电能质量研究简介(PPT 57页)
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电能质量标准介绍ppt课件
下的供电电压对标称系统电压的偏差。 本标准不适用于瞬态和非正常情况。
供电电压的允许偏差-术语
术语
标称系统电压 nominal system voltage
系统设计选定的电压。
供电端 supply terminals
供电部门的配电系统与用户电气系统的联结点。
供电电压 supply voltage
电能质量 1 供电电压的允许偏差
现行标准：GB/T12325-2003 代替标准：GB/T12325-1990 //Old standard ======================================
1. 范围：
本标准规定了供电电压允许偏差。 本标准适用于交流50HZ电力系统正常运行条件
任何设备都会产生，大小而已。
短时间谐波 short duration harmonics
冲击持续时间不超过2s，且两次冲击之间的 时间间隔时间不小于30s的电流所含有的谐波 及其引起的谐波电压。
公用电网谐波 ---谐波电压限值
电网标称电压 THDu
kV
%
0.38
5.0
6 4.0
10
35 3.0
从周期性交流量中减去基波分量后所得量。
公用电网谐波---术语
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 跟值与基波分量的方均跟值之比（用百分数 表示）。
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。
公用电网谐波---术语
三相电压允许不平衡度-术语
公共连接点 point of common coupling
电力系统中一个以上用户的连接处。
供电电压的允许偏差-术语
术语
标称系统电压 nominal system voltage
系统设计选定的电压。
供电端 supply terminals
供电部门的配电系统与用户电气系统的联结点。
供电电压 supply voltage
电能质量 1 供电电压的允许偏差
现行标准：GB/T12325-2003 代替标准：GB/T12325-1990 //Old standard ======================================
1. 范围：
本标准规定了供电电压允许偏差。 本标准适用于交流50HZ电力系统正常运行条件
任何设备都会产生，大小而已。
短时间谐波 short duration harmonics
冲击持续时间不超过2s，且两次冲击之间的 时间间隔时间不小于30s的电流所含有的谐波 及其引起的谐波电压。
公用电网谐波 ---谐波电压限值
电网标称电压 THDu
kV
%
0.38
5.0
6 4.0
10
35 3.0
从周期性交流量中减去基波分量后所得量。
公用电网谐波---术语
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 跟值与基波分量的方均跟值之比（用百分数 表示）。
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。
公用电网谐波---术语
三相电压允许不平衡度-术语
公共连接点 point of common coupling
电力系统中一个以上用户的连接处。
电能质量基本概念PPT课件
骤升:电压升高是指工频电压有效值上升到额定电压的110%-180%(1.11.8p.u.) ，持续时间在10ms到60s之间的电压质量问题 。
电压骤降是最常见的电能质量问题。
Sags
9
电压的骤降和骤升 – 如何 产生?
骤降: 通常由大的负载设备所产生的启动电流引起。也可能由断路器 合闸和远方故障造成。
闪 变
7
基本概念与术语
瞬态：半个周波（10ms)以内 暂态：从10ms 到1min 稳态：1min以上
瞬变
----瞬态概念
骤升，骤降
----暂态概念
过电压，低电压，电压中断 ----稳态概念
8
电压的骤降和骤升 – 概念?
骤降: 供电电压有效值突然降至额定电压的90%-10%(0.9 p.u.-0.1 p.u.)， 然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为10ms至60s。
18
瞬变 –电损?
电机温度升高。电机的温升还由于瞬变使电感性负载电流损失增加 和铜损提高而造成。实验表明，一个800周的振荡型瞬变会使铁芯 材料的能耗由0.04W/lb提高到3W/lb，能耗增加的幅度为67％。常 识也告诉我们，由于瞬变高压的冲击，多余的电能转换成热能，因 而使电机的运行温度上升。电机温度每上升一度，大约增加4%的电 耗。
在诸如IEC 61000-4-4和61000-4-5的规程中定义了一些瞬 变波形. IEEE1159定义了振荡和脉冲瞬变的区别；以及纳 秒，微秒和毫秒瞬变的区别。
13
瞬变 – 如何产生?
