电能质量分析精选(九篇)

第1篇：电能质量分析范文

PS4000是由美国SUMMIT公司生产的一种电能质量分析仪，它是为了满足工程师进一步了解电能质量而设计的一种小型、简单且功能强大的分析工具，可以用来分析或监控输入电能质量。

PS4000不仅能够测试电压、电流、功率、功率因数、频率、周期、谐波等电量值，而且能够测试电压或电流的浪涌、跌落、冲击、电压尖峰等瞬态量值，从而为用户快速判定供电质量的优劣，或者为展示产品电源质量提供一个依据。该仪器可以同时适用商用和工业用电源，是现代测试仪器中一款性能优越，携带方便的电能质量仪器。

1　PS4000的主要特点

新型PS4000电能分析仪具有以下优异的测试功能：

可测试并捕捉浪涌、跌落、冲击、尖峰信号；

可分析每一个通道从1次到63次谐波分量的电压／电流幅值和相位?

可同时分析所有通道的电压、电流、功率、功率因数、频率、能量、通断周期、能量高峰期、花费等参数值?

能够连续显示每秒测量值?

具有完全的按键操作和菜单式界面?

可连续工作8～10个小时，使用充电器后可以持续使用。

    PS4000可以对三相电路中的三个电压和四个电流同时进行浪涌、跌落、尖峰、谐波、电压、电流、功率、功率因数、频率、周期等参数的分析和监测，测试的数据可以上传到计算机以图形或表格的形式显示。该仪器配有专业的分析控制软件，可以对PS4000进行远端监控，特别适合于对电网质量，大型供电设备，家用电器等电源质量进行分析，是电力专家所钟爱的产品。SUMMIT公司的电能分析仪被世界很多国家的用户使用，美国前电网编辑曾这样描述：“我见过很多的分析仪，但是，这个产品给我留下了真正深刻的印象，PS3000已经是一个很坚固的小型器件，而新型的PS4000则提供了更专业的电能质量分析功能。”与它配套使用的电压、电流探头能够直接和1到15000V电压以及10mA到6000A的电流相接。通过输入调节比与PT和CT的结合，可提供更高、更大的电压电流测试。除了在室内监控外，PS4000还可以安装到Weather－resistant外挂箱上，以便能够在室外进行无人监控。另外，PS4000的“连接检查”特点更便于操作者正确连接电路，而且各种配套的附件不需要另外供电。

PS4000包含前一产品PS3000的全部测试功能，PS3000已经使用了8年，产品遍布7大洲。客户对Powersight分析仪具有很高的评价，特别是在使用简便、性能可靠、可提供及时有效的技术支持等方面。SUMMIT总载曾说：“从上一次我们为一块因跌落而损坏的仪表检修后，到现在已经六年了，它依然完好，据我所知，我的表甚至还在南极考察站使用”。

2　PS4000测试瞬态量

实际上，绝大多数的客户都特别关心PS4000的瞬态测试功能，而这也正是PS4000优于PS3000和PS250之处，因此，笔者希望通过本文使更多的人能够熟悉PS4000的功能，让PS4000给电能分析带来更多方便。

当分析瞬态参数时，PS4000能够随时监测每相浪涌、跌落、冲击和电压尖峰信号，并随时记录信号类型、发生时间、到达峰值、持续时间等，同时可捕捉并存储最坏的一个信号，以及为以后的故障分析和判断提供依据。

2．1 每相电压／电流的浪涌和跌落值测试

在进行电路的浪涌和跌落分析时，PS4000可提供以下三种记录方式：

记录浪涌／跌落事件；

记录浪涌／跌落图形；

记录浪涌／跌落波形。

（1）记录浪涌／跌落事件

    如果在信号监测时间段里，浪涌出现一次，PS4000就认为有一个浪涌事件发生，出现两次，PS4000就认为有两个浪涌事件，以此类推……，当有事件发生时，PS4000将记录这一事件的发生日期、发生于哪个相线、属于浪涌还是跌落信号、信号的幅度以及信号持续的时间等信息。

PS4000的显示方式主要有两种：第一种为列表显示，每一行显示一个事件，其显示方式如图1所示；第二种为图形显示，这种方式以时间为横轴，在纵轴上显示信号的幅度和持续时间，其显示方式如图2所示。

（2）记录浪涌／跌落图形

当有浪涌或跌落事件发生时，PS4000将大致地给出浪涌或跌落信号的图形。图形从发生浪涌／跌落的前2个周期开始，持续10个周期，直到检测到下一个1／2周期来临再没有浪涌／跌落发生且持续1秒的时间为止。图形中将显示浪涌／跌落发生的时间以及每半个周期的RMS值。参见图3。由图3可见，图形的上半部将显示关键的信息，如事件的发生时间、持续时间、信号属于三相中的哪一相、信号的幅度大小等。如果发生了电压浪涌，那么和它同相的电流信号也会显示在同一张图中。

（3）记录浪涌／跌落波形

浪涌／跌落波形是对浪涌／跌落事件的一个详细描述，它们开始于事件发生前的两个周期，持续10个周期，如果事件的持续时间超过10个周期，波形中将记录最近的10个周期。如果监测的时间段内不是只有一个事件发生，PS4000将存储最坏的浪涌／跌落波形。这种方式在显示时，在波形的上方将显示事件发生的时间、相线、信号幅度和信号持续时间等。如果发生的是电压浪涌 ／跌落，那么同相线的电流信号也会显示在同一张图中。

2．2 监测高速瞬态信号

高速电压／电流瞬态信号的产生一般与被测线路本身无关，大都是由闪电、突然短路，开关拨动等原因引起的，它们的幅值会在瞬间窜到很高，持续时间也相当短，一旦这样的信号超过了定义的触发门限，PS4000将捕捉到这个信号。触发门限分为 “绝对值门限”和“相对值门限”两种。

