分組與未分組之分，圖2是未分組時的諧波含量與頻率關系，圖3是已分組時的情況，測量的分析結果如圖1、圖2所示。
未分組算法的信號檢測：
X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（313πt）
已分組的信號檢測x2
X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（323πt）
結語
在電能質量的干擾因素分析是電力系統的重要課題，涉及到頻譜分析的檢測主要考慮柵欄效應和頻譜泄漏現象，針對分組算法和加窗算法的檢測可以很大程度上提高檢測的精確度，相關實驗研究也利于電力系統的改善。
參考文獻
[1]鄭恩讓，楊潤賢，高森，蔡維，等： 電能質量分析儀諧波測量頻譜分析長度檢測.關于電力系統FFT 諧波檢測存在問題的研究[J].繼電器，2007，34（18）：52-57.
電能質量分析儀范文2
關鍵詞：電能計量裝置；技術改造；效益分析
中圖分類號：TM933.4文獻標識碼： A 文章編號：
一、早期客戶電能計量裝置存在的主要問題
早期客戶電能計量裝置在技術上不滿足電能計量裝置技術管理規程的要求，且存在重大竊電隱患，主要問題有：
1、大電流直接接地系統應該采用三相四線電能計量方式，實際上采用三相三線電能計量方式；
2、電壓互感器的準確等級為0.2級,實際為0.5級，電壓互感器無專用計量繞組；
3、電流互感器的準確等級為0.2S級,實際為0.5級，小電流時電流互感器計量準確性不滿足規程要求，電流互感器無專用計量繞組；
4、PT二次壓降引起的誤差超過規程規定標準；
5、二次回路的保險和試驗端子銹蝕，采用非測量試驗端子，使電能表現場檢驗工作無法開展；
6、電能表采用機電式復費率表，小電流計量準確性差，易于竊電，無事件記錄，功能少。
7、電能計量裝置不能實施全方位鉛封。即互感器接線端、接線端子排、電能表接線盒、電能計量柜（箱）門不能鉛封；
8、電能計量裝置安裝極不規范，難以檢查接線的正確性。
二、大客戶電能計量裝置改造項目安排
結合實際工作情況考慮，根據用電量、客戶數量、電能計量裝置存在的問題以及改造的難易程度等，將重點放在1500戶10千伏客戶電能計量裝置改造，并確立了客戶電能計量裝置外移的改造方案。將客戶處的電能計量裝置外移，安裝在產權分界點，采用干式組合互感器，多功能電子式電能表，計量箱。
三、大客戶電能計量裝置改造項目完成情況
大客戶電能計量裝置改造是一個系統工程，內部涉及生產、營銷、調度、安裝、檢修、物資等部門的密切配合，外部需要得到政府部門的政策支持和用電單位的理解配合。面對改造點多、面廣、施工時間短、外移改造任務重，且改造工作涉及客戶停電等具體情況，各單位加強領導、精心組織、共同努力，順利實施了大客戶電能計量裝置的外移和改造工作，實現了技術創新和管理創新。
四、技術分析
大客戶電能計量裝置外移、改造項目的實施，從技術手段上大大提高了電能計量裝置的準確等級、可靠性和防竊電性，使竊電客戶想為而不能為，起到了防止國有資產不流失，防止竊電，降低線損，提高企業效益的作用。現從技術方面具體分析如下：
1、設備選用上：具有先進性，解決了大客戶電能計量裝置陳舊老化，存在安全隱患的問題。
1） 10KV組合互感器：選用了0.2S級環氧樹脂真空澆注的干式組合互感器，淘汰了傳統的油浸式產品，避免了油浸式組合互感器易漏油，容易產生炸裂，易竊電的問題，同時CT具有多變比，可根據客戶負荷的變化調整CT變比的大小，既節省了投資，又便于準確計量。
2）電能表：在準確等級上選用了0.5S級或1.0級的全電子式多功能電能表，提高了電能計量的準確性，且考慮到客戶電能計量裝置外移后，由于室外環境條件變化而導致的電能表誤差的變化范圍超出規程規定的要求，要求選用的電子式多功能電能表必須通過專業部門所做的高溫、低溫、高濕模擬試驗，且實驗結論合格。在功能上要求電能表具有事件記錄、月末或任一指定日的電量凍結功能、電壓和電流存儲功能、紅外停電喚醒抄表功能、分別記錄正、反向無功電量的功能。為追補電量的計算、防止竊電、凍結日和停電抄表、力率考核，防止無功過補償現象，提供了技術手段。特別是對客戶電量的凍結日抄表、每15分鐘電壓和電流存儲（存儲45天的數據），對實現真正意義上的定時抄表、電能計量裝置故障后追補電量計算和對竊電取證具有重大意義。