通常情况 低频瞬变 (<500Hz) 由电容器组的投切造成的。 中频瞬变(500Hz–2kHz) 为远方闪电或电容器投切造成的行波。 高频瞬变 (>2kHz) 由线路投切，闪电感应产生的振荡或空载 变压器 (铁磁共振)引起。 非常高的频率或脉冲瞬变 (>5kHz) ，由闪电引起。
电压骤降是最常见的电能质量问题。
Sags
9
电压的骤降和骤升 – 如何 产生?
骤降: 通常由大的负载设备所产生的启动电流引起。也可能由断路器 合闸和远方故障造成。
闪 变
7
基本概念与术语
瞬态：半个周波（10ms)以内 暂态：从10ms 到1min 稳态：1min以上
瞬变
----瞬态概念
骤升，骤降
----暂态概念
过电压，低电压，电压中断 ----稳态概念
8
电压的骤降和骤升 – 概念?
骤降: 供电电压有效值突然降至额定电压的90%-10%(0.9 p.u.-0.1 p.u.)， 然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为10ms至60s。
18
瞬变 –电损?
电机温度升高。电机的温升还由于瞬变使电感性负载电流损失增加 和铜损提高而造成。实验表明，一个800周的振荡型瞬变会使铁芯 材料的能耗由0.04W/lb提高到3W/lb，能耗增加的幅度为67％。常 识也告诉我们，由于瞬变高压的冲击，多余的电能转换成热能，因 而使电机的运行温度上升。电机温度每上升一度，大约增加4%的电 耗。
在诸如IEC 61000-4-4和61000-4-5的规程中定义了一些瞬 变波形. IEEE1159定义了振荡和脉冲瞬变的区别；以及纳 秒，微秒和毫秒瞬变的区别。
13
瞬变 – 如何产生?
通常情况 低频瞬变 (<500Hz) 由电容器组的投切造成的。 中频瞬变(500Hz–2kHz) 为远方闪电或电容器投切造成的行波。 高频瞬变 (>2kHz) 由线路投切，闪电感应产生的振荡或空载 变压器 (铁磁共振)引起。 非常高的频率或脉冲瞬变 (>5kHz) ，由闪电引起。
电能质量分析及测试方法课件ppt
电压偏差
GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压 偏差》中规定：35kV及以上供电电压正、负 偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%； 20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的 土7%；220V单相供电电压偏差为标称电压 的+7%，-10%。
三相电压不平衡
GB/T15543-2008《电能质量 三相电压 不平衡》中规定：电力系统公共连接点电压 不平衡度限值为：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%； 低压系统零序电压限值暂不做规定，但各相 电压必须满足GB/T 12325的要求。接于公共 连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡 度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。
测试量程
电压： 8个量程：0.3-1-3-10-30-100-300-1000V 峰
值量程=2×range 采样频率：1/3MHz
电流： 8个量程：30-100mA-0.3-1-3-10-30-100-
300A 采样频率：1/3MHz
测量值
对每相不间断计算平均值，在三相系统中， 可计算总功率和三相电压电流平均值，在同 步采样模式下还可计算这些值的基波值H01
电能质量测试过程
目前各个事业部需要测试的电能质量问 题主要集中在电机功率、电流等问题，谐波 测量很少，下面主要介绍下测试机床电机功 率及电流、电压的过程，测试的功率包括机 械功率P，无功功率Q，视在功率S及电机功 率因数，电流测试主要为电流有效值，电压 也为有效值测量。
实验步骤
查看机床电气柜电气连接部分，找到控制主 轴电机线路，确定连接线路方案
电压切痕是一种持续时间小于10ms的周期性 电压扰动。它是由于电力电子装置换相造成 的，它使电压波形在一个周期内有超过两个 的过零点。由于其频率非常高，用常规的谐 波分析设备无法测出，因此以前一直未把此 项作为电压质量的一个指标。
电能质量讲座PPT课件
的优化配置和调度。
05 电能质量问题的解决方案
针对电压波动与闪变的解决方案
总结词
通过改善电源和负载特性，可 以降低电压波动与闪变对电力
系统的影响。
优化电源和负载特性
通过改进电源和负载的设计， 降低其波动性和敏感性，从而 减少电压波动与闪变的影响。
增加无功补偿装置
通过在系统关键节点安装无功 补偿装置，可以改善电压稳定 性，减少电压波动与闪变。
影响
可能导致电机过热，影响照明设备寿命，增加变压器和线路 损耗。
03 电能质量监测与评估
监测方法与设备
监测方法
实时监测、定期监测、抽样监测
监测设备
电能质量分析仪、示波器、频谱分析仪等
评估标准与流程
评估标准
电压波动、频率偏差、谐波、闪变等
评估流程
