现代电能质量问题[1]

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1、摘要：随着科学技术和国民经济的快速发展，电能的需求量也极大增长，同时电能质量越来越显示其重要性，电力部门和用户对电能质量的关注也日益增加。文章概述了现代电能质量的基本问题，首先论述电能质量的各种概念，然后综述电能质量受到关注的主要原因，最后总括了相关的几个问题，包括电能质量指标、电能质量恶化的危害、电能质量的检测、分析计算和改善的方法，以及标准和管理等。关键词：电能质量电力供应电力系统现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度成为一个国家发展水平的主要标志之一。随着科学技术和国民经济的发展，对电能的需求量日益增

2、加，同时对电能质量的要求也越来越高。本文对现代电能质量的一些基本问题作一全面概要的介绍，以期引起更为普遍的关注和深入探讨。1电能质量的概念一个理想的电力系统应以恒定的频率(50Hz)和正弦波形，按规定的电压水平(标称电压)对用户供电。在三相交流电力系统中，各相的电压和电流应处于幅值大小相等，相位互差120°的对称状态。由于系统各元件(发电机、变压器、线路等等)参数并不是理想线性或对称的，负荷性质各异且随机变化，加之调控手段的不完善以及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态在实际当中并不存在，而由此产生了电网运

3、行、电气设备和用电中的各种各样的问题，也就产生了电能质量(PowerQuality)的概念。从普遍意义上讲，电能质量是指优质供电。但迄今为止，对电能质量的技术含义还存在着不同的认识，这一方面是由于人们看问题的角度不同，如电力企业可能把电能质量简单地看成是电压(偏差)与频率(偏差)的合格率，并且用统计数字来说明电力系统电能99%是符合质量要求的；电力用户则可能把电能质量笼统地看成是否向负荷正常供电；而设备制造厂家则认为合格的电能质量就是指电源特性完全满足电气设备正常设计工况的需要，但实际上不同厂家和不同设备对电源特性的要

4、求可能相去甚远。另一方面，对电能质量的认识也受电力系统发展水平的制约，特别是用电负荷的性能和结构，这方面将在下一节中重点论述。什么是电能质量？这一研究领域的许多文献和报告中使用过的相关术语如下［1］：①电压质量(voltagequality)即用实际电压与理想电压间的偏差(应理解为广义偏差，即包含幅值，波形、相位等等)，反映供电企业向用户供给的电力是否合格。此定义虽然能包括大多数电能质量问题，但不能(或不宜)将频率造成的质量问题包含在内，同时不含用电(电流)对质量的影响。②电流质量(currentquality)即对用

5、户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使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。这个定义有助于电网电能质量的改善，并降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的质量问题，而后者往往并不总是由用电造成的。③供电质量(qualityofsupply)应包含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(qualityofservice)，包括供电企业对用户投诉与抱怨的反应速度和电力价格(合理性、透明度)等。④用电质量(qualityofcomsumption)应包括电流质量

6、和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等，它反映供用双方相互作用与影响中用电方的责任和义务。须指出，在电工学中“Power”(电力、电功率等)的含义是指能量传输的速率，它与电压和电流的乘积成正比，因此不可能定义这一物理量的质量概念［3］。实际上，供电系统只能控制电压，而不能控制某一负载汲取电流。当然，系统在实际运行时，电压与电流之间总是存在着紧密联系，尽管发电机提供了几乎正弦的电压，但通过系统阻抗的电流可能造成对公共连接点(PCC)电压的扰动。此外系统的运行操作、故障和雷击等也是电压扰动的原因。从这方面讲，“Pow

7、erquality”不宜使用“电力质量”译名，宜译为“电能质量”。IEEE技术协调委员会已正式采用“Powerquality”这一术语，并且给出了相应的技术定义：“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”。这个定义的缺点是不够直接和简明。文献［2］采用的电能质量定义为：“导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差”。这个定义较简明，也概括了电能质量问题的成因和后果，但似乎将“用户设备”改为“用电设备”更全面一些。当然这里的“偏差”应广义理解，甚至应包括供电可靠性。

8、2问题的由来改善电能质量对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障产品质量和科学实验以及人民生活和生产的正常等均有重要意义。电能质量直接关系到国民经济的总体效益。因此人们对电能质量问题的重视并非近几年的事，只不过早期对此认识比较简单，主要局限在保持电网频率和电压水平(即静态或平均偏差不过大)上。自20世纪80年代以来