時間：2023-03-01 16:33:54
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PS4000是由美國SUMMIT公司生產(chǎn)的一種電能質(zhì)量分析儀，它是為了滿足工程師進(jìn)一步了解電能質(zhì)量而設(shè)計的一種小型、簡單且功能強(qiáng)大的分析工具，可以用來分析或監(jiān)控輸入電能質(zhì)量。
PS4000不僅能夠測試電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、周期、諧波等電量值，而且能夠測試電壓或電流的浪涌、跌落、沖擊、電壓尖峰等瞬態(tài)量值，從而為用戶快速判定供電質(zhì)量的優(yōu)劣，或者為展示產(chǎn)品電源質(zhì)量提供一個依據(jù)。該儀器可以同時適用商用和工業(yè)用電源，是現(xiàn)代測試儀器中一款性能優(yōu)越，攜帶方便的電能質(zhì)量儀器。
1PS4000的主要特點(diǎn)
新型PS4000電能分析儀具有以下優(yōu)異的測試功能：
可測試并捕捉浪涌、跌落、沖擊、尖峰信號；
可分析每一個通道從1次到63次諧波分量的電壓／電流幅值和相位
可同時分析所有通道的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、能量、通斷周期、能量高峰期、花費(fèi)等參數(shù)值
能夠連續(xù)顯示每秒測量值
具有完全的按鍵操作和菜單式界面
可連續(xù)工作8～10個小時，使用充電器后可以持續(xù)使用。
PS4000可以對三相電路中的三個電壓和四個電流同時進(jìn)行浪涌、跌落、尖峰、諧波、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、周期等參數(shù)的分析和監(jiān)測，測試的數(shù)據(jù)可以上傳到計算機(jī)以圖形或表格的形式顯示。該儀器配有專業(yè)的分析控制軟件，可以對PS4000進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控，特別適合于對電網(wǎng)質(zhì)量，大型供電設(shè)備，家用電器等電源質(zhì)量進(jìn)行分析，是電力專家所鐘愛的產(chǎn)品。SUMMIT公司的電能分析儀被世界很多國家的用戶使用，美國前電網(wǎng)編輯曾這樣描述：“我見過很多的分析儀，但是，這個產(chǎn)品給我留下了真正深刻的印象，PS3000已經(jīng)是一個很堅固的小型器件，而新型的PS4000則提供了更專業(yè)的電能質(zhì)量分析功能。”與它配套使用的電壓、電流探頭能夠直接和1到15000V電壓以及10mA到6000A的電流相接。通過輸入調(diào)節(jié)比與PT和CT的結(jié)合，可提供更高、更大的電壓電流測試。除了在室內(nèi)監(jiān)控外，PS4000還可以安裝到Weather－resistant外掛箱上，以便能夠在室外進(jìn)行無人監(jiān)控。另外，PS4000的“連接檢查”特點(diǎn)更便于操作者正確連接電路，而且各種配套的附件不需要另外供電。
PS4000包含前一產(chǎn)品PS3000的全部測試功能，PS3000已經(jīng)使用了8年，產(chǎn)品遍布7大洲?？蛻魧owersight分析儀具有很高的評價，特別是在使用簡便、性能可靠、可提供及時有效的技術(shù)支持等方面。SUMMIT總載曾說：“從上一次我們?yōu)橐粔K因跌落而損壞的儀表檢修后，到現(xiàn)在已經(jīng)六年了，它依然完好，據(jù)我所知，我的表甚至還在南極考察站使用”。
2PS4000測試瞬態(tài)量
實(shí)際上，絕大多數(shù)的客戶都特別關(guān)心PS4000的瞬態(tài)測試功能，而這也正是PS4000優(yōu)于PS3000和PS250之處，因此，筆者希望通過本文使更多的人能夠熟悉PS4000的功能，讓PS4000給電能分析帶來更多方便。
當(dāng)分析瞬態(tài)參數(shù)時，PS4000能夠隨時監(jiān)測每相浪涌、跌落、沖擊和電壓尖峰信號，并隨時記錄信號類型、發(fā)生時間、到達(dá)峰值、持續(xù)時間等，同時可捕捉并存儲最壞的一個信號，以及為以后的故障分析和判斷提供依據(jù)。
2．1每相電壓／電流的浪涌和跌落值測試
在進(jìn)行電路的浪涌和跌落分析時，PS4000可提供以下三種記錄方式：
記錄浪涌／跌落事件；
記錄浪涌／跌落圖形；
記錄浪涌／跌落波形。
（1）記錄浪涌／跌落事件
如果在信號監(jiān)測時間段里，浪涌出現(xiàn)一次，PS4000就認(rèn)為有一個浪涌事件發(fā)生，出現(xiàn)兩次，PS4000就認(rèn)為有兩個浪涌事件，以此類推……，當(dāng)有事件發(fā)生時，PS4000將記錄這一事件的發(fā)生日期、發(fā)生于哪個相線、屬于浪涌還是跌落信號、信號的幅度以及信號持續(xù)的時間等信息。
PS4000的顯示方式主要有兩種：第一種為列表顯示，每一行顯示一個事件，其顯示方式如圖1所示；第二種為圖形顯示，這種方式以時間為橫軸，在縱軸上顯示信號的幅度和持續(xù)時間，其顯示方式如圖2所示。
（2）記錄浪涌／跌落圖形
當(dāng)有浪涌或跌落事件發(fā)生時，PS4000將大致地給出浪涌或跌落信號的圖形。圖形從發(fā)生浪涌／跌落的前2個周期開始，持續(xù)10個周期，直到檢測到下一個1／2周期來臨再沒有浪涌／跌落發(fā)生且持續(xù)1秒的時間為止。圖形中將顯示浪涌／跌落發(fā)生的時間以及每半個周期的RMS值。參見圖3。由圖3可見，圖形的上半部將顯示關(guān)鍵的信息，如事件的發(fā)生時間、持續(xù)時間、信號屬于三相中的哪一相、信號的幅度大小等。如果發(fā)生了電壓浪涌，那么和它同相的電流信號也會顯示在同一張圖中。
（3）記錄浪涌／跌落波形
浪涌／跌落波形是對浪涌／跌落事件的一個詳細(xì)描述，它們開始于事件發(fā)生前的兩個周期，持續(xù)10個周期，如果事件的持續(xù)時間超過10個周期，波形中將記錄最近的10個周期。如果監(jiān)測的時間段內(nèi)不是只有一個事件發(fā)生，PS4000將存儲最壞的浪涌／跌落波形。這種方式在顯示時，在波形的上方將顯示事件發(fā)生的時間、相線、信號幅度和信號持續(xù)時間等。如果發(fā)生的是電壓浪涌／跌落，那么同相線的電流信號也會顯示在同一張圖中。
2．2監(jiān)測高速瞬態(tài)信號
高速電壓／電流瞬態(tài)信號的產(chǎn)生一般與被測線路本身無關(guān)，大都是由閃電、突然短路，開關(guān)撥動等原因引起的，它們的幅值會在瞬間竄到很高，持續(xù)時間也相當(dāng)短，一旦這樣的信號超過了定義的觸發(fā)門限，PS4000將捕捉到這個信號。觸發(fā)門限分為“絕對值門限”和“相對值門限”兩種。
當(dāng)設(shè)置為絕對值門限時（比如設(shè)到180V），那么，在監(jiān)測開始以后的任何時候，只要信號的幅值超過了＋180V或－180V，這個信號就會被捕捉并被記錄下來。如果設(shè)置為相對值門限，比如20V，PS4000將以正常情況下的波形作為參考，在這種情況下，當(dāng)實(shí)際波形幅度高于或低于同一點(diǎn)的正常波形幅度20V以上時，PS4000將捕捉記錄這個信號。
在進(jìn)行瞬態(tài)信號監(jiān)測時，PS4000可提供瞬態(tài)事件和瞬態(tài)波形兩種記錄方式。
（1）瞬態(tài)事件
在這種記錄模式下，PS4000將記錄瞬態(tài)事件的發(fā)生時間、發(fā)生相線、峰值大小和持續(xù)時間。與浪涌／跌落測試的顯示方式一樣，瞬態(tài)監(jiān)測的顯示也包括表格顯示和圖形顯示兩種方式。
（2）瞬態(tài)波形
瞬態(tài)監(jiān)測時的瞬態(tài)波形可以詳細(xì)地記錄瞬態(tài)事件信息，它們將持續(xù)50ms，并在事件發(fā)生前的一個周期開始記錄，同時可在整個監(jiān)測時間里捕捉最壞的一個信號。
1、電網(wǎng)電能質(zhì)量的概述
電能作為人類生活中的非常重要的能源。隨著我國科學(xué)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,電力電子技術(shù)和微電子器件等的廣泛應(yīng)用,家用電器的普及和煉鋼電弧爐的發(fā)展,對電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求逐漸提高。由于不對稱負(fù)荷,非線性和沖擊性這類擾動負(fù)荷接入電力系統(tǒng)以及它的系統(tǒng)短路故障等擾動源的存在,產(chǎn)生了大量的電網(wǎng)電能質(zhì)量問題,電網(wǎng)電能質(zhì)量嚴(yán)重的惡化。
電能質(zhì)量主要會導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的頻率和電壓,或者是電流有偏差。這些問題主要包括電壓偏差,頻率偏差,三相不平衡,電壓閃變和波動,電壓暫降,供電連續(xù)性,瞬態(tài)或者是暫時的過電壓,波形畸變和短時間中斷等。
2、當(dāng)代配電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測和分析方法
傳輸過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)與采集電能再生產(chǎn)是電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測的目的,電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測使其可以在分析中轉(zhuǎn)換成可解釋的有用的信息。電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測的檢測對象的要求是能夠反映系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況,為質(zhì)量分析提供有價值的數(shù)據(jù),也就是它不僅要能夠反映我們所關(guān)心的特定電能問題,同時還要有利于進(jìn)行干擾診斷和設(shè)備維護(hù)和分析評估電能質(zhì)量水平。
頻域分析法,小波分析等基于變化的分析法以及時域分析法和電網(wǎng)電能質(zhì)量分析法是比較常用的分析方法。時- 頻分析法是一種比較方便的分析方法,一般情況下,需要先對信號加窗函數(shù)然后再對它進(jìn)行分析;時- 頻局部性可以突出問題變化的部分是小波變化法的主要特點(diǎn),它的這些特點(diǎn)就決定了它能夠分析檢測信號的局部奇異性,再加上Merlot小波和Meyer小波等小波函數(shù)就形成了一種暫態(tài)函數(shù),而這有助于分析電網(wǎng)電能質(zhì)量的暫態(tài)過程。
3、電網(wǎng)電能質(zhì)量的現(xiàn)狀
因為關(guān)注電網(wǎng)電能質(zhì)量的角度不同以及所處立場的不同,所以人們對電能質(zhì)量的定義還沒有完全達(dá)成共識,但是對它的主要技術(shù)指標(biāo)有在著比較一致的認(rèn)識。供電電壓允許偏差,公用電網(wǎng)諧波和供電頻率允許偏差,供電電壓允許閃變以及波動和供電三相電壓允許不平衡度等是其主要的技術(shù)指標(biāo)。
