第一章 电能质量现象分类与基本描述20090226
电能质量知识
电能质量知识目录1 电能质量的定义 (2)2 电能质量的分类 (2)3 电能质量标准 (3)4 电能质量问题产生的原因 (5)5 产生谐波的主要设备 (5)6 谐波的危害 (6)7 谐波的治理效果 (8)8 谐波的治理方法 (8)9 电效洁能仕介绍............................................................................................错误!未定义书签。
(1) 产品构成与工作原理.........................................................................错误!未定义书签。
(2) 电效洁能仕的特点.............................................................................错误!未定义书签。
(3) 电效洁能仕相对同行产品的主要优点.............................................错误!未定义书签。
(4) 电效洁能仕的连接方式.....................................................................错误!未定义书签。
1 电能质量的定义（1）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。
（2）一种简洁的定义：电压或电流的幅值、频率、波形等参量距规定值的偏差。
电能质量知识Page 4 of 9 表3 注入公共连接点的谐波电流允许值表4 公用电网谐波电压（相电压）限值4 电能质量问题产生的原因表5 电能质量问题产生的原因5 产生谐波的主要设备表6 产生谐波的主要设备6 谐波的危害表7 谐波造成的主要危害表8 谐波对设备仪器的危害附：谐波对电度表的具体影响研究表明，感应式电度表对高次谐波有负的频率误差，而电子式电度表的频响特性一般较好。
电能质量基本概念
1200A电流的变压器只能通过较小的基波电流。
谐波次数越高，谐波热损耗(I2R)越高。10A的5次谐波电流所产生的热量
为10A的基波电流热量的5倍。
额外的过零点将导致时钟误差并影响频率敏感的设备（过程控制设备） 间谐波会导致发电机轴由于压力而发生断裂。
不平衡对称分量– 概念?
电压不平衡：3相电压系统与理想状态（120 度偏差，幅值相等）的
故障，火灾和其他危险。
高频瞬变类似于无线电波，会干扰计算机系统。 足够大的瞬变将影响信号的有效值并引起保护设备如继电器动作。 瞬变还影响到所有的电子设备、电脑系统、灯光系统、配电设备，
使它们荡机、损坏、寿命缩短
瞬变 –电损?
.系统效率下降。瞬变将使一个用电系统的用电效率严重下降。瞬变
典型谐波产生源
电子开关型：各种交直流换流装置、变频装置 铁磁饱和型：各种铁芯设备, 如变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现 非线性 电弧型： 各种炼钢电弧炉、交流电弧焊机
谐波和间谐波-影响？
3次倍数的谐波之和 (3rd, 9th, 15th等) 产生的中性线电流将会导致导线过
热（引起火灾）
谐波和间谐波电流会影响基波电流的容量。如果存在谐波电流，能承受
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。
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。
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。 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。
电能质量知识详述
电能质量详述什么是电能质量？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，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。
电能质量讲座PPT课件
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
第1章 电能质量概论
刘斌、武旭鹏、黄纯制作
近年来电力行业深化改革，发电与输配 电体制分离、电能按质按量论价、电力网 逐步实行商业化运营与市场交易最大限度 地满足用户对用电量的需求和对不同电能 形态变换的需要已成为工业发达地区电力 系统面临的新问题。
2007年春 湖南大学电气与信息工程学院
2007年春 湖南大学电气与信息工程学院
刘斌、武旭鹏、黄纯制作
2、变化型和事件型分类
