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1、电能质量现用国标介绍电能质量现用国标介绍2010-061主要内容一、电能质量背景知识二、现行电能质量国家标准三、电能质量在线监测系统及其应用21.1 什么是电能质量？导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或者误动作的任何电力问题IEC（1000-2-2/4）标准：供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性u由于电压、电流或频率偏差引起的，用户设备工作异常或损坏的任何电力问题，都属于电能质量问题。一、电能质量背景知识31.2 电能质量问题分类电能质量问题分类以现象发生时，电网所处的运行方式进行区分：u 稳态电能质量问题u 暂态电能质量问题一、电能质量背
2、景知识 狭隘的说，电能质量问题主要表现为电压质量问题及电流波形问题；除频率指标之外，电能质量问题的主要控制手段从无功调控的角度出发。因此从某种意义上来说，电能质量问题主要是一种无功功率问题41.3 1.3 稳态电能质量的主要指标稳态电能质量的主要指标u供电电压偏差：供电电压对标称电压的偏差。u频率偏差：电网频率的实际值和标称值之差。u三相不平衡度：电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比。u谐波：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的整数倍的分量。u电压闪变：灯光照度不稳定造成的视感。谐波污染属于稳态电能质量的突出问题，负荷用电的非线性特性是引起稳态电能质量现象的主要
3、诱因。一、电能质量背景知识5u电压暂降（电压骤降）u电压暂升（电压骤升）u电压短时中断 暂态电能质量问题发生频度较小，但后果却比较严重；暂态电能质量问题实质主要是暂态电压质量问题，或者电网遭受外来干扰侵袭及内部故障、操作所带来的系统冲击问题，其事件特征描述量一般为事件过程的电压“有效值”及其持续时间（有时考虑其上升下降率等）。在所有暂态电能质量问题中，电压暂降的影响最为普遍。1.4 1.4 暂态电能质量的主要指标暂态电能质量的主要指标一、电能质量背景知识6u电压偏差 voltage deviation：供电电压对标称电压的偏差。u频率偏差 frequency deviation：系统频率的实际
4、值和标称值之差。u谐波 harmonic：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整数倍的分量。u电压波动 Voltage fluctuation：电压方均根值一系列的变动或连续的改变。u闪变 flicker：灯光照度不稳定造成的视感。u不平衡度 unbalance factor：三相电力系统中三相的不平衡程度，用电压或电流负序分量与正序分量的方均根值百分比表示。1.5 电能质量（电能质量（Power quality)相关术语简介相关术语简介一、电能质量背景知识7u电压暂降 voltage dip(sag)：在电力系统某一点的电压暂时下降，经历半个周期到几秒钟的短暂持续期后恢
5、复正常。u电压暂升 voltage swell：在电力系统某节点上出现的一个暂时的电压上升。u电压短时中断 voltage interruption 供电电压消失一段时间，一般不超过1 min。短时中断可以认为是90100%幅值的电压暂降。u公共连接点 point of common coupling：电力系统中一个以上用户的连接处。1.5 电能质量（电能质量（Power quality)相关术语简介相关术语简介一、电能质量背景知识8uGB/T 15945-2008 电能质量 电力系统频率偏差uGB/T 12325-2008 电能质量 供电电压偏差uGB/T 14549-93 电能质量 公用电
6、网谐波uGB/T 12326-2008 电能质量 电压波动和闪变uGB/T 15543-2008 电能质量 三相电压不平衡uGB/T 24337-2009 电能质量 公用电网间谐波uGB/T 18481-2001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压uGB/T 19862-2005 电能质量监测设备通用要求二、现行电能质量国家标准92.1 GB/T 2.1 GB/T 15945-2008 15945-2008 电能质量电能质量 电力系统频率偏差电力系统频率偏差术语和定义术语和定义u标称标称频率频率 nominal frequency：系统设计选定的频率。u频率偏差频率偏差frequency dev
7、iation：系统频率的实际值和标称值之差。频率偏差=实测频率-标称系统频率u频率合格率频率合格率 frequency qualification rate 实际运行频率偏差在限值范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间的百分比。频率偏差限值频率偏差限值 电力系统正常运行条件下频率偏差限值为0.2Hz。当系统容量较小时，偏差限值可以放宽到0.5Hz。102.1 GB/T 2.1 GB/T 15945-2008 15945-2008 电能质量电能质量 电力系统频率偏差电力系统频率偏差 1.电力系统正常运行条件下频率偏差限值为0.2Hz。当系统容量较小时，偏差限值可以放宽到0.5Hz。2.用户冲击
8、负荷引起的系统频率变动一般不得超过0.2Hz，根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可适当变动限值，但应保证近区电力网、发电机组和用户的安全、稳定运行以及正常供电。频率偏差限值频率偏差限值112.2 GB/T 2.2 GB/T 12325-200812325-2008 电能质量电能质量 供电电压偏差供电电压偏差术语和定义术语和定义u电压偏差电压偏差 voltage deviation：实际运行电压对系统标称电压的偏差相对值，以百分数表示。u电压合格率电压合格率 voltage qualification rate 实际运行电压偏差在限值范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间的百分比。122.