其中電壓跌落和電壓上升的總稱是電壓偏差;不因用戶而異的frequency deviation也就是頻率偏差對頻率質(zhì)量的要求是:全網(wǎng)相同并且各國對于該項偏差標(biāo)準(zhǔn)都有相關(guān)規(guī)定;有三相電壓的平均值以及電壓的最大偏移超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的是unbalance也就是電壓三相不平衡;間諧波包括小于基波頻率的分?jǐn)?shù)次諧波以及含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電流或者電壓;fluctuation也就是電壓波動是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓有規(guī)則的變動,閃變是指電壓波動對照明燈的視覺影響。
4、提高電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要措施
提高電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要措施有一次調(diào)頻,發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行以及諧波在線監(jiān)測與治理,這幾種方法各有各的特點(diǎn)。由于電網(wǎng)缺乏快速調(diào)頻的有效手段和機(jī)組單機(jī)容量的增加,導(dǎo)致電網(wǎng)電能的質(zhì)量降低。以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人們對電網(wǎng)的需求越來越多,對電網(wǎng)電能質(zhì)量的要求也越來越高,面對這些問題,只有機(jī)組本身對電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻功能,才能滿足對電網(wǎng)快速響應(yīng)的要求,才能克服電網(wǎng)頻率的波動。
發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行是解決電網(wǎng)低谷運(yùn)行期間無功功率過剩和電網(wǎng)電壓過高的一種技術(shù)上簡便可行和經(jīng)濟(jì)性較高的比較有效的方法。這種方法非常有效而且比較簡單,主要表現(xiàn)在當(dāng)電壓過高或電網(wǎng)無功過剩時,只需通過調(diào)解勵磁電流,把發(fā)電機(jī)改為消耗無功負(fù)荷而不是發(fā)出無功負(fù)荷,讓它無功進(jìn)相運(yùn)行,這個方法具有明顯的降低系統(tǒng)電壓的效果;為了保持電網(wǎng)電壓的問題,它會通過增減勵磁電流,使發(fā)電機(jī)的無功輸出增加,這樣就使響應(yīng)比較準(zhǔn)確和靈活;該方法為了消耗系統(tǒng)的無功使用發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的方式,節(jié)約了設(shè)備的投資;發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行后,勵磁變的負(fù)荷下降了,這樣就降低了廠用電率,減少了有功損耗。
諧波在線監(jiān)測與治理,要求對于現(xiàn)有的諧波源用戶,確實(shí)污染嚴(yán)重的必須提出限制整改計劃以及措施;對于擴(kuò)建的和新上的電網(wǎng)電能質(zhì)量污染源項目,必須進(jìn)行諧波項目評估,諧波治理必須與工程項目同步實(shí)施;推廣非線性大用戶采用濾波措施或者是動態(tài)無功補(bǔ)償,針對諧波問題,在實(shí)測的基礎(chǔ)上,確定電網(wǎng)必要的補(bǔ)償率。由于配網(wǎng)中某些地區(qū)電壓畸變率較高,為了降低電壓總諧波畸變率,應(yīng)把用戶側(cè)以及電網(wǎng)等無功補(bǔ)償裝置設(shè)計成具有補(bǔ)償濾波和無功的綜合功能的系統(tǒng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 林濤,樊正偉.利用小波變換及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別電能擾動. 武漢大學(xué)電氣工程學(xué)院.
[2] 歐陽森,宋政湘,陳德桂,等.小波軟閥值去噪技術(shù)在電能質(zhì)量監(jiān)測中應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化,2002,26(19):56-60.
[3] 胡銘. 陳珩.用戶電力技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用（Application of custom power in distribution system）.電力自動化設(shè)備（Equipment of Electric Power Automation）,1999,12.
PS4000不僅能夠測試電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、周期、諧波等電量值，而且能夠測試電壓或電流的浪涌、跌落、沖擊、電壓尖峰等瞬態(tài)量值，從而為用戶快速判定供電質(zhì)量的優(yōu)劣，或者為展示產(chǎn)品電源質(zhì)量提供一個依據(jù)。該儀器可以同時適用商用和工業(yè)用電源，是現(xiàn)代測試儀器中一款性能優(yōu)越，攜帶方便的電能質(zhì)量儀器。
1 PS4000的主要特點(diǎn)
新型PS4000電能分析儀具有以下優(yōu)異的測試功能：
可測試并捕捉浪涌、跌落、沖擊、尖峰信號；
可分析每一個通道從1次到63次諧波分量的電壓／電流幅值和相位?
可同時分析所有通道的電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、能量、通斷周期、能量高峰期、花費(fèi)等參數(shù)值?
能夠連續(xù)顯示每秒測量值?
具有完全的按鍵操作和菜單式界面?
可連續(xù)工作8～10個小時，使用充電器后可以持續(xù)使用。
PS4000可以對三相電路中的三個電壓和四個電流同時進(jìn)行浪涌、跌落、尖峰、諧波、電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、周期等參數(shù)的分析和監(jiān)測，測試的數(shù)據(jù)可以上傳到計算機(jī)以圖形或表格的形式顯示。該儀器配有專業(yè)的分析控制軟件，可以對PS4000進(jìn)行遠(yuǎn)端監(jiān)控，特別適合于對電網(wǎng)質(zhì)量，大型供電設(shè)備，家用電器等電源質(zhì)量進(jìn)行分析，是電力專家所鐘愛的產(chǎn)品。SUMMIT公司的電能分析儀被世界很多國家的用戶使用，美國前電網(wǎng)編輯曾這樣描述：“我見過很多的分析儀，但是，這個產(chǎn)品給我留下了真正深刻的印象，PS3000已經(jīng)是一個很堅固的小型器件，而新型的PS4000則提供了更專業(yè)的電能質(zhì)量分析功能?！迸c它配套使用的電壓、電流探頭能夠直接和1到15000V電壓以及10mA到6000A的電流相接。通過輸入調(diào)節(jié)比與PT和CT的結(jié)合，可提供更高、更大的電壓電流測試。除了在室內(nèi)監(jiān)控外，PS4000還可以安裝到Weather－resistant外掛箱上，以便能夠在室外進(jìn)行無人監(jiān)控。另外，PS4000的“連接檢查”特點(diǎn)更便于操作者正確連接電路，而且各種配套的附件不需要另外供電。
PS4000包含前一產(chǎn)品PS3000的全部測試功能，PS3000已經(jīng)使用了8年，產(chǎn)品遍布7大洲?？蛻魧owersight分析儀具有很高的評價，特別是在使用簡便、性能可靠、可提供及時有效的技術(shù)支持等方面。SUMMIT總載曾說：“從上一次我們?yōu)橐粔K因跌落而損壞的儀表檢修后，到現(xiàn)在已經(jīng)六年了，它依然完好，據(jù)我所知，我的表甚至還在南極考察站使用”。
2 PS4000測試瞬態(tài)量
實(shí)際上，絕大多數(shù)的客戶都特別關(guān)心PS4000的瞬態(tài)測試功能，而這也正是PS4000優(yōu)于PS3000和PS250之處，因此，筆者希望通過本文使更多的人能夠熟悉PS4000的功能，讓PS4000給電能分析帶來更多方便。
當(dāng)分析瞬態(tài)參數(shù)時，PS4000能夠隨時監(jiān)測每相浪涌、跌落、沖擊和電壓尖峰信號，并隨時記錄信號類型、發(fā)生時間、到達(dá)峰值、持續(xù)時間等，同時可捕捉并存儲最壞的一個信號，以及為以后的故障分析和判斷提供依據(jù)。
2．1 每相電壓／電流的浪涌和跌落值測試
在進(jìn)行電路的浪涌和跌落分析時，PS4000可提供以下三種記錄方式：
記錄浪涌／跌落事件；
記錄浪涌／跌落圖形；
記錄浪涌／跌落波形。
（1）記錄浪涌／跌落事件
如果在信號監(jiān)測時間段里，浪涌出現(xiàn)一次，PS4000就認(rèn)為有一個浪涌事件發(fā)生，出現(xiàn)兩次，PS4000就認(rèn)為有兩個浪涌事件，以此類推……，當(dāng)有事件發(fā)生時，PS4000將記錄這一事件的發(fā)生日期、發(fā)生于哪個相線、屬于浪涌還是跌落信號、信號的幅度以及信號持續(xù)的時間等信息。
PS4000的顯示方式主要有兩種：第一種為列表顯示，每一行顯示一個事件，其顯示方式如圖1所示；第二種為圖形顯示，這種方式以時間為橫軸，在縱軸上顯示信號的幅度和持續(xù)時間，其顯示方式如圖2所示。
（2）記錄浪涌／跌落圖形
當(dāng)有浪涌或跌落事件發(fā)生時，PS4000將大致地給出浪涌或跌落信號的圖形。圖形從發(fā)生浪涌／跌落的前2個周期開始，持續(xù)10個周期，直到檢測到下一個1／2周期來臨再沒有浪涌／跌落發(fā)生且持續(xù)1秒的時間為止。圖形中將顯示浪涌／跌落發(fā)生的時間以及每半個周期的RMS值。參見圖3。由圖3可見，圖形的上半部將顯示關(guān)鍵的信息，如事件的發(fā)生時間、持續(xù)時間、信號屬于三相中的哪一相、信號的幅度大小等。如果發(fā)生了電壓浪涌，那么和它同相的電流信號也會顯示在同一張圖中。
（3）記錄浪涌／跌落波形
浪涌／跌落波形是對浪涌／跌落事件的一個詳細(xì)描述，它們開始于事件發(fā)生前的兩個周期，持續(xù)10個周期，如果事件的持續(xù)時間超過10個周期，波形中將記錄最近的10個周期。如果監(jiān)測的時間段內(nèi)不是只有一個事件發(fā)生，PS4000將存儲最壞的浪涌／跌落波形。這種方式在顯示時，在波形的上方將顯示事件發(fā)生的時間、相線、信號幅度和信號持續(xù)時間等。如果發(fā)生的是電壓浪涌 ／跌落，那么同相線的電流信號也會顯示在同一張圖中。
2．2 監(jiān)測高速瞬態(tài)信號
高速電壓／電流瞬態(tài)信號的產(chǎn)生一般與被測線路本身無關(guān)，大都是由閃電、突然短路，開關(guān)撥動等原因引起的，它們的幅值會在瞬間竄到很高，持續(xù)時間也相當(dāng)短，一旦這樣的信號超過了定義的觸發(fā)門限，PS4000將捕捉到這個信號。觸發(fā)門限分為 “絕對值門限”和“相對值門限”兩種。
當(dāng)設(shè)置為絕對值門限時（比如設(shè)到180V），那么，在監(jiān)測開始以后的任何時候，只要信號的幅值超過了＋180V或－180V，這個信號就會被捕捉并被記錄下來。如果設(shè)置為相對值門限，比如20V，PS4000將以正常情況下的波形作為參考，在這種情況下，當(dāng)實(shí)際波形幅度高于或低于同一點(diǎn)的正常波形幅度20V以上時，PS4000將捕捉記錄這個信號。
在進(jìn)行瞬態(tài)信號監(jiān)測時，PS4000可提供瞬態(tài)事件和瞬態(tài)波形兩種記錄方式。
（1）瞬態(tài)事件
在這種記錄模式下，PS4000將記錄瞬態(tài)事件的發(fā)生時間、發(fā)生相線、峰值大小和持續(xù)時間。與浪涌／跌落測試的顯示方式一樣，瞬態(tài)監(jiān)測的顯示也包括表格顯示和圖形顯示兩種方式。
