电能质量检测方法及应用研究

电能质量检测方法及应用研究

黄祖祥

（云南电力技术有限责任公司云南昆明650217）

摘要：随着我国经济的发展，我国对电能的需求量越来越大，如果不能够将电能质量问题彻底的解决，建立一套完善的电能质量检测系统，将会严重阻碍我国的发展，目前的电能质量检测方法对于解决电能质量问题有一定的作用，但还不够完善，需要研究人员继续努力，争取早日找到解决电能质量检测的有效方法。

关键词：电能质量；检测方法；应用

一、电能质量问题的类型、成因及危害

（一）谐波污染

谐波是指电网中非基波（50Hz中国）的其他频率的电流或电压，如高次谐波，谐波属于无功类别。谐波来源有以下几方面：第一，用电设备产生；第二，发电质量不高；第三，输配电系统产生。

对于配电网谐波分量来说，一般都是因系统中负荷以及电力设备非线性特征所导致的，当有电网正弦基波电压对非线性负荷的两端产生作用时，负荷在施加电压以及吸收电流方面则存在着不能够保持一致的情况，所产生的畸变电流则会对电力设施造成影响。当谐波产生后，其则会对保护继电器动作特性产生影响，在使继电保护自动装置出现不动作以及误动作的同时导致区域出现电网瓦解情况，并很可能因此导致大面积停电事故。电动机以及发电机定子绕组在运行中也可能产生附加损耗，并伴有振动、发热现象，设备运行效率大打折扣。同时，大量谐波电流、电压的存在会增加电网线路损耗，在使设备过热，进而导致电费等运行成本增加，并且会降低通信系统的通信质量。

（二）电压偏差

系统无功功率无论是存在欠缺情况还是多余情况都将使系统电压偏移。如果电压偏移持续时间较长，将对系统运行稳定性产生不良影响，并导致机械使用效率降低、电气设备绝缘性遭到损害、电动机转矩减小、照明设备运行出现问题、产生高次谐波电流以及电容器无功输出减少等问题，这对系统安全运行来说十分不利。

二、国内外对电能质量检测研究的现状

（一）国内研究现状

早期我国就对供电质量进行了相关批文的明确规定，供电企业应该符合国家规定保证供给用户的供电质量。随着人们生活的智能化，越来越多的大功率电器的使用，从而造成电能质量问题的频发出现，这给电能质量带来极大的影响。近些年，相关的科研人员对电能质量问题和高科技技术产品进行研究和分析，并且有了一定的成果。但是，我国对于电能质量的检测系统还没有建立完善，这是很多因素造成的。我国大多数的部门之间没有任何的关联，不会对相关的电能数据进行输送和传递，这样就不能对电能质量进行更好的检测，更不能进行有效的分析。

（二）国外研究现状

国外在早期就对电能质量问题进行了深入的探索和研究，以电磁兼容学科为研究目标，通过给电能质量带来的干扰源的数据进行了研究和探索，以技术、经济的合理化为研究原则，并根据干扰的特点进行了相关的规定，让设备能够在一样的电磁环境下达到“兼容”的效果。在国外的电磁兼容学科中电能质量属于传导率低的问题。在更早的时期，欧洲发布了相关的方案，对电能质量进行了全面的规定，从不同的方面为出发点。到了后期，美国的著名研究者对电能质量进行了大范围的调查，从而收集了大量的电能质量数据，这些数据非常的珍贵。目前来说，相比较我国而言，很多西方的国家在电能质量检测方面，已经实现了全面性的检测系统的覆盖，在对电能质量进行装置的检测时，充分体现了智能化、数字化以及网络化的特性，它们检测的范围非常的广，而且能够同步的检测，检测后的数据通过记录分析，然后进行传递和分享。

三、电能质量的检测方法的应用

（一）基于变换的分析方法

对于电能质量的检测，在检测方法上包括很多的变化分析方法，比如说希尔伯特变换、短时傅里叶变换、正交变换以及小波变换等方法。著名数学家傅里叶在早期提出了变化分析方法，通过对谐波进行检测的一种方法，它具有着很多的优势，算法比较适合电能质量的检测，在进行运算时非常的快，对物理有着非常重要的意义，在进行数据的采样时，周期范围广，而且保证数据的准确性。早期Haar提出了小波变换的方法，这种方法对于时频的分析很有成效，可以根据窗口形状可以进行改变。对时间分辨率低和频率分辨率高的情况下能够在低频部分进行有效的实现，不过高频部分和低频部分是反的。早期日本的学者对瞬间功率理论进行了提出，这主要从正交变换为出发点，这样的变换常用于数学当中，其中涉及的内容主要是电流分解等。

（二）人工智能检测分析方法

随着人们对电能质量问题的研究，人工智能检测分析方法成为了很多研究者比较关注的点，而且越来越多的算法被研究了出来，对于谐波检测以及谐波源定位中一般多使用神经网络以及支持相量机，目前比较广泛应用的是神经网络。它是一种信息处理系统，或者也是一种计算机系统，通过对动物神经细胞群学习特性的功能与结构进行模拟而形成，神经网络的研究很有成效，能够从谐波测量、扰动类型识别等方面让电能质量得到了保证，而且应用效果非常好。

（三）电能质量检测装置的应用探索

一般来说，对于电能质量的检测，在进行检测装置的时候需要经历不同的阶段，一般为早期阶段、初期阶段、中期阶段、以及近期阶段，随着时代的发展，科技技术的应用，在电能质量检测装置中将微电子技术与数字电子技术进行了有效的应用，对电能质量的检查和技术得到了有效的发展，更起到了极大的促进作用，很多检测技术已经不再使用模拟式的电测仪表，更多的会使用数字化仪表。后期的发展，电能质量的检测技术出现了间隔采样的技术，从而让检测技术在操作系统上能够独立的完成，以及微计算机的应用得到有效的发展。很多国外的企业在进行电能质量检测装置时都会用到上述的技术，很多国家推出的检测技术对电能质量从不同方面进行有效的检测，尤其是电力以及电能质量的参数的检测，有着很高的准确度，当然了，我国在对电能质量检测装置上也进行了不断的研究和探索，并且很有成效，但是与国外的技术相比，在准确度上还有一定的不足。例如瑞典的联合电力公司，加拿大的电力测量公司、分别推出的检测装置能够对电流、频率、检测电压、无功功率、功率、有功功率、有功电度、无功电度等方面进行电能质量和电力参数的检测，准确度非常的高。

四、结论

社会的发展，越来越以科技技术为主流，科技技术被各个领域广泛的应用，尤其是电力系统对科技技术的应用，从而实现了电力系统的智能化、网络化以及数字化的有效发展。当今的电能质量的检测，对于检测技术提出了高要求，以往的仪器已经不适合当地的电能质量的需求。因此，对于电能质量的检测方面必须进行不断的分析和探索，研发出一套完善的适应当代电能质量的检测装置有着非常重要的意义，更多的对我国电力系统的发展有着极大的促进作用。

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