3）計量箱：選用了具有磁性密碼鎖功能的全封閉式計量箱。該封閉式電能計量箱嚴格按照電能計量技術管理規程要求進行設計。計量箱門采用三個方向閉鎖和密碼鎖提高了防竊電功能。該計量箱內配置了供電能表現場檢驗用的專用試驗端子便于現場檢驗工作的開展，同時可根據客戶需要安裝不同類型的采集器便于表計信息的采集。
2、電能計量器具準確等級配置和檢定方面，嚴格按照DL/T448-2000《電能計量裝置技術管理規程》的要求進行配置和檢定。電能計量器具準確等級配置合理、計量方式正確，且電能計量器具經電能計量中心逐只檢定，嚴格把關，檢定合格后才能安裝使用，從源頭上解決了電能計量裝置配置準確度等級低、計量和測量回路共用電力互感器二次繞組，電能計量器具特別是互感器沒有按照周期進行輪換的問題。
3、改變了高供低計的不合理計量方式，將線路損失和變壓器損失都作為客戶用電量記錄，提高了電能計量準確性。
4、封閉性上：采用了戶外干式整體澆注組合互感器和具有磁性密碼鎖功能的全封閉式計量箱。且戶外干式整體澆注組合互感器二次接線盒與計量箱之間的連線，采用了7芯鎧裝二次電纜；與戶外干式組合互感器相連的一次導線更換成了絕緣線，其一次接線端頭采用熱縮套進行了熱縮封閉，并對所有的二次接線盒、接線端子、電能表實施了鉛封，對所有計量柜（箱）的門進行了鉛封或加鎖。解決了客戶處“全敞開式”電能計量裝置難以實施有效封閉，難以有效防范竊電的問題。
5、電能表現場檢驗方面：計量箱內配置了供電能表現場檢驗用的專用試驗端子，且能實施有效封閉，為現場檢驗工作的開展提供了條件。
電能質量分析儀范文3
關鍵詞：諧波污染 諧波監測
良好的電能質量是保證電力設施和用電設備安全、可靠、高效運行的基礎。隨著生產和技術的發展，用電負荷日益增長，電力系統規模的不斷擴大，以及系統中線性負荷不斷增加，電力系統受到的“諧波污染”也越來越嚴重，加上電力系統可能出現的內外故障，這就大大惡化了系統的電能質量。由于節能和環保要求的不斷提高，與此密切相關的電能質量問題日益受到更多的關注。對電能質量實施有效控制，已逐漸成為提高設備運行質量和節能降耗的重要方面。
一、電能質量及諧波的概念
一個理想的電力系統應以恒定的頻率（50Hz或60Hz）和正弦的波形，按規定的電壓水平對用戶供電。在三相交流電力系統中，各相的電壓和電流應處于幅值大小相等、相位互差120°的對稱狀態。因此，在輸配電系統中常用頻率、有效值、波形質量和三相電壓的對稱度來描述其運行狀態的優劣。由于系統運行狀態的變化、電網規劃的不恰當、電力負荷本身存在的各種問題以及其他不可預見的電力系統故障等原因，理想狀態在實際運行當中并不存在，因此就提出了電能質量的概念。
諧波問題一直是主要的電能質量問題。治理好諧波，不僅能降低電能損耗，而且能延長設備使用壽命．改善電磁環境，提高產品的品質。
諧波定義為：諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數倍。由于諧波的頻率是基波頻率的整數倍，也常稱它為高次諧波。導致波形失真的原因是非線性負荷的存在。諧波失真水平可以用每個單一諧波成分的幅值和相位描述，也可以用某一個特定的參數，如諧波失真度來描述。諧波失真度或畸變率（THD）是評價電力系統中諧波含量的主要指標，它定義為各次諧波分量總有效值與基波分量有效值之比。
電力系統本身包含的能產生諧波電流的非線性元件主要是變壓器的空載電流，交、直流換流站的晶閘管控制元件，晶閘管控制的電容器、電抗器組等。但電力系統諧波更主要的來源是各種非線性負荷用戶，如各種整流設備、調節設備、電弧爐、軋鋼機以及電氣拖動設備。各種低壓電氣設備和家用電器所產生的諧波電流也能從低壓側饋入高壓側。對于這些設備，即使供給它理想的正弦波電壓，它的電流也是非正弦的，即有諧波電流存在。其諧波含量取決于它本身的特性和工況，基 本上與電力系統參數無關，因而可看作諧波恒流源。這些用電設備產生的諧波電流注入電力系統，使系統各處電壓含有諧波分量。變壓器的激磁回路也是非線性電路，也會產生諧波電流。熒光燈和家用電器單個容量不大，但數量很多且散布于各處，電力部門又難以管理。