数据采集、数据处理、结果分析、报告编制等
监测数据的分析与应用
标准化发展
不断完善电能质量相关的标准体系，包括基础标准、 测试方法标准、设备标准等，为电能质量技术的发展 和应用提供指导和依据。
新技术与新方法的研发与应用
新技术研究
研究新的电能质量检测、分析、评估和控制技术，提高 电能质量监测的准确性和实时性，为电能质量的优化提 供技术支持。
新方法应用
推广和应用新的电能质量管理方法，如基于数据挖掘和 人工智能的电能质量监测与评估方法，提高电能质量管 理的效率和效果。
加强无功补偿和滤波处理
在系统关键节点安装无功补偿装置和 滤波器，提高系统的无功支撑能力和 滤波效果，减少电压不平衡的发生。
优化电源和负载的设计，降低其不对 称性，从而减少电压不平衡的发生。
06 电能质量发展趋势与展望
国际合作与标准化发展
05 电能质量问题的解决方案
针对电压波动与闪变的解决方案
总结词
通过改善电源和负载特性，可 以降低电压波动与闪变对电力
系统的影响。
优化电源和负载特性
通过改进电源和负载的设计， 降低其波动性和敏感性，从而 减少电压波动与闪变的影响。
增加无功补偿装置
通过在系统关键节点安装无功 补偿装置，可以改善电压稳定 性，减少电压波动与闪变。
影响
可能导致电机过热，影响照明设备寿命，增加变压器和线路 损耗。
03 电能质量监测与评估
监测方法与设备
监测方法
实时监测、定期监测、抽样监测
监测设备
电能质量分析仪、示波器、频谱分析仪等
评估标准与流程
评估标准
电压波动、频率偏差、谐波、闪变等
评估流程
数据采集、数据处理、结果分析、报告编制等
监测数据的分析与应用
标准化发展
不断完善电能质量相关的标准体系，包括基础标准、 测试方法标准、设备标准等，为电能质量技术的发展 和应用提供指导和依据。
新技术与新方法的研发与应用
新技术研究
研究新的电能质量检测、分析、评估和控制技术，提高 电能质量监测的准确性和实时性，为电能质量的优化提 供技术支持。
新方法应用
推广和应用新的电能质量管理方法，如基于数据挖掘和 人工智能的电能质量监测与评估方法，提高电能质量管 理的效率和效果。
加强无功补偿和滤波处理
在系统关键节点安装无功补偿装置和 滤波器，提高系统的无功支撑能力和 滤波效果，减少电压不平衡的发生。
优化电源和负载的设计，降低其不对 称性，从而减少电压不平衡的发生。
06 电能质量发展趋势与展望
国际合作与标准化发展
电能质量研究简介(PPT 57页)
降干扰的曲线和图形化描述 电力应用国际联合会 电能生产、输配国际联合会 欧洲电工标准化委员会 国际大电网会议 国际配网会议 美国军方，主要从飞行器、船只、基地安全角度考虑 美国联邦信息处理标准委员会 美国国家防火协会，从防火和建筑安全角度考虑 美国国家标准化和技术学会 Underwriters实验室 不列颠标准研究院
11
电能质量的影响
国标GB755《电机基本技术要求》规定，电动 机在额定功率下电源电压的偏差不超过±5％ 时才能维持额定出力；
纺织机、造纸机等生产机组对于频率敏感，如 果频率变化过大就可能出现废品，甚至使设备 受损；
频率降低会使汽轮机的叶片承受压力加大，严 重时会发生机械共振，使叶片断裂；
23
暂态电能质量
暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持 续时间为特征
检测暂态持续时间的问题转化为检测信号 奇异点的问题
18.10.2019
24
电压跌落
18.10.2019
Meyer小波分析
DB6小波分析
25
电压切痕
Meyer小波分析
18.10.2019
DB6小波分析
26
扰动类型 暂态冲击 暂态振荡 供电中断 电压骤降 18.1电0.20压19突升
在大型机器制造厂,0 1ｓ的电压突降就可能造成异常的 生产状况和质量破坏。
自动化设备控制的连续精加工生产线,它们对配电系统中 的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂 内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格 电力的容许度可严格到只有1-2周波。
现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重 危害和所造成的损失经常被人们所提及。而无人值守变 电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能 质量问题。
11
电能质量的影响
国标GB755《电机基本技术要求》规定，电动 机在额定功率下电源电压的偏差不超过±5％ 时才能维持额定出力；
纺织机、造纸机等生产机组对于频率敏感，如 果频率变化过大就可能出现废品，甚至使设备 受损；
频率降低会使汽轮机的叶片承受压力加大，严 重时会发生机械共振，使叶片断裂；
23
暂态电能质量
暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持 续时间为特征
检测暂态持续时间的问题转化为检测信号 奇异点的问题
18.10.2019
24
电压跌落
18.10.2019