（2）瞬態(tài)波形
瞬態(tài)監(jiān)測時的瞬態(tài)波形可以詳細(xì)地記錄瞬態(tài)事件信息，它們將持續(xù)50ms，并在事件發(fā)生前的一個周期開始記錄，同時可在整個監(jiān)測時間里捕捉最壞的一個信號。
【分類號】：TM73
我們的生活離不開電，但是有一利就有一弊，電污染也給我們的生活帶來很大的危害，比如人接觸電后被電暈，大量電輻射等等。人類科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)有待提升，人離不開科技，更離不開電力。
一、諧波的分析
（一）諧波的含義
由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的不斷進(jìn)步，人們生活質(zhì)量的普遍提高，電力產(chǎn)品更加廣泛的應(yīng)用到我們每個人的生活中，成為不可或缺的一部分，然而電力產(chǎn)品不光用于我們的生活，還用于一些生產(chǎn)領(lǐng)域、工業(yè)領(lǐng)域，這樣就導(dǎo)致了諧波的成分不斷上升。與此同時，隨著人們對用電的需要，對于電的質(zhì)量的要求也是越來越高，把電網(wǎng)諧波控制在合理的范圍內(nèi)，避免諧波對電能造成傷害，保證電壓水平，這就使治理諧波成為電力的最急迫的問題[1]。
（二）諧波造成的傷害和嚴(yán)重影響
諧波的產(chǎn)生就會對電力造成嚴(yán)重的傷害，無論是設(shè)備通訊，還是無線網(wǎng)絡(luò)，都會產(chǎn)生影響。由此看來，諧波的傷害大概可以分為以下幾種：過量的負(fù)荷和不斷的發(fā)熱。對一些旋轉(zhuǎn)式的發(fā)動機(jī)和無功補(bǔ)償性的電容器類別和變壓器以及各種通訊系統(tǒng)等等，因此，諧波對電力的影響是較為廣泛的。
二、電能質(zhì)量的幾種分類
（一）分類
電能質(zhì)量問題一般是由電力中多種信號干擾而引發(fā)的。覆蓋的層面非常廣泛，有的是短時的，有的是長時的，還有的是短時期或者是長時期的；還有一些頻率上面的問題。但是從總體上來說，主要可以分成非穩(wěn)態(tài)和穩(wěn)態(tài)[2]。
（二）一般用的分析方法
從現(xiàn)在看來，對于電網(wǎng)的質(zhì)量問題的分析主要在三個大方面，一是建立起對應(yīng)的電力模型，二是面對不一樣的質(zhì)量問題來制定防范的措施，三是檢測電力質(zhì)量。由于對電力工作的深入研究，數(shù)字技術(shù)一些分析方法得到了更廣泛的使用，對于數(shù)字分析可以分為三個方面，分別是頻域、換域和時域。
三、中小波分析現(xiàn)狀及問題
（一）小波變換的原理
小波變換是在上世紀(jì)80年代興起的，小波變換被認(rèn)為是近些年來在一些方法和使用工具上的重大突破，也是應(yīng)用類數(shù)學(xué)和純數(shù)學(xué)的結(jié)合。小波變換來源于空間平移和不斷伸縮。于1910年提出來的，小波變換發(fā)展的過程中，非常多的學(xué)者為小波理論都畫上了濃厚的色彩，自從1922年起，當(dāng)時的小波變換發(fā)展已經(jīng)達(dá)到了新的階段，自此以后，小波變換的發(fā)展不斷的上升和完善，小波變換運(yùn)用越來越廣泛，到后期變成處理信號的重要手段之一，并且得到了更快速的發(fā)展[3]。
（二）小波變換的比較
小波與Fourier變換相比，小波的變換是由頻率和空間的部分變換，所以能夠更有用的提取相關(guān)的信息資料，小波還解決了一些Fourier變換一些解決不了的問題。在許多數(shù)學(xué)家看來，新的數(shù)學(xué)分支是小波變換演化而來的，小波變換是由樣條分析，F(xiàn)ourier分析，泛函分析，數(shù)值分析的非常好的結(jié)晶。但是信號處理專家卻認(rèn)為，小波變換是多分辨分析和處理分析的一種嶄新的技術(shù)，小波變換在圖像識別，語音合成等方面帶來了很深刻的意義。
（三）Fourier與小波變換
與Fourier的變換和窗口的Fourier變換相比較，小波變換的最大好處就是小波變換在頻率、時間兩個領(lǐng)域上都有很好的局限性，所以運(yùn)用小波變換可以聚集到電信信號的隨意細(xì)節(jié)里，這就不會導(dǎo)致因為小波變換而引起電能質(zhì)量下降的各個擾亂信息進(jìn)行的定位和檢查提供可能。然而導(dǎo)致電能質(zhì)量急速下降的各個擾亂本質(zhì)上是一個包括不同點(diǎn)的短暫性的擾亂信號，信號小波變換的系數(shù)模的最值與信號奇異點(diǎn)之間的基本關(guān)系，就是當(dāng)小波變換用作平滑函數(shù)的第一階導(dǎo)數(shù)的時候。這時小波變換的系數(shù)的模的最大值點(diǎn)相對應(yīng)的是信號的奇異點(diǎn)也就是我們所說的突變點(diǎn)，從這個結(jié)論出發(fā)，許多學(xué)者運(yùn)用現(xiàn)有的存在的小波函數(shù)或者再根據(jù)所處理的問題從而構(gòu)造成的小波函數(shù)。
（四）復(fù)數(shù)小波變換在電能質(zhì)量中相關(guān)問題的研究
學(xué)者們在對實(shí)數(shù)小波變換的研究的同時，近年來，復(fù)數(shù)小波變換的一些優(yōu)秀特征與其有關(guān)聯(lián)的應(yīng)用也慢慢引發(fā)了眾多學(xué)者的青睞與關(guān)注，這就使復(fù)數(shù)小波變成了小波理論的研究新的最熱點(diǎn)問的題之一。目前，電能質(zhì)量問題分析中得出復(fù)數(shù)小波的一些基本構(gòu)造問題，但是大都因為缺少系統(tǒng)性和理論性。所以，單從復(fù)數(shù)小波在電能質(zhì)量的信號分析中看，主要研究的問題，首先一定要從理論上看是解決如何實(shí)現(xiàn)復(fù)數(shù)小波函數(shù)的基本系統(tǒng)構(gòu)造或者為其構(gòu)造而設(shè)立的對應(yīng)的框架。
四、小波變換
（一）傅立葉的變換與短時的傅立葉的變換
傅立葉的變換一直以來是信號處理領(lǐng)域上非常完美、運(yùn)用非常廣泛、效果最好的一種分析理解手段。目前最主要的檢查方法基本都是源于傅立葉變化得來的，傅立葉變換是從時間的領(lǐng)域到頻率的領(lǐng)域之間相互轉(zhuǎn)化的一種工具。從某些意義上來說，傅立葉變換的實(shí)質(zhì)是非常復(fù)雜的，難以想象的。傅立葉變換是一種純粹的頻率領(lǐng)域的分析變化方法，他在頻率領(lǐng)域的定位性是科學(xué)有效的，而且在時空領(lǐng)域下沒有任何的定位性，所以傅立葉變換所反饋的是整體下信號的全部時間下的整體領(lǐng)域特性。而且不能提供給我們?nèi)魏蔚牟糠謺r間段上頻率信息，不能夠把時間領(lǐng)域和頻率領(lǐng)域更好的結(jié)合起來，所以無法通過來了解擾動發(fā)生的時刻在[4]。
（二）小波分解與重新構(gòu)造
多分辨率的分析的基本思想一般是把信號的投影到一些互相正交的小波函數(shù)構(gòu)成的一些子空間里，從而形成了各種信號在不同的度量上的展開，所以就提取了信號在各個不同的頻帶上的特征，也同時還保留了信號在各個度量上的一些時域特征，雖然大多分辨率的分析是一種很有效的時間頻率分析的方法，但是他每次只能對信號的一些低頻和一些高頻部分來進(jìn)行多方面的劃分，然而對于信號來進(jìn)行更加的精確的分析檢驗。
（三）小波包變換的測量
一些電網(wǎng)能力的頻率計算大多是通過測試周期的方法實(shí)現(xiàn)，這種方法是運(yùn)用硬件檢測然后輸入到波形中的過零點(diǎn)，控制其計算器計算的方法得以實(shí)現(xiàn)頻率的一些測量。但是這種方法有缺點(diǎn)也有優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)就是，需要很大的硬件開銷，而且在輸入信號的過程中，其中含有非常多的諧波時，測量的準(zhǔn)確性不是非常高，誤差也比較大。其優(yōu)點(diǎn)是，編程過程非常漸變，利于很快編程。還有一種測量方法，這種方法提出了首先用交流這種采樣方法得到的采樣數(shù)據(jù)信號來進(jìn)行一些數(shù)字濾波，等到濾出其中的基波后，然后再通過插值求波形過零點(diǎn)的時候，進(jìn)而在求出其對應(yīng)周期的方法。所以在次基礎(chǔ)上，只要求我們求出T的導(dǎo)數(shù)，然后便可以得到我們所了解的電網(wǎng)的頻率了。但是必須保證采樣的速率足夠的高。這樣就可以使算法和測量具有非常高的效率。
結(jié)束語：
電能問題一直都是現(xiàn)在社會人類都很關(guān)注的一個重要問題，其中檢測的手段還有了解分析手段正在慢慢完善，一些經(jīng)典的各種變換方式在電能質(zhì)量的一些問題上的處理已經(jīng)非常成熟了，有更多的復(fù)雜的難以理解的現(xiàn)象等待著我們更加先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和數(shù)學(xué)工具，然后我們將采用更先進(jìn)的手段去解決這些待處理的問題，需要我們以后的思考與技術(shù)的提升進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)：
[1]牟英.電能質(zhì)量分析及其補(bǔ)償方法的研究[M].蘭州理工大學(xué)，2009，05，10
2提高電能質(zhì)量方法
2.1電力系統(tǒng)頻率調(diào)整
電力系統(tǒng)的頻率變化主要是有功負(fù)荷發(fā)生變化而引起的。在油田、石化企業(yè)電力系統(tǒng)中導(dǎo)致頻率發(fā)生改變的主要是電力系統(tǒng)發(fā)生了短路，或者是用電負(fù)荷突然增加；所以，必須在極短的時間內(nèi)切除部分負(fù)荷有效恢復(fù)電力系統(tǒng)的正常工作。目前最有效的方法可采用通過設(shè)置低頻減負(fù)裝置瞬間切除非重要負(fù)荷，低頻減負(fù)裝置由頻率測量、時間測量、執(zhí)行元件組成。當(dāng)系統(tǒng)的頻率下降到頻率測量元件的整定值時，測量元件動作同時啟動時間元件。整定到一定的時限后，執(zhí)行元件動作并切除裝置所安裝的線路負(fù)荷；在整定時限到達(dá)之前，待電力系統(tǒng)的頻率恢復(fù)減負(fù)裝置將自動返回。
2.2電壓偏差調(diào)節(jié)
在油田、石化企業(yè)電力用戶的供配電系統(tǒng)中，供電線路長，變壓器數(shù)量多。電壓偏差調(diào)節(jié)應(yīng)考慮從降低電力線路的電壓損失和調(diào)節(jié)變壓器的分接頭兩方面入手，合理減少系統(tǒng)阻抗，增大導(dǎo)線截面或電纜的截面積，減少系統(tǒng)的變壓級數(shù)，盡量保持系統(tǒng)三相平衡，設(shè)置無功補(bǔ)償裝置來降低系統(tǒng)阻抗和減少電壓損失。
2.3電壓的波動和閃變抑制
在設(shè)計時對用電負(fù)荷進(jìn)行區(qū)分，對變化較大的用電負(fù)荷采取合理的接線方式。大型電氣設(shè)備需單獨(dú)接地，選擇合適的供電電壓，增大供電容量減少系統(tǒng)阻抗，并加大系統(tǒng)短路容量；同時，還可采用靜止無功功率補(bǔ)償裝置（SVC），目前在大慶油田已使用了兩套，對電壓的波動閃變起到了良好的作用。
2.4高次諧波抑制