按照电能质量扰动现象的两个重要表现特征—— 变化的连续性和事件的突发性为基础分成两类。 变化型：指连续出现的电能质量扰动现象，其重要 的特征表现为电压或电流的幅值、频率、相位差等在时 间轴上的任一时刻总是在发生着小的变化。 这一类现象包括电压幅值变化、频率变化、电压与 电流间相位变化、电压不平衡、电压波动、谐波电压和 电流畸变、电压陷波、主网载波信号干扰等。 电能质量现象多为随机现象，在对变化型电压和电 流进行质量评估时，往往采用概率统计方法来处理，根 据变化型电能质量的特征，当测量变化型电压和电流时 要求连续纪录它们的变化值。
2007年春 湖南大学电气与信息工程学院
刘斌、武旭鹏、黄纯制作
事件型：指突然发生的电能质量扰动现象， 其重要的特征表现为电压或电流短时严重偏离其 额定值或理想波形。 这一类现象包括电压暂降和电压短时间中 断、欠电压、瞬态过电压、阶梯形电压变化、相 位跳变等。 在事件型电压和电流评估时，通常采用其特 征量，如用幅值偏离量的多少、事件持续时间长 短以及发生的频次等来描述，并且用概率论和数 理统计方法以及可靠性计算来处理。监测事件型 电压和电流时，要求有一个事件启动信号。
2007年春 湖南大学电气与信息工程学院
刘斌、武旭鹏、黄纯制作
从工业实用角度出发，将电能质量概念具体 分解为： (1)电压质量
第一章电能质量概论现象分类与基本描述_图文
0.5周波～3s ＜0.1pu
30周波～3s 0.1～0.9pu
30周波～3s 1.1～1.4pu
3s～1min
＜0.1pu
3s～1min 0.1～0.9pu
3s～1min 1.1～1.2pu
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
长时间变动 电压不平衡
持续间断 欠电压 过电压
＞1min
0.0pu
图中所示为民用馈电一周电压不平 衡变化记录，实际应用时常采用负序 分量和零序分量与正序分量之比的百 分数表示。
电能质量现象的基本描述
◆波形畸变
波形畸变，是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的现 象，用偏移频谱表示。波形畸变有五种主要类型，即， 直流偏置、谐波、间谐波、陷波、噪声。 （1） 直流偏置
交流电网中的直流成分 核电磁脉冲（NEMP）
传导型高频现 象
感应连续波电压或电流 单方向瞬变 振荡性瞬变
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
类别
纳秒级
瞬变现象
冲击脉 冲
振荡
微秒级
毫秒级 低频 中频 高频
典型频谱 典型持续时间 典型电压幅值
ns～1ms
0.1ms上升
电能质量现象的基本描述
◆节电降压（Brownout） 是指由电力部门进行的为减小电力需求而采取的特
有的迅速调度策略，由此也出现持续欠电压。但是它不 象电能质量所说的欠电压概念清楚，至今没有规范定义。 因此应避免名词和概念上的混淆。 （3）持续间断
第一章 电能质量概论现象分类与基本描述
电能质量现象的基本描述
◆波形畸变
波形畸变，是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的现 象，用偏移频谱表示。波形畸变有五种主要类型，即， 直流偏臵、谐波、间谐波、陷波、噪声。 （1） 直流偏臵 在交流系统中出现直流电压或电流称为直流偏臵。这可能是由 于地磁干扰或半波整流产生的。例如，为延长灯管的寿命在照明系 统中采用的半波整流器电流，会使交流变压器偏磁，以至于发生磁 饱和，引起变压器铁芯附加发热，缩短使用寿命。直流分量还会引 起接地极和其他电气连接设备的电解腐蚀。
（2）欠电压
欠电压是指工频下交流电压有效值降低，小于额定值的90%，并且持续 时间大于1分钟。可以说引起欠电压的事件与过电压时正好相反。某一负荷 的投入或某一电容器组的断开都可能引起欠电压，直到系统电压调节装臵再 把电压拉回到容限范围之内。过负荷时也会出现欠电压现象。
电能质量现象的基本描述
◆节电降压（Brownout） 是指由电力部门进行的为减小电力需求而采取的特 有的迅速调度策略，由此也出现持续欠电压。但是它不 象电能质量所说的欠电压概念清楚，至今没有规范定义。 因此应避免名词和概念上的混淆。 （3）持续间断 当供电电压下降为0，持续时间超过1分钟，这一长时 间的电压变动现象称为持续间断。若电压间断超过1分钟， 往往是永久性的，这要求人为介入对系统进行检修以恢 复正常供电。
电能质量现象的基本描述
（1）过电压
过电压是指工频下交流电压有效值升高，超过额定值的10%，并且持 续时间大于1分钟。过电压的出现通常是负荷投切的结果（例如，切断某一 大容量负荷或向电容器组增能时）。由于系统的电压调节能力比较弱，或者 难以进行电压控制，系统的正常运行操作就可能造成过电压问题。变压器分 接头的不正确调整也可能导致系统过电压。
电能质量
背景