当设置为绝对值门限时（比如设到180V），那么，在监测开始以后的任何时候，只要信号的幅值超过了＋180V或－180V，这个信号就会被捕捉并被记录下来。如果设置为相对值门限，比如20V，PS4000将以正常情况下的波形作为参考，在这种情况下，当实际波形幅度高于或低于同一点的正常波形幅度20V以上时，PS4000将捕捉记录这个信号。

在进行瞬态信号监测时，PS4000可提供瞬态事件和瞬态波形两种记录方式。

    （1）瞬态事件

在这种记录模式下，PS4000将记录瞬态事件的发生时间、发生相线、峰值大小和持续时间。与浪涌／跌落测试的显示方式一样，瞬态监测的显示也包括表格显示和图形显示两种方式。

（2）瞬态波形

瞬态监测时的瞬态波形可以详细地记录瞬态事件信息，它们将持续50ms，并在事件发生前的一个周期开始记录，同时可在整个监测时间里捕捉最坏的一个信号。

与浪涌／跌落测试波形相似，这种测试波形的上方也将显示信号发生的时间，信号持续时间，信号幅度以及信号的相线等重要信息。图4是一种瞬态波形示意图。

第2篇：电能质量分析范文

关键词：变电站 电能质量 监测分析

随着经济的快速发展，电网中非线性负荷用户的比例不断提高，由此而产生的供电电能质量严重下降，表现得越来越突出。电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境，危及电网及其供电设备的安全稳定运行，严重的影响电力企业及广大用户的经济效益。

这种现象在山东荷泽110 kV成武站表现十分严重，它不但使变电设备的安全运行无法保证，而且影响到当地的企业生产用电和居民生活用电。为此2002年在该站安装了电能质量监测系统，对10 kV母线的电能质量进行连续的监测。

1 110 kV成武站电能质量在线监测系统介绍

为了加强对电能质量的管理和监控，2002年荷泽供电公司建立了变电站电能质量在线监测系统，并选择谐波问题严重的110 kV成武变电站进行实时在线监测。此前，该站经常烧TV保险，曾多次发生过TV爆炸的事故，存在严重的谐振现象。

采用电能质量在线监测仪进行实时监测，该装置主要有以下几种监测和统计功能：

·三相各次谐波电压、电流及其谐波含有率；

·三相电压、电流总谐波畸变率；

·三相有功、无功功率及其方向；

·总的有功、无功功率，功率因数及相位移功率因数；

·电网频率、线电压、电压偏差；

·电压不平衡度、负序电压、负序电流。

电能质量在线监测单元，安装在110 kV成武变电站10 kV II段母线，服务器安装在监控中心，是集通讯/数据库/Web于一体的服务器，与变电站监控单元间通过光纤进行通讯传输数据，同时监控数据通过Web服务器对MIS系统开放，支持Web浏览方式，做到数据共享，公司所有局域网内的微机，均可通过Web浏览进行访问，查看电能质量分析的各种报表和数据，了解监测点的电压、电流波形、各次电流电压的谐波分量等电能质量情况。

2 变电站概况及监测结果

该变电站有主变压器2台，容量均为31.5 MVA，110 kV母线、35 kV母线、10 kV母线均分段并列运行，有并联补偿电容器一组，容量为2700 kvar，正常运行方式为#2主变带全站负荷。负荷主要是周围一些工厂的工业用电、城市生活用电及周围农业负荷。工业用电主要集中棉厂、纱厂、变压器厂、化工厂和木材加工厂等，这些也是该站主要的谐波源。

经过3个月的连续监测，对数据进行了统计，该监测点监测数据的部分统计报表，见表1~6。 3 对电能质量的分析

根据监测数据和结果分析：

① 从谐波电压总畸变率报表4可看出，该监测点谐波电压总畸变率严重超标。国家标准为4%，实际情况为三相总畸变依次为：6.89%、6.50%、7.24%。对于并联无功补偿装置，10 kV电容器应进行容量及参数计算，适当改变电容参数，避免产生谐振，防止谐波对电容器造成损坏。对该站以后新增负荷时，应严格控制谐波源，以免谐波分量进一步提高，给电网造成较大的安全隐患。

② 从各次谐波电压畸变率水平报表1可见：3次谐波含有率较高，A相为6.7%，其次是5、7次谐波，这对并联无功补偿电容器串联电抗百分数的选择，有重要的参考价值。

③谐波电流均不超标，主要谐波频谱为：3、5、7、9次，这为谐波治理提供了基础数据。

④ 根据①②③可判断，该监测点存在严重的3次谐波谐振现象，应改变系统运行方式，分析并联补偿电容器对谐波的影响。

⑤根据无功功率数据大小、方向及功率因数判断，该站10 kV母线安装的并联无功补偿装置，其基波无功功率偏大（各种工况下功率因数基本保持1，某些工况下出现少量的无功倒送），因此，整体10 kV母线电压偏高。

⑥根据基波电压最大最小值、电压偏差最大最小值、零序负序电压最大值、总谐波电压畸变率最大值、各次谐波电压、电流含量最大值、闪变最大值等参数判断，检测中出现过大的电网冲击，10 kV母线接有大的冲击性负荷，或出现B相经中间物接地现象（出现过很高的零序、负序电压）。