二、諧波的危害
諧波使公用電網中的元件產生附加的損耗，降低了發電、輸電及用電設備的效率。大量三次諧波流過中線會使線路過熱，嚴重的甚至可能引發火災。諧波會影響電氣設備的正常工作，使電機產生機械振動和噪聲等故障，變壓器局部嚴重過熱，電容器、電纜等設備過熱，絕緣部分老化、變質，設備壽命縮減，直至最終損壞。諧波會引起電網諧振，可能將諧波電流放大幾倍甚至數十倍，會對系統構成重大威脅，特別是對電容器和與之串聯的電抗器，電網諧振常會使之燒毀。導致繼電保護和自動裝置誤動作，造成不必要的供電中斷和損失。諧波會使電氣測量儀表計量不準確，產生計量誤差，給供電部門或電力用戶帶來直接的經濟損失。諧波會對設備附近的通信系統產生干擾，輕則產生噪聲，降低通信質量；重則導致信息丟失，使通信系統無法正常工作。短時停電、電壓驟升或驟降會影響許多特殊行業的生產過程，降低生產工效和產品質量，也將造成直接的經濟損失。
三、諧波對計量的影響
感應式電能表只在工頻附近很窄的頻率范圍且電壓、電流為正弦波條件下才能保證最佳的工作性能。大量的研究結果表明，當系統中電壓、電流波形因各種原因偏離正弦有畸變時，感應式電能表的測量準確度將下降。這主要是因為在負載上當基波電壓、電流不變而含有諧波時，電能表電壓線圈阻抗和轉盤阻抗都會變化，導致電壓工作磁通和對應的電流磁通變化，從而影響電能表的計量精度。
相對于感應式電能表而言，電子式電能表由于頻帶較寬，對基波電能和諧波電能都能較準確計量，但值得注意的是它把諧波功率和基波功率同等對待，這樣計量誤差會增大。
四、諧波的在線監測
清楚了諧波的危害，采取必要的治理措施是當務之急。但是，在制訂治理方案之前，勢必要對電網中存在的諧波情況有一個比較準確的了解。通過技術和管理上完善的手段，可以有效地監測諧波污染并及時治理。
4.1諧波監測主要方面
（1）諧波情況的普查。測量電網中的諧波電壓、電流和諧波潮流及其方向，以查明諧波源，為采取措施、控制電網諧波含量提供依據。
（2）諧波監測點的設置。在電網中諧波源或其他諧波畸變嚴重的連接點上設置諧波警報器或諧波電流、電壓表，監視該點諧波變化情況，以便及時采取限制措施。
（3）新的諧波源負荷接入電網時的檢測。在諧波源負荷接人電網前后，均應進行諧波測量，以便為研究諧波源接入電網需要采取的措施提供依據。檢查諧波源接入電網后其諧波含量是否超過允許值。
（4）諧波事故分析。在電網或電氣設備出現異?；蚬收蠒r，要進行諧波檢測分析，如屬諧波（特別要注意諧振和放大）造成的故障，則應采取措施，予以消除。
4.2諧波監測手段--Fluke1760三相電能質量分析儀
目前，國內外有多款的電能質量分析儀，相關監測和測試設備也是種類繁多；但是各測試產品質量良莠不齊，有些設備實際上不能準確地反映電能質的實際問題。從《電能質量——公用電網諧波》（GB/T14549-93）的標準來看，只有具備電能質量統計和分析功能的電能質量分析儀，才是真正滿足需求，真正符合“電能質量國家標準”的電能質量分析儀。
在這里我們選用的是Fluke1760三相電能質量分析儀，其技術特點是：完全滿足IEC61000-4-30A級標準，GPS時間同步，非常靈活、完全可配置參數的限值和電壓電流變比，可自定義算法和測量選項，不間斷電源，10MHz、6000Vpk波形捕獲能力，2GB數據存儲空間，即插即用，堅固的現場應用設計，電隔離和直流耦合。同時配合其分析軟件，Fluke1760能完全勝任當前的諧波檢測，并給出分析結果，實現報表打印。
Fluke1760的優越性在于：
（1）詳盡的擾動分析：能進行高速瞬變分析，揭示設備故障的根源，以便進行事后補救和預測性維護?？焖偎沧冞x件具有6000V的測量量程，可以捕獲非常短的脈沖，例如雷擊等。