电能质量问题的提出由来已久，在电力系统发展的早期!电力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，主要有频率偏移和电压偏移两种 20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，非线性电力电子器件和装置在现代工业中得到了广泛应用。同时， 为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电和FACTS技术不断投入实际工程应用!调速电机以及无功功率补 偿电容器也大量投入运营。这些设备的运行使得电中电压和电流波形畸变越来越严重，谐波水平不断上升。另外， 冲击性、波动性负荷，例如电弧炉、大型轧钢机、电力机车等，运行中不仅会产生大量的高次谐波，而且还会产 生电压波动、闪变、三相不平衡等电能质量问题。但另一方面，随着各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用 电设备不断普及，人们对电能质量的要求越来越高，因而电能质量成为目前研究的热点。
改善措施
改善电能质量的装置和措施很多，以大功率电力电子器件为核心单元的新型装置可以用来有效地抑制或抵消 电力系统中出现的各种短时、瞬时扰动，而常规措施则很好地适用于稳态电压调整。电能质量控制装置按功能可 分为以下三大类：无功补偿装置、滤波器和着重于解决暂态电能质量问题的统一电能质量调节器(UPQC)。要想使 电能质量控制装置充分发挥其设计功能，采用准确、高效的分析与控制方法是至关重要的。首先要获得及时、准 确的有关“源”信息，如三相电压、三相电流、中线电流及中线对地电压等，然后对这些源信息进行实时、快速 的分析，得到所需的控制信息，控制装置根据这些控制信息，采用适当的控制方法产生相应的动作，最终才能得 到理想的补偿效果。
概念
电能质量(PowerQuality)，从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上 讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。电能质量问题可以定义为：导致用电设备故 障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、 瞬时或暂态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。
电能质量分析课件word版
第一章电能质量问题主要包括电力系统电压、电力系统频率比、电力系统谐振、电压波动与闪边、电力系统的三相不平衡以及暂态扰动等。
课程介绍内容：电能质量的分析方法；改善电能质量的主要技术措施。
电能质量问题的研究现状及发展趋势等。
一、电能质量需求转变的原因从电力应用的角度出发，提供优质电能是供用电双方共同责任，面对电能质量关注的原因是多方面的主要包括：1 现代用电设备对电能质量的要求更高，许多先进的用电装置都带有基于微处理器的控制器和功率电子器件，特别是集成电路芯片制造的生产流水线等对电源各种电磁干扰极为敏感。
2由于公用电网受到非线性用电负荷产生的污染，使谐波干扰加重，对电力系统的安全运行带来直接或潜在的威胁和危害。
如电气化交通工具的运行，高效率点击变速驱动等。
3 电力用户法治水平不断提高，认识到用《电力法》保护自身的权益，并提高了对电能质量的认识，正在了解和熟悉如供电间断、电压下跌、暂态影响等对生产流程造成的损失和依法追究赔付等问题。
同时，越来越多的电力用户向供电部门提出高质量供电的要求，甚至通过鉴定供用电合同和保证电能质量的协议等方式，保障自己可靠的用电权益。
4电力系统是一个有机的整体，任何一个局部环节的问题都可能影响到系统的正常运营，这就要求供电企业在保证向用户提供优质电力的同时，需极力避免受用电设备对电网产生的干扰，污染和危害。
第二章电能质量的基本概念一、概述1、理想的交流供电系统a三相交流电压是平衡的，它的均方根和频率都应该是恒量；b电压和电流的波形为正弦无畸变；c这些指标应与用户的负荷无关。
d 用户负荷都设计成在额定电压和频率下具有最佳的运行性能。
e 各个负荷互不干扰，功率因数等于1；f电能的供应充足，即向电力用户的供电不中断。
2，实际供电系统情况：a只有发电机输出端的电压波形十分接近标准正弦波；b 电能在输送过程中受到各种干扰性负荷的影响，其频率和电压不可能维持不变，导致到达用户受电端的电压、电流偏离正弦波形而发生畸变，造成电能质量的恶化。
电能质量介绍
电能质量介绍贾保军在现代生活中, 我们几乎每天都与电打交道。
对于电工技术人员来说, 除了应掌握电的一般特性, 以及发电、供电、用电等各个方面的知识外, 还需要了解电能的质量特性, 以便更好的使用电能, 使之产生最佳的经济效益。
电能质量是通过电压来表征的, 例如电压的频率、波形和幅值。
本文根据电网电磁兼容性理论, 对电能质量及影响电能质量的因素作个简要论述, 供有关人员参考。
