电能质量扫盲教程.ppt

North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringCh1 绪 论1.1 概述 1.2 电能质量问题的由来1.3 电能质量的概念1.7 电能质量问题主要研究领域1.4 电能质量的分类1.5 电能质量的标准1.6 电能质量的监测与控制North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.1 概述Ø 理想的交流供电系统中：ü 三相交流电压是平衡的，它的均方根和频率都应 该是恒量ü 电压和电流的波形为正弦无畸变ü 这些指标应与用户的负荷无关ü 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 ü 各个负荷互不干扰，功率因数等于1ü 电能的供应充足，即向电力用户的供电不中断North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.1 概述*Ø 实际情况中：ü 只有发电机输出端的电压波形十分接近标准正弦波ü 电能在输送过程中受到各种干扰性负荷的影响，其频率和电压是不可能维持不变，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North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.1 概述**Ø 随着科学技术不断创新和国民经济蓬勃发 展，以及电力市场的形成与推进，对电能 质量的要求越来越高。

Ø 由于电网干扰性负荷的日益增多，使得电 能质量受到诸多方面的影响ü 电能商品质量不仅取决于生产者，还受到电 力用户，尤其是干扰性负荷用户的影响，且 这种影响带来的电能质量下降还会随电网延 伸而危及到其它用户电North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.1 概述***Ø 如果电能质量的指标偏离正常水平过大， 就会给发电、输变电和用户带来不同程度 的危害及损失，故电能质量的优劣会直接 关系到国民经济的总体效益因此，对影 响电能质量的各类扰动进行有效的检测、 评估、分析和控制工作是很有必要的 North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.1 概述****Ø消除扰动，改善电能质量的意义 ü保证电网的安全、经济运行ü保障工业产品质量ü保障科学试验的正常进行ü降低能耗ü电能质量直接关系相关产业的效益情况，进 而影响到国民经济的总体效益North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来Ø对电能质量造成影响的各种扰动源ü含半导体器件的电力电子变流设备：高压直 流输电系统、变频器、整流器等谐波ü电弧炉、电弧焊机和日光灯等含电弧特性的 设备电压波动与闪变ü电力变压器、铁芯电抗器等含有磁饱和特性 的设备谐波ü大容量非对称负荷：超高压输电线路不循环 换位、电力机车三相电压不平衡North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来*Ø对电能质量造成影响的各种扰动源ü随着工业的发展，干扰性负荷将日益增多，供电系统中的电能质量将受到威胁，对电力系统和用电设备产生消极作用和严重危害。

North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来**Ø 电能质量扰动的危害ü 电气设备寿命缩短ü 电网损耗增大 ü 系统发生谐波谐振的可能性增加 ü 继电保护和自动装置误动ü 仪表指示和计量不准 ü 产生通信干扰 ü 其他North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来***Ø电能质量恶化分析i(t)=ku3(t)North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来****Ø电能质量恶化分析North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来*****Ø电能质量恶化分析负荷类型设备容量（MVA）所占百分比（％ ） 化工整流设备104.513.2变频设备2.00.25电铁、地铁、电车284.048.6轧钢机102.513.0电弧炉98.012.4电焊机2.80.35其他电炉96.512.2North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.2 电能质量问题的由来******Ø电能质量扰动的特点ü不完全来源于电力生产部门，有的扰动(例 如谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡 度)往往是由用户造成的；ü电能质量扰动发生地点和持续时间的长短， 即电能质量在空间和时间上均处于动态变化 之中；ü电能质量扰动和用电设备性能密切相关。

North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical Engineering1.3 电能质量的概念Ø 电能质量可定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差其内容涉及频率偏差、电压偏差、电磁暂态、供电可靠性、波形失真、三相不平衡以及电压波动和闪变等North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØ IEEE对电能质量的定义起初，讨论电能质量问题时的用词很不规范：Electric Power Systems Quality (电力系统质量)Quality of Power Supply (供电质量)Voltage Quality (电压质量)最早使用术语 Power Quality (电能质量) 的是 在1968年发表的一篇关于美国海军电子设备用电 源规范的论文中现在电气工程界在关于电能质 量问题应采用规范的技术名词上正趋向一致鉴 于此，IEEE标准化协调委员会已正式采用 Power Quality (电能质量)这一术语。

1.3 电能质量的概念*North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØIEEE对电能质量的定义*从普遍意义讲，电能质量是指优质供电 IEEE标准化协调委员会给出相应的技术定义：合格电能质量的概念是指，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的（在许多情况下，接地系统对电能质量有很大的影响以往对其认识不足）1.3 电能质量的概念**North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØIEC对电能质量问题的观点实际上，供电系统只能够控制电压的高低，不 能控制负荷汲取电流的大小实际运行时，尽管发 电机提供了几近正弦的电压，但通过系统阻抗的电 流可能造成对PCC电压的扰动，而使之变化时至 今日，在供用电双方，甚至在电力研究者中关于电 能质量的范畴、定义，以及质量下降的起因等许多 方面仍存在着分歧和争论，在使用的相关名词上并 未完全认同，对生产实际中的电能质量问题相互推 委。

因此IEC并没有采用这一术语1.3 电能质量的概念***North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØIEC对电能质量问题的观点*IEC提出了使用“EMC”(电磁兼容)这一术语设备或系统在其所处的电磁环境中能够不因干 扰而正常工作，它们本身所发出的电磁能量不足以 恶化环境和影响其他设备或者系统的正常工作强调和指出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实现电 磁兼容，就需要实现抗干扰（设备和系统对电磁干 扰的抵御能力）和控制电磁发射（控制设备和系统 发射的电磁能量）两个方面1.3 电能质量的概念****North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØIEC对电能质量问题的观点**IEC从电磁现象及干扰的特性考虑，给出 了引起电磁干扰的基本现象分类，制定出了一 系列相关电磁兼容标准电磁兼容术语与电能质量术语有很大重叠 性，在它们中间有许多的同义词。

IEC提出的 电磁兼容概念中，采用排放(Emission)表示设备 产生的污染，反映电流质量问题，采用抗扰 (Immunity)表示设备免除电磁兼容的能力，它 与电压质量相关1.3 电能质量的概念*****North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØ关于电能质量定义的讨论归根结底，由于电力部门和电力用户对于 电能质量问题的技术含义存在着不同的认识 所以，关于电能质量定义的讨论还会持续下去 除此之外，在这一研究领域的许多文献和 报告 中还采用了一些并末得到公认的术语和补 充定义ü电压质量，给出实际电压与理想电压间的偏差，反映供电部门向用户供给的电力是否合格1.3 电能质量的概念******North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØ关于电能质量定义的讨论* ü电流质量(current quality) ，为反映与电压质量 有紧密关系的电流变化情况，除了对用户取用电 流提出恒定频率正弦波形要求外，还力图使该电 流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率 因数运行。

ü供电质量，它包括技术含义和非技术含义两部分 技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含 义是指服务质量(quality of service)，它包括供电 部门对用户投诉与抱怨的反应速度和电力价格的 透明度等1.3 电能质量的概念*******North China Electric Power University电 气 工 程 学 院 School of Electrical EngineeringØ关于电能质量定义的讨论* ü用电质量（quality of consumption)，包括电流 质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳 电费等1.3 电能质量的概念********电能质量供电质量用电质量电压质量服。