电能质量基本概念
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电能质量的概念什么是电能质量?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。
理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。
同时,在三相交流系统中,各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120°。
但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称,负荷性质多变,加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因,这种理想的状态并不存在,因此产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题,也就产生了电能质量的概念。
围绕电能质量含义,从不同角度理解通常包括:(1)电压质量:是以实际电压与理想电压的偏差,反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念。
这个定义能包括大多数电能质量问题,但不能包括频率造成的电能质量问题,也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。
(2)电流质量:反映了与电压质量有密切关系的电流的变化,是电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外,还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。
这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损,但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。
(3)供电质量:其技术含义是指电压质量和供电可靠性,非技术含义是指服务质量。
包括供电企业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。
( 4 )用电质量:包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权利、责任和义务,也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。
目前针对电能质量问题研究的主要内容有哪些?目前,研究和解决电能质量问题已成为电力发展的当务之急。
主要研究课题包括:(1)研究谐波对电网电能质量污染的影响并采取相应的对策。
由于钢铁等金属熔炼企业的发展,5 化工行业整流设备的增加,大功率晶闸管整流装置及电力电子器件的开发应用,使公用电网的谐7 次次波影响日趋严重,电源的波形产生了严重的畸变,影响了电网安全可靠运行。
(2)研究谐波对电力计量装置的影响并采取相应的措施。
电能质量指标的标准电能质量是指电能供应系统在正常运行时,能够满足用户对电能的质量要求。
电能质量的好坏直接关系到电能的安全、可靠和经济使用,也直接影响到电能用户的生产、生活和环境。
因此,电能质量的评价和监测是非常重要的。
而电能质量指标的标准,则是对电能质量进行评价和监测的基础。
电能质量指标的标准主要包括以下几个方面:1. 电压波动和闪变。
电压波动是指电压在较短时间内的变化,通常由于负荷变化或故障引起。
电压波动会对电能设备的正常运行造成影响,严重时甚至会导致设备损坏。
因此,电压波动的标准是对电压波动进行限制,以保证设备的正常运行。
闪变是指电压的瞬时变化,通常由于大功率负载突然投入或退出引起。
闪变会导致光源的明暗变化,影响工作环境和生产效率。
因此,闪变的标准是对闪变进行限制,以保证光源的稳定和工作环境的舒适。
2. 频率偏差。
电能系统的频率应该是稳定的,频率偏差会导致电能设备的不稳定运行,甚至损坏。
因此,频率偏差的标准是对频率偏差进行限制,以保证电能系统的稳定运行。
3. 谐波含量。
谐波是指在电能系统中频率是基波频率整数倍的波动,谐波会导致电能设备的损坏和能效降低。
因此,谐波含量的标准是对谐波进行限制,以保证电能设备的正常运行和能效。
4. 电能质量的标准制定和实施。
电能质量指标的标准制定应该充分考虑电能用户的需求和电能供应系统的特点,同时结合国际标准和国内实际情况,制定合理的标准。
标准的实施需要相关部门和电能供应企业的配合,同时需要加强对电能质量的监测和评价,及时发现和解决问题。
总之,电能质量指标的标准是保证电能质量的重要保障,标准的制定和实施对于提高电能质量、保障电能用户的利益和推动电能行业的发展都具有重要意义。
希望各相关单位和部门能够重视电能质量指标的标准,共同努力,为提高电能质量做出更大的贡献。
电能质量及其分析方法综述一、本文概述电能作为现代社会运转的基石,其质量对于电力系统的安全、稳定和高效运行至关重要。
随着电力工业的发展以及新型电力系统的建设,电能质量问题日益凸显,成为国内外学者和工程师关注的焦点。
本文旨在对电能质量及其分析方法进行综述,旨在全面梳理电能质量的基本概念、影响因素、评估标准以及分析方法,为电能质量的监测、评估和提升提供理论支撑和实践指导。
本文将简要介绍电能质量的基本概念,包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量等方面,并阐述电能质量的重要性和影响因素。
接着,文章将重点分析电能质量评估标准和评估方法,包括国内外电能质量标准的比较、电能质量评估指标体系的建立以及电能质量评估方法的分类和特点。
