淺談電能質量在線監測裝置在電網中的應用

1、概述

電網的穩定，除了電網公司本身保證相關硬件的建設之外，電能質量在線監測裝置也是非常必要的。電能質量在線監測裝置集諧波分析、閃變測量、功率測量、不平衡測量與故障錄波、事件記錄等功能為一體，記錄穩態數據和暫態數據，次挖掘每個事件的起因。

2、常見電能質量分析

（1）電壓偏差

 電壓偏差指電網在電能運輸的過程中，某一個測試點實際運行電壓與系統標稱電壓的偏差相對值，其包含過電壓和低電壓。

 過電壓是指工頻下交流電壓方均根值升高，超過標稱值10，并且持續時間大于1min的長時間電壓變動現象。過電壓屬于電力系統中的一種電磁擾動現象。一方面，電力設備的絕緣長時間耐受著工作電壓，同時還需能夠承受一定幅度的過壓，這樣才能保證電力系統可靠地運行。另一方面，系統運行中要確保設備在允許的電壓偏差范圍的上限之下運行，以免對電氣設備的絕緣造成損害。過電壓可能來源于切除一個大負荷或系統無功補償的變化，例如投入一組電容器。系統電壓調節或控制能力差可能會導致過電壓。不正確地調節變壓器分接頭也會導致系統過電壓。

 低電壓是指工頻下交流電壓方均根值降低，低于標稱值10，并且持續時間大于1min的長時間電壓變動現象。造成低電壓的原因與過電壓相反。投入一個大負載或者切除一組電容器組會引起低電壓，通過系統電壓調節裝置可以返回正常電壓水平。輸變電設備過載也能導致系統過電壓。

 國標GB/T12325-2008電能質量供電電壓偏差對不同電壓等級電壓偏差做出了明確規定：35kV及以上供電電壓正、負偏差XX值之和不超過標稱電壓的10；20kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓的±7；220V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7，-10。

（2）頻率偏差

頻率偏差是系統頻率的實際值和標稱值之差。系統有功功率變化是產生頻率偏差的根本原因。穩態電力系統頻率直接關系到系統的發電機轉速。在任何時刻，頻率取決于(總)負載和即時(總)發電出力之間的平衡。隨著這種平衡的動態變化，頻率會發生微小的變化。這些輕微變化可以通過發電機的調速裝置進行自動調節，發電系統一般不會有太大影響。電力系統的頻率變化偏離正常許可范圍，通常是由輸電系統故障時切除大容量負荷或者切除大容量發電機組引起。孤島系統由于本身供電容量只能允許承受相對輕微的頻率變化。國標GB/T15945-2008電能質量電力系統頻率偏差中規定：電力系統正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz。當系統容量較小時，偏差限值可以放寬到±0.5Hz。

（3）諧波

 諧波在電網引用過程中有著十分重要的作用，不符合要求的諧波在應用的過程中會影響變壓器、電纜等的容量，加速電網中設備的老化速度，在一定情況下甚至會造成電網設備損毀，影響電網運行的穩定性，浪費電力。電網在實際使用的過程中，相鄰設備之間產生的諧波會相互干擾，在一定程度上會影響人們的用電質量。目前，電網在運行的過程中會產生諧波的設備有開關模式電源、電子熒光燈鎮流器、不間斷電源和產生電弧的負荷。

（3）三相不平衡

 三相不平衡是指三相系統的相電壓或者電流在幅值上不同或其相位差不是120°。用戶在使用過程中發生不平衡的原因如：各相負荷分布不均衡；高次諧波電流使各相之間發生不平衡；接線端子及電纜接觸附加的不平衡；外部環境導致不平衡的發生(如施工等導致線路斷開)；不換位的長距離架空輸配電線路。

（4）電壓波動與閃變

 電壓波動與閃變是指一系列電壓隨機變動或工頻電壓方均根值的周期性變化，電壓波動與閃變的評估標準是根據 GB/T 12326-2008電能質量電壓波動和閃變文件制定的。其在檢測評估的過程中主要是取三相長時閃變在技術人員所評估的時間段內的較大值進行對比，如果數值處于閃變值之內，則證明合格，而閃變數值若是在其數值以上，則證明不合格。電壓波動與閃變不合格會造成以下幾方面的危害。一，電壓波動與閃變會在一定程度上造成照明設備的閃爍情況，而照明設備的閃爍則會在一定程度上視覺疲勞，進而對人們的工作質量與效率產生影響。二，其也會對電視等設備產生影響，造成電視屏幕圖像出現亮度變化，影響人們的視覺感官體驗。三，對于部分的電動機的正常運作產生影響，這種影響若是長時間存在則會在較大程度上損壞設備的使用壽命。四，對電子儀器、自動化設備等的工作情況產生影響，加上近年來我國在發展的過程中大力發展自動化，對于工業生產的影響較大。因此，對于電壓波動與閃變進行管理十分重要。 

（5）電壓暫升、暫降、短時中斷

  電力系統故障、設備故障、控制失靈均會引起短時中斷。短時中斷是根據電壓方均根值小于標稱值的10的持續時間來衡量的。系統故障持續時間由保護裝置動作時間或特殊事件過程時間決定，設備故障的中斷持續時間是不同的。電壓暫降通常與系統故障有關，也可以由大容量感應電動機啟動或變壓器空載激磁等原因產生。電壓暫升通常也與系統故障情況有關，但發生概率遠遠低于電壓暫降。中性點不接地電力系統發生單相接地故障時會導致非故障相電壓升高。大容量負荷退出、甩負荷或大容量電容器組投入等事件也會造成電壓暫升。

3、產品推薦

  HYPQM6000 系列電能質量在線監測裝置。該系列主要應用于光伏、風電、生物質發電、大型高能耗企業、通訊機房等發、受電的并網接入。HYPQM6000體積小巧【外觀尺寸：195mm（長）* 107mm（寬）* 65mm（深）、開孔尺寸(嵌入式）：197mm*109mm】、安裝使用方便、電能質量監測【滿足國家標準，符合江蘇省的入網要求】、性價比高，并支持多種通訊協議【IEC61850、Modbus、本廠規約、IEC103】，憑借其市場定位和成熟穩定的性能，迅速得到市場的響應，廣泛應用于企業級電能質量的監測與分析。HYPQM6000系列能在問題發生前識別并糾正問題，通過快速識別問題發生之前和之后的方向或來源來幫助進行故障排除。為客戶減少不必要的損失。