一、电能的特性电能是一种特殊性质的能源, 通过电网进行输送和分配。
发电厂将近似“洁净”的50Hz电压送入电网, 供给用户使用。
在电能的输送过程中, 由于某些因素的影响, 可能会使电压发生改变。
大多数用户几乎察觉不到电压的瞬时改变, 但有些对电压比较敏感的电气设备, 例如电子数据处理系统和工业过程控制系统, 即使电压出现微小的改变, 也可能会导致干扰或故障。
供电部门通常采取必要的技术措施(例如增大电网容量、多回路供电、自动监测及控制系统等)来避免对电网电压的干扰, 以满足大多数用户电气设备对电压质量的要求。
但是, 如果使公用电网满足某些敏感电器对电压的较高要求, 在技术上和经济上都是不可行的。
对于这类设备, 在其接电端连接一个保护及净化装置, 是一种比较经济的解决办法。
二、敏感电器各种电气设备对电压不正常的反应也互不相同, 如果当电压出现微小异常或短时间异常(例如1/10秒)的情况下, 导致电气设备发生干扰或故障, 则这类设备属于敏感电器。
这类敏感电器在各工业部门及办公场所均有使用, 主要是带电子电路的设备。
为了避免干扰引起的损失, 在使用敏感电器前应明确以下几点：━敏感电器的抗干扰性；━电网电压可能出现的异常程度；━电压异常对设备的影响范围。
在以上分析的基础上提出必要的保护措施。
三、电压异常的表现形式发电机发出的是三相交流正弦电压, 某些影响会降低电压的质量, 对于三相交流系统表现在以下四个方面：━电压幅值短时或规律的改变；━电压波形偏离正弦形状；━三相电压不对称(三个线电压的幅值和相位发生偏移)；━电压的频率偏离50Hz。
电能质量概念
衡量 指标 影响 研究 现状
3. 稳态电能质量
3.1 性能指标
电压偏差 频率偏差 三相不平衡度 谐波 电压波动与闪变
3.1.1 电压偏差
1、概念：电压偏差即为实际供电电压与额定 供电电压之间的差值。
2、范畴：该问题属于基波学电控学院 傅周兴教授
主要内容
绪论 电能质量的概念及分类 稳态电能质量 暂态电能质量 电能质量的污染治理 电能质量检测器
1. 绪 论
1.1 电能及特点：
电能：是一种特殊的商品,既具有以商品形式 向用户出售的性质,又具有为千百万用户服务的 公用事业性质。
1、概念：电力系统内的实际频率与标称频率
（50Hz）之间的偏差
2、范畴：该问题属于基波有功问题
3、影响因素：负荷的波动 ,主要包括变化周期在
10 s～3 min的负荷脉动和变化十分缓慢的持续变动 分量且带有周期规律的负荷。
4、相关标准
电能质量电力系统频率允许偏差 Quality of electric energy supply Permissible deviation of frequency for power system
3）技术方面来定义：导致用电设备故障的或者 不能正常工作的电压、电流、或频率的偏差， 其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动及 闪变、三相不平衡、暂时或暂态过电压、波形 畸变、电压暂将与短时间中断以及供电连续性
2.2 电能质量的分类
类型 定义 稳态电能质量 暂态电能质量 电力系统稳态运行方式下 电网遭受外来干扰侵 所具有的电能质量参数 袭及内部故障、操作 所带来的系统冲击问 题 电压/频率偏差 电压脉冲、 三相不平衡度、谐波 电压跌落、 电压波动与闪变 电压瞬时中断 范围较广，程度深 范围较小，后果严重
第一章电能质量绪论
第一章电能质量绪论1.信息社会对供电系统运行可靠性、电能质量提出哪些新的要求？答：现代信息社会由于出现了一系列电能质量的新问题，所以，对电能质量提出了如下要求：1）如何深入理解现代电能质量问题2）如何把提高电能质量与增强竞争意识、电力市场占有率联系起来3）如何从技术、经济和运行管理等方面加大力度，保证优质供电，以最小程度减小对现代工业企业和重要电力用户的影响。
2.现代电力系统出现了哪些电能质量新问题？答：一方面，随着工业规模的扩大和科学技术的发展，越来越多的用户采用了性能好、效率高，但是对电源特性变化敏感的高科技设备，电力用户对电能质量的要求不断提高。
与此同时，新型的电气设备的投入，会向电力系统注入各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害和影响也不断增加。
由于电能质量下降所引起的损失越来越严重。
传统的将电能“如数”的传输给电力用户，并且保证连续供电的要求已经不能够满足现代电力系统的要求，提高电能质量已经成为保证现代电力系统安全稳定运行的基本要求。
另一方面，由于电力行业的改革，发电与输配电体制分离、电能按质按量论价、电力网逐步实行商业化运营与市场交易。
最大限度的满足用户对用电量的需求和对不同电能形态变换的需要已经成为工业发达地区电力系统面临的新问题。
这些变化大大推动了电能质量标准化的进程和对供电质量的监督与管理。
当代电力系统的发展，赋予了电能质量新的内涵和意义。
