发电厂电能质量在线监测技术

电能质量 公用电网谐波
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)
电能质量 公用电网谐波
谐波电流允许值
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 应超过下表中规定的允许值。当公共连接点处的最小短路容量不同于 基准短路容量时，下表中的谐波电流允许值可按照比例换算。
u (p.u.)
1
0.5 0.8 0 0.6 0.4 0 0.05 0.10 (b) 0.15 0.20 1
URMS (p.u.)
u (V)
400 200 0
1
-0.5 -1
0.02 0.05 0.10 (a) 0.15 0.20 0.25
-200 -400
0.25 0.02 0.04
2
0.06 0.08 0.10 0.12 0.14
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。 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。


电能质量 三相电压不平衡
电压不平衡度限值
电能质量 电压波动和闪变
电压波动和闪变限值

电压波动限值

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 。
电能质量 三相电压不平衡
术语和定义



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。 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。 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。
注：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
电能质量 公用电网谐波
术语和定义





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。 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。 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。 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 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
生很大的经济损失。
电能质量涉及国民经济各行各业和人民生活用电，优质的电力可以 提高用电设备效率，增加使用寿命，减少电能损耗和生产损失，电能质 量关系到电力可持续发展，也关系到国民经济总体效益，是实现节约型 社会的必要条件之一。
电能质量背景知识
电能质量理解
Power Quality——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。围绕电能质量的含义，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。 （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。 （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。

电能质量 电力系统频率偏差
频率偏差限值
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。
电能质量指标特点
空间上、时间上不断变化 需要供、用电双方共同合作维护
现行电能质量国家标准

GB/T 15945-2008 GB/T 12325-2008 GB/T 14549-93 GB/T 12326-2008
电能质量 电力系统频率偏差 电能质量 供电电压偏差 电能质量 公用电网谐波 电能质量 电压波动和闪变
电能质量 公用电网间谐波
术语和定义




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。 间谐波分量 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。 间谐波次数 interharmonic order：ih 间谐波频率与基波的比值。 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IHRIih 表示
频率偏差，造成用电设备故障或者误动作的任何电力
问题
电能质量背景知识
电能质量问题的由来
随着国民经济的发展，用电负荷日趋复杂化和多样化，大量具有非
线性、冲击性和不平衡特性的负荷造成电网电能质量的恶化；同时，现
代工商业大量使用的计算机系统、快速发展的高新技术产业对电能质量 的要求却越来越高，尤其是一些电能质量敏感企业一旦发生问题，会产


GB/T 15543-2008
GB/T 24337-2009
电能质量 三相电压不平衡
电能质量 公用电网间谐波
GB/T 18481-2001
GB/T 19862-2005
电能质量 暂时过电压和瞬态过电压
电能质量监测设备通用要求
电能质量 电力系统频率偏差
术语和定义

标称频率 nominal frequency：系统设计选定的频率。
电能质量 供电电压偏差
术语和定义
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。
电压偏差（ %）

电压测量值 系统标称电压 100% 系统标称电压
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。
电能质量 公用电网间谐波
限值
1. 220kV及以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（%）
电能质量背景知识
电力系统常见电磁现象
一个良好的电能应该是连续的，电源的电压和频率总是保持在允许范围 内，且电压和电流具有纯正的正弦波曲线。以下是电力系统中常见的电磁现 象。
电能质量背景知识
电能质量背景知识
电能质量指标
电压偏差、频率偏差、谐波、间谐波、电压波动和闪变、三相电 压不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压、电压暂降„„
电压暂升、暂降、短时中断
电压暂降(Sags/Dips凹陷，骤降，跌落)的定义
1）电压暂降不同于电压波动或欠电压，是指母线电压有 效值大幅度快速下降且持续时间极短的突发事件。 2 ）国际电工委员会（ IEC）将其定义为下降到额定值的 90%至1%， 国际电气与电子工程师协会（IEEE）将其定义为下降 到额定值的90%至10%，其典型持续时间为0.5～1min。

1.电力系统公共连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%； 2.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%。

根据连接点的负荷状况以及邻近发电机、继电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。
频率偏差frequency deviation：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
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。
频率超限时间 频率合格率（ %） 1 100% 总运行统计时间
电能质量 电压波动和闪变
术语和定义

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。 电压变动 relative voltage change：电压方均根值曲线上相邻两个 极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。

Biblioteka Baidu电压变动d的表达式为：
d
U 100 % UN
发电厂电能质量在线监测技术
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、劣势电能质量影响与经济损失调查 四、发电厂电能质量监测技术的应用
电能质量背景知识 什么是电能质量？
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
导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或
t (s)
t (s)
（a） 电压凹陷与补偿后波形
电能质量 电压波动和闪变
闪变
灯光照度不稳定造成的视感。 电压波动会引起部分电气设备不能正常工作。一般来说，对电子计 算机和控制设备不需要特别去关注，而在商用和民用建筑的照明设备中 ，白炽灯占有相当大的数量，电压的波动会造成白炽灯光明显闪烁，严 重时使人眼难以忍受，为此，选白炽灯的工况作为判断电压波动值是否 能被接受的依据。由电压波动造成灯光的闪烁，其专业术语称之为闪变 （有时也称为电压闪变Voltage Flicker）。因此说，闪变是电压波动引起 的有害结果，是指人对照度波动的主观视感，它不属于电磁现象。 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。 长时间闪变 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，长时间闪变的基本记录周期为2h。
电能质量 暂时过电压和瞬态过电压
术语和定义



过电压 overvoltage 以Um表示三相系统最高电压，则峰值超过系统最高相对地电压峰 值（ 2 / 3 Um）或最高相间电压峰值（ 2 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。 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 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。它可以叠加于暂时过电压上。
电压超限时间 电压合格率（ %） 1 100% 总运行统计时间
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电能质量 供电电压偏差
供电电压偏差的限值

35kV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。

20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的±7% 220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%；