安裝無源電力諧波濾波器，它由電容器、電抗器和電阻器組成。一般有單調(diào)諧濾波器、雙調(diào)諧濾波器和高通濾波器。單調(diào)諧濾波器用來濾除低頻單次諧波，雙調(diào)諧濾波器可以同時吸收兩種諧波。在小的容量裝置中可以選擇單調(diào)諧濾波器，在大的容量裝置中可以選擇雙調(diào)諧濾波器。安裝有源電力諧波濾波器，它由靜態(tài)功率變送器構(gòu)成，其主要功能是高次諧波電流的檢測、調(diào)節(jié)和控制，有良好的補(bǔ)償效果和通用性。它也是一種向電網(wǎng)注入補(bǔ)償諧波電流，以抵消負(fù)荷所產(chǎn)生的諧波電流的濾波裝置。設(shè)負(fù)荷電流iL為方型波，所含的諧波分量為iH，有源濾波器產(chǎn)生一個與振幅相等、相位相反電流iF，則與iL綜合后電流側(cè)的電流iS就變成正弦波。
2.5系統(tǒng)三相不平衡的解決方法
電力系統(tǒng)三相不平衡的主要原因是單相負(fù)荷分配不合理，可以采取以下的應(yīng)對措施：1）采用電抗器和電容器組成的電流平衡裝置，在單相負(fù)荷較大的一相分別接入純阻性負(fù)荷，感性電納、容性電納，使三相負(fù)荷達(dá)到平衡。2）采用大容量的平衡變壓器，它具有降壓和換相功能的特殊接線的變壓器。3）對于不對稱比較嚴(yán)重的負(fù)荷，盡量接在短路容量較大的系統(tǒng)并采用獨(dú)立變壓器供電。4）加大負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，如提高系統(tǒng)的電壓級別來提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力。
一、引言
電能質(zhì)量分析儀 ，是對電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行檢測及分析的專用便攜式產(chǎn)品。可以提供電力運(yùn)行中的諧波分析及功率品質(zhì)分析，能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行長時間的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測。同時配備電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析軟件，對上傳至計算機(jī)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行各種分析。電梯質(zhì)量，一般意義上而言，是指優(yōu)質(zhì)供電、包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。
在高層建筑林立的當(dāng)代生活中，電梯已經(jīng)成為人們不可缺少的“伙伴”，除對電梯功能的需求外，人們追求更多的是電梯的安全性與舒適感[1]，卻很少有人去關(guān)心電梯的能耗問題，這使得電梯成為高層建筑中僅次于空調(diào)的第二大能耗設(shè)備。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，到2013年年末，全國電梯總耗電量達(dá)到680億千瓦時以上，約占建筑內(nèi)總耗電的8%～15%，其耗電量是相當(dāng)巨大的，相當(dāng)于大亞灣核電站年發(fā)電量的 5.4 倍，三峽電站年發(fā)電量的 50%。當(dāng)今世界正在發(fā)生廣泛而深刻的變化，全球范圍內(nèi)綠色經(jīng)濟(jì)、低碳技術(shù)等正在興起，搶占未來發(fā)展制高點(diǎn)的競爭日趨激烈，國外對機(jī)電產(chǎn)品的能效要求越來越高，嚴(yán)重威脅著我國電梯產(chǎn)業(yè)的海外市場[2]。
二、電梯能耗檢驗中的意義
《中華人民共和國節(jié)約能源法》中規(guī)定，“對高耗能的特種設(shè)備，按照國務(wù)院的規(guī)定實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)管”。 《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》第七條規(guī)定：特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營使用單位應(yīng)當(dāng)遵守本法和其他有關(guān)法律、法規(guī)，建立、健全特種設(shè)備安全和節(jié)能責(zé)任制度，加強(qiáng)特種設(shè)備安全和節(jié)能管理，確保特種設(shè)備生產(chǎn)、經(jīng)營、使用安全，符合節(jié)能要求[3]。電梯作為第二大特種設(shè)備，也必須按照《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》的要求進(jìn)行生產(chǎn)、經(jīng)營和使用。因此，為了確保真正實(shí)現(xiàn)電梯的節(jié)能降耗目的，必須要對電梯的能耗進(jìn)行有效的檢測。
如今，綠色建筑作為可持續(xù)發(fā)展的熱門話題，是房地產(chǎn)開發(fā)商和國際客戶追捧的名詞。而能效是判斷一棟建筑是否符合綠色建筑的評判標(biāo)準(zhǔn)之一。
電梯能耗的檢測是引導(dǎo)節(jié)能電梯以及電梯節(jié)能設(shè)備產(chǎn)業(yè)發(fā)展與國際市場接軌的有效手段。但是，因為電梯能效的定義是一個復(fù)雜的問題，所以沒有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)來對電梯的能耗進(jìn)行評價。由于電梯是根據(jù)不同建筑量身定做的集機(jī)電為一體的精密設(shè)備，并且存在不確定的運(yùn)行狀況和使用條件。電梯的能耗不僅與電梯本身所采用的驅(qū)動方式、額定載重量、額定速度、制動方式、調(diào)速方式策略等許多因素相關(guān)，而且還與電梯所在建筑的樓層數(shù)量以及使用電梯的客流分布密切相關(guān)[4]。當(dāng)前所用的電梯能耗檢測方法，因為其操作繁瑣、成本高、不具有通用性，或者方法過于簡單而導(dǎo)致檢測誤差過大。
如果不能對電梯的能耗進(jìn)行有效的檢測，就不能對電梯的能效有一個合理、公平的評價。所以合理、公平、便于操作的電梯能效的檢測方法，研制、設(shè)計電梯能效監(jiān)測系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)電梯能效的遠(yuǎn)程自動測試是非常必要的。通過檢驗檢測到的數(shù)據(jù)來分析在用電梯的能效狀況與能效變化規(guī)律，為電梯的節(jié)能改造奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)。同時可以為電梯使用單位選購低能耗的電梯進(jìn)行指導(dǎo)，為政府進(jìn)行電梯能效的審查和監(jiān)管提供技術(shù)支撐，對于促進(jìn)節(jié)能電梯的研制和開發(fā)具有重要的指導(dǎo)意義。
三、電能質(zhì)量分析儀在電梯檢驗中的應(yīng)用
電梯作為現(xiàn)代建筑中能耗僅次于空調(diào)的電氣設(shè)備，其能源的有效利用問題引起了各界高度的關(guān)注，尤其是在能源日益緊張的今天，節(jié)能更是顯得十分重要。為保障政府對電梯行業(yè)實(shí)行節(jié)能審查和監(jiān)管，推廣電梯節(jié)能技術(shù)，需構(gòu)建一種客觀公平、為業(yè)界人士所認(rèn)可的電梯能源利用效率檢測及評價方法，該方法能夠客觀真實(shí)地反映各種型號、規(guī)格的電梯在能源利用效率方面的性能。
電能質(zhì)量分析儀主要由現(xiàn)場測試部分和數(shù)據(jù)處理軟件兩部分組成，其工作模式主要有諧波、波形、報警、趨勢圖、功率和電能、截屏、波形捕捉7 種工作模式，含有 4 個電流接口、5 個電壓接口，因此可以測量單相、兩相、三相三線、三相四線、三相五線的啟動電流、各相電流和電壓、功率、累計功能、諧波影響等，還可以測量電梯處于發(fā)電狀態(tài)時回饋給電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如電壓波動情況、不平衡度、諧波等，這非常有利于測量電梯所回饋的能量質(zhì)量與數(shù)量。
電梯能耗測試的目的主要是針對電梯間歇性工作特點(diǎn)，按照一定的運(yùn)行樓層順序、額定載重量，依據(jù)電梯“每噸千米的耗電量（η）”這一評價參數(shù)來對電梯進(jìn)行能耗評價。利用電能質(zhì)量分析儀對電梯能耗進(jìn)行檢驗，主要包括電梯運(yùn)行時的能量損耗測試和待機(jī)時的能量損耗測試，由于每部電梯的附件配置不同，例如風(fēng)扇、照明等附件，其所損耗的電量也會有所不同，所以在利用電梯質(zhì)量分析儀進(jìn)行運(yùn)行時能量損耗測量時，將不考慮照明和風(fēng)扇等附件；進(jìn)行待機(jī)能量損耗測試時，應(yīng)考慮照明和風(fēng)扇等附件的損耗。利用電能質(zhì)量分析儀對電梯運(yùn)行時的能耗測試的方法如圖1所示：
圖1 電梯運(yùn)行時的能耗測量
電梯待機(jī)時所損耗的能量測試方法如圖2所示：
圖2 電梯待機(jī)時能耗測量
電梯在滿載上行和空載下行時時，對于電網(wǎng)而言是一耗能設(shè)備但；是電梯在滿載下行和空載上行時處于發(fā)電狀態(tài)，而大部分電梯制造企業(yè)針對這一部分回饋電能主要是通過能耗電阻以熱量形式消耗掉，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電梯能量回饋裝置應(yīng)運(yùn)而生，在電梯處于發(fā)電狀態(tài)時將這一部分電能回饋電網(wǎng)以達(dá)到節(jié)能的目的[5]。
四、總結(jié)
本文詳細(xì)分析了電能質(zhì)量分析儀的工作原理，以及在電梯能耗檢測中的具體應(yīng)用，并能很好的測量出電網(wǎng)電壓、頻率、所受的電磁干擾等參數(shù)，從而更好地為電梯的節(jié)能提供一些參考資料，為節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
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中圖分類號：TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A
要對電能質(zhì)量進(jìn)行治理，首先要確定電能質(zhì)量包括哪些因素？各個影響因素是怎么產(chǎn)生的？有什么危害？
1、電力諧波的來源
1.1、輸配電系統(tǒng)方面
因為變壓器里面的鐵心具有磁飽和性,而且變壓器的鐵心飽和后是非線性的,由于工作在磁通密度高的環(huán)境,更易產(chǎn)生諧波,所以產(chǎn)生的諧波危害頻率很大。
1.2、多種電器設(shè)備的裝置方面
在電子整流的設(shè)備中,電子整流設(shè)備,諧波晶閘管整流裝置采用的是移相控制,它從電網(wǎng)吸收缺角的正弦波,留給電網(wǎng)的也是缺角的正弦波,顯然留下的這部分缺角正弦波中含有大量的諧波。
2、電力諧波的危害性
2.1、電力諧波對輸電線路的影響
供配電系統(tǒng)中的電力線路與電力變壓器一般采用電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器或晶體管繼電器予以檢測保護(hù),使得在故障情況下保證線路與設(shè)備的安全。但由于電磁式繼電器與感應(yīng)式繼電器對10% 以下含量高達(dá)40% 時又導(dǎo)致繼電保護(hù)誤動作,因而在諧波影響下不能全面有效地起到保護(hù)作用。晶體管繼電器雖然具有許多優(yōu)點(diǎn),但由于采用了整流取樣電路,容易受諧波影響,產(chǎn)生誤動或拒動。這樣,諧波將嚴(yán)重威脅供配電系統(tǒng)。
2.2、電力諧波對變壓器的影響。
諧波電壓的存在增加了變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場強(qiáng)度, 諧波電流的存在增加了銅損。對帶有非對稱性負(fù)荷的變壓器而言, 會大大增加勵磁電流的諧波分量。