3.电能质量日益引起电力部门和电力用户的普遍关注，主要原因有哪些？答：随着工业规模的扩大和科学技术的发展，越来越多的用户采用了性能好、效率高，但是对电源特性变化敏感的高科技设备，电力用户对电能质量的要求不断提高。
与此同时，新型的带有非线性化和时变化的电气设备的投入，会向电力系统注入各种电磁干扰，对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害和影响也不断增加。
由于电能质量下降所引起的损失越来越严重。
所以电能质量日益引起电力部门和电力用户的普遍关注。
电能质量
● 理想供电系统运行应具有哪些基本：恒频、恒压、正弦交流电；用电平衡，各用电负荷互不干扰；电能的供应充足。
● 供电系统电能质量的三个要素：电压、频率、连续供电● 电能质量的特征：指标的动态性；影响的相关性；干扰的潜在性和传播性；责任的特殊性；评估的复杂性；控制的整体性。
● 负荷敏感度以及根据其对负荷分类：所谓负荷敏感度是指负荷对电能质量问题的敏感程度，即提供给负荷的电能质量不良时负荷能承受干扰仍正常工作的能力。
这种能力越低，敏感度也就越高。
分类：普通符合、敏感负荷和重要负荷。
● 什么是电能质量？电能质量的分类？从普遍意义上讲：电能质量就是优质供电；对电力供应方来讲：所供应的电力技术参数符合行业标准和运行统计标准；对电力消费方来讲：引起生产过程异常的电力现象都是电能质量问题；对设备制造方来讲：电气设备对供电电源提出的所有技术要求。
分类：变化性事件性分类、；连续型，事件型 ● 瞬变现象及类型电力系统中并不希望而又存在的现象。
变量的部分变化，且一种稳定状态到另一种稳定状态的过程中，该变化逐渐消失的现象类型：冲击性瞬变现象、振荡性瞬变现象高频振荡现象：主频大于500kHz ，以数微妙来度量其持续时间的瞬变现象中频振荡现象：主频率在5~500kHz 范围，以数十微妙来度量其持续时间的瞬变现象 低频振荡现象：主频低于5kHz ，持续时间在0.3~50ms 的瞬变现象● 短时间电压变动的主要原因：系统故障、大容量（大电流）负荷启动或与电网松散连接的间歇性负荷运作。
电压中断：当供电电压降低到0.1p.u.以下，且持续时间不超过1min 时 电压暂降：“暂降”是指工频条件下电压均方根值减小到0.1~0.9p.u.之间、持续时间为0.5周波至1min 的短时间电压变动现象 电压暂升：“暂升”的含义是指在工频条件下，电压均方根值上升到1.1~1.8p.u.之间、持续时间为0.5周波到1min 的电压变动现象。
● 长时间电压变动：在工频条件下电压均方根值偏离额定值，并且持续时间超过1min 的电压变动现象。
电能质量教学课件
• 示例：
单相接地故障引起的瞬时电压骤升
31
单相接地故障引起的瞬时电压骤升
32
长时间持续变动 (long duration variations)
• 长时间持续变动：是指工频下电压超过允许偏差
1min以上的一种变动现象。要么是过电压、要么是低 电压或失压。
单相接地故障引起的瞬时电压骤降
29
电机启动电流引起的 暂时性电压下降
30
电压骤升(swell)
• 骤升：定义为电压或电流有效值的突然上升，工频
下持续半个周波到1min. 典型的幅值范围为1.1~1.8pu。
• 原因： 非对称故障、大负荷切除或大电容投入 • 特征：幅值、持续时间 • 危害： 破坏电子设备、降低电气设备寿命、使保护
11
1-1 电力供应和电能质量问题
• 电能质量问题
-- 古老问题：质量问题是任何商品固有的特性
-- 成为新问题的原因： 用户侧 大量半导体设备的接入 降低PQ 大量以计算机为基础的设备的应用 要求高PQ 系统侧 电力市场自由化的趋势 有恶化PQ的可能 系统安全运行的目的 有保证PQ的动力 外界 分散型电源的导入、国际化 --对电能质量问题的关注：IEC、IEEE、JIS、CSA、CEC、 EN…… --范畴：低压系统
6
提高电能质量是实现电力 可持续发展的重要基础
• 传统意义上，电力发展以电能供求平衡为出发点 • 现代电网负荷结构变化对电网影响日趋严重
– 主要负荷日趋非线性化与时变化： 电力电子技术广泛使用、工业电弧炉、电气化铁道等
• PQ对经济社会的影响
– EPRI，Jane Clemmensen，PQ对美国每年经济损失260亿 美元 – PQ意味着经济问题：生产力下降、竞争力减弱、员工就 业
第1章 电能质量的基本概念
（3）三相不平衡的主要危害 变压器的三相负荷不平衡，不仅使负荷较大的一 相绕组过热导致其寿命缩短，而且还会由于磁路 不平衡，大量漏磁通经箱壁、夹件等使其严重发 热，造成附加损耗。 在低压配电线路中，三相不平衡会影响计算机正 常工作，还会引起照明电灯寿命缩短(电压过高) 或者照度不足(电压过低)，以及电视机的损坏。 三相不平衡时，将引起电网损耗的增加。 使电热炉的电能损耗增加，产量减少，炉子的效 率降低。 对于通信系统，电力三相不平衡时，会增大对其 干扰，影响正常通信质量。
1.电能质量的定义