9、2 GB/T 2.2 GB/T 12325-200812325-2008 电能质量电能质量 供电电压偏差供电电压偏差供电电压偏差的限值供电电压偏差的限值u35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过标称电压的10%；注：如供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按较大的偏差绝对值作为衡量依据。u20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的7%u220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%；对供电点短路容量较小、供电距离较长的以及对供电电压偏差有特殊要求的用户，由供、用电双方协议确定132.3 GB/T 2.3 GB/T 14549-199314549-1993 电能质量电能质量 公用电
10、网谐波公用电网谐波术语和定义术语和定义u基波（分量）基波（分量）fundamental（component）：对周期性交流量进行傅里叶级数分级，得到的频率与工频相同的分量。u谐波（分量）谐波（分量）fundamental（component）：对周期性交流量进行傅里叶级数分级，得到的频率为基波频率大于1整数倍的分量。u谐波含量（电压或电流）谐波含量（电压或电流）harmonic content（for voltage or current）：从周期性交流量中减去基波分量后所得的量。u谐波含有率谐波含有率 harmonic ratio(HR)：周期性交流量中含有的第h次谐波分量的方均根值与基波分
11、量的方均根之比。第 h 次谐波电压含有率以HRUh 表示第h 次谐波电流含有率以HRIh 表示u总谐波畸变率总谐波畸变率 total harmonic distortion(THD)：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。电压总谐波畸变率以 THDu 表示电流总谐波畸变率以THDi 表示142.3 GB/T 2.3 GB/T 14549-199314549-1993 电能质量电能质量 公用电网谐波公用电网谐波谐波电压限值谐波电压限值 公用电网谐波电压(相电压)限值见表1。表1 公用电网谐波电压(相电压)152.3 GB/T 2.3 GB/T 14549-19931454
12、9-1993 电能质量电能质量 公用电网谐波公用电网谐波谐波电流允许值谐波电流允许值 注：220kV基准短路容量取2000MVA。公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过表2中规定的允许值。当公共连接点处的最小短路容量不同于基准短路容量时，表2中的谐波电流允许值可按照比例换算。162.4 GB/T 24337-20092.4 GB/T 24337-2009 电能质量电能质量 公用电网间谐波公用电网间谐波术语和定义术语和定义u基波分量基波分量 fundamental component：对周期性交流量进行傅里叶级数分级，得到的频率与工频相同的分量。u间谐波分量间谐波分量
13、interharmonic component：对周期性交流量进行傅里叶级数分级，得到的频率不等于基波频率整数倍的分量。u间谐波次数间谐波次数 interharmonic order：ih 间谐波频率与基波的比值。u间谐波含有率间谐波含有率 interharmonic ratio；IHR 周期性交流量中含有的第ih次间谐波分量的方均根值与基波分量的方均根之比。第 ih 次谐波电压含有率以IHRUih 表示第h 次谐波电流含有率以HRIh 表示172.4 GB/T 24337-20092.4 GB/T 24337-2009 电能质量电能质量 公用电网间谐波公用电网间谐波限值限值1.220kV及以
14、下电力系统公共连接点间谐波电压含有率不大于表1限值。表1 间谐波电压含有率限值（%）2.接于公共连接点的单个用户引起的各次间谐波电压含有率一般不得超过表2限值，根据连接点的负荷状况，此限值可以做适当变动，但必须满足1.规定。表2 单一用户间谐波电压含有率限值（%）182.5 GB/T 2.5 GB/T 12326-200812326-2008 电能质量电能质量 电压波动和闪变电压波动和闪变术语和定义术语和定义u电压波动电压波动 voltage fluctuation：电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的改变。u电压变动电压变动 relative voltage change：电压方均根值