2.3、電力諧波對電力電容器的影響。
當(dāng)電網(wǎng)存在諧波,含有電力諧波的電壓加在電容器兩端時,由于電容器對電力諧波阻抗很小,諧波電流疊加在電容器的基波上,不僅使電容器運(yùn)行電壓的有效值增大,而且可能使峰值電壓增大很多,使電容器在運(yùn)行中發(fā)生局部放電時電弧不能熄滅,對絕緣介質(zhì)更能起到加速老化的作用,從而縮短電容器的使用壽命,在諧波嚴(yán)重的情況下,還會引起電容器過負(fù)荷擊穿甚至爆炸。
2.4、對通訊系統(tǒng)工作產(chǎn)生干擾
電力線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合時, 在鄰近電力線的通信線路中產(chǎn)生干擾電壓, 干擾通信系統(tǒng)的工作, 影通信線路通話的清晰度, 甚至在極端的情況下, 還會威脅通信設(shè)備人員的安全。
2.5、對公用電網(wǎng)的危害
2.5.1、波電流使輸電線路、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器產(chǎn)生附加損耗、溫度升高, 導(dǎo)致網(wǎng)損增大, 并使發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、變壓器振動和噪聲增加。
2.5.2、使異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩曲線發(fā)生嚴(yán)重畸變, 不能達(dá)到額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行,導(dǎo)致用戶的異步電動機(jī)大批損壞。
2.5.3、這些諧波中的較低次諧波諧振會使換向不穩(wěn)。
2.5.4、若電網(wǎng)諧波較大, 會延遲或阻礙消弧線圈的滅弧作用, 導(dǎo)致單相重合閘失敗, 或不能采用較短的自動重合閘時間。
2.5.5諧波電流會對通信、繼電保護(hù)裝置、自動控制裝置產(chǎn)生干擾, 引起繼電保護(hù)裝置的誤動等。
2.5.6、造成電容器的損壞。電力系統(tǒng)中的諧波對并聯(lián)補(bǔ)償電容器有較大影響:增加介質(zhì)損耗, 使電容器溫度升高, 導(dǎo)致電容器熱擊穿;引起或加劇介質(zhì)內(nèi)部的局部放電, 促使電容器損壞。據(jù)統(tǒng)計因諧波而損壞的電器設(shè)備中, 電容器占40%。
3、下面以某個定力用戶的具體應(yīng)用案例進(jìn)行剖析
某公司供配電系統(tǒng)共2只變壓器，總?cè)萘繛?4000KVA。用電設(shè)備為直流電機(jī)驅(qū)動，變頻器大量運(yùn)用，用電過程中產(chǎn)生了大量的諧波，同時電流嚴(yán)重滯后于電壓，功率因數(shù)極低，對系統(tǒng)造成了不良后果，主要是：1．系統(tǒng)存在較嚴(yán)重的諧波電流、電壓，注入公共連接點(diǎn)后，污染了公用電網(wǎng)。同時給企業(yè)自身造成變壓器溫升過高，附加損耗增加、線損增加，影響公司內(nèi)部辦公系統(tǒng)計算機(jī)運(yùn)行不正常，造成電能資源浪費(fèi)等問題，給企業(yè)帶來了一定的經(jīng)濟(jì)損失； 2．無功沖擊較為嚴(yán)重，已造成35 KV母線電壓波動、壓降較大； 3．大量的諧波和無功沖擊給供用電系統(tǒng)帶來了安全隱患。
電能質(zhì)量分析儀可自動分析并提取來自電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)測量數(shù)據(jù)和暫態(tài)測量數(shù)據(jù)（如諧波、電壓波動和閃變、三相不平衡度、暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓等指標(biāo)）、瞬時波形和RMS變化情況及持續(xù)時間、峰值大小等相關(guān)信息，以及來自其它自動化系統(tǒng)與該事件相關(guān)的數(shù)據(jù)，形成關(guān)于電能質(zhì)量事件的完整斷面，供電能質(zhì)量分析計算、模型和參數(shù)校核等應(yīng)用功能使用。對畸變的電壓和波形進(jìn)行分類、識別電能質(zhì)量的事件、對引起電能質(zhì)量問題的各種干擾進(jìn)行分類、在模糊約束下建立評價電能質(zhì)量的各項指標(biāo)。通過電能質(zhì)量分類，正確認(rèn)識電能質(zhì)量現(xiàn)象時域、頻域及瞬態(tài)、暫態(tài)、穩(wěn)態(tài)等方面的特性，并有針對性地提出治理方案。具體功能包括：
分析評估諧波源對各級系統(tǒng)的影響和濾波補(bǔ)償?shù)妊b置對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，為優(yōu)化供配電系統(tǒng)的運(yùn)行提供指導(dǎo)；
分析系統(tǒng)中的諧波和負(fù)序潮流、阻抗分布、系統(tǒng)狀態(tài)，評估診斷系統(tǒng)中的干擾源和系統(tǒng)安全隱患；
分析異常事件發(fā)生時的整個供配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量指標(biāo)狀況，查找故障源和事故原因；
實(shí)現(xiàn)諧波、負(fù)序傳遞計算和短路容量計算，可根據(jù)系統(tǒng)容量的變化對電能質(zhì)量各限值進(jìn)行調(diào)整，然后在諧波電流、諧波電壓、不對稱性、頻率和波動性等五個方面對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行全面評估。
根據(jù)該公司的顯示需求采用了我公司的電能質(zhì)量分析儀對用電質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測、治理，為了讓用戶能夠直觀的看到應(yīng)用的效果和作用，在應(yīng)用前對對35KVM400V整流變進(jìn)行現(xiàn)場諧波測量，測量結(jié)果如下：
3.1、35KV整流變400V進(jìn)線處諧波數(shù)據(jù)：
H5H7H11H13THD備注
諧波電壓（%）4.30.41.40.24.8%
諧波電流（A）4.143.240.963.2428.4%
3.2、35KV整流變低壓測量數(shù)據(jù)：
H5H7H11H13THD
Y繞組諧波電壓（%）4.12.34.61.78.7%
諧波電流（A）40747831635.5%
D繞組諧波電壓（%）4.71.751.69.6%
諧波電流（A）33317832033.3%
3.3、功率和功率因數(shù)：
有功功率無功功率視在功率功率因數(shù)
1608 KW3190 KVAr3573 KVA0.45 PF
4、項目效果
針對測量數(shù)據(jù)我公司為客戶量身定做了電能質(zhì)量監(jiān)測、治理解決方案，在項目實(shí)施完成投入運(yùn)行后，經(jīng)測量得到的記過如下：
4.1、注入公共連接點(diǎn)的諧波電壓、諧波電流已達(dá)到了GB/T 14549-93標(biāo)準(zhǔn)要求。
電壓總諧波畸變率分別為3.6%和2.5%，已在國標(biāo)范圍內(nèi)，各次電壓諧波均在國標(biāo)限值范圍內(nèi)。
約值S=1.732×U0×I0－1.732×U1×I1=804KVA
視在功率節(jié)省率：=24.5%
4.2、變壓器損耗節(jié)省值
4000KVA變壓器的短路有功損耗查數(shù)據(jù)手冊取Pk=50KVA
短路無功損耗取Qk=Uk*Se
取無功經(jīng)濟(jì)當(dāng)量λ=0.1，則節(jié)省的有功損耗為
PB=（S1/Se）2×（Pk+λQk）（S2/ Se）2×（Pk+λQk）
其中S1為補(bǔ)償前視在功率，S2為補(bǔ)償后視在功率
計算得PB=24KW
4.3、線路損耗
有功功率為P，平均功率因數(shù)為cosφ1=0.50,平均線損率為r
則在裝置投入前線損為
Ps1=Pr
投入后，功率因數(shù)提高到cosφ2 = 0.90，線損下降到Ps2，有功損耗下降值為
Ps=Ps1-Ps2
Ps=Prcosφ1/cosφ2
設(shè)λ1=tgφ1，λ2=tgφ2
又Q=Ptgφ
所以Cb=Ps/Qc=2cos2φ1tgφ2r
其平均降損當(dāng)量為
Cb=rcos2φ1（λ1+λ2）
r一般為2%，則
Ps/Qc = 0.02×0.5×0.5（1.732+0.4843）=1.11%
補(bǔ)償1920 KVAr，所以線損減少
1.11%×1920=21KW
4.4、諧波能量也源于基波，故濾除后也能節(jié)省可觀的能量，但難于精確計算。
4.5、有功總節(jié)約值：P=24+20=44KW
按每天24小時，每月30天，則日節(jié)電量：44*24=1056KWh
電費(fèi)以1元計，則日節(jié)電費(fèi)：1056KWh*1=1056元
可以看到通過該項目的質(zhì)量，電路中各種營銷電能質(zhì)量的因素得到了極大的改善，給各用電設(shè)備提供了更加潔凈的電力環(huán)境，保證精密設(shè)備安全工作，延長設(shè)備壽命，且具有良好的節(jié)電效果。本產(chǎn)品經(jīng)實(shí)踐證明對電能質(zhì)量監(jiān)測、治理具有明顯的效果，通過諧波治理大大提高設(shè)備安全運(yùn)行和降低企業(yè)的用電量,提高企業(yè)的核心競爭力。
5．結(jié)語
該設(shè)備的應(yīng)用意義在于：1、對供電頻率偏差、供電電壓偏差、供電電壓波動和閃變、供電三相電壓允許不平衡度、電網(wǎng)諧波 應(yīng)用小波變換測量分析非平穩(wěn)時變信號的諧波。2、測量分析各種用電設(shè)備在不同運(yùn)行狀態(tài)下對公用電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。負(fù)荷波動監(jiān)視：定時記錄和存儲電壓、電流、有功功率、無功功率、頻率、相位等電力參數(shù)的變化趨勢。3、電力設(shè)備調(diào)整及運(yùn)行過程動態(tài)監(jiān)視，幫助用戶解決電力設(shè)備調(diào)整及投運(yùn)過程中出現(xiàn)的問題。測試分析電力系統(tǒng)中斷路器動作、變壓器過熱、電機(jī)燒毀、自動裝置誤動作等故障原因。4、測試分析電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償及濾波裝置動態(tài)參數(shù)并對其功能和技術(shù)指標(biāo)作出定量評價。
參考文獻(xiàn)
[1] 郭宏.變頻控制在熱力企業(yè)中的應(yīng)用[J].太原科技,2010,3:59～60。
中圖分類號：TM935 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
1 概述
電力系統(tǒng)在運(yùn)用新興技術(shù)與產(chǎn)品的同時，也會帶來一系列不能預(yù)知的影響，特別是電力系統(tǒng)非線性元器件在電力建設(shè)中廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了許多不可控的客觀因素，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量，比較突出的影響因素是是諧波干擾，電能質(zhì)量是電力企業(yè)的生命線，所以諧波測量的相關(guān)研究受到廣泛重視。在電能質(zhì)量諧波測量頻譜分析的主要算法是傅利葉變換，但傅利葉變換方案會導(dǎo)致頻譜泄露與柵欄效應(yīng)的問題，常用的防止頻譜泄漏的方法是加權(quán)窗函數(shù)，但其缺點(diǎn)是同時降低頻譜精確率；而防止柵欄效應(yīng)的常用方法是增加分辨率來實(shí)現(xiàn)，但隨之隨之而來的問題是要保證一定的頻譜分析長度，對采樣長度的要求相應(yīng)提高了。由于各生產(chǎn)商的技術(shù)水平并不一致，如果要增加采樣長度、提高分辨率的硬性條件，對于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)具有一定的難度，論文結(jié)合實(shí)際情況，探討了頻譜分析長度的另一途徑，并在實(shí)踐檢驗中得到積極評價。