⑦根据电压偏差可知各相电压合格率，A相2.69%，B相97.8%，C相94.6%，A相合格率较低，且绝大部分为正偏差。

由以上分析可看出，该变电站存在严重的谐波污染，3次谐波存在谐振，并且10 kV并联补偿电容器对谐波有放大作用，应调整其运行参数。

4 影响电能质量的因素及其对策

影响电能质量的主要因素是各种非线性用电设备、变压器和各类铁心电抗器，它们可分为以下几类：①电力电子装置，这是最严重的谐波源。这些装置在整流、逆变、调压及变频可程中产生大量的谐波；②电弧炉，如炼钢用的交流电弧炉；③家用电器，如日光灯、电视机、调速风扇、空调、电冰箱等；④高新技术应用的多种设备，如电子计算机，功率调节器、节能灯等。对110 kV成武站来说，周围工厂的大量电力电子设备、各种大容量电动机是其最主要的谐波源，其次是大量城市生活用电设备等。

谐波不但影响用户设备的正常运行，而且对电网设备和自动化装置有很大的影响。谐波对电网自动化装置的影响，应改进自动化装置的制作工艺和工作原理，加强装置的抗干扰能力，防止装置误动作。但这对改善电网的电能质量并无任何作用，只能是减少电网谐波对自动化装置影响，因此电能质量的治理，应加强对用户谐波源的治理和改变电网参数，降低或消除谐波谐振。

①对于电动机控制器产生的谐波，谐波的形状很分明，可以装用谐波滤波器来降低谐波电流。

②对于特殊需要的用户，可装用隔离变压器：限制均衡的三次谐波，可以采用一台D，yn接法的隔离变压器。

③安装有源的谐波调节器：在工作时注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯的正弦波。这种滤波设备的工作，靠数字信号处理(DSP)技术，控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。因为设备是与供电系统并联工作，它只控制谐波电流，基波电流并不流过滤波器。目前有源滤波器日益推广应用。

④对于电网，应优化电网参数，改变运行方式，优化无功补偿的安装地点、方式和容量，消除电网谐振或减小电网对谐波的放大作用。

为了改善110 kV站的电能质量状况，对该站采取了一系列措施：

·在10 kV TV、35 kV TV的一次侧中性点加装非线性电阻；

·在10 kV母线加装消谐装置；

·在#2主变35 kV侧中性点加装消谐装置；

·改变10 kV并联补偿电容器的参数，消除谐振，减少对谐波的放大作用。

经过治理，现在已很少烧TV保险，也没有发生TV爆炸事故，而且电能质量状况较以前有较大的改善。

第3篇：电能质量分析范文

论文摘要：结合实际阐述电能质量的几种改善方法与措施；无源滤波器、有源滤波器、静止型无功补偿装置，介绍了它们的基本组成和原理，这些方法可以有效地解决稳态时的电压质量问题；文章还就电能质量技术的改进与提高，提出系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的“治本”途径，以解决动态电能质量问题。

一、电能质量指标

电能质量的定义：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。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。

电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：

(1)低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；(2)低频辐射现象：磁场、电场；(3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；(4)高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；(5)静电放电现象。

对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。

保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。

电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。

二、电能质量标准

综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。

(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；

(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；

(3)电压不平衡；

(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。

(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)

三、电能质量污染的治理

1、治理的基础性工作

首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。

2、SVC装置

近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。

Qi＝QD+QL-Qc (2)

式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为：系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率，单位均为kvar。

当负荷产生冲击无功QD时，将引起

Qi＝QD+QL+Qc (3)

其中Qc=0，欲保持QC不变，即Qi＝0，则QD＝-QL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。

SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：

(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。

(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，不能得到广泛采用。

(3)可控硅开关控制电容器型(TSC)：分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。

(4)自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。

3、无源滤波装置

该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。

4、有源滤波器

虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。

APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：

a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；

b.滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；

c.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。

第4篇：电能质量分析范文

[关键词]电能质量；分析；技术研究；实践；支持向量机

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0254-01

在电力系统发展的早期，地理负荷的组成比较简单，主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成，因此衡量电能质量的指标也比较简单，主要由频率偏差和电压偏差两种。然而，随着多种、大型高科技机电的使用，对电能的质量要求不断增高。为了确保提供更好质量的电能，就必须解决电压偏差、频率偏差、谐波偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡等问题。在想办法供应优质电能的最初，要掌握电能质量分析方法、电能质量扰动的因素原因以及采取怎样的措施进行改变和完善。下面就大家一起来进行探讨一下。

1.电能质量分析方法

电能质量问题主要的分析方法可分为时域仿真、频域分析和基于数学变换的分析方法三种。在这三种方法中，时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，主要用途为利用时域仿真程序对电力系统电能质量扰动现象进行研究分析。电能质量标准是保证电网安全经济运行、保护电气环境、保障电力用户正常使用电能的基本技术规范。

1.1 时域仿真法

利用暂态仿真程序可以对电容投切造成的暂态现象、电弧炉造成的电压波动等电能质量问题进行分析，还可以对电力系统的各种控制器以及控制策略进行仿真分析。利用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模拟的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。

1.2 频域仿真法

频域分析方法主要用于电能质量中谐波问题的分析，利用常规的谐波潮流计算，分析谐波在系统中的分布情况。这种方法简单，适用于大多数情况，因此在实际谐波潮流计算中的应用较多。

1.3 电能质量的数学分析方法

电能质量数学变换的分析方法主要指傅立叶变换方法、短时傅立叶变换方法、矢量变换方法、小波变换方法、瞬时无功理论以及基于支持向量机等。其中最为广泛应用的是基于支持向量机的方法。下面重点介绍一下基于支持向量机的方法。