（2）滿足A級標準：在用戶引入線處檢查輸入電源的電能質量。具備A級符合性的Fluke1760能夠提供毋庸置疑的依據。
（3）將多個地點的事件相關聯：利用GPS時間同步功能，用戶可以快速檢測到是哪里首先發生了故障，是設施外部還是設施內部。
（4）同時測量獨立的電力系統：儀器具有電氣隔離和直流耦合的電壓輸入，可對不同處的電力系統進行完整的測量。例如，Fluke1760在診斷UPS系統的故障時，可同時記錄電池電壓和功率輸出。
（5）電能質量和電力載荷研究：在安裝之前，通過評估電能質量來確認與關鍵系統的兼容性，以及在增加載荷之前檢驗電氣系統的容量。
4.3諧波監測效果
通過Fluke1760及其分析軟件PQ Analyze可以獲得實時的諧波監測信息，如圖1所示；能及時發現諧波污染。
同時通過Fluke1760的分析軟件能給出詳盡的分析資料，為諧波的治理提供了有力的依據。
圖2為某用戶B相電流諧波的實測數據，在對此用戶的長期監測中，通過Fluke1760獲取其24小時內的諧波數據，直接分析出其諧波含量，通過與標準比較可以直接知道其五次諧波超出規定值。十分直觀準確的知道次用戶是否為諧波用戶。
五、解決諧波的一些手段
對電力系統的高次諧波進行綜合治理，通常從兩個方面入手，一方面針對諧波源本身，另一方面在電網內部采取措施進行抑制，使之在規定范圍內。采取的主要措施有：
1）合理裝設無源交流濾波器（Filter Compensation，簡稱FC）這種途徑是現階段最常見、最實用、也是最有效的抑制高次諧波的措施。無源濾波裝置由電力電容器、電抗器和電阻器聯結成的交流濾波器組合而成，運行中它和諧波源并聯。除作濾波外，兼作無功補償。濾波裝置通常包括數組單調諧濾波器和一組高通濾波器。常用于工程實際的濾波器種類有：各階次單調諧濾波器、雙調諧濾波器、二階寬頻帶與三階寬頻帶高通濾波器等。單調諧濾波器的優點是濾波效果好，結構簡單；缺點是電能損耗比較大，但隨著品質因數的提高而減少，同時又隨諧波次數的減少而增加。高通（寬頻帶）濾波器，一般用于某次及以上次的諧波抑制，即可以通過參數調整，形成該濾波器回路對某次及以上次諧波形成低阻抗通路。
2）裝設有源濾波器（Active Power Filter，縮寫為APF）APF即利用可控的功率半導體器件向電網注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達到實時補償諧波電流的目的。它的主要特點是：濾波特性不受系統阻抗等的影響，可消除與系統阻抗發生諧振的危險；具有自適應功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應性；APF作為改善供電質量的一項重要技術，在工業發達國家已得到高度重視和日益廣泛的應用，但在我國的中壓配電網中應用APF還有一定的難度。
3）增加整流器脈動數或改善諧波源特性整流裝置是供電系統中的主要諧波源，其在交流側所產生的高次諧波為P±1次諧波，即整流裝置從6脈動諧波次數為n=6k±1，增加到12脈動時，諧波次數n=12k±1（k=1、2、3……），可以消除5、7、17和19次諧波，并且諧波電流的有效值與諧波次數成反比?？梢姡黾诱髌鞯南鄶?，可以有效地消除低次諧波。
4）改善供電環境，合理選擇電壓等級如設法加大系統的短路容量，提高諧波源負荷的供電電壓等級。由專門線路為諧波源負荷供電等措施。雖然改善供電環境是在設計階段完成的，但這點很重要，因為這樣做，既可以完善接線形式，減少不必要開支，同時為優化設計，給諧波治理帶來許多便利，為今后的發展打下好的基礎。
六、結束語
隨著電力電子與信息技術在社會各個領域的滲透應用，一些新型電力負荷對電能質量的要求不斷提高，電能質量已成為電力企業和用 戶共同關心的課題。諧波污染的治理不光要從技術方面解決，同時需要有效的管理手段；如設置諧波計量裝置，對諧波進行計量，從管理上有效提高電能質量。
參考文獻
[1] 程浩忠. 電能質量講座第四講諧波的產生和危害[J]. 現代建筑電氣篇，2007，8?。骸?4-58.