Meyer小波分析
DB6小波分析
25
电压切痕
Meyer小波分析
18.10.2019
DB6小波分析
26
扰动类型 暂态冲击 暂态振荡 供电中断 电压骤降 18.1电0.20压19突升
在大型机器制造厂,0 1ｓ的电压突降就可能造成异常的 生产状况和质量破坏。
自动化设备控制的连续精加工生产线,它们对配电系统中 的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂 内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格 电力的容许度可严格到只有1-2周波。
现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重 危害和所造成的损失经常被人们所提及。而无人值守变 电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能 质量问题。
电能质量分析和控制ppt课件
最新编辑ppt
24
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5、处理电力争端
配电系统电容器投切
电力系统短路
误动作
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6、智能电网和微电网技术
智能电网和微电网对电能质 量有什么影响？
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研究背景
智能电网的研究工作起源于美国，随后部分 其他国家认可了其观点，目标是在2020年或 更远的将来实现智能电网。
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4）建立电力调度交易中心
在区域电网公司经营范围内，根据各地电网 结构、负荷分布特点及地区电价水平的集体 情况，设置一个或数个电力调度交易中心， 由区域电网公司负责管理。电力调度交易中 心之间实行市场开放。
（华东和华中的模拟电力市场）
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22
5）国务院下设国家电力监管委员会 该机构为国务院直属事业单位，按国家授
所以，改变电能质量是一项系统工程。
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12
2、长期以来，人们习惯把电能质量 ＝供电可靠性。
传统负荷对短时间的电压变化基本没 反映，只在供电中断时才不能正常 工作。
因此，只用指标RS－1来评价
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13
3、负荷敏感度
负荷敏感度：负荷对电能质量问题的敏 感程度。
某半导体厂：从未发生停电，但一次几 十毫秒的电压暂将就会造成生产线工作 紊乱，产品报废。
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传统电网到智能电网的演变
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35
未来能源支撑－智能电网
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36
最新编辑ppt
11
电力用户为满足其对产品的个性化、 多样性生产的需求，从最大经济利益 出发，在大功率冲击性、非线性负荷 容量迅速增长的同时，更大规模地采 用科技含量高的器件、设备与技术。 越来越多的电力用户采用了微电子技 术、计算机技术、电力电子技术、数 字控制的自动化生产线等，大批新兴 产业迅速崛起。
电能质量分析与控制概述课件
有源滤波器
一种能够提供谐波补偿的装置，通过向系统注入与谐波相反 的电流来消除谐波。
有源滤波器能够动态地检测和补偿谐波，提高系统的电能质 量。它通常由电力电子设备和控制系统组成，能够实时地检 测和补偿谐波电流。
静止无功发生器
一种能够快速调节无功功率的装置，通过控制电力电子开 关来调节无功电流。
静止无功发生器能够快速地响应系统无功需求的变化，提 高电压的稳定性和电能质量。它通常由多个并联的电容和 电感组成，通过控制电力电子开关的开断来调节无功电流 。
推广电能质量改善技术
推广无功补偿技术
通过安装无功补偿装置，实现对电网中无功功率的有效补偿，提 高功率因数和电压稳定性。
推广有源滤波技术
利用有源滤波器对电网中的谐波进行抑制，减少谐波对电能质量的 影响。
推广电压暂降治理技术
针对电压暂降问题，采用适当的治理措施，保障重要负荷的连续供 电。
提高电力电子设备电能质量
04
电压偏差
衡量电压偏离额定电压的程度 ，是电能质量的重要指标之一
。
频率偏差
衡量电网频率偏离额定频率的 程度，对电力系统的稳定运行
具有重要影响。
波形畸变
反映电压或电流波形偏离正弦 波的程度，主要表现在谐波和
间谐波的含量上。
电压波动和闪变
反映电压幅值的快速波动对用 电设备的影响，可能导致灯光 闪烁或其他设备性能下降。