2.基于支持向量机的电能质量扰动分析

电能质量分类一般步骤是对电能扰动进行傅立叶变换或小波变换等数学变换，提取特征量，建立分类规则进行分类。目前常用于电能质量扰动分类的方法有贝叶斯方法、BP、专家系统、模糊逻辑、综合数值评判理论等。最初用来解决模式识别问题，随着ε-不敏感损失函数的引入，已被拓展为解决线性、非线性回归问题估计问题。电能质量分析中的电能质量扰动分类实际上就是模式识别问题，利用基于回归估计的谐波分析模型也可以对谐波和间谐波进行分析。因此将该方法引入电能质量监测分析中，应用在谐波分析、扰动分类、扰动定位、扰动信号压缩、电能质量诊断等领域，这是值得探求的问题。

支持向量机理论可以方便快捷地对电能扰动进行分类，但是如果要准确得出各种扰动的具体特征量，如跌落的幅值，相角突变等只有通过对扰动波形实时采样、特征计算得到。论文下面内容就是利用单片机设计电能质量在线监测装置，除监测常规电能质量指标外，还利用单相电压变换平均值法监测跌落、瞬态中断等动态电能质量指标。

3. 电能质量控制的具体实践

电能质量监测系统设计首先要考虑的是要具有很强的处理能力，以满足电能质量重大数据量的运算要求。系统必须易于实现、灵活，具有通信功能，便于系统集成和高级应用的开发。

3.1 电能质量监测系统的软件设计

3.1.1跌落等动态电能质量的监测算法

（1）均方根值计算法

（公式1）

（2）基波分量法

（公式2）

3.2 常规电能质量指标的监测

对谐波、三相不平衡、电压电流均方根值、有功无功等的监测也进行了程序设计，由于其监测原理在其他文献己多有介绍，这里不在重复。只给出谐波和三相不平衡的流程图，如图2所示。

3.3 实践应用

（1）电压转换电路

以a相为例，a相电压转换电路如图3所示。

（2）电流转换电路

电流转换电路主要由电流互感器、运放等组成。如图4所示。

由于篇幅有限，其他设计不再一一赘述。

4 结束语

随着国民经济的高速发展，轻工业与重工业并驾齐驱，电能的需求不断增加，电能质量问题频频出现也越来越受到关注。当然，问题也不仅仅这些，电能质量问题同电力系统自身的发展同步并随着电力系统的发展而不断增添新的内容。开展电能质量的长期监测和统计分析，进而实现对电能的全面质量控制，已经成为许多电力公司的共同愿望和实际行动。

参考文献

[1] 姚建刚，郭知非，陈锦攀.基于小波和BP神经网络的电能扰动分类新方法[J].电网技术.2012（05）.

第5篇：电能质量分析范文

关键词：电能质量分析方法FACTS技术 控制

引言：改革开放以来，我国国民经济的迅猛发展，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。

一 衡量指标

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。

1.谐波和间谐波：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。

2.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。

3.压偏差：是电压下跌(电压跌落)和电压上升(电压隆起)的总称。

4.频率偏差：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。电压三相不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。

二 分析方法

1频域分析法

频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波潮流计算等，该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。

频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一定局限性，因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。其优点是可详细考虑非线性负载控制系统的作用，因此可精确描

述其动态特性。缺点是计算量大，求解过程复杂。

2时域仿真法

时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。目前较通用的时域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等电力电子仿真程序。

采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外，在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。

3基于变换的方法

在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有Fourier变换、神经网络、二次变换、小波变换和Prony分析等5种方法。

3.1小波分析法

小波变换是新的多尺度分析数字技术，它通过对时间序列过程从低分辨率到高分辨率的分析，显示过程变化的整体特征和局部变化行为。常用的小波基函数有：Daubechies小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。

小波变换的优点是：具有时－频局部化的特点，特别适合突变信号和不平稳信号分析。可以对信号进行去噪、识别和数据压缩、还原等。缺点是：在实时系统中运算量较大，需要如DSP等高价格的高速芯片；小波分析有“边缘效应”，边界数据处理会占用较多时间，并带来一定误差。

3.2神经网络法

神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础，它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可用来描述认知、决策及控制的智能行为。

神经网络法的优点是：可处理多输入－多输出系统，具有自学习、自适应等特点。不必建立精确数学模型，只考虑输入输出关系即可。缺点是：存在局部极小问题，会出现局部收

敛，影响系统的控制精度；理想的训练样本提取困难，影响网络的训练速度和训练质量；网络结构不易优化。

3.3二次变换法

二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。

二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻；精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是：无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值；不具有时域分析功能。

三 控制策略

PID控制：这是应用最为广泛的调节器控制规律，其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，易于在工程中实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，应用PID控制技术最为方便。其缺点是：响应有超调，对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。

空间矢量控制：空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是：将基于三相静止坐标系(abc)的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系(dq)的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理，具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。

模糊逻辑控制：知道被控对象精确的数学模型是使用经典控制理论的"频域法"和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法，无需对系统建立精确的数学模型。它通过模拟人的思维和语言中对模糊信息的表达和处理方式，对系统特征进行模糊描述，来降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。

非线性鲁棒控制：超导储能装置(SMES)实际运行时会受到各种不确定性的影响，因此可通过对SMES的确定性模型引入干扰，得到非线性二阶鲁棒模型。对此非线性模型，既可应用反馈线性化方法使之全局线性化，再利用所有线性系统的控制规律进行控制，也可直接采用鲁棒控制理论设计控制器。

四 技术

1.FACTS技术

FACTS，即基于电力电子控制技术的灵活交流输电，是上世纪80年代末期由美国电力研究院（EPRI）提出的。它通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量更接近线路的热稳极限。采用FACTS技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力。

目前有代表性的FACTS装置主要有：可控串联补偿电容器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮流控制器等。

2.用户电力技术

第6篇：电能质量分析范文

关键词：盈利质量；结构；稳定性；变现性；发展能力

众合机电的主营业务有脱硫环保、轨道交通、半导体制造。且烟脱硫占比不断下降，轨道交通比重不断上升，半导体占比稳定。2011年报主营构成：脱硫环保5176%、轨道交通3739%、半导体制造1085%。

