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閱讀：7發(fā)布時(shí)間：2026-5-25
電能質(zhì)量的測量
（本資料由共立、福祿克、德圖 DeltaTRAK華南區(qū)總代理—深圳海旭儀器儀表提供）
測量電網(wǎng)電能質(zhì)量首先要選擇合適的測量儀器-電能質(zhì)量分析儀，明確測量任務(wù)、電網(wǎng)條件和互感器接線情況，測量項(xiàng)目對應(yīng)的頻率和幅值范圍 。諧波和中間諧波的測量頻率范圍在50Hz“2kHz之間，有時(shí)達(dá)到2.5kHz。高于2,5kHz的頻率目前標(biāo)準(zhǔn)沒有規(guī)定。諧波電壓的幅值約為lO% 電網(wǎng)額定電壓，而諧波電流值有時(shí)達(dá)到或者超過額定電流值。如果出現(xiàn)頻率小于50Hz的諧波，稱為分?jǐn)?shù)次諧波，即在OHz～50Hz之間，幅值范圍和諧波電壓相同，而諧波電流則小于額定電流。閃變的變化范圍在>OHz～35Hz之間，電壓幅值約為額定電壓的4%以下。電壓波動(dòng)是變量，頻率基本不變，其幅值一般在幾個(gè)百分?jǐn)?shù)。電壓不對稱在幾個(gè)百分比之間變化。上述百分比均為與電網(wǎng)額定電壓的百分比。
目前主要使用數(shù)字式測量儀器，測量精度取決于模數(shù)轉(zhuǎn)換的幅值分解和掃描頻率、通道數(shù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。數(shù)字測量儀器可以將測量值按12、14甚至16Bit進(jìn)行分解。輸入量分解為2. 048，8.192，32. 768等級，測量值標(biāo)記使用1個(gè)Bit。掃描頻率采用Shannon掃描理論，即掃描頻率至少為2倍的被測量信號的頻率，實(shí)際可以達(dá)到3～4倍。儀器至少可以分析到40次諧波，50Hz電網(wǎng)掃描頻率至少為8kHz，60Hz電網(wǎng)掃描頻率至少為9. 6kHz。如果儀器有多個(gè)通道，則每個(gè)通道的掃描頻率必須相同。諧波測量時(shí)測量信號的基波頻率需要與掃描頻率同步化。為此設(shè)置PLL電路用于產(chǎn)生掃描和控制頻率。注意此處并沒有時(shí)間的概念，因?yàn)閽呙桀l率是電網(wǎng)頻率的多倍。測量后的準(zhǔn)確配置需要附加電路。
3．測量準(zhǔn)確度要求
電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了對諧波分析儀器的具體要求，傅立葉級數(shù)的分析周期（即時(shí)間）必須與測量目的相吻合。測量系統(tǒng)必須根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中準(zhǔn)確度要求確定頻率和幅值范圍。一個(gè)完整的測量系統(tǒng)包括電流電壓互感器，中間互感器，計(jì)算和計(jì)值部分，見圖3。只有儀器的參數(shù)
設(shè)定符合標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的參數(shù)，測量結(jié)果才具有重現(xiàn)性和可比較性。
一低壓
低壓系統(tǒng)的電流電壓互感器比較好配置，例如電流測量鉗和帶電壓輸出的電流測量鉗，以及Rogowski線圈都可以使用。幅值誤差小于1.5%，角度誤差小于150。
一中壓
電壓互感器在lkHz以下的測量誤差小于5%，至700Hz角度誤差小于50。電流互感器在1. 5kHz以下基本可以保證測量精度。
一高壓
電壓互感器在500Hz以下的測量誤差小于5% 。電流互感器在整個(gè)諧波范圍內(nèi)適于測量。如果需要準(zhǔn)確的測量電壓，需要使用電阻分壓器(Un<lkV)或者電容分壓器(Un>lkV)。