本文还将详细介绍电能质量分析方法的原理和应用,包括时域分析、频域分析、统计分析和人工智能分析方法等。
通过对各种分析方法的优缺点进行比较,为实际应用中选择合适的分析方法提供参考。
文章将展望电能质量分析的未来发展趋势,探讨新型电力系统下电能质量分析面临的新挑战和机遇,以及未来研究方向和应用前景。
本文旨在为读者提供一个全面、系统的电能质量及其分析方法的知识体系,以期推动电能质量分析技术的发展和应用,为电力系统的安全、稳定和高效运行提供有力支持。
二、电能质量指标及其标准电能质量是评估电力系统运行状况和性能的重要参数,其指标涵盖了电压、电流、频率和波形等多个方面。
电能质量的优劣直接影响到电力系统的稳定性和经济性,因此,建立科学、合理的电能质量标准体系至关重要。
电压质量是电能质量的核心指标之一,主要包括电压偏差、电压波动与闪变、电压不平衡和谐波等。
电压偏差是指实际电压与额定电压之间的差值,反映了电网电压的稳定性。
电压波动与闪变则是由于电网中负载的变化,导致电压幅值在一段时间内发生周期性或非周期性变化,对电气设备的正常运行产生不利影响。
电压不平衡则是指三相电压之间的不平衡度,超过一定限度会导致电机等设备过热,降低使用寿命。
电能质量及谐波标准内容提纲1.电能质量基本概念2.电能质量的影响3.电能质量国家标准综述4.电能质量国家标准摘要5.电能质量国外标准简介6.谐波国家标准基本内容7.国外谐波标准介绍1 电能质量的基本概念(1)电力系统概况:结构、有功和无功平衡,各种干扰(2)电能质量——关系到电气设备工作(运行)的供电电压指标。
(3)电能质量指标:电压偏差、频率偏差、谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降、波形缺口、……(4)电能质量指标特点:a. 空间上、时间上不断变化b. 需要供、用电双方共同合作维护(5)电能质量问题的由来Ø 随电力工业诞生而存在的一个传统问题;Ø 现代用电负荷结构发生了质的变化。
电力电子技术广泛应用,家用电器普及,炼钢电弧炉和轧机的发展等,由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性引起电能质量的恶化。
Ø 计算机的普及、IT产业的发展、微电子控制技术应用导致对电能质量要求越来越高。
例如:一个计算中心失电2s就可能破坏几十个小时数据处理结果,导致几十万美元产值损失;1~2周波供电电压暂降,就可能破坏半导体生产线,导致上百万美元损失。
据统计美国因电能质量问题造成的损失每年高达260亿美元。
2005年由国际铜业协会(中国)的一次“中国电能质量行业现状与用户行为调研报告”中,调查了32个行业,共92个企业中有49个企业,因电能质量问题,在经济上损失2.5~3.5亿元(人民币),每个企业年经济损失约10万~100万(人民币)(其中有四家年损失1000万元以上)。
(6)关于电能质量的定义Power Quality——电能质量(电源质量、电力质量、电力品质)Ø 导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。
Ø 合格电能质量的概念是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是都适合于该设备正常工作的。
Ø 在电力系统中某一指定点上电的特性,这些特性可根据预定的基准技术参数来评价。
(1)测量
相、线电压及平均有效值;
相、线电压峰值;
各相及平均电流有效值;
(有效值:相当于多大数值的直流电流在该电阻上所产生的热量)
(平均值:交流电在半周期内,通过电路中导体横截面的电量Q和其一直流电在同样时间内通过该电路中导体横截面的电量相等时,这个直流电的数值就称为该交流电在半周期内的平均值)
各相的电流峰值;
正序、负序、零序电流;
如果在三相四线中接入一个电流互感器,这时感应电流为零。
当电路中发生触电或漏电故障时,回路中有漏电电流流过,这时穿过互感器的三相电流相量和不等零,其相量和为:Ia+Ib+Ic=I(漏电电流)
这里所接的互感器称为零序电流互感器,三相电流的相量和不等于零,所产生的电流即为零序电流。
电压、电流峰值因数;
峰值因数(CF) ,所谓的CF 是指周期波形的峰值与有效值之比。
电压、电流不平衡度(包含矢量图及量化值);
电力系统中三相电流(或电压)幅值不一致,且幅值差超过规定范围。
有功、无功、视在功率(包含总的和每相的功率);
有功功率(active power)
有功功率----电能用于做功被消耗,它们转化为热能、光能、机械能或化学能等,称为有功功率;又叫平均功率。
频率变化原因:负荷变动导致有功功率的不平衡。
变化过程:负荷变化→发电机转速变化→频率变化→负荷的调节效应→新频率下达到平衡。
消除偏移:发电机的原动机输入功率大小随负荷变动而改变。
无功功率(reactive power )
许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。
为建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,因此,所谓的"无功"并不是"无用"的电功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在供用电系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
无功功率单位为乏(var)。
视在功率(apparent power),记为S=UI
单口网络端钮电压和电流有效值的乘积