一、盈利质量分析

证监会把众合机电划分专用设备制造业，而其中九安医疗等公司与众合机电的业务相差甚远。因此，文章按业务与众合机电相似选取10只股票来做行业数据：国电南瑞、鼎汉技术、中国南车、申通地铁、龙净环保、菲达环保、凯迪电力、同方股份、国电清新、浙大网新。样本为2009年至2011年的年度数据。

（一）盈利的结构

经营性利润与非经营性利润共同构成了利润的来源。主营业务利润是经营性利润的重要组成部分，有可持续性。营业外收支净额与短期投资利润是非经营性利润的主要组成部分，为非持续。营业利润占利润总额比率=营业利润÷利润总额。该指标越高，企业的利润质量越高。经验数据表明，主营业务利润占利润总额的比重应该在70%以上，盈利质量较佳。2009年众合机电系关联方债务豁免9500万，该指标仅有63%属于正常。2009年重组后该指标有所改善，现在为70%左右，盈利质量良好，但仍低于行业水平。

（二）盈利的稳定性

盈利的稳定性是指企业连续几个会计年度利润水平变动的幅度及趋势，取决于企业业务结构、商品结构等稳定性。常用指标:每股经营性现金流量=经营活动产生的现金净流量/流通的普通股股权。比率越高,说明企业经营及获利的持续稳定性程度越高。众合机电2009-2011年，每股经营性现金流量一直为负值，且波动较大，反应公司目前的盈利的稳定性很差。

（三）盈利的变现性

为了反映企业盈利是否有足够的经营现金支撑，可以用销售现金比率=经营现金净流量/营业收入。该指标数值越大越好，表明企业的收入质量越好。该比例大于117%，说明本期销售不仅收到本期的营业收入，还收回以前的应收账款；反之，说明本期销售没有收到本期营业收入的全部金额。行业销售现金比率基本上都大于1，而众合机电销售现金比率低于行业水平时居多且波动性大。2011年众合机电营业收入同比增长031，而销售现金比率却由116下降到087，表明营业收入转现率较低。从绝对额上看，表现为2009-2011年经营活动现金流量净额为负，2011年经营过程中应收账款增多。

二、发展能力

营业收入增长率=（本期营业收入-上期营业收入）/上期营业收入。因为只有实现营业收入的不断增长，净利润增长率才有保证，净资产增长率才有保障，企业的规模扩大才能建立在一个稳固的基础之上。第一、营业收入增长率可以用来衡量判断企业发展所处的阶段。众合机电2011营业收入增长率超过10%，预测该指标未来几年将持续大于10%，说明企业处于发展期，将继续保持较好的增长势头。同时，公司总资产增长率指标大于零，说明企业近年度资产增加了，从2009年的223亿增加到2012年的285亿，生产经营规模的扩大也印证了这一点。 第二、2011年主营业务利润增长率小于主营业务收入增长率，说明企业取得的收入不能消化成本费用的上涨，2011年主营业务的获利能力有所下降。但2011年主营业务收入增长率高于当年的资产增长率，这说明该公司销售增长具有一定的效益性。

结合基本面看，企业未来盈利的稳定性、持续性有业务的强有力的支撑，产品结构日趋合理，风险较低。

根据以上的分析，可知该公司资产增长率、主营业务增长率增长的同时，净利润增长率没有保持同步增长，且经营活动现金流量净额为负，因此基本可认为公司处于业务拓展期，盈利能力还有很大提升，公司具有良好的发展能力。

三、小结

目前，众合机电盈利的结构良好，盈利稳定性和变现性较差。基于发展能力的分析，公司处于成长期，盈利的结构将进一步完善，盈利稳定性和变现性有基本面业务的支撑会有所改善，公司具有良好的发展能力。（作者单位：西南财经大学）

参考文献：

第7篇：电能质量分析范文

关键词：电能质量；检测系统；实时监控

中图分类号：R363.1+24文献标识码：A 文章编号：

0 引言

随着我国智能电网建设逐步深入，电能质量问题越来越受关注，电能质量在线监控系统的应用也更加广泛，电能质量在线监控系统的规模已经逐步从变电站级、县/市/地区级的中小型系统，发展到省级、网级的广域分布式大型、超大型系统。电能质量监控系统覆盖区域越来越广泛，监测对象越来越多，有必要对电能质量在线监测系统做更深的了解，已达到更好的实时监控效果。

1 产品特点

电能质量监测系统HDGC3580具有GPRS无线传输功能和以太网远程传输功能，可随时随地得知各个监测点的实时数据，并能通过远程控制技术，做到随时对任意一个监测点进行修改设置和做特殊检测。

