1、 現(xiàn)代電能質(zhì)量概念簡(jiǎn)介 徐永海華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院電能質(zhì)量研究所 華北電力大學(xué)(北京)電力工程系1.電產(chǎn)品的特殊性 電能是一種特殊產(chǎn)品，雖然也具有其他產(chǎn)品的諸多特征(可被測(cè)量, 預(yù)估,改善,交易等), 但在其形態(tài)表現(xiàn), 生產(chǎn)與消耗流程上以及質(zhì)量的保證與認(rèn)同等方面有許多特殊性, 概括有以下三點(diǎn):產(chǎn)品形式單一，產(chǎn)品的生產(chǎn)、輸送、分配、消耗幾乎同時(shí)完成產(chǎn)品的不可替換性，質(zhì)量原因的不唯一性.電能質(zhì)量的破壞者可能同時(shí)也是受害者. -電產(chǎn)品的特殊性 優(yōu)質(zhì)電能是由發(fā)、供、用三方共同保證的 電能質(zhì)量問(wèn)題的起因和質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)存在分歧 定義不清，改善質(zhì)量的責(zé)任和義務(wù)不明 質(zhì)量經(jīng)濟(jì)責(zé)任較難判定 劣質(zhì)電能危

2、害的傳播性和潛在性 多干擾源的診斷、允許值的分配和監(jiān)測(cè)管理 自然干擾源和人為干擾源的影響域難以確定 質(zhì)量問(wèn)題的表現(xiàn)形式多樣，誘發(fā)條件復(fù)雜,影響域大 電能質(zhì)量下降造成的電氣環(huán)境污染及危害有時(shí)是潛 在的-電產(chǎn)品的特殊性 2. 現(xiàn)代電能質(zhì)量概念的提出電能質(zhì)量不是新問(wèn)題自從交流電力系統(tǒng)運(yùn)行以來(lái)，就有電壓和頻率出現(xiàn)偏差的問(wèn)題。 許多可觀察到的電能質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn)象一直在電力系統(tǒng)發(fā)生著，只是由于傳統(tǒng)的機(jī)電負(fù)荷（如照明、加熱、電動(dòng)機(jī)等占大多數(shù)）對(duì)短時(shí)電壓變化基本沒(méi)有反映，況且工業(yè)生產(chǎn)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過(guò)程，設(shè)備之間多是相互隔絕的。因此，傳統(tǒng)負(fù)荷只在供電電壓中斷時(shí)才不能正常工作。但是，將電能質(zhì)量問(wèn)題放在突出和重要位置，

3、并將各種質(zhì)量現(xiàn)象看成一個(gè)體系加以研究卻是近十幾年來(lái)的新變化。-現(xiàn)代電能質(zhì)量問(wèn)題 -現(xiàn)代電能質(zhì)量問(wèn)題 強(qiáng)化電能質(zhì)量概念是當(dāng)代電力系統(tǒng)的需要由于經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的制約，原有的電力系統(tǒng)（電源模式與結(jié)構(gòu)、輸配電線路、控制和補(bǔ)償設(shè)備等）已不能滿足工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需要，當(dāng)代的電網(wǎng)與負(fù)荷結(jié)構(gòu)已經(jīng)并正在發(fā)生著巨大變化（另見下2頁(yè)）。 符合生產(chǎn)及產(chǎn)品的多樣性和個(gè)性化趨勢(shì)與最大地滿足用戶對(duì)電能的需求已成為供電方必須遵守的準(zhǔn)則。安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)原則。 符合實(shí)際運(yùn)行需要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系(供用雙方的共同利益)。 -現(xiàn)代電能質(zhì)量問(wèn)題 電力工業(yè)體制的轉(zhuǎn)變 轉(zhuǎn)變觀念公益事業(yè)與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。放松管制，電力市場(chǎng)與電商品概念，供給與