測量地點(diǎn)與電流電壓互感器的安裝地點(diǎn)有關(guān)。在低壓電網(wǎng)中不需電壓互感器，直接測量?？梢酝ㄟ^儀器自帶的測量鉗測量電流，也可以從電流互感器二次引出電流信號，但接線比較費(fèi)事，推薦使用測量鉗。低壓電網(wǎng)有時(shí)作為TN電網(wǎng)運(yùn)行，相電壓和線電流直接對應(yīng)。因此可在諧波范圍內(nèi)測量功率。對于閃變測量由于相線和地線之間接有照明燈具同樣適用。中壓和高壓電網(wǎng)測量只能通過電流互感器和電壓互感器或者分壓器，應(yīng)考慮互感器傳遞函數(shù)對測量的影響，特別是測量諧波和中間諧波，而對于閃變測量基本沒有問題。中壓電網(wǎng)用三臺(tái)互感器測量的誤差相對較低，而使用2個(gè)互感器則會(huì)出現(xiàn)誤差。 2個(gè)電流互感器采用2相差接線，也可以等效為3個(gè)互感器。測量諧波功率時(shí)必須測量相／地電壓。有時(shí)需要通過相／地電壓造一個(gè)人工中性點(diǎn)。此時(shí)需注意，因?yàn)樾纬闪肆阈蛳到y(tǒng)，不能測量3的倍數(shù)次諧波。另外，相對地電壓只有在忽略零序系統(tǒng)時(shí)才可以根據(jù)線電壓確定。因?yàn)橹袎弘娋W(wǎng)為線電壓，比較適合測量閃變。中壓電網(wǎng)的電壓互感器的接線方式不適合測量線對地電壓。
注意：有些中壓和低壓電網(wǎng)的互感器接線不適合測量電網(wǎng)干擾。本文所描述的方式假定在三相系統(tǒng)中進(jìn)行測量，因此必須有3個(gè)電流互感器和3個(gè)電壓互感器。如果低壓系統(tǒng)為3相4線制，測量儀器必須具有零線輸入端口。 測量儀器必須具有信號轉(zhuǎn)換特性， 測量儀器采用的計(jì)算和分析方法必須和標(biāo)準(zhǔn)要求一致。一般用戶不會(huì)研究測量儀器的內(nèi)部工作原理，并確定測量儀器的適用性。儀器本身應(yīng)該注明適用的標(biāo)準(zhǔn)。
測量儀器的測量數(shù)據(jù)必須以便于觀察的形式輸出，以便進(jìn)一步分析。例如諧波測量，需要分析0-40次的3相諧波電壓和電流。每分鐘有一個(gè)160ms的掃描窗口。如果連續(xù)測量一周，則諧波幅值的數(shù)據(jù)量超過145個(gè)百萬。數(shù)據(jù)流必須通過測量系統(tǒng)處理和表示。在電網(wǎng)干擾范圍，測量的所有參數(shù)和時(shí)間順序必須可以按概率表示。是按95%概率還是按99%概率，可以任意選擇。另外必須測量完整的負(fù)荷周期，才能取得全面數(shù)據(jù)。如果不明確典型的負(fù)荷周期，則可以任意確定測量時(shí)間和分析時(shí)間段。相對概率給出在整個(gè)測量期間有多少測量值處在定義的幅值范圍內(nèi)。由此將眾多測量數(shù)據(jù)按簡單的方式表現(xiàn)。但是此種表示方法不再具有時(shí)間的概念。相對總概率由各個(gè)相對概率綜合而成，大于或者小于單個(gè)概率的幅值。相對總概率表示總測量值大于定義值的百分比。分析電網(wǎng)干擾通常采用95% 概率值。 需注意，95%總概率雖然與標(biāo)準(zhǔn)吻合，但是如果沒有附加說明有時(shí)會(huì)導(dǎo)致不明晰。盡管都是95%概率分配，但是在不同時(shí)間段會(huì)出現(xiàn)差異。除了按概率表示外，還可以按時(shí)間表示，例如大型負(fù)荷的投入，或者電網(wǎng)改變接線方式時(shí)。有時(shí)并不需要將所有測量段都進(jìn)行處理，僅顯示幾個(gè)特征段即可。標(biāo)準(zhǔn)中給出了不同間隔的數(shù)據(jù)壓縮，將數(shù)據(jù)綜合處理和顯示可以對整個(gè)測量結(jié)果有直觀的掌握。測量電網(wǎng)T擾或者研究電能質(zhì)量通常需要研究干擾量的各種坐標(biāo)，具有諧波分析和示波功能的組合儀器比較適用?，F(xiàn)代測量儀器可以滿足各種要求。表6列出了測量儀器的主要功能。電能質(zhì)量的測量除了選擇合適的儀器外，還要明確測量的目的，例如：
一分析某種干擾現(xiàn)象：
一測量電能質(zhì)量現(xiàn)狀：
一新用戶的干擾發(fā)射允許值測量。
在分析研究時(shí)需要標(biāo)明儀器、設(shè)備和電網(wǎng)的數(shù)據(jù)，使用標(biāo)準(zhǔn)格式的表格進(jìn)行匯總。應(yīng)該盡可能全面的收集數(shù)據(jù)表中列出的項(xiàng)目。測量時(shí)注明地點(diǎn)，時(shí)間，測量人員等。接好測量儀器后首先校對相位和基準(zhǔn)時(shí)間，日期。有時(shí)需要注明變壓器調(diào)壓接頭的位置。大型負(fù)荷的運(yùn)行情況。測量結(jié)束后應(yīng)確認(rèn)，測量項(xiàng)目是否完整，有些數(shù)據(jù)可以現(xiàn)場顯示。
注意，一次有效的測量必須包括所有必要的電網(wǎng)參數(shù)和運(yùn)行條件。
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