可以在任何地方任何时间查看HDGC3580所记录的数据,并在上位机上进行细致深入地分析。

如有异常电力事件发生,HDGC3580能够以最快的速度进行报警提示，并且通过原始资料，可以在电脑上很快查处出现问题的设备号和设备所在地。

公司不断优化监控终端的程序，客户可通过远程下载和安装，轻松实现监控终端程序的更新。内置大容量Flash存储盘，可保证记录时间的长度和记录数据的完整性。

2 产品功能

2.1 电能质量参数监测

可测量三相三线、三相四线的电压、电流、频率，并记录其变化趋势；

可测量三相四线电系统的三相有功功率、视在功率、无功功率、功率因数等，并记录三相有功功率的变化趋势。

可测量三相四线电系统的不平衡度，并记录其变化趋势。

可测量三相四线(三电压、四电流)的1~25次谐波，及其总谐波失真。并记录其中某一次谐波的变化趋势。

可测量电压波动与闪变。

2.2 系统管理：

数据管理

基本测量数据：查看在基本测量功能中保存的结果数据。

谐波数据：查看在谐波测量功能中保存的结果数据。

功率数据：查看在功率测量功能中保存的结果数据。

三相不平衡数据：查看在三相不平衡测量功能中保存的结果数据。

录波事件记录：查看在事件录波功能中保存的结果数据。

2.3 计量校正

零点校正：校正各个通道的零点。

传感器设置：置电流传感器。使用仪表前应先将此处的传感器类型设置成与实际使用的传感器一致。

3 系统组成

3.1系统组成

电能质量在线监测系统主要有现场监测层，通讯传输层和数据管理层组成，组网方式有网线、光纤、无线三种模式。

3.1.1现场监测层

现场安装各类电能及电能质量监测设备，要求具有通讯功能。可以选择安科瑞的ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等电力仪表，主要功能： LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO，RS485通讯接口、Modbus协议。

3.1.2 通讯传输层

为了将监测层设备采集的数据传送到服务器而负责数据通讯传输的设备，主要有通讯管理机、串口服务器、网络交换机等。数据采集终端通过串口与监测层设备通讯，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存在本地SD卡中，之后将数据传输给无线通讯模块。无线通讯模块采用射频技术，在现场组成无线局域网络，将各点数据采集终端整理的数据收集并传输到后台服务器，也可用网线或光纤的方式传输数据。

3.1.3 数据管理层

对采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括服务器架设、各种软件的应用。

3.2 系统功能

3.2.1 标准的监测系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直接显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。

3.2.2 用户管理

可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成操作。

3.2.3 数据采集处理

通过安科瑞Acrel-2000型电力监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波、不平衡度、电流K系数、电话波形因子、电压波峰系数、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要信息量进行数据库存储。

3.2.4 趋势曲线分析

系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。

3.2.5 报表管理

系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动设计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表，操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。

4 结束语

随着社会经济的发展及电力的广泛应用，电能质量分析管理已成为电网用户侧配电系统建设的必然选择，以上介绍的电力质量分析仪，可以实现对电能的在线监测，实现对采集数据的分析、处理，并生成各种电能及电能质量报表、分析曲线、图形等，便于电能的分析、研究。

第8篇：电能质量分析范文

关键词：电气化铁路；电能质量；问题；

中图分类号：U224 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2014）-08-00-01

高效的铁路运输能力能促进我国国民经济的快速发展，随着现代化脚步不断加快，提高电气化铁路的技术水平势在必行。综合治理铁路电能质量问题不仅利于电气化机车的安全快速运行，同时也能降低对资源的燃耗，实现资源的合理化配置。目前我国铁路电气化率已达到32%，并且他们承担着全路50%的货运量，我国电气化铁路总路程也已达25000公里以上，位居世界第二。据国家规划局统计，到2020年，我国的电气化铁路路程将会突破5万公里，届时电力铁路的路程会占据总路程的一半以上，并且承担的运输量达到85%以上[1]。

一、电气化铁路电能质量问题

电力机车的运行加大了电网的负荷，因此会造成很多的质量问题，同时对电网系统的稳定也有损害，这些都给电网系统供电用户造成了严重的危害。根据电气化铁路的特点分析可以得出影响电能质量的原因主要有电力机车的波动性和冲击性强、三相不平衡、以及谐波电流过高[2]。

（一）电力机车的波动性比较大的相关因素主要有铁路的符合状况、线路的情况、电力机车的类型以及机车行驶的速度，另外还会与机车的牵引重量和运行图。上述因素运行状态的时间和空间分布不均匀都会使得牵引负荷力量的不平衡，这样的电力负荷的不平衡会给电力系统造成很大的破坏，同样在质量综合治理中难度也很大。

在我国，因为电力机车数量比较庞大，因此我国电气化铁路牵引变电站的容量也比较大，在设计时容量达到90M VA。另外根据长远发展计划，针对高速专线的牵引变电站电容量规划达到140M VA，并且在很多电气化铁路的牵引变电站容量设计，都是根据完全超容量的情况制定的，所以在电力牵引变电站最高负荷值可以达到180―240M VA。这样的情况下，在电网设备比较低或者电网供电能力不足的部分地区是不可能承受如此大且集中的负荷的，所以会造成部分地区的供电系统的极大破坏，从而引起电压不稳定或闪变的问题。

（二）电力机车是单相负荷的，因此将电力机车接入三相对称电网时会造成牵引变压系统产生幅值很高的负序电流。负序电流的大小和牵引变电器的连接方式有关，牵引负荷的大小也会影响到负序电流的情况。当牵引变电器采用的是单相接线变压器时，它的牵引负荷在电力系统中引起的负序会与正序相抵；牵引变电站采用单项V/V接线变压器的前提下，在两个方向的牵引负荷相等的情况中电力系统引起的负序和正序电流各为一半，相反情况下负序电流与两侧产生的负荷电流差的绝对值是成正比的；牵引变电站使用三相接线变压器时，它的负荷在电力系统中会引起的负序电流是正序的二分之一。

负序电流过高会引起旋转电机中产生负磁场，这种负序磁场会导致电力机车产生负序同步转矩，致使车身震动，因此会产生一定的制动力影响到电机的出力，不对称的负荷会导致变压器的利用率下降和加快变电器的损耗。

（三）电气化铁路一般会采用交―直―交和交―直型机车类型，其采取相控整流技术，它会导致往供电网注入大量的谐波电流。谐波电流会加快电气元件的损耗，影响各项设备的正常运行。造成谐波过流还会影响继电保护装置的工作，因此会到此设备被严重地损坏以及电网停止供电的事故发生。