電能質量分析儀范文4
【關鍵詞】暫態電能質量擾動；基本特征；質量檢測現狀
一、定義
暫態電能質量問題是近年來隨社會信息化的發展而逐漸暴露出來的新問題。對這些電能質量問題的研究還處在起步階段，如何界定暫態電能質量問題，用什么樣的特征進行描述，怎樣制定合理的指標進行評估等，都還缺少成熟的經驗和方法。目前，國際電力電子工程師協會IEEE根據電壓擾動的頻譜特性、持續時間、幅值變化等，將電壓擾動分為長時、短時和瞬時的電壓擾動三大類，并把長時擾動所引起的電能質量歸結為穩態電能質量問題，把瞬時和短時擾動所引起的電能質量歸結為暫態電能質量問題，其主要表現形式有電壓脈沖、浪涌、暫態振蕩、電壓躍落、毛刺或尖峰、電壓突起、電壓中斷及電壓短時閃變等，目前國際和國內還沒有此方面的統一標準，目前被普遍接受的評價指標有電壓短時變動和電磁暫態。暫態電能質量問題的實質就是暫態電壓質量問題。暫態電能質量問題的研究起步較晚，國內剛剛有所認識，它屬于穩態電能質量問題的延伸，影響范圍小，但后果卻比較嚴重。
暫態電能質量問題產生的原因較為復雜，發生的頻度較為偶然，它主要是系統遭受外來干擾、內部故障或正常操作情況下發生的過渡過程，而且與電網結構、電網聯系強度、敏感負荷的用電特性等因素有關。另外，暫態電能質量擾動的隨機性大、持續時間短，傳統的基于均方根的檢測技術已不適用，這些因素使暫態電能質量分析與檢測的難度增大。這也是目前暫態電能質量分析和檢測方法還不成熟的原因。
二、暫態電能質量擾動的基本特征
1.短時電壓變動
由于電力網中發生短路故障、短路器操作、大型變壓器或電容器的投切，引起短時電壓上升、短時電壓下降或短時電壓中斷等，這均為偶然的電壓變動。
（1）短時電壓上升。短時電壓上升是指在工頻條件下，電壓或者電流的有效值上升到額定電壓的1．1—1．8p.u，然后又恢復至正常電壓，這一過程的持續時間為0．5個周波到1min。短時電壓上升也稱電壓驟升、電壓突起、電壓升高或電壓突出。短時電壓上升分即時電壓上升、瞬時電壓上升和暫時電壓上升。即時電壓上升是指持續時間0．5—30周波的短時電壓上升，瞬時電壓上升是指持續時間30周波一3s的短時電壓上升，暫時電壓上升是指持續時間3s—lmin的短時電壓上升。
（2）短時電壓下降‘短時電壓下降是指供電電壓有效值突然降至額定電壓的0．9一0．1p．u，然后又恢復至正常電壓，這一過程的持續時間為0．5個周波到lmin。短時電壓下降又稱電壓跌落、電壓驟降、電壓降低、電壓下跌或電壓凹陷。短時電壓下降分即時電壓下降、瞬時電壓下降和暫時電壓下降。即時電壓下降是指持續時間0．5—30周波的短時電壓下降，瞬時電壓下降是指持續時間30周波一3s的短時電壓下降，暫時電壓下降是指持續時間3s—lmin的短時電壓下降。
（3）短時電壓中斷。短時電壓中斷是指公共電壓有效值小于額定電壓的o．1p．u，持續時間0．5周波一1min的過程。短時電壓中斷也稱電壓間斷，分為即時電壓中斷、瞬時電壓中斷和暫時電壓中斷。即時電壓中斷是指持續時間0．5—30周波的短時電壓中斷，瞬時電壓中斷是指持續時間30周波一3s的短時電壓中斷，暫時電壓中斷是指持續時間3s—lmin的短時電壓中斷。
2.電磁暫態
電磁暫態（暫態過程）指電力系統從一個穩定狀態過渡到另一個穩定狀態時電壓或電數值的暫時性變化。電磁暫態的持續時間小于短時電壓變動。
3.暫時過電壓
按照GB／T18481—200l《電能質量暫時過電壓和瞬態過電壓》規定，峰值超過系統最高相對地電壓峰值或最高線間電壓峰值的任何波形的相對地或相間電壓分別為相對地或相同過電壓，而把持續時間小于l0ms的過電壓稱為暫時過電壓。電能質量電磁暫態會在電力系統中產生暫時過電壓。暫時過電壓有瞬態過電壓和暫態過電壓之分。瞬態過電壓是指持續時間以微秒計的過電壓，例如由雷電引起的過電壓。暫態過電壓是指持續時間以毫秒計的過電壓，一般因電網故障引起的。