15、曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。电压变动d的表达式为：u闪变闪变 flicker：灯光照度不稳定造成的视感。u短时间闪变短时间闪变 short term severity：Pst 衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值，短时间闪变的基本记录周期为10min。u短时间闪变短时间闪变 short term severity：Plt 由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时）内闪变强弱的量长，短时间闪变的基本记录周期为2h。192.5 GB/T 2.5 GB/T 12326-200812326-2008 电能质量电能质量 电压波动和闪变电压波动和闪变电压变电和
16、闪变限值电压变电和闪变限值u电压波动限值u闪变限值 电力系统公共连接点，在系统正常运行的较小方式下，以一周（168h为测量周期），所有长时间闪变值都应满足闪变限值表的要求。202.6 GB/T 2.6 GB/T 15543-200815543-2008 电能质量电能质量 三相电压不平衡三相电压不平衡术语和定义术语和定义u电压不平衡电压不平衡 voltage unbalance：三相电压在幅值上不同或相位差不是120，或兼而有之。u不平衡度不平衡度 voltage factor：指三相电力系统中三相不平衡的程度。用电压、电流负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量的方均根值百分比表示。u正序分量
17、正序分量 positive-sequence component：将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后其正序对称系统中的分量。u负序分量负序分量 negative-sequence component：将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后其负序对称系统中的分量。u零序分量零序分量 zero-sequence component：将不平衡的三相系统的电量按对称分量法分解后其零序对称系统中的分量。212.6 GB/T 2.6 GB/T 15543-200815543-2008 电能质量电能质量 三相电压允许不平衡度三相电压允许不平衡度电压不平衡度限值电压不平衡度限值u1.电力系统公共连
18、接点电压不平衡限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%。短时不得超过4%；u2.接于公共连接点的每个用户引起该店负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。根据连接点的负荷状况以及邻近发电机、几点保护和自动装置安全运行要求，该允许值可作适当变动，但必须满足1.的规定。短时temporary：用于量化短时间变化持续时间的修饰词，指时间范围为3s1min。222.7 GB/T 2.7 GB/T 18481-200118481-2001 电能质量电能质量 暂时过电压和瞬态过电压暂时过电压和瞬态过电压术语和定义术语和定义u过电压过电压 overvoltage 以Um表示三相系统
19、最高电压，则峰值超过系统最高相对地电压峰值（Um）或最高相间电压峰值（Um）的任何波形的相对地或相间电压分别为相对地或相间过电压。u暂时过电压暂时过电压 temporaray overvoltage 在给定安装点上持续时间较长的不衰减或弱衰减的（以工频或其一定的倍数、分数）振荡的过电压u瞬态过电压瞬态过电压 transient overvoltage 持续时间数毫秒或更短，通常带有强阻尼的振荡或非振荡的一种过电压。她可以叠加于暂时过电压上。注：系统共最高电压是指当系统正常运行时，在任何时间、系统上任何一点所出现的电压最高值。232.8 GB/T 19862-20052.8 GB/T 19862