2 頻譜測量的算法原理
2.1 離散傅立葉變換原理
由于諧波信號的長度不能完全測量，所以一般采用離散傅立葉變換方式，進(jìn)行部分截取，
可以設(shè)定無窮信號為：
Xm=Am×sin（ωm×t）
當(dāng)時間t在（0，T]范圍內(nèi)時，ωT（t）（截取的窗函數(shù)）的值就為1；當(dāng)時間t>T時，ωT（t）（截取的窗函數(shù)）的值就為0，而有限長信號的表達(dá)式為：
Xm0=Xm×ωT（t）
經(jīng)過離散傅立葉變換有限長信號的結(jié)果可以表達(dá)為：
Xm（k）=Xm（2πkF）/T
=Am×sin[2πFT（k-m）/2]×e-j[πFT（k-r）+π/2]/[πFT（k-r）]
在上式中F-頻率分辨率，m-整數(shù)，f-頻率，可以推導(dǎo)出，當(dāng)k=m時，Xm（k）=Am×ejθ；
而當(dāng)k≠m時，則有Xm（k）=0。
不難得出，m取整數(shù)與否，直接影響到頻譜分析測量的精確度，當(dāng)m取整數(shù)時，有限長信號傅立葉變換得到單一的頻譜分布線，提高測量精度；當(dāng)m不為整數(shù)時，傅利葉變換會有頻譜泄露的現(xiàn)象發(fā)生，諧波信號的頻譜分布為：
Xm（k）=Xm（2πkF）/T
=Am×sin[2πFT（k-m1-r）/2]×e-j[πFT（k-m1-r）+π/2]/[πFT（k-m1-r）]
由上式可以分析出，m不取整數(shù)時，變換的頻譜是分散的，而不是在一條譜線上的。
2.2 加窗算法原理
有2.1可知，當(dāng)m不為整數(shù)，即信號的f不是F的整數(shù)倍時，會產(chǎn)生頻譜泄漏現(xiàn)象，并且對測量造成較大的干擾，針對這一問題，提出了加窗算法解決方案，在常見的非整數(shù)倍影響因素中，有兩大原因：其一，在實(shí)際采樣時，由于頻率的波動，導(dǎo)致信號f分量不以F的整數(shù)倍出現(xiàn)；其二，在有限信號長度截斷時不是以周期為單位的。在截取的窗函數(shù)使用特性中，漢寧窗的是矩形窗2倍，可以有效的防止泄漏，但會造成阻帶衰減迅速、頻譜分辨率低的特點(diǎn)；而采用矩形窗時，可以將頻譜分辨率優(yōu)化到最佳水平，但問題是會引發(fā)泄漏，并且阻帶衰減速度較慢。綜合分析各窗函數(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)階段漢寧窗的運(yùn)用比較廣泛，其綜合性能比較優(yōu)越，但具體使用過程中還要依據(jù)頻譜分析的實(shí)際需要，選擇合適的窗函數(shù)，一般漢寧窗的離散時域表達(dá)式為：
WH（n）=[1-cos（2πn/N-1）]×RN（n）/2
RN（n）-矩形窗函數(shù)的離散時域。
用漢寧窗截取無限長信號Xm（t）得到的頻域可表示為：
XmH（k）=Xm（k）/2-Xm（k-1）+Xm（k+1）]/4
有上式可以分析出，加權(quán)漢寧窗會對頻譜分辨率有削弱作用，同時使信號匯集于主瓣寬度， 但能夠?qū)ψ鑾p帶來積極效果，防止頻譜的泄露現(xiàn)象。在具體的計算當(dāng)中，還必須考慮到誤差，引入校正系數(shù)。由于漢寧窗在廠家受到普遍應(yīng)用，其檢測方法和研究仿真都具有典型性，在采用其他窗函數(shù)降低頻譜泄漏時，漢寧窗的研究方案同樣是適用的。
2.3 分組算法原理
依據(jù)我國制定的標(biāo)準(zhǔn)要求，快速傅立葉變換計算得到的各頻率分量后，還要經(jīng)過分組，設(shè)定Uk對應(yīng)的離散傅立葉每隔5Hz的輸出分量，則h 次諧波子組的測量輸出可以表示為：
Uh=（ΣU（k+i））1/2
k對應(yīng)順序為h的諧波。
3 頻譜分析長度檢測方案
由以上分析可以知道，當(dāng)m取整數(shù)時，即信號的f為F的整數(shù)倍時，可以防止頻譜泄漏的發(fā)生，而電能質(zhì)量分析儀合格時可以對整數(shù)倍的諧波做到精確有效的長度檢測，一旦m為非整數(shù)時，則超出了電能質(zhì)量分析儀準(zhǔn)確分析的能力，會導(dǎo)致頻譜泄漏。一般為了減少泄漏，采用漢寧窗算法，F(xiàn)（頻率）=1/T（周期），如果系統(tǒng)頻率為50Hz，相應(yīng)的頻譜分析檢測長度以10個周期為標(biāo)準(zhǔn)，漢寧窗加權(quán)對應(yīng)的周期波為20，頻率則為5Hz。而分組算法會干擾分析結(jié)果，所以，需要對是否采用加窗算法和分組算法進(jìn)行檢測，常見的檢測方案如下所述：
（1）對電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行檢測，并且以5Hz為指標(biāo)，觀察其頻率分辨率是否達(dá)到該要求。
（2）在對電能質(zhì)量分析儀的分辨率進(jìn)行檢測后，其次要證實(shí)分組算法是否得到采用。
（3）在被檢測的電能質(zhì)量分析儀達(dá)到5Hz的頻率要求時，則要對分組有否進(jìn)行檢測，并且兩種情況下，還要對是否采用了漢寧窗算法進(jìn)行檢測。
（4）電能質(zhì)量分析儀的質(zhì)量精確性要得到確認(rèn)，其誤差可以設(shè)為p。
4 頻譜分析長度檢測項目
4.1 分辨率與分組算法的檢測
依據(jù)要求，必須對分辨率和分組算法是否采用進(jìn)行檢測，首先設(shè)置檢測信號，其表達(dá)式為：
X（t）=X0（t）+Xk-1（t）+Xk（t）+Xk+1（t）
=21/2A0×sin（100πt）+21/2Ak -1sin[2π×（50h-Δf）×t]+21/22Aksin（2πh×50t）+21/2Ak +1sin[2π（50h +Δf）×t]
上式當(dāng)中，Δf=5Hz，h表示諧波次數(shù)，并且取值h依次為2，3，4，……
一般頻譜泄漏的情況發(fā)生在頻譜分辨率超出或低于5Hz，會導(dǎo)致諧波的測量精確性受到削弱。但在對h 次諧波輸出值的具體數(shù)據(jù)分析時，由于信號的頻譜泄漏的區(qū)域相當(dāng)大，條件比較復(fù)雜，要綜合考慮信號的頻譜分辨率、頻率和幅值因素?？梢酝ㄟ^Matlab仿真方式，根據(jù)h次諧波的輸出，以頻率5Hz為基本指標(biāo)，對頻率分辨率的檢測進(jìn)行分析。由上述原理，當(dāng)h次諧波為Ak時，則可以判斷檢測過程中沒有運(yùn)用分組算法；當(dāng)h次諧波為Uh=（A2k-1+A2k+A2k +1）1/2，則可以判斷出檢測過程中運(yùn)用了分組算法。
4.2 加窗檢測
電能質(zhì)量分析儀的頻譜分析分辨率的檢測頻率定為5Hz，當(dāng)設(shè)置的信號Δf為F的非整數(shù)倍（m取非整數(shù)），表示則頻譜信號發(fā)生了頻譜泄露現(xiàn)象，干擾測量。具體分析頻譜泄漏的可能性，針對測量結(jié)果，加窗加權(quán)的處理可以采用漢寧窗、哈明窗、或矩形窗等方式。設(shè)定A1/A0=0.02，A2/A0 =0.06，仿真之后，針對未分組與已分組的兩種情況，得到的諧波含量與頻率的曲線。柵欄效應(yīng)會很大程度上削弱測量的精度，而漢寧窗算法的運(yùn)用可以明顯降低頻譜泄漏的可能性，但加窗必須按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，因為超出標(biāo)準(zhǔn)耳朵加窗方式難以達(dá)到減少頻譜泄漏的目的。加窗結(jié)果的分析依有分組與未分組之分，圖2是未分組時的諧波含量與頻率關(guān)系，圖3是已分組時的情況，測量的分析結(jié)果如圖1、圖2所示。
未分組算法的信號檢測：
X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（313πt）
已分組的信號檢測x2
X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（323πt）
結(jié)語
在電能質(zhì)量的干擾因素分析是電力系統(tǒng)的重要課題，涉及到頻譜分析的檢測主要考慮柵欄效應(yīng)和頻譜泄漏現(xiàn)象，針對分組算法和加窗算法的檢測可以很大程度上提高檢測的精確度，相關(guān)實(shí)驗研究也利于電力系統(tǒng)的改善。
參考文獻(xiàn)
引言：改革開放以來，我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)過程的高度自動化，電網(wǎng)中各種非線性負(fù)荷及用戶不斷增長；各種復(fù)雜的、精密的，對電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備越來越多。上述兩方面的矛盾越來越突出，用戶對電能質(zhì)量的要求也更高，在這樣的環(huán)境下，探討電能質(zhì)量領(lǐng)域的相關(guān)理論及其控制技術(shù)，分析我國電能質(zhì)量管理和控制的發(fā)展趨勢，具有很強(qiáng)的觀實(shí)意義。
一 衡量指標(biāo)
由于所處立場不同，關(guān)注或表征電能質(zhì)量的角度不同，人們對電能質(zhì)量的定義還未能達(dá)成完全的共識，但是對其主要技術(shù)指標(biāo)都有較為一致的認(rèn)識。
1.諧波和間諧波：含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為諧波。含有基波非整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為間諧波，小于基波頻率的分?jǐn)?shù)次諧波也屬于間諧波。
2.電壓波動和閃變（fluctuation&flicker）：電壓波動是指在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機(jī)變化。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。
3.壓偏差：是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起)的總稱。
4.頻率偏差：對頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶而異，各國對于該項偏差標(biāo)準(zhǔn)都有相關(guān)規(guī)定。電壓三相不平衡：表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。
二 分析方法
1頻域分析法
頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計算和混合諧波潮流計算等，該方法多用于電能質(zhì)量中諧波問題的分析。
頻率掃描和諧波潮流計算在反映非線性負(fù)載動態(tài)特性方面有一定局限性，因此混合諧波潮流計算法在近些年中發(fā)展起來。其優(yōu)點(diǎn)是可詳細(xì)考慮非線性負(fù)載控制系統(tǒng)的作用，因此可精確描
述其動態(tài)特性。缺點(diǎn)是計算量大，求解過程復(fù)雜。
2時域仿真法