暫時過電壓一般由于系統中的操作、故障或非線性引起的過電壓，可用其幅值、振蕩頻率、總持續時間或衰減量來表示，作用在電氣設備上的各類過電壓的典型波形見表1所示。
三、現狀
暫態電能質量檢測包括特征值的獲取、時間定位、擾動類型識別、空間定位和擾動溯源。目前，暫態電能質量檢測研究熱點集中在特征值的獲取、時間定位和擾動類型識別三個方面，空間定位和擾動溯源問題由于難度更大尚未提到議事日程。按所采用的不同分析方法，暫態電能質量檢測技術主要可分為時域、頻域和變換域三種。近年來，基于數字技術的各種時域、頻域和變換域方法已在電能質量領域中得到廣泛研究和應用。
暫態電能質量檢測方法還不十分成熟，因此國內外對暫態電能質量檢測的研究大部分處于理論階段，提出了各種各樣的理論方法，如小波變換、神經網絡、模糊邏輯、專家系統、遺傳算法、镕里葉變換、概率統計、證據理論、分形幾何及其他方法。隨著研究的深入，小波變換及以小波變換為基礎的復合方法成為暫態電能質量檢測方法研究的熱點，并逐漸成熟，且已經取得了一些工程應用成果。其他方法或者由于不適宜用于非平穩信號的檢測，或者自身理論不成熟，或者工程實現難度大，或者存在較大的檢測原理誤差，在暫態電能質量檢測中，尚未體現出很好的發展前景。小波變換是近年來發展起來的一種數學分析方法，被認為是繼傅里葉變換以來的又一重大理論突破。由于小波變換對非穩定信號很敏感，而對近似穩定的信號不敏感，所以它對檢測和抽取不同的暫態電能質量擾動特征很有用，許多工作者已使用小波變換來快速判定和溯源暫態電能質量擾動。
參考文獻
[1]許童羽，樸在林，陳春玲.提升小波在暫態電能質量擾動檢測與定位中的應用[J].農業工程學報，2011年05期
電能質量分析儀范文5
關鍵詞：電能質量；諧波電流；諧波抑制；無功補償
中圖分類號：R363文獻標識碼： A 文章編號：
引言
隨著國民經濟的發展與科學技術的進步，特別是冶金，化學等現代化大工業和電氣化鐵路的發展，造成電網負荷加大，電網系統中的非線性負荷及波動性負荷使得電網發生嚴重的電壓波動，產生各次諧波，閃變，三相不平衡等各種問題，從而造成電能質量的嚴重問題。而電能質量的下降又嚴重的影響了各種供用電設備的運行安全，增加了用電的經濟成本，降低了人民的生活質量。
由此，提高電能質量就成為一個避免不了的問題。電能質量指的是在電網公共連接點處對用戶的供電電壓質量和電力用戶在電網公共連接點處對電網的干擾水平[1]。通過電能質量的定義，可以看出，要提高電能質量，可以從兩個方面進行努力：一是提高公用連接點處的供電電壓質量；二是降低電力用戶在公用連接點處對電網的干擾水平。而要解決這兩個方面的問題，都要對其進行檢測和治理。本文主要從降低用戶對電網的干擾水平著手，先分析基層用戶用電中存在的問題，再從這些問題著手，對其進行監測，并給出治理措施。
1 基層用戶用電存在的電能質量問題及其可能造成的影響
通過對基層用戶開展調查，發現基層用戶的用電負荷類型一般為各種類型的非線性用電設備，如各種視頻顯示設備，節能照明設備，家用電器，各種整流和調速驅動裝置等。而隨著高速鐵路和客運專線的快速發展，電氣化鐵路也成為影響城市用戶電能質量的一個重要負荷。
分析這些設備的電能質量特性，可以發現接入電網后會對電網產生以下電能質量問題：
（1）產生大量的零序三次諧波電流，使低壓供電母線三次諧波電壓嚴重超過國標允許范圍，影響低壓設備的安全正常運行；
（2）中性線上的三次諧波電流過高，使中性線發熱，增大線損；
（3）各種低壓用電設備的三次諧波電流含有率往往高達50%以上，致使電流有效值遠遠大于基波電流有效值，其視在功率遠大于基波視在功率，功率因數也遠遠小于基波功率因數，導致低壓電網諧波電壓超標和線損增加。