优化电力电子设备设计
通过改进设备的设计和制造工艺，降低电力电子设备对电能质量 的影响。
加强电力电子设备维护
定期对电力电子设备进行维护和检修，确保设备的正常运行和性能 。
推广智能电网技术
利用智能电网技术实现对电力电子设备的远程监控和调度，提高电 网的运行效率和电能质量。
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频率质量
2020/7/19
7
电能质量的分类(2)
稳态 稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要
包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等； 暂态 暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续
时间为特征，可分脉冲暂态和振荡暂态两 大类。
2020/7/19
8
更广泛的电磁兼容问题 非技术成分质量问题
2020/7/19
压跌落次数将成倍数增加，并且规定时间间隔的 连续跳闸是造成瞬时供电中断的主要因素之一。 电压跌落统计结果表明大部分的电压跌落幅值都低 于（20～30）％的额定值。
2020/7/19
23
设备对电压凹陷的敏感图
V(幅值) 1
Vmin
11
电能质量的定义
电力公司 用户 设备制造商 IEEE IEC 电能质量是任何导致用电设备故障或不能
正常工作的电压、电流或频率偏差
2020/7/19
12
电能质量的影响
国标GB755《电机基本技术要求》规定，电动 机在额定功率下电源电压的偏差不超过±5％ 时才能维持额定出力；
纺织机、造纸机等生产机组对于频率敏感，如 果频率变化过大就可能出现废品，甚至使设备 受损；
三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起电 机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机， 如负序电压含量为4％，由于发热，其绝缘寿 命缩短约一半。如果某相电压高于额定值，则 其寿命缩短更严重。一些保护也会因负序的干 扰而误动作。
2020/7/19
19
电能质量问题造成的经济损失
一个计算中心失去电源2ｓ就可能破坏几十小时的数据 处理结果或上百万元的经济损失。
频率降低会使汽轮机的叶片承受压力加大，严 重时会发生机械共振，使叶片断裂；
电压的快速波动会使电动机转速不均匀，不仅 危及电动机的安全运行，而且还影响一些产品 的质量，并引起照明的“闪变”。
2020/7/19
18
电能质量问题的影响
电网谐波含量的增加，将导致电气设备寿命缩 短，电网网损增大，系统发生谐波谐振的可能 性增加，同时可能引起继电保护和自动装置误 动，仪表指示和电度计量不准等一系列问题。， 由谐波引起的损耗和电气设备绝缘寿命的缩短 所造成的等值损耗也很可观，约为用电量的0.7 ％。
2020/7/19
3
电能质量研究的历程
19世纪中叶直至20世纪初
3次谐波
Steinmetz提出变压器的三角-星型不接地连接
20世纪初到40年代
提出更广泛的谐波治理方法
研究处于相对停滞期
50年代到80年代
其他更多的现象被发现
80年代提出电能质量概念
90年代至今
美EPRI着手DPQ项目
据估计，因电能质量问题每年给美国企业造成的损失累计达150亿 到300亿美元之多，尤其是那些对电压变化敏感的电子、信息、半 导体行业。
2020/7/19
20
北京地区电能质量问题
北京供电局了解，北京第11届亚运会期间网球中心在 举行开幕式时全场照明突灭一半，究其原因则是电压 波动引起；
2001年大运会期间清华大学游泳馆等部分场馆均出现 过较为严重的、因电能质量问题影响场馆正常比赛用 电的事件；
9
电能质量的特点
电能质量往往是由用户干扰所决定的 电能质量在空间和时间上均处于动态
变化之中 电能质量和用电设备的性能密切相关
2020/7/19
10
引起电能质量的四大因素
自然现象和灾难 电力设备及装置故障或保护误动作 终端用户非线性、冲击性污染型负荷的大
量使用 人为事故
2020/7/19
在大型机器制造厂,0 1ｓ的电压突降就可能造成异常的 生产状况和质量破坏。
自动化设备控制的连续精加工生产线,它们对配电系统中 的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂 内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格 电力的容许度可严格到只有1-2周波。
现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重 危害和所造成的损失经常被人们所提及。而无人值守变 电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能 质量问题。
电能质量研究简介
朱守真 清华大学电机系
2006年11月
内容
电能质量的概述 历史、研究方向、定义、扰动因素、影响