二、解决电气化铁路电能质量问题的方案

牵引供电系统的特性情况会影响到电气化铁路中存在的电能质量问题，因此从牵引供电系统进行治理具有很强的可行性。大容量电力系统装置的研究和开发在理论上具有一定的优越性，在解决铁路电能质量问题受到广泛重视。

电气化铁路牵引供电网主要分成三个方面分别是电力供电系统；牵引变压器和接触网；电力机车。因此在提高铁路电能质量方面的治理方案可以分别从上述三方面入手。

（一）提高牵引变电站接入的供电系统短路容量，可以通过缩短接入点和电源两者之前的距离[3]。这样的工作方式能够提高电力系统抵御问题的能力，控制牵引负荷注入电力系统的负序电流以及谐波电流对其造成的损害。这个方案在理论上是提高铁路电能质量的有效措施。但是改变电力系统原有的接线方式是一项规模很浩大的工程，因此会耗费许多成本，并且这项方案具体操作起来也很困难。另外长期发展看来，短路容量不可能无限量的增长，因此治理效果还是会受到限制。

（二）另外有些牵引变电站采用的是抗匹配平衡变压器以及斯科特变压器。这些特种变压器能够根据自身接线方式和变比设计，在达到一定的负荷量的情况下可以对系统三相电流转变并且完全对称，因此可以达到控制负序电流对系统造成损害的目的。虽然该方案可以解决三相电不平衡造成的质量问题，但是由于牵引变压器系统的侧绕组换相接入，会引起供电臂的电压相位不同，如果在不同区段间加分段绝缘器的话，会使得牵引网的无电区域面积扩大好几倍，电力机车在运行时安全存在着较大的隐患。

（三）而SVC以及STATCOM作为动态装置在国外的铁路电力使用方面很广泛并且效果很好，SVA装置利用晶匣管对波动性的负荷进行可调节性并且连续补偿，另外利用无源滤波器剔除系统中的高次谐波、减少了谐波对电子元件的损害。在我国电气化铁路中使用中，其并联了牵引器的系统侧并且采用三相电，使得该装置更加优化。STATCOM装置是通过将变流器与电抗器与电网并联，可以适当的调节交流侧输出的电压相位以及幅值。它的性能十分良好，工作效率很高并且响应迅速，运行控制范围面很广。它还能够进行双向无功补偿和有功转移，因此可以对负序电流进行无功补偿，更加适用于电气化铁路电能治理中。

三、结语

随着电气化铁路规模不断扩大，以及其运载量不断上升，不断电力铁路电能的质量是当前面临的比较大的技术问题。电路质量问题不仅制约着电力铁路的发展，同时还可能造成铁路运输安全事故，因此务必要加快对保证其高质量运行的技术设备研发，并且要借鉴国外优秀经验对其进行综合治理。

参考文献：

[1]周方圆，王卫安.高速铁路对供电质量的影响及治理措施[J].大功率变流技术.2010（06）

第9篇：电能质量分析范文

关键词：谐波干扰、谐波危害、电能质量质治理、节电

中图分类号：TU74文献标识码： A

要对电能质量进行治理，首先要确定电能质量包括哪些因素？各个影响因素是怎么产生的？有什么危害？

1、电力谐波的来源

1.1、输配电系统方面

因为变压器里面的铁心具有磁饱和性,而且变压器的铁心饱和后是非线性的,由于工作在磁通密度高的环境,更易产生谐波,所以产生的谐波危害频率很大。

1.2、多种电器设备的装置方面

在电子整流的设备中,电子整流设备,谐波晶闸管整流装置采用的是移相控制,它从电网吸收缺角的正弦波,留给电网的也是缺角的正弦波,显然留下的这部分缺角正弦波中含有大量的谐波。

2、电力谐波的危害性

2.1、电力谐波对输电线路的影响

供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护,使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对10% 以下含量高达40% 时又导致继电保护误动作,因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器虽然具有许多优点,但由于采用了整流取样电路,容易受谐波影响,产生误动或拒动。这样,谐波将严重威胁供配电系统。

2.2、电力谐波对变压器的影响。

谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度, 谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言, 会大大增加励磁电流的谐波分量。

2.3、电力谐波对电力电容器的影响。

当电网存在谐波,含有电力谐波的电压加在电容器两端时,由于电容器对电力谐波阻抗很小,谐波电流叠加在电容器的基波上,不仅使电容器运行电压的有效值增大,而且可能使峰值电压增大很多,使电容器在运行中发生局部放电时电弧不能熄灭,对绝缘介质更能起到加速老化的作用,从而缩短电容器的使用寿命,在谐波严重的情况下,还会引起电容器过负荷击穿甚至爆炸。

2.4、对通讯系统工作产生干扰

电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时, 在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压, 干扰通信系统的工作, 影通信线路通话的清晰度, 甚至在极端的情况下, 还会威胁通信设备人员的安全。

2.5、对公用电网的危害

2.5.1、波电流使输电线路、发电机、电动机、变压器产生附加损耗、温度升高, 导致网损增大, 并使发电机、电动机、变压器振动和噪声增加。

2.5.2、使异步电动机的转矩曲线发生严重畸变, 不能达到额定转速运行,导致用户的异步电动机大批损坏。

2.5.3、这些谐波中的较低次谐波谐振会使换向不稳。

2.5.4、若电网谐波较大, 会延迟或阻碍消弧线圈的灭弧作用, 导致单相重合闸失败, 或不能采用较短的自动重合闸时间。

2.5.5谐波电流会对通信、继电保护装置、自动控制装置产生干扰, 引起继电保护装置的误动等。

2.5.6、造成电容器的损坏。电力系统中的谐波对并联补偿电容器有较大影响:增加介质损耗, 使电容器温度升高, 导致电容器热击穿;引起或加剧介质内部的局部放电, 促使电容器损坏。据统计因谐波而损坏的电器设备中, 电容器占40%。