圖1就是基波與三次諧波的示意圖，從圖中可以看到諧波電壓與基波電壓的疊加所得到的合成波，已經造成嚴重的電壓畸變。
圖1 諧波示意圖
（4）電氣化鐵路機車負荷具有單相性、非線性、隨機波動性以及再生制動的特點，會引起三相電壓不平衡、諧波和電壓波動等電能質量問題[2]。由于電氣化鐵路用電電壓、接線方式、電氣特性等的特殊性，需要專門進行監測和治理之后才能注入低壓供電系統，所以本文不予過多考慮。
根據基層用戶存在的電能質量問題，主要就是三次諧波和無功功率問題。諧波會對電網、變壓器和旋轉電機、繼電保護和電力測量、通信系統等造成一系列的影響，主要表現在：
（1）對電網的影響。諧波電流會產生有功功率損耗，在采用電纜的輸電系統中除了引起附加損耗外，還會加速電纜絕緣的老化，造成絕緣損壞，進而發生短路，引起火災；
（2）對旋轉電機和變壓器的影響。諧波主要引起附加損耗和過熱，其次是產生機械振動、噪聲和諧波過電壓，嚴重時甚至會損毀電機；
（3）對繼電保護和電力測量的影響。對部分晶體管型繼電保護器來說，諧波會改變其性能，引起誤操作或者拒絕操作。而對于電力測量來說，如果負載不是諧波源，則會在負載上產生有害的諧波損耗，若用戶是諧波源，向電網輸出的有害的諧波有功功率比他所消耗的基波有功功率要少，這同樣都會造成電力測量的誤差；
（4）對通信系統的影響。諧波干擾會引起通信系統的噪聲，降低通話的清晰度，嚴重時更會引起信號的丟失，在諧波與基波的共同作用下還引起電話鈴響，嚴重時甚至會危及設備和人身安全。
同時，基波無功功率對公用電網也會產生如下影響：
（1）增加設備容量。無功功率的增加，會導致電流增大和視在功率增加，從而使發電機、變壓器及其他電氣設備容量和導線容量增加。同時，電力用戶的啟動及控制設備、測量儀表的尺寸和規格也要加大；
（2）設備及線路損耗增加。無功功率的增加，使總電流增大，因而使設備及線路損耗增加；
（3）是線路及變壓器的電壓降增大，如果是沖擊性無功功率負載，還會使電壓產生劇烈波動，使供電質量嚴重降低。例如電動機在啟動期間功率因數很低，這種沖擊性無功功率會使電網電壓劇烈波動，甚至使接在同一電網上的用戶無法正常工作。電弧爐、軋鋼機等大型設備會產生頻繁的無功功率沖擊，亞種影響電網的供電質量。
2 基層用戶電能質量的監測
用于電能質量監測的儀器有很多種，可以根據不同的測試內容和測試目的，我們選用 “聯能電能質量檢測”的不同儀器進行檢測，在線監測應該選用電能質量遠程監測儀，而專項監測應選用便攜式多通道電能質量分析儀，簡單的諧波監測一般用手持式諧波分析儀，而基層用戶電能質量的問題一般就是諧波和無功功率補償問題，特別是三次諧波和無功功率補償問題，因此，對于各個小區用戶一般可以采用簡單，實用的手持式諧波分析儀。在實際使用中，不管采用哪種裝置或儀器，都要對其所采集到的數據進行存儲，分析和處理。再根據處理結果，對電網電能質量問題做出合適的應對措施，達到改善電網電能質量的效果。
3 基層用戶電能質量的治理
由于基層用戶電能質量主要存在的是諧波和無功功率問題，而要對其治理就是要對其進行諧波抑制和無功功率補償。而要進行諧波抑制和無功功率補償主要有兩條思路可以進行考慮：一是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波，且把其功率因數控制為1。這一種在本文所提供的模型中顯然不適合，故，可以不予考慮。二是裝設諧波補償裝置來補償諧波，這顯然對于各種諧波源都是實用的。所以，這是本文所要考慮的主要思路。傳統的諧波補償裝置一般采用LC調諧濾波器。這種裝置雖然結構簡單，且在補償諧波的同時還可以補償無功功率，但是，其補償特性易受電網阻抗與運行狀態的影響，易與系統發生并聯諧振，導致諧波放大，使LC濾波器過載甚至燒毀[3]。因此除了部分小區可以采用外，在整個區域中一般要慎重使用。而隨著技術的發展，目前，采用有源電力濾波器(APF)已經成為諧波抑制的一個重要趨勢。