电能质量的指标 谐波、闪变、电压骤降、电压中断、电压 突升、电压裂痕、暂态冲击及暂态振荡、 过电压或欠电压、三相电压不对称
电能质量检测设备 检测内容,测试仪类型
电能质量的标准 主要标准、探讨
合格的、安全的电能 在一定指标或阈值范围内的
不满足规范要求的——电能质量
2020/7/19
6
电能质量的分类（1）
电压质量（电压幅值质量）
狭义电能质量 会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压，包括电 压的闪变、瞬时过电压或跌落、谐波畸变、各相电压不 平衡等情况；
电流质量 指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸 变，包括流入电网的谐波电流，以及无功、不平衡 负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。
2020/7/19PQ研究热潮开始
4
电能质量研究方向
电能质量相关术语的定义以及标准的建立 电能质量的测量方法以及监测仪器 电能质量的建模、仿真以及分析 电能质量的扰动源确定 电能质量的改善 电能质量问题所产生的影响
2020/7/19
5
电能和电能质量的归类
理想三相交流系统： 1、恒定的频率；2、确定的电压等级；3、 完好的电压波形且能连续的向负荷供电；
据北京化工集团统计，3年来因供电问题化工生产装置 停车56起，其中因电压跌降的有43起，其中最危险的 是由于这是电压突变过程，供电部门并未察觉也未记 录，造成了一定区分责任的纠纷；
首钢日用电子有限公司等大企业也有同类的情况发生。
2020/7/19
ห้องสมุดไป่ตู้21
电气设备对电压凹陷的敏感性分析
主要原因
短路故障引起较严重的电压凹陷（骤降） 电机启动引起较长的凹陷时间。
特征量
幅值：偏离额定值的最大值（60％） 持续时间：均方根值超出指定门槛值的一段时间 发生频次特定幅值及持续时间情况下发生的次数。
2020/7/19
22
产生电压跌落的原因
超高压电网故障造成大范围的配电网的电压波动。 雷击引起的绝缘子闪络或线路对地放电 系统故障 当保护动作后伴随着重合闸时，由此而引起的电
2020/7/19
7
电能质量的分类(2)
稳态 稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要
包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等； 暂态 暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续
时间为特征，可分脉冲暂态和振荡暂态两 大类。
2020/7/19
8
更广泛的电磁兼容问题 非技术成分质量问题
2020/7/19
压跌落次数将成倍数增加，并且规定时间间隔的 连续跳闸是造成瞬时供电中断的主要因素之一。 电压跌落统计结果表明大部分的电压跌落幅值都低 于（20～30）％的额定值。
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设备对电压凹陷的敏感图
V(幅值) 1
Vmin
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电能质量的定义
电力公司 用户 设备制造商 IEEE IEC 电能质量是任何导致用电设备故障或不能
正常工作的电压、电流或频率偏差
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电能质量的影响
国标GB755《电机基本技术要求》规定，电动 机在额定功率下电源电压的偏差不超过±5％ 时才能维持额定出力；
纺织机、造纸机等生产机组对于频率敏感，如 果频率变化过大就可能出现废品，甚至使设备 受损；
三相电压不平衡（即存在负序分量）会引起电 机附加振动力矩和发热。额定转矩的电动机， 如负序电压含量为4％，由于发热，其绝缘寿 命缩短约一半。如果某相电压高于额定值，则 其寿命缩短更严重。一些保护也会因负序的干 扰而误动作。
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电能质量问题造成的经济损失
一个计算中心失去电源2ｓ就可能破坏几十小时的数据 处理结果或上百万元的经济损失。
频率降低会使汽轮机的叶片承受压力加大，严 重时会发生机械共振，使叶片断裂；
电压的快速波动会使电动机转速不均匀，不仅 危及电动机的安全运行，而且还影响一些产品 的质量，并引起照明的“闪变”。
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电能质量问题的影响
电网谐波含量的增加，将导致电气设备寿命缩 短，电网网损增大，系统发生谐波谐振的可能 性增加，同时可能引起继电保护和自动装置误 动，仪表指示和电度计量不准等一系列问题。， 由谐波引起的损耗和电气设备绝缘寿命的缩短 所造成的等值损耗也很可观，约为用电量的0.7 ％。