大多数专家的定义：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 成用电设备故障或误动作的任何电力问题 都是电能质量问题。 供电部门可以将电能质量定义成供电的可 靠性 电力用户可以定义成能使用户设备正常运 行，不发生中断或扰动的电能的一种性质。
2.电能质量的基本分类
1.电能质量的定义
IEEE 的定义： 合格电能质量:是指给敏感设备提供的电力和设置 的接地系统是均适合于该设备正常工作 IEEE——美国电气及电子工程师学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers） IEC标准的定义 ：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 。 “EMC”（电磁兼容），指出和强调设备与设备之间的相互作用和影响， 以及电源与设备之间的相互作用和影响。 采用排放来表示由设备产生的电磁污染，它反映出电流质量问题，采 用抗扰来表示设备免除电磁污染的能力，它与电压质量相关。 IEC——国际电工委员会（International Electrotechnical Commission）
影响电压偏差的因素
当线路输送功率时，电流将在线路阻抗上 产生电压损耗，由对电压损耗的分析可以 知，无功功率对电压损耗的影响很大，无 功功率是造成电压损耗的主要原因。
电能质量概论现象分类与基本描述课件
统计监测法
对电网运行状态进行统计 和分析，评估电能质量的 总体水平。
扰动监测法
监测电网中的电压波动、 骤降、中断等扰动事件， 评估其对敏感负荷的影响 。
电能质量评估指标
频率偏差
衡量电网频率偏离 额定频率的程度。
电压波动
反映电压短时间内 的快速变化。
电压偏差
衡量电压偏离额定 电压的程度。
谐波
反映电流波形畸变 的程度。
总结词
电能质量的影响因素主要包括电力电子设备、可再生能源、电网结构和负荷特性等。
详细描述
随着电力电子设备和可再生能源的广泛应用，非线性负荷和分布式电源的大量接入，对电能质量造成了一定的影 响。此外，电网结构和负荷特性的变化也会对电能质量产生影响。了解和掌握这些影响因素有助于采取有效的措 施来提高电能质量。
总结词
建立用户反馈机制，及时处理用户投诉和反馈。
详细描述
建立用户反馈机制，收集用户对电能质量的意见和建议 ，及时处理用户投诉和反馈，不断改进和优化电能质量 。
总结词
优化发电设备，提高发电效率，减少谐波和电 压波动。
01
总结词
推广可再生能源，减少化石能源的使 用。
03
总结词
加强发电设备的维护和检修。
05
02
详细描述
通过改进发电设备的控制策略，提高设备的 运行稳定性，减少电压和电流的谐波成分， 降低电压波动和闪变。
04
详细描述
利用风能、太阳能等可再生能源替代 化石能源，降低能源转换过程中的谐 波产生，提高电能质量。
06
详细描述
定期对发电设备进行维护和检修，确保设备的 正常运行，及时发现并解决潜在问题，防止设 备故障对电能质量的影响。
电能质量
理想的电力系统应以恒定的频率（50HZ）和正弦的波形，按标准规定的电压水平对用户供电。
由于实际系统设备（发电机、变压器、线路等）参数非线性及调控手段不完善、负荷性质各异且其变化的随机性以及运行操作、各种故障等原因，这种理想波形与频率状态在实际当中并不存在，因此产生了电能质量的概念。
先进电子设备，如电力电子变频、调压设备、调速控制设备、可控硅整流设备、数字通讯设备、电气铁路设备、各类UPS及充放电设备等，都属于非线性电源负荷。
这类非线性电源负荷必然给电源中正常工作的50Hz正弦波带来了为50Hz整数倍的正弦波分量，这些分量在科技界统称为谐波。
根据该整数倍的大小又可分为高次谐波与低次谐波。
经国内外专家近10年来的统计，在整个电力系统中的高次谐波与低次谐波的量值之比为9：1。
通常电源中的高次谐波直接给电源用户带来严重的危害，低次谐波将对供电网络造成伤害，这二类谐波在给用户设备和电网带来危害的同时，还将使电路及设备的电能耗损大幅度增加，为此全世界已把电源中存在谐波的问题统称为电力的污染和公害。
1992年底，北京供电局、北京市科委、市科协、能源部电力科学研究院、清华大学、北京自然应用科学设计研究院联合组成课题研究组，写出了“北京地区电力网络中谐波污染的危害及其治理对策”的报告。
从1992年至今，电源谐波随着先进电力、电子设备的广泛使用呈几何级数的增长，给电子设备和电力系统的安全运行带来了极大的威胁，电能质量更引起关注。
电能质量电能质量(Power Quality)，从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。
其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。
在现代电力系统中，电压暂降和中断已成为最重要的电能质量问题。
