简析电能质量在线监测装置

1、概述

对于大多数工程师来说，电能质量的概念与将电网馈送到设施中的设备的交流线路的特性有关。但“电能质量”一词的变体现在不仅可以指交流线路，还可以指连接到交流电源的设备的属性。因此，回顾电能质量的基础知识及其一些较新的解释可能会有所帮助。

2、电能质量的基础知识

（1）频率因素引起的电能质量问题：首先考虑一个“理想的”三相电力系统。这里电流与每相电压同相，相电压和电流正好相隔 120°，并且彼此相等，电压和电流正弦波不失真，源阻抗为零，因此负载处的事件不影响源电压，实际频率等于标称频率。

当然，现实世界中没有任何电力系统是理想的。存在可接受的偏差范围。

（2）功率因数引起的电能质量问题：交流系统中存在的电抗使电压和电流正弦波彼此异相。电压以感抗超前电流，电流以容抗超前电压。低功率因数往往出现在包含大量电机或其他感应负载的工业设施中。对于低功率因数负载，电力公司通常会向大型工业和商业客户收取更高的费用。

（3）三相不平衡引起的电能质量问题：当单相负载（照明、办公设备等）在每相上吸收不等量的电流时，三相电力系统会出现不平衡。这种负载会对中性线造成更大的压力。理想情况下，负载是平衡的，这意味着电压和电流相位彼此之间正好相差 120°，尽管电流可能与电压不同相。平衡的三相四线 Y 形系统中性线上的电流为零。不平衡系统中中性线上的电流量随着不平衡而增加，可能导致过热和火灾风险。

由不平衡电压驱动的电机会产生一种称为反扭矩的现象，其中小的电机扭矩与电机旋转方向相反。因此，传递给电机的部分会对其自身产生不利影响。

（4）谐波引起的电能质量问题：谐波是包含非线性负载的电路中出现的一种波形失真，主要以开关电源为特征。这些非线性负载可能会在交流输入上施加更高频率的正弦波，从而以废热的形式导致功率损失。谐波产生的多余热量可能对电力系统有害。变压器特别容易受到谐波涡流造成的损坏，谐波涡流在铁芯中循环并产生过多的热量。

谐波是主频率的倍数，在美国是 60 Hz 例如，60 Hz 系统中的三次谐波为 180 Hz，五次谐波为 300 Hz。电能质量计可以显示每个谐波频率的大小。他们还可以读出总谐波失真 (THD) 和总需量失真 (TDD) 以提供单个谐波失真测量，而不是整个频谱。

3、如何解决电能质量问题

（1）江阴和源电能质量在线监测装置：电能质量在线监测装置是收集、分析并将原始测量数据解释为有用信息的过程，建立完善的电能质量监测系统，对整个电力系统的电能质量管理是十分重要的，是对电力系统进行治理其电能质量的前提条件。电能质量在线监测装置产品是电网实现对电网系统有效监管的设备，只有对反映电能质量指标的参量进行准确、实时的测量，才能为实现对电能质量问题的解决提供可靠的数据依据。

（2）江阴和源电能质量治理：电能质量治理的核心是能够对所供应的电力进行控制、变换，为用户或负荷提供质量合格、性能稳定、符合要求的电力，其中无功补偿与谐波技术是电能质量治理的关键支撑技术。电能质量治理设备，如无功补偿装置、谐波治理设备等，从电压、谐波、功率因数等方面对电能质量问题进行修正和完善。