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电能质量研究的历程
19世纪中叶直至20世纪初
3次谐波
Steinmetz提出变压器的三角-星型不接地连接
20世纪初到40年代
提出更广泛的谐波治理方法
研究处于相对停滞期
50年代到80年代
其他更多的现象被发现
80年代提出电能质量概念
90年代至今
美EPRI着手DPQ项目
据估计，因电能质量问题每年给美国企业造成的损失累计达150亿 到300亿美元之多，尤其是那些对电压变化敏感的电子、信息、半 导体行业。
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北京地区电能质量问题
北京供电局了解，北京第11届亚运会期间网球中心在 举行开幕式时全场照明突灭一半，究其原因则是电压 波动引起；
2001年大运会期间清华大学游泳馆等部分场馆均出现 过较为严重的、因电能质量问题影响场馆正常比赛用 电的事件；
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电能质量的特点
电能质量往往是由用户干扰所决定的 电能质量在空间和时间上均处于动态
变化之中 电能质量和用电设备的性能密切相关
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引起电能质量的四大因素
自然现象和灾难 电力设备及装置故障或保护误动作 终端用户非线性、冲击性污染型负荷的大
量使用 人为事故
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在大型机器制造厂,0 1ｓ的电压突降就可能造成异常的 生产状况和质量破坏。
自动化设备控制的连续精加工生产线,它们对配电系统中 的干扰异常敏感,几分之一秒的不正常供电就可能在工厂 内部造成混乱,其损失是难以估量的。这些用户对不合格 电力的容许度可严格到只有1-2周波。
现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重 危害和所造成的损失经常被人们所提及。而无人值守变 电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能 质量问题。
电能质量研究简介
朱守真 清华大学电机系
2006年11月
内容
电能质量的概述 历史、研究方向、定义、扰动因素、影响
电能质量的指标 谐波、闪变、电压骤降、电压中断、电压 突升、电压裂痕、暂态冲击及暂态振荡、 过电压或欠电压、三相电压不对称
电能质量检测设备 检测内容,测试仪类型
电能质量的标准 主要标准、探讨
合格的、安全的电能 在一定指标或阈值范围内的
不满足规范要求的——电能质量
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电能质量的分类（1）
电压质量（电压幅值质量）
狭义电能质量 会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压，包括电 压的闪变、瞬时过电压或跌落、谐波畸变、各相电压不 平衡等情况；
电流质量 指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸 变，包括流入电网的谐波电流，以及无功、不平衡 负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。
2020/7/19PQ研究热潮开始
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电能质量研究方向
电能质量相关术语的定义以及标准的建立 电能质量的测量方法以及监测仪器 电能质量的建模、仿真以及分析 电能质量的扰动源确定 电能质量的改善 电能质量问题所产生的影响
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电能和电能质量的归类
理想三相交流系统： 1、恒定的频率；2、确定的电压等级；3、 完好的电压波形且能连续的向负荷供电；
据北京化工集团统计，3年来因供电问题化工生产装置 停车56起，其中因电压跌降的有43起，其中最危险的 是由于这是电压突变过程，供电部门并未察觉也未记 录，造成了一定区分责任的纠纷；
首钢日用电子有限公司等大企业也有同类的情况发生。
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ห้องสมุดไป่ตู้21
电气设备对电压凹陷的敏感性分析
主要原因
短路故障引起较严重的电压凹陷（骤降） 电机启动引起较长的凹陷时间。
特征量
幅值：偏离额定值的最大值（60％） 持续时间：均方根值超出指定门槛值的一段时间 发生频次特定幅值及持续时间情况下发生的次数。
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产生电压跌落的原因
超高压电网故障造成大范围的配电网的电压波动。 雷击引起的绝缘子闪络或线路对地放电 系统故障 当保护动作后伴随着重合闸时，由此而引起的电