电能质量的具体指标1．电网频率我国电力系统的标称频率为50Hz ，GB／T15945-1995《电能质量一电力系统频率允许偏差》中规定：电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差值可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。
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△波形质量包括的内容：
畸变波形或非正弦波形。主要有谐波电压、谐波电 流、陷波等。
若干其它问题
◆ 一些错误认识 △ “质量越高越好” 忽略了技术经济关系，应当量体裁衣，质量分等级 △ “高技术产品质量本来就高” 忘记了供用双方的共同责任 △ “凡是电力供应问题都是电能质量问题” 和工程建设质量的区别与联系 △ …… ◆名词与术语 △ Power Quality of Electric Energy Supply △ Voltage Quality, Current Quality △ Quality of Electric Power System △ Quality of Service, Quality of Consumption △ POWER QUALITY △ 电力质量，供电质量，电力品质，电能质量 △ 用词与术语不规范与责任不清（如以上用语, Dips, Sags等）
电能质量的分类与基本描述
电能质量的两种分类方法
◆ 一般分类 △ IEC分类——频率特性 △ IEEE分类——属性特征（如频谱、幅值、持续时间等） ◆ 特殊分类 △ 变化型：连续出现的现象。电压或/和电流的幅值、 频率、相位差等在时间 轴上的任一时刻总是在发生着小 的变化。 △ 事件型：突然发生的现象。电压或/和电流短时间严重 偏离其额定值或理想波形。
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
持续间断 长时间变动 欠电压 过电压 电压不平衡
＞1min ＞1min ＞1min 稳态
0.0pu 0.8～0.9pu 1.1～1.2pu 0.5～2％
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
直流偏置 谐波 波形畸变 间谐波 陷波 噪声 电压波动 工频变化 宽带 ＜25Hz 0～100th H 0～6kHz
电能质量现象的基本描述
◆电压不平衡
电压不平衡，时常被定义为与三相电压（或电流）的平均值的 最大偏差。并且用该偏差与平均值之比的百分数表示。 电压不平衡(小于2％)的起因主要 是负荷不平衡(如单相运行)所致，或 者是三相电容器组的某一相熔断器熔 断造成的。 电压严重不平衡（大于5%）很有 可能是由于单相负荷过重引起的。 图中所示为民用馈电一周电压不平 衡变化记录，实际应用时常采用负序 分量和零序分量与正序分量之比的百 分数表示。
电能质量现象的基本描述
◆瞬变现象（典型持续时间：50ns-5us） (1). 冲击性瞬变现象： 稳态条件下，电压、电流非工频、单极性的突然变化现象。 △产生的原因：雷电（如图所示为雷电引起的典型冲击电流）。 △特征描述：通常为上升/衰减时间。 例如，1.2/ 50us/ 2000V的 冲击脉冲，是指其电压经过 1.2us后上升到2000V峰值， 然后经50us衰减为峰值的1/2。 △冲击脉冲可能在电力网络的 自然频率点发生激励而出现 振荡瞬变现象。
电能质量现象的基本描述
(2). 振荡瞬变现象
振荡瞬变是一种在稳态条件下，电压、电流非工频、有正负极 性的突然变化现象。常用其频谱成分（主频率）、持续时间和幅值 大小来描述。 主频率大于500kHz，以 数微秒来量度其持续时间的 暂态现象称为高频振荡现象。 主频率在5-500kHz范围、 以数十微秒来量度其持续时 间的暂态现象称为中频振荡 现象。 主频率低于5kHz，持续时间在0.3-50ms的暂态现象称为低频振 荡。
（2）欠电压
欠电压是指工频下交流电压有效值降低，小于额定值的90%，并且持续 时间大于1分钟。可以说引起欠电压的事件与过电压时正好相反。某一负荷 的投入或某一电容器组的断开都可能引起欠电压，直到系统电压调节装置再 把电压拉回到容限范围之内。过负荷时也会出现欠电压现象。
电能质量现象的基本描述
◆节电降压（Brownout） 是指由电力部门进行的为减小电力需求而采取的特 有的迅速调度策略，由此也出现持续欠电压。但是它不 象电能质量所说的欠电压概念清楚，至今没有规范定义。 因此应避免名词和概念上的混淆。 （3）持续间断 当供电电压下降为0，持续时间超过1分钟，这一长时 间的电压变动现象称为持续间断。若电压间断超过1分钟， 往往是永久性的，这要求人为介入对系统进行检修以恢 复正常供电。
IEEE制定的电力系统电能质量特性参数及其分类
类别 典型频谱 典型持续时间 典型电压幅值
纳秒级
5ns上升
＜50ns