4、消耗轉(zhuǎn)變?yōu)橘I賣關(guān)系，按質(zhì)按量論價(jià)，引進(jìn)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，高品質(zhì)保證市場(chǎng)占有率等。 是工業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)、科技水平提高、社會(huì)文明程度進(jìn)步的表現(xiàn) 在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家電能質(zhì)量問(wèn)題是十分重要的研究領(lǐng)域 通過(guò)法律和法規(guī)手段予以保證供電合同和質(zhì)量協(xié)議。 3. 電能質(zhì)量問(wèn)題受到極大關(guān)注的原因電網(wǎng)與負(fù)荷構(gòu)成出現(xiàn)新的變化！ 現(xiàn)代電網(wǎng)的特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)張、可靠性與合格率指標(biāo)高、自然壟斷特性、廠網(wǎng)分開、電力市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)、環(huán)境保護(hù)、管理水平差異、信息（數(shù)字）電力系統(tǒng)、綜合自動(dòng)化（計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)與電力系統(tǒng)的相互融合、滲透）、 提高輸電能力（TCSC、FACTS、HVDC）等. 當(dāng)代用電設(shè)備的特點(diǎn)：高科技含量的器件、設(shè)備（如電力電子裝置）

5、相對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)電設(shè)備與負(fù)荷而言對(duì)電磁干擾的敏感性突出, 由其構(gòu)成的數(shù)字自動(dòng)化系統(tǒng)受到劣質(zhì)電能的極大影響，并可能由此造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失（這些非線性用電設(shè)備同時(shí)又是最大的質(zhì)量干擾源）。改善效率，以求最小成本，經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力是根本. （據(jù)國(guó)際會(huì)議報(bào)告介紹，目前在美國(guó)，由于電能質(zhì)量下降,每年的財(cái)經(jīng)損失達(dá)133億美元。高科技高性能帶來(lái)的高經(jīng)濟(jì)效益與由此產(chǎn)生的劣質(zhì)電能帶來(lái)的巨大經(jīng)濟(jì)損失是矛盾的對(duì)立統(tǒng)一）。 -引起關(guān)注的原因 -引起質(zhì)量問(wèn)題的原因電力系統(tǒng)的一些典型擾動(dòng)可能引起電能質(zhì)量問(wèn)題，如：雷電（風(fēng)雨、冰霜）等自然現(xiàn)象對(duì)架空線路的損害；電容器組和變壓器投切；大型負(fù)荷設(shè)備（如電機(jī)等）投入啟動(dòng)；非線性和不平衡負(fù)荷運(yùn)

6、行；設(shè)備（變壓器、電纜絕緣等）與電網(wǎng)故障；配電變電站或工廠電氣運(yùn)行中的誤操作等。 質(zhì)量問(wèn)題起因調(diào)查統(tǒng)計(jì)圖表供電方調(diào)查認(rèn)為：自然現(xiàn)象：66%用戶事件：25%相鄰影響：8%自身原因：1%用電方調(diào)查認(rèn)為：自然現(xiàn)象：60%供方事件：17%相鄰影響：8%系統(tǒng)故障：12% 4.電能質(zhì)量的定義 定義1：合格電能質(zhì)量是指，提供給敏感設(shè)備的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)均適合于該設(shè)備正常工作。 定義2：表現(xiàn)為電壓、電流或頻率的偏差。造成用戶設(shè)備故障或錯(cuò)誤動(dòng)作的任何電力問(wèn)題都是電能質(zhì)量問(wèn)題。 定義3：電能質(zhì)量就是電壓質(zhì)量，合格的電能質(zhì)量應(yīng)當(dāng)是恒定頻率和恒定幅值的正弦波形電壓。概念糾正（如POWER，F(xiàn)LICKER等名詞的物

7、理意義）與約定俗成。-若干常見定義 -示意性關(guān)系框圖 電 能 質(zhì) 量電 壓質(zhì) 量電流質(zhì)量 用電質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量2服務(wù)質(zhì)量1供電質(zhì)量 - 電能質(zhì)量責(zé)任體系5. 電能質(zhì)量責(zé)任體系 供電方責(zé)任和義務(wù)（保證電壓質(zhì)量和供電的可靠性） 技術(shù)性：供電電壓與理想電壓之間的有限偏差和有限電壓間斷。 非技術(shù)性：對(duì)用戶的投訴與抱怨的反應(yīng)速度和電價(jià)的透明度。 用電方責(zé)任和義務(wù)（對(duì)電網(wǎng)有限的污染與影響） 技術(shù)性：?jiǎn)我活l率的正弦電流波形，并與供電電壓同相位。 非技術(shù)性：向供電部門按時(shí)如數(shù)繳納電費(fèi)。 -一項(xiàng)系統(tǒng)工程電能質(zhì)量問(wèn)題是一項(xiàng)系統(tǒng)工程涉及干擾源、感受源、設(shè)備與裝置、接地系統(tǒng)、電磁兼容、電氣環(huán)境、監(jiān)督與管理、標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)、技