3、下面以某个定力用户的具体应用案例进行剖析

某公司供配电系统共2只变压器，总容量为 4000KVA。用电设备为直流电机驱动，变频器大量运用，用电过程中产生了大量的谐波，同时电流严重滞后于电压，功率因数极低，对系统造成了不良后果，主要是：1．系统存在较严重的谐波电流、电压，注入公共连接点后，污染了公用电网。同时给企业自身造成变压器温升过高，附加损耗增加、线损增加，影响公司内部办公系统计算机运行不正常，造成电能资源浪费等问题，给企业带来了一定的经济损失； 2．无功冲击较为严重，已造成35 KV母线电压波动、压降较大； 3．大量的谐波和无功冲击给供用电系统带来了安全隐患。

电能质量分析仪可自动分析并提取来自电能质量的稳态测量数据和暂态测量数据（如谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压等指标）、瞬时波形和RMS变化情况及持续时间、峰值大小等相关信息，以及来自其它自动化系统与该事件相关的数据，形成关于电能质量事件的完整断面，供电能质量分析计算、模型和参数校核等应用功能使用。对畸变的电压和波形进行分类、识别电能质量的事件、对引起电能质量问题的各种干扰进行分类、在模糊约束下建立评价电能质量的各项指标。通过电能质量分类，正确认识电能质量现象时域、频域及瞬态、暂态、稳态等方面的特性，并有针对性地提出治理方案。具体功能包括：

分析评估谐波源对各级系统的影响和滤波补偿等装置对系统稳定性的影响，为优化供配电系统的运行提供指导；

分析系统中的谐波和负序潮流、阻抗分布、系统状态，评估诊断系统中的干扰源和系统安全隐患；

分析异常事件发生时的整个供配电系统的电能质量指标状况，查找故障源和事故原因；

实现谐波、负序传递计算和短路容量计算，可根据系统容量的变化对电能质量各限值进行调整，然后在谐波电流、谐波电压、不对称性、频率和波动性等五个方面对监测点进行全面评估。

根据该公司的显示需求采用了我公司的电能质量分析仪对用电质量进行监测、治理，为了让用户能够直观的看到应用的效果和作用，在应用前对对35KVM400V整流变进行现场谐波测量，测量结果如下：

3.1、35KV整流变400V进线处谐波数据：

H5H7H11H13THD备注

谐波电压（%）4.30.41.40.24.8%

谐波电流（A）4.143.240.963.2428.4%

3.2、35KV整流变低压测量数据：

H5H7H11H13THD

Y绕组谐波电压（%）4.12.34.61.78.7%

谐波电流（A）40747831635.5%

D绕组谐波电压（%）4.71.751.69.6%

谐波电流（A）33317832033.3%

3.3、功率和功率因数：

有功功率无功功率视在功率功率因数

1608 KW3190 KVAr3573 KVA0.45 PF

4、项目效果

针对测量数据我公司为客户量身定做了电能质量监测、治理解决方案，在项目实施完成投入运行后，经测量得到的记过如下：

4.1、注入公共连接点的谐波电压、谐波电流已达到了GB/T 14549-93标准要求。

电压总谐波畸变率分别为3.6%和2.5%，已在国标范围内，各次电压谐波均在国标限值范围内。

约值S=1.732×U0×I0－1.732×U1×I1=804KVA

视在功率节省率：=24.5%

4.2、变压器损耗节省值

4000KVA变压器的短路有功损耗查数据手册取Pk=50KVA

短路无功损耗取Qk=Uk*Se

取无功经济当量λ=0.1，则节省的有功损耗为

PB=（S1/Se）2×（Pk+λQk）（S2/ Se）2×（Pk+λQk）

其中S1为补偿前视在功率，S2为补偿后视在功率

计算得PB=24KW

4.3、线路损耗

有功功率为P，平均功率因数为cosφ1=0.50,平均线损率为r

则在装置投入前线损为

Ps1=Pr

投入后，功率因数提高到cosφ2 = 0.90，线损下降到Ps2，有功损耗下降值为

Ps=Ps1-Ps2

Ps=Prcosφ1/cosφ2

设λ1=tgφ1，λ2=tgφ2

又Q=Ptgφ

所以Cb=Ps/Qc=2cos2φ1tgφ2r

其平均降损当量为

Cb=rcos2φ1（λ1+λ2）

r一般为2%，则

Ps/Qc = 0.02×0.5×0.5（1.732+0.4843）=1.11%

补偿1920 KVAr，所以线损减少

1.11%×1920=21KW

4.4、谐波能量也源于基波，故滤除后也能节省可观的能量，但难于精确计算。

4.5、有功总节约值：P=24+20=44KW

按每天24小时，每月30天，则日节电量：44*24=1056KWh

电费以1元计，则日节电费：1056KWh*1=1056元

可以看到通过该项目的质量，电路中各种营销电能质量的因素得到了极大的改善，给各用电设备提供了更加洁净的电力环境，保证精密设备安全工作，延长设备寿命，且具有良好的节电效果。本产品经实践证明对电能质量监测、治理具有明显的效果，通过谐波治理大大提高设备安全运行和降低企业的用电量,提高企业的核心竞争力。

5．结语

该设备的应用意义在于：1、对供电频率偏差、供电电压偏差、供电电压波动和闪变、供电三相电压允许不平衡度、电网谐波 应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。2、测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。3、电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。4、测试分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。

参考文献

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[2] 王勇,陈德赋,李国常.节能与环保,2010,3:32～35。