冲击脉 冲 瞬变现象
微秒级
1s上升
50ns～1ms
毫秒级 低频 振荡 中频 高频
0.1ms上升 ＜5kHz 5～500kHz 0.5～5MHz
＞1ms 0.3～50ms 20s 5s 0～4pu 0～8pu 0～4pu
电能质量现象的基本描述
（3）电压暂升(凸起)
‘暂升’含义是指在工频条件下，电压有效值上升到1.1-1.8pu之间、持 续时间为0.5个周期到1分钟的电压变动现象。 与暂降的起因一样，暂升现象 是同系统与设备故障相联系的。 例如，当单相对地发生故障，非故 障相的电压可能会短时上升。但电 压暂升不象电压暂降那样常见。 另外当大容量负荷甩开或大容 量电容器组增能时也会引起电压凸 起。 当电压暂升是在故障情况下出现 时，电压上升的强度将随故障发生点、系统阻抗和接地状况而变化。在不 接地系统，零序阻抗无穷大，当发生单相对地故障时，非接地相对地电压 将达到1.73pu。
额定值的10%。电压允许偏移的极限值）。 △产生的原因：永久性故障，负荷变动或系统的开关操作等。 △须注意，电压间断与供电中断（Outage）的用法不同。前者是指 一种特定的系统现象，后者是指电力系统中的元件未能正常工作带来 的问题，或专门用于长时间电压短缺问题。
电能质量现象的基本描述
△电压不平衡 △电压波形畸变（谐波、间谐波、次谐波） △电压陷波 △电压波动（特征：典型频谱〈25Hz） △工频变化
电能质量现象的基本描述
◆
长时间电压变动（典型持续时间：>1min）
长时间电压变动是指，在工频条件下电压均方根值偏离额定值， 并且持续时间超过1分钟的电压变动现象（即广义电压偏差问题）。
△ 持续电压中断（>1min,0.0pu） △过电压和欠电压（>1min,0.8-1.2pu，即小于额定值的90%或超过
电能质量现象的基本描述
（3）间谐波(INTER-HAR.) 把含有供电系统设计运行频率非整数倍频率的电压 或电流定义为间谐波。其表现为离散频谱或宽带频谱。 在各种电压等级供电网中都可能出现间谐波。间谐波源 主要有静止频率变换器、循环换流器、感应电机和电弧 设备等。电力线载波信号也可视为间谐波。
电能质量现象的基本描述
电能质量现象的基本描述
（2）电压暂降(凹陷)
‘暂降’是指工频条件下电压有效值减小到0.1-0.9pu之间、持续时间为 0.5个周期至1分钟的短时电压变动现象。 除由于重负荷或大型电机启动汲取 大电流造成的电压暂降外，多数情况下 电压暂降是与系统或设备故障相联系的。 图中所示为在某一变电站的馈电线 上发生单相对地故障引起的母线电压凹 陷的变化图形。在断路器切断故障电流 之前,电压80%暂降，并持续了3个周期。 典型的故障切除时间为3-30个周期， 这取决于故障电流的大小和过流保护的 类型。
（4）陷波(NOTCH)
陷波是电力电子装置在正常工作情况下，交流输入电流从一相 切换到另一相时产生的周期电压扰动。 由于陷波连续出 现，可以通过受影响 电压的波形频谱来表 征。但由于陷波的相 关频率相当高，很难 用为特殊问题处理。
电能质量现象的基本描述
电能质量现象的基本描述
◆产生的原因： 高频振荡：局部系统对冲击脉冲响应。 中频振荡：同上。电缆投切。 低频振荡：电容器组投入冲能。 另外，主频低于300Hz的振荡在 配电系统也有发生，原因是铁磁谐振 和变压器空载增能引起。 对带有单独接地线的三相系统发生 的暂态现象按其模式分类，又可分为 出现在线对地或中性线对地之间共模 谐振和线对中性线之间简正谐振模式。
稳态 稳态 稳态 稳态 稳态 间歇 ＜10s
0～0.1％ 0～20％ 0～2％
0～1％ 0.1～7％
电能质量分类小结
△电压质量包括的内容：
电压偏差、电压频率偏差、电压不平衡、瞬变现 象、 波动与闪变、暂降（暂升）与间断、电压谐波、电 压陷波、欠电压、过电压等。
△电流质量包括的内容：
电流谐波、间谐波、次谐波、相位超前与滞后、 噪声等。
电能质量现象的基本描述
◆波形畸变
波形畸变，是指电压或电流波形偏离稳态工频正弦波形的现 象，用偏移频谱表示。波形畸变有五种主要类型，即， 直流偏置、谐波、间谐波、陷波、噪声。 （1） 直流偏置 在交流系统中出现直流电压或电流称为直流偏置。这可能是由 于地磁干扰或半波整流产生的。例如，为延长灯管的寿命在照明系 统中采用的半波整流器电流，会使交流变压器偏磁，以至于发生磁 饱和，引起变压器铁芯附加发热，缩短使用寿命。直流分量还会引 起接地极和其他电气连接设备的电解腐蚀。
电能质量现象的基本描述
（1）短时间电压中断
供电电压降低到0.1pu以下，且持续时间不超过1分钟(各标委会 规定不仅相同)，为电压短时间中断。起因：系统发生故障，用电设 备故障或控制失灵等。 由系统故障造成的间断持续时 间是由保护装置的动作时间决定的， 通常对于非永久性故障，瞬时重合 闸将会使电压间断时间限定在工频 下的30个周期以内。 带有延时的重合闸可能导致暂 时的或短时的电压间断。 由设备故障等造成的电压间断持续 时间一般是无规律的。