8、術(shù)與非技術(shù)因素等諸多方面，是大面積多領(lǐng)域的綜合體。統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，綜合協(xié)調(diào)，分層治理（如誰(shuí)污染誰(shuí)治理），法規(guī)約束，監(jiān)督管理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)與最優(yōu), 最終達(dá)到共同受益的目的。 - 質(zhì)量管理體系 全面質(zhì)量管理體系概念 深入分析和探索尚待認(rèn)識(shí)的電磁干擾問(wèn)題, 對(duì)電能質(zhì)量細(xì)化分類, 制定出科學(xué)的符合生產(chǎn)實(shí)際的和可操作的考核電能質(zhì)量的技術(shù)指標(biāo)及其評(píng)估方法，推動(dòng)電能質(zhì)量先進(jìn)控制技術(shù)的實(shí)施，逐漸構(gòu)成一個(gè)全面電能質(zhì)量管理體系，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)優(yōu)質(zhì)運(yùn)行, 向用戶提供合格的電能和滿意的服務(wù)。-分類方法6電能質(zhì)量的兩種分類方法 一般分類 IEC分類頻率特性 IEEE分類屬性特征（如頻譜、幅值、持續(xù)時(shí)間等） 特殊

9、分類 變化型：連續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)象。電壓或/和電流的幅值、頻率、相位差等在時(shí)間 軸上的任一時(shí)刻總是在發(fā)生著小的變化。 事件型：突然發(fā)生的現(xiàn)象。電壓或/和電流短時(shí)間嚴(yán)重偏離其額定值或理想波形。 電能質(zhì)量的分類 （1）IEC分類 電能質(zhì)量的分類 （1）IEC分類 電能質(zhì)量的分類 （2）IEEE分類 電能質(zhì)量的分類 (2)IEEE分類質(zhì)量分類小結(jié)電壓質(zhì)量包括的內(nèi)容：電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓不平衡、瞬變現(xiàn)象、波動(dòng)與閃變、暫降（暫升）與間斷、電壓諧波、電壓陷波、欠電壓、過(guò)電壓等。電流質(zhì)量包括的內(nèi)容：電流諧波、間諧波、次諧波、相位超前與滯后、噪聲等。 -電能質(zhì)量分類 -幾種質(zhì)量現(xiàn)象波形 低頻振蕩脈沖暫態(tài)噪

10、聲高頻振蕩電力諧波電壓暫降電壓暫升電壓間斷 - 電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)7. 電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、保護(hù)電氣環(huán)境、保障電力用戶正常使用電能的基本技術(shù)依據(jù)，是推廣電能質(zhì)量控制技術(shù)，實(shí)施電能質(zhì)量監(jiān)督管理，維護(hù)供用電雙方合法權(quán)益的法規(guī)條文。 國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）EMC-61000系列標(biāo)準(zhǔn) 電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）Std-標(biāo)準(zhǔn) 電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)有：供電電壓允許偏差（GB-12325-90）；電壓允許波動(dòng)和閃變（GB12326-2000）；公用電網(wǎng)諧波（GB/T14549-93）；三相電壓允許不平衡度（GB/T15543-95）和電力系統(tǒng)頻率允許偏差（GB/T15945-95）等五項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。 -意義8. 改善電能質(zhì)量的意義 從市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)商品要講質(zhì)量這個(gè)普遍意義講，了解電能質(zhì)量，改善電能質(zhì)量是必不可少的。改善電能質(zhì)量的意義可簡(jiǎn)要概括為以下幾點(diǎn)： a. 是電力系統(tǒng)安全（包括用戶設(shè)備的用電