显然,只有单口网络完全由电阻混联而成时,视在功率才等于平均功率,否则,视在功率总是大于平均功率(即有功功率),也就是说,视在功率不是单口网络实际所消耗的功率。
为以示区别,视在功率不用瓦特(W)为单位,而用伏安(VA)或千伏安(KVA)为单位。
功率因数(包含总的和每相的功率因数);
交流电路中,电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数,用符号cosΦ表示。
在功率三角形中,有功功率P与视在功率S的比值,称为功率因数cosφ
电阻负荷的功率因数为1,一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。
功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。
功率因数低,说明电路用于交变磁场转换的无功功率大,从而降低了设备的利用率,增加了线路供电损失。
所以,供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。
频率;
有功总电能、无功总电能、正负有功电能、容感无功电能(总电能累加模式含代数和及绝对值和);
有功功率与时间的乘积就是有功电量
需量(兼容滑差式和区间(窗口)式);
Demand
就是一段时间内的平均最大值。
(在电力行业多取15分钟)
无功需量,就是负荷出现的无功最大值。
有功需量,就是负荷出现的有功最大值。
需量时间,就是出现最大需量的时间。
用电需量就是在考核期(一般是上个抄表日到这个抄表日)内,本变压器所带负荷,曾发生过的最大有功功率值;是通过集成在电能表上的最大需量记录器记录下来的,是实际发生值;
最大需量,
最大需量就是指在设定的测定周期内,若干个时间段内电能消耗最多的那个时间段,称为全部时间段的最大需量。
谐波(最高127次),
谐波包含量化值和柱状图);
harmonic wavelength
严格的意义来讲:谐波是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量
广义上讲:任何与工频频率不同的成分都可以称之为谐波,这时“谐波”这个词的的意义已经变得与原意有些不符。
正是因为广义的谐波概念,才有了“分数谐波”、“间谐波”、
“次谐波”等等说法。
电压、电流谐波畸变率;
total harmonic distortion
周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比(用百分数表示)。
电压总谐波畸变率以THDu 表示,电流总谐波畸变率以THDi 表示。
间谐波(柱状图中是否显示间谐波可设置);
把含有供电系统设计运行频率(我国是50HZ)非整数倍频率的电压或电流定义为间谐波
电压快速闪变(Pst)、慢速闪变(Plt);
电压波动造成灯光照度不稳定(灯光闪烁)的人眼视感反应称为闪变
GB 12326—2000中对其概念、计算公式和测量数据的选取做了明确规定,并给出了判断闪变电压值是否合格的方法。
借鉴IEC标准的方法,用短时间闪变水平值Pst和长时间闪变水平值P1t作为闪变严重度的评估指标。
Pst的观察周期典型值Tshort=10 min,其计算公式为:
骤升、骤降、骤停(备注:对于骤停或骤降到很低的测量功能只限
于仪表的外部辅助电源为单独供电时);
晃电主要有以下几种情况:
(A)电压骤降、骤升,持续时间0.5个周期至1min,电压上升至标称电压的1 10~180%或或下降至标称电压的10~90%。
(B)电压闪变,电压波形包络线呈规则的变化或电压幅值一系列的随机变化,一般表现为人眼对电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受。
(C)短时断电,持续时间在0.5个周波至3S的供电中断(如备自投、重合闸等)。
瞬变(可选);
瞬变电压(voltagetransient)
瞬变电压(voltage transient)瞬间发生的高压,从数百伏特到数千伏特或更高,持续的时间从数千分之一秒到数亿分之一秒,伴随而产生突波电流,对电子设备具有极大的潜在危险,轻则造成信息丢失或电子零件寿命隐性伤害,严重则造成设备的损坏或产生更严重的后果。
产生突波的原因有两种:自然界产生的如:雷击lightning;其次,电子设备瞬间加入负载。
浪涌电流(仅限外置钳形互感器时);
Electrical surge
也叫突波,顾名思义就是超出正常工作电压的瞬间过电压。
本质上讲,浪涌是发生在仅仅几百万分之一秒时间内的一种剧烈脉冲。
(2)电能质量监控、故障分析和录波
可记录各测量参数是否超过极限值,包括:电压有效值、电压峰值、
包络电压、谐波、间谐波、闪变、需量、骤升、骤降、骤停、快速电
压变化、三相不平衡度、频率等。
(3)历史数据分析
可对记录的历史数据进行分析,包括:统计分析、频谱分析、时间图分析、历史事件分析。
(4)其它
电压和电流示波功能;
各电能质量参数超限触发和记录功能;
光标缩放功能;
内存各种彩色接线图;
数据统计表
GPS同步校时;
集合波形类型可根据不同标准设置,例如可选择全波(IEC61000-4
-30要求)或半波(EN50160要求)来进行有效值等参数的计算;
大容量存储器;
TFT真彩LCD:分辨率为640×480,65535色;
触摸屏按键;
通讯协议除兼容几种常用协议外,另可为客户提供开放式协议;
有事件发生时可通过邮件或短信通知。
三相
多相交流电系统的一种。
有三相四线星形(y形)和三相三线三角形(△形)两种结线方式。
在对称的三相系统中,三根相线上的交流电各电动势的频率和电压都相等,彼此相差120°相位。
是发电、输电、供电的基本方式。
三相供电
三相不平衡
硬件架构:双DSP 分工
软件模块:。