20、-2005 电能质量监测设备通用要求电能质量监测设备通用要求术语和定义术语和定义u按信号的接入方式分按信号的接入方式分1.直接接入式 直接将待测电压、电流信号接入监测设备，不需要中间设备。2.间接接入式 待测电压、电流信号经传感器接入监测设备。242.8 GB/T 19862-20052.8 GB/T 19862-2005 电能质量监测设备通用要求电能质量监测设备通用要求u按使用方式分按使用方式分1.便携式根据需要，临时装设于现场。一般应便于携带、运输。2.固定式固定装设在监测现场，长期在线运行。一般无需进行操作，自动完成设定的监测、存取、传输等功能。u设备构成设备构成 便携式监测设备可根据需
21、要，由自身完成全部功能；也可配套后台分析软件，完成诸如分析、存取、打印等功能；固定式监测设备一般由在线监测设备（单元）、通信系统、后台系统组成。252.8 GB/T 19862-20052.8 GB/T 19862-2005 电能质量监测设备通用要求电能质量监测设备通用要求监测功能监测功能注：注：具有表1中单项或几项监测功能的监测设备也均按照本标准执行。表1：监测功能一览表26三、电能质量在线监测系统及其应用3.1 PQMCS V43.1 PQMCS V4电能质量管理分析软件简介电能质量管理分析软件简介3.2 3.2 报表分析报表分析3.3 3.3 图形分析图形分析3.4 3.4 主界面主界面
22、3.5 3.5 实时监控界面实时监控界面3.6 3.6 报表分析界面报表分析界面3.7 3.7 曲线分析界面曲线分析界面3.8 3.8 暂态事件电压实际波形分析界面暂态事件电压实际波形分析界面3.9 3.9 暂态事件电压有效值变化曲线分析界面暂态事件电压有效值变化曲线分析界面3.10 3.10 暂态事件暂态事件ITICITIC曲线分析界面曲线分析界面3.11 WEB3.11 WEB浏览界面浏览界面273.1 PQMCS V43.1 PQMCS V4电能质量管理分析软件简介电能质量管理分析软件简介n 领步电能质量在线监测系统由多级监控中心和变电站底层监控装置组成，采用了分布式的管理思路，多级监控
23、中心自下而上逐级以金字塔结构汇接而成，实现了分散监控，分级管理的功能。根据用户的需求，系统可分为两级、三级以及更多级的组网结构。n领步电能质量PQMCS V4管理分析软件采用了模块化的设计理念，依据我国和IEC相关标准，结合我国电网电能质量管理工作实际而开发的一套完整的电能质量管理分析软件平台，由数据库、通信服务软件、管理分析软件、WEB服务软件四部分组成。283.2 3.2 报表分析报表分析报表分析：报表分析：数据类型包括：实时数据、正常数据、超限数据、综合数据和闪变数据。选定所要查询的线路，在浏览窗口双击“报表分析”，报表分析窗口如下：选择报表类型，报表类型不同其它参数也有相应变化，选择其
24、它参数后按“查询”按钮即可。电能质量综合报表谐波电压含有率报表谐波电流阻抗报表电压偏差综合报表电压闪变综合报表电网频率记录报表基波电压电流阻抗记录报表谐波电压电流阻抗记录报表总功率记录报表谐波功率记录报表三相不平衡度记录报表谐波电压电流相位记录报表谐波电压电流总畸变率记录报表短时闪变记录报表长时闪变记录报表电能质量月报表报表如下：报表如下：293.3 3.3 图形分析图形分析图形分析：图形分析：数据类型包括：实时数据、正常数据、超限数据、综合数据和闪变数据。选定要查询的线路，在浏览窗口双击“图形分析”。图形类型：图形类型：电网频率变化曲线 基波电压电流变化曲线谐波电压电流变化曲线 电压不平衡度
25、变化曲线电流不平衡度变化曲线 电压电流总畸变率变化曲线电压电流有效值变化曲线 总功率变化曲线谐波功率变化曲线 视在功率变化曲线 功率因数变化曲线 闪变值变化曲线303.4 3.4 主界面主界面PQMCS V4PQMCS V4电能质量管理分析软件电能质量管理分析软件主界面31n对除闪变外的所有稳态指标进行实时监控，实时模式每3秒钟刷新一次。n可实时显示各次谐波的波形、频谱图、谐波功率频谱图，并可任意放大缩小图形。n可同时对多个变电站及多条线路进行监控，并即时对超限数据给出报警提示。3.5 3.5 实时监控界面实时监控界面323.6 3.6 报表分析界面报表分析界面333.7 3.7 曲线分析界面曲线分析界面343.8 3.8 暂态事件电压实际波形分析界面暂态事件电压实际波形分析界面353.9 3.9 暂态事件电压有效值变化曲线分析界面暂态事件电压有效值变化曲线分析界面363.10 3.10 暂态事件暂态事件ITICITIC曲线分析界面曲线分析界面373.11 WEB3.11 WEB浏览界面浏览界面38谢 谢！39