時域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛，其最主要的用途是利用各種時域仿真程序?qū)﹄娔苜|(zhì)量問題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行研究。目前較通用的時域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等電力電子仿真程序。
采用時域仿真計算的缺點(diǎn)是仿真步長的選取決定了可模仿的最大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過程的頻率覆蓋范圍。此外，在模仿開關(guān)的開合過程時，還會引起數(shù)值振蕩。
3基于變換的方法
在電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的基于變換的方法主要有Fourier變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二次變換、小波變換和Prony分析等5種方法。
3.1小波分析法
小波變換是新的多尺度分析數(shù)字技術(shù)，它通過對時間序列過程從低分辨率到高分辨率的分析，顯示過程變化的整體特征和局部變化行為。常用的小波基函數(shù)有：Daubechies小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。
小波變換的優(yōu)點(diǎn)是：具有時－頻局部化的特點(diǎn)，特別適合突變信號和不平穩(wěn)信號分析?？梢詫π盘栠M(jìn)行去噪、識別和數(shù)據(jù)壓縮、還原等。缺點(diǎn)是：在實(shí)時系統(tǒng)中運(yùn)算量較大，需要如DSP等高價格的高速芯片；小波分析有“邊緣效應(yīng)”，邊界數(shù)據(jù)處理會占用較多時間，并帶來一定誤差。
3.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計算的基礎(chǔ)，它既是高度非線性動力學(xué)系統(tǒng)，又是自適應(yīng)組織系統(tǒng)，可用來描述認(rèn)知、決策及控制的智能行為。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法的優(yōu)點(diǎn)是：可處理多輸入－多輸出系統(tǒng)，具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)等特點(diǎn)。不必建立精確數(shù)學(xué)模型，只考慮輸入輸出關(guān)系即可。缺點(diǎn)是：存在局部極小問題，會出現(xiàn)局部收
斂，影響系統(tǒng)的控制精度；理想的訓(xùn)練樣本提取困難，影響網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練速度和訓(xùn)練質(zhì)量；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不易優(yōu)化。
3.3二次變換法
二次變換是一種基于能量角度來考慮的新的時域變換方法。該方法的基本原理是用時間和頻率的雙線性函數(shù)來表示信號的能量函數(shù)。
二次變換的優(yōu)點(diǎn)是：可以準(zhǔn)確地檢測到信號發(fā)生尖銳變化的時刻；精確測量基波和諧波分量的幅值。缺點(diǎn)是：無法準(zhǔn)確地估計原始信號的諧波分量幅值；不具有時域分析功能。
三 控制策略
PID控制：這是應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，易于在工程中實(shí)現(xiàn)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。其缺點(diǎn)是：響應(yīng)有超調(diào)，對系統(tǒng)參數(shù)攝動和抗負(fù)載擾動能力較差。
空間矢量控制：空間矢量控制也是一種較為常規(guī)的控制方法。其原理是：將基于三相靜止坐標(biāo)系(abc)的交流量經(jīng)過派克變換得到基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(dq)的直流量從而實(shí)現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP進(jìn)行處理，具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與暫態(tài)性能。也可采用簡化算法以縮短實(shí)時運(yùn)算時間。
模糊邏輯控制：知道被控對象精確的數(shù)學(xué)模型是使用經(jīng)典控制理論的"頻域法"和現(xiàn)代控制理論的“時域法”設(shè)計控制器的前提條件。模糊控制作為一種新的智能控制方法，無需對系統(tǒng)建立精確的數(shù)學(xué)模型。它通過模擬人的思維和語言中對模糊信息的表達(dá)和處理方式，對系統(tǒng)特征進(jìn)行模糊描述，來降低獲取系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征量付出的代價。
非線性魯棒控制：超導(dǎo)儲能裝置(SMES)實(shí)際運(yùn)行時會受到各種不確定性的影響，因此可通過對SMES的確定性模型引入干擾，得到非線性二階魯棒模型。對此非線性模型，既可應(yīng)用反饋線性化方法使之全局線性化，再利用所有線性系統(tǒng)的控制規(guī)律進(jìn)行控制，也可直接采用魯棒控制理論設(shè)計控制器。
四 技術(shù)
1.FACTS技術(shù)
FACTS，即基于電力電子控制技術(shù)的靈活交流輸電，是上世紀(jì)80年代末期由美國電力研究院（EPRI）提出的。它通過控制電力系統(tǒng)的基本參數(shù)來靈活控制系統(tǒng)潮流，使輸送容量更接近線路的熱穩(wěn)極限。采用FACTS技術(shù)的核心目的是加強(qiáng)交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸能力。
目前有代表性的FACTS裝置主要有：可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器、靜止無功補(bǔ)償器、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器、統(tǒng)一潮流控制器等。
引 言
大量電子類高科技產(chǎn)品的應(yīng)用以及人們生活水平的日益提高，對于電網(wǎng)的電能質(zhì)量提出了越來越高的要求；而另一方面，大量應(yīng)用電力電子技術(shù)的工業(yè)設(shè)備和家用電器致使電網(wǎng)的電能質(zhì)量逐漸惡化，使得一些對電能質(zhì)量要求嚴(yán)格的高科技產(chǎn)品無法使用，甚至使它們產(chǎn)生錯誤的指令和控制動作。這在國防和一些關(guān)鍵行業(yè)會產(chǎn)生巨大的影響和后果。為此，國家技術(shù)監(jiān)督局相繼頒布了涉及電能質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)。建立一套完善、高效、覆蓋電網(wǎng)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)已勢在必行。本文針對這一現(xiàn)象，介紹了基于NET平臺的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)集成與分析系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)集成與分析系統(tǒng)可以從多角度、多層面對電網(wǎng)內(nèi)電能質(zhì)量進(jìn)行客觀科學(xué)的評估，在保證節(jié)能降耗和電網(wǎng)安全可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方面能夠發(fā)揮重要作用。
1、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)集成與分析系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
電能質(zhì)量數(shù)據(jù)集成與分析系統(tǒng)由電能質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)測、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換、電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析3個部分組成，采用分層方式實(shí)現(xiàn)對電網(wǎng)電能質(zhì)量的分析和管理。
監(jiān)測設(shè)備一般安裝在現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)變電站電能質(zhì)量的實(shí)時數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲；電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集和轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)讀取轉(zhuǎn)換工作，將采集的PQDIF格式數(shù)據(jù)解析后存儲到SQL Server數(shù)據(jù)庫中；電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析模塊由電能質(zhì)量數(shù)據(jù)分析與計算部件、電能質(zhì)量分析數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用服務(wù)器以及Web服務(wù)器組成，負(fù)責(zé)電能質(zhì)量綜合指標(biāo)的分析計算工作。通過分析數(shù)據(jù)，查出對系統(tǒng)電能質(zhì)量影響較大的點(diǎn)、區(qū)域和電能質(zhì)量污染嚴(yán)重的點(diǎn)，并對區(qū)域內(nèi)電能質(zhì)量的情況做出客觀評估，最后生成電能質(zhì)量分析報告。
2、數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)換
從監(jiān)測設(shè)備上讀取的數(shù)據(jù)以PQDIF文件格式保存，為了后續(xù)的分析和計算，需要解析PQDIF文件，將數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。
2.1 PQDIF結(jié)構(gòu)介紹
PQDIF(Power Quality Data Interchange Format)是一種標(biāo)準(zhǔn)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)交換格式，它的出現(xiàn)解決了不同的電能質(zhì)量文件格式之間數(shù)據(jù)應(yīng)該如何存儲交換的問題。PQDIF文件分兩層：物理層和邏輯層。物理層描述文件的物理結(jié)構(gòu)，與實(shí)際存儲的內(nèi)容無關(guān)，通過唯一性標(biāo)識符來區(qū)分文件的特定元素；邏輯層使用物理層定義好的結(jié)構(gòu)，利用特定標(biāo)記在文件中建立元素，分層分級描述所要記錄的事件。