有源電力濾波器是一種用于動態抑制濾波、補償無功的新型電力電子裝置，它能對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。它的基本工作原理是從補償對象中檢測出諧波電流，由補償裝置產生一個與該諧波電流大小相等而極性相反的補償電流，從而使電網電流只含基波分量。因此應用特別廣泛。目前實際應用的有源電力濾波器根據其與補償對象的連接方式來劃分，可以分為并聯型與串聯型，現在所用的裝置幾乎全是并聯型的。這些裝置可以單獨使用，也可以根據實際情況，與LC濾波器混合使用。圖2就是有源電力濾波器的系統構成。
圖2有源電力濾波器的系統構成分類
4 結語
現在我國對于諧波抑制和無功功率補償的研究已經進入一個非?；钴S的階段，社會對這一技術的需求的呼聲也越來越響亮。雖然現在已經取得一定的成果，但是像靜止無功發生器（SVG）等技術的研究并不是特別成熟，還有待于研究人員繼續努力。
參考文獻
[1] 歐盟—亞洲電能質量項目合作組. 用戶電能質量測試評估與解決方案案例集[M]. 中國電力出版社,2009
[2] 于坤山，周勝軍，王同勛等.電氣化鐵路供電與電能質量[M].中國電力出版社,2010.12
電能質量分析儀范文6
電機是工業的骨架。據美國能源部估計，僅僅在美國，工業設備中就運轉著4000萬臺電機，這些電機耗用了整個工業所消耗電力的70％，這就足以說明電機的重要性。
若電機超過額定溫度，那么電機的溫度每升高10℃，則電機的壽命將縮短一半。
電機的檢測是保證正常生產及系統運行的一個重要措施。因為在關鍵的傳送系統出現故障時，不可避免地會增加成本，需要重新分配人工和材料，從而使生產效率降低，造成巨大損失，并可能影響到人員的安全。
紅外熱像儀在電機檢測中的應用 電機的部件較多，發生故障的部位及原因也較多，通過紅外熱像儀可發現如下一些問題。
1 電氣接線(電氣接線盒外殼)
問題點①：接線端子過熱
可能原因：連接松脫、接線端子氧化腐蝕、連接過緊。
建議措施：重新連接或更換接線端子。
問題點②：電纜過熱
可能原因：不平衡電壓或過載。
建議措施：使用萬用表、鉗表或電能質量分析儀予以確認具體原因。
2 電機外殼溫度分布
問題點①：外殼部分區域溫度過高
可能原因：內部鐵芯、繞組因絕緣層老化或損壞導致短路。
建議措施：拆卸外殼進行檢修。
問題點②：外殼整體溫度過高
可能原因：空氣流動不充分導致散熱故障。
建議措施：如果停機時間短，則只對電機空氣進口格柵進行清洗，并在下一次有計劃的停機檢修中，安排一次徹底的電機清洗。
3 與電機連接的軸承、連軸器
問題點：軸承、連軸器溫度過高
可能原因：不良或軸未對正。
建議措施：檢查情況或對軸進行調整。
如何用紅外熱像儀測量內部溫度
每臺電機都在一個特定的內部溫度下運轉。其他部件的溫度不應與電機外殼的溫度一樣高。所有電機的銘牌上都應列出標準運轉溫度。雖然紅外熱像儀無法看到電機內部，但外部表面溫度足以指示出內部溫度高低。隨著電機內部溫度的升高，其外表面的溫度也升高。下面通過一個檢測實例，看看如何得到電機內部溫度。
我們要檢測一個F級電機的溫度，其最高溫度限制為135℃(外殼上的銘牌中有標示)，我們可用一個接觸式溫度探頭(如K型熱電偶、Pt100鉑電阻等)安裝在電機內部(注意絕緣)，同時使用紅外熱像儀檢測對應外殼的溫度，熱電偶得到的溫度與熱像儀得到的溫度差即為修正值，通過實驗我們得知F級電機內部與外殼的溫差一般在30～40℃(內部溫度高)，故只要該級電機外殼溫度控制在90℃以下即可保證正常運行。
注意：不同級別的電機內部空間和溫度傳遞均不一樣，若檢測電機的級別改變，必須按上述測試方式得到新的修正值。