PQDIF的物理結(jié)構(gòu)PQDIF文件由一系列具有鏈接關(guān)系的記錄組成，每個記錄都包含記錄頭和記錄體兩部分。記錄的鏈接關(guān)系存儲在記錄頭中。可以通過修改記錄鏈接方便地改變記錄結(jié)構(gòu)，如插入新記錄或刪除舊記錄，而不必重寫整個文件。具體的數(shù)據(jù)是存放到記錄體中的每個記錄頭都用一個全球唯一的標(biāo)記符(GUID)來標(biāo)識，它是全局變量。記錄頭還包括用標(biāo)簽(Tag)來標(biāo)識的記錄類型(容器記錄、監(jiān)測設(shè)置記錄、數(shù)據(jù)源記錄等)、記錄頭的大小、記錄體的大小以及指向下一個記錄的鏈接。
記錄體是由一系列的元素所組成。共有3種類型的元素。
(1)標(biāo)量(scalar)：代表一個特定物理類型的簡單值。
(2)矢量(Vector)：代表一組相同類型的數(shù)值。
(3)集合(collection)：由標(biāo)記和其他元素的相對鏈接組成的數(shù)組。一個集合可以鏈接到另外一個集合，所以可以創(chuàng)建分層結(jié)構(gòu)。
PQDIF的邏輯結(jié)構(gòu)邏輯記錄被串在一個隱式的層次中，通過記錄類型標(biāo)簽(tagRecordType)來辨識。PQDIF文件以一個容器標(biāo)簽(1agContainer)開始，它包含文件中所有的數(shù)據(jù)源(Data Source)記錄。每個數(shù)據(jù)源記錄(DataSouree)又包含監(jiān)測儀設(shè)置記錄(Monitor set-tingrecord)和觀測記錄(Observation record)?？梢远x新的標(biāo)記來“擴(kuò)展”記錄。
2.2 PQIDIF解析
電能質(zhì)量數(shù)據(jù)集成與分析系統(tǒng)采用C#高級編程語言在VisualStudio，Nec平臺上開發(fā)，通過使用動態(tài)連接庫PQDeom4.dll，實(shí)現(xiàn)了PQDIF文件的解析工作。
首先將PQDeom4.dll通過Regsvr32命令寫入到注冊表中，然后在C#的解決方案菜單下選擇添加引用子菜單，在添加Com組件選項卡里找到要添加的Electrotek PQDcom4.1.0 Type Library，將其添加到所建立的C#解決方案中即可。
3、加窗傅立葉和小波變換在電能質(zhì)量分析中的綜合應(yīng)用
中圖分類號：R363.1+24文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：
0 引言
隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)逐步深入，電能質(zhì)量問題越來越受關(guān)注，電能質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用也更加廣泛，電能質(zhì)量在線監(jiān)控系統(tǒng)的規(guī)模已經(jīng)逐步從變電站級、縣/市/地區(qū)級的中小型系統(tǒng)，發(fā)展到省級、網(wǎng)級的廣域分布式大型、超大型系統(tǒng)。電能質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)覆蓋區(qū)域越來越廣泛，監(jiān)測對象越來越多，有必要對電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)做更深的了解，已達(dá)到更好的實(shí)時監(jiān)控效果。
1 產(chǎn)品特點(diǎn)
電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)HDGC3580具有GPRS無線傳輸功能和以太網(wǎng)遠(yuǎn)程傳輸功能，可隨時隨地得知各個監(jiān)測點(diǎn)的實(shí)時數(shù)據(jù)，并能通過遠(yuǎn)程控制技術(shù)，做到隨時對任意一個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行修改設(shè)置和做特殊檢測。
可以在任何地方任何時間查看HDGC3580所記錄的數(shù)據(jù),并在上位機(jī)上進(jìn)行細(xì)致深入地分析。
如有異常電力事件發(fā)生,HDGC3580能夠以最快的速度進(jìn)行報警提示，并且通過原始資料，可以在電腦上很快查處出現(xiàn)問題的設(shè)備號和設(shè)備所在地。
公司不斷優(yōu)化監(jiān)控終端的程序，客戶可通過遠(yuǎn)程下載和安裝，輕松實(shí)現(xiàn)監(jiān)控終端程序的更新。內(nèi)置大容量Flash存儲盤，可保證記錄時間的長度和記錄數(shù)據(jù)的完整性。
2 產(chǎn)品功能
2.1 電能質(zhì)量參數(shù)監(jiān)測
可測量三相三線、三相四線的電壓、電流、頻率，并記錄其變化趨勢；
可測量三相四線電系統(tǒng)的三相有功功率、視在功率、無功功率、功率因數(shù)等，并記錄三相有功功率的變化趨勢。
可測量三相四線電系統(tǒng)的不平衡度，并記錄其變化趨勢。
可測量三相四線(三電壓、四電流)的1~25次諧波，及其總諧波失真。并記錄其中某一次諧波的變化趨勢。
可測量電壓波動與閃變。
2.2 系統(tǒng)管理：
數(shù)據(jù)管理
基本測量數(shù)據(jù)：查看在基本測量功能中保存的結(jié)果數(shù)據(jù)。
諧波數(shù)據(jù)：查看在諧波測量功能中保存的結(jié)果數(shù)據(jù)。
功率數(shù)據(jù)：查看在功率測量功能中保存的結(jié)果數(shù)據(jù)。
三相不平衡數(shù)據(jù)：查看在三相不平衡測量功能中保存的結(jié)果數(shù)據(jù)。
錄波事件記錄：查看在事件錄波功能中保存的結(jié)果數(shù)據(jù)。
2.3 計量校正
零點(diǎn)校正：校正各個通道的零點(diǎn)。
傳感器設(shè)置：置電流傳感器。使用儀表前應(yīng)先將此處的傳感器類型設(shè)置成與實(shí)際使用的傳感器一致。
3 系統(tǒng)組成
3.1系統(tǒng)組成
電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)主要有現(xiàn)場監(jiān)測層，通訊傳輸層和數(shù)據(jù)管理層組成，組網(wǎng)方式有網(wǎng)線、光纖、無線三種模式。
3.1.1現(xiàn)場監(jiān)測層
現(xiàn)場安裝各類電能及電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備，要求具有通訊功能?？梢赃x擇安科瑞的ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等電力儀表，主要功能： LCD顯示、全電參量測量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限電能計量、復(fù)費(fèi)率電能統(tǒng)計；THDu，THDi、2-31次各次諧波分量；電壓波峰系數(shù)、電話波形因子、電流K系數(shù)、電壓與電流不平衡度計算；電網(wǎng)電壓電流正、負(fù)、零序分量（含負(fù)序電流）測量；4DI+3DO，RS485通訊接口、Modbus協(xié)議。
3.1.2 通訊傳輸層
為了將監(jiān)測層設(shè)備采集的數(shù)據(jù)傳送到服務(wù)器而負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通訊傳輸?shù)脑O(shè)備，主要有通訊管理機(jī)、串口服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等。數(shù)據(jù)采集終端通過串口與監(jiān)測層設(shè)備通訊，讀取其中數(shù)據(jù)，并進(jìn)行初步分析、整理，將數(shù)據(jù)保存在本地SD卡中，之后將數(shù)據(jù)傳輸給無線通訊模塊。無線通訊模塊采用射頻技術(shù)，在現(xiàn)場組成無線局域網(wǎng)絡(luò)，將各點(diǎn)數(shù)據(jù)采集終端整理的數(shù)據(jù)收集并傳輸?shù)胶笈_服務(wù)器，也可用網(wǎng)線或光纖的方式傳輸數(shù)據(jù)。
3.1.3 數(shù)據(jù)管理層
對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、解析及應(yīng)用的過程，包括服務(wù)器架設(shè)、各種軟件的應(yīng)用。
3.2 系統(tǒng)功能
3.2.1 標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測系統(tǒng)具有CAD一次單線圖顯示中、低壓配電網(wǎng)絡(luò)的接線情況；龐大的系統(tǒng)具有多畫面切換及畫面導(dǎo)航的功能；分散的配電系統(tǒng)具有空間地理平面的系統(tǒng)主畫面。主畫面可直接顯示各回路的運(yùn)行狀態(tài)，并具有回路帶電、非帶電及故障著色的功能。主要電參量直接顯示于人機(jī)交互界面并實(shí)時刷新。
3.2.2 用戶管理
可對不同級別的用戶賦予不同權(quán)限，從而保證系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和可靠性。如對某重要回路的合/分閘操作，需操作員級用戶輸入操作口令，還需工程師級用戶輸入確認(rèn)口令后方可完成操作。
3.2.3 數(shù)據(jù)采集處理
通過安科瑞Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)可實(shí)時和定時采集現(xiàn)場設(shè)備的各電參量及開關(guān)量狀態(tài)（包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)、頻率、諧波、不平衡度、電流K系數(shù)、電話波形因子、電壓波峰系數(shù)、電能、溫度、開關(guān)位置、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等），將采集到的數(shù)據(jù)或直接顯示、或通過統(tǒng)計計算生成新的直觀的數(shù)據(jù)信息再顯示（總系統(tǒng)功率、負(fù)荷最大值、功率因數(shù)上下限等），并對重要信息量進(jìn)行數(shù)據(jù)庫存儲。
3.2.4 趨勢曲線分析
系統(tǒng)提供了實(shí)時曲線和歷史趨勢兩種曲線分析界面，通過調(diào)用相關(guān)回路實(shí)時曲線界面分析該回路當(dāng)前的負(fù)荷運(yùn)行狀況。如通過調(diào)用某配出回路的實(shí)時曲線可分析該回路的電氣設(shè)備所引起的信號波動情況。系統(tǒng)的歷史趨勢即系統(tǒng)對所有已存儲數(shù)據(jù)均可查看其歷史趨勢，方便工程人員對監(jiān)測的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行質(zhì)量分析。
3.2.5 報表管理
系統(tǒng)具有標(biāo)準(zhǔn)的電能報表格式并可根據(jù)用戶需求設(shè)計符合其需要的報表格式，系統(tǒng)可自動設(shè)計?？勺詣由筛鞣N類型的實(shí)時運(yùn)行報表、歷史報表、事件故障及告警記錄報表，操作記錄報表等，可以查詢和打印系統(tǒng)記錄的所有數(shù)據(jù)值，自動生成電能的日、月、季、年度報表，根據(jù)復(fù)費(fèi)率的時段及費(fèi)率的設(shè)定值生成電能的費(fèi)率報表，查詢打印的起點(diǎn)、間隔等參數(shù)可自行設(shè)置；系統(tǒng)設(shè)計還可根據(jù)用戶需求量身定制滿足不同要求的報表輸出功能。
4 結(jié)束語
