電能質(zhì)量的測(cè)量

1. 測(cè)量任務(wù)

測(cè)量電網(wǎng)電能質(zhì)量首先要選擇合適的測(cè)量儀器，明確測(cè)量任務(wù)、電網(wǎng)條件和互感器接線情況。測(cè)量項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的頻率和幅值范圍見(jiàn)圖1。

圖1.　測(cè)量頻率和幅值范圍

諧波和中間諧波的測(cè)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(méi)有規(guī)定。諧波電壓的幅值最大約為10%電網(wǎng)額定電壓，而諧波電流值有時(shí)達(dá)到或者超過(guò)額定電流值。

如果出現(xiàn)頻率小于50Hz的諧波，稱(chēng)為分?jǐn)?shù)次諧波，即在0Hz~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>0Hz~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(duì)稱(chēng)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。

表1 測(cè)量值

2. 測(cè)量過(guò)程和掃描頻率

目前主要使用數(shù)字式測(cè)量?jī)x器，測(cè)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(cè)量?jī)x器可以將測(cè)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(jí)，測(cè)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(cè)量信號(hào)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(cè)量時(shí)測(cè)量信號(hào)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(méi)有時(shí)間的概念，因?yàn)閽呙桀l率是電網(wǎng)頻率的多倍。測(cè)量后的準(zhǔn)確配置需要附加電路。

3. 測(cè)量準(zhǔn)確度要求

電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了對(duì)諧波分析儀器的具體要求，傅立葉級(jí)數(shù)的分析周期(即時(shí)間)必須與測(cè)量目的相吻合。具體要求見(jiàn)表2。

表2 諧波測(cè)量推薦分析周期

A級(jí)儀表用于實(shí)驗(yàn)室，B級(jí)用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。儀器測(cè)量誤差角度小于+/-5º，或者小于h1º，h為諧波次數(shù)。見(jiàn)圖2。

圖2 諧波測(cè)量的準(zhǔn)確度要求

4. 電流電壓互感器

測(cè)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(cè)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(jiàn)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(cè)量結(jié)果才具有重現(xiàn)性和可比較性。

-- 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(cè)量鉗和帶電壓輸出的電流測(cè)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15º。

-- 中壓

電壓互感器在1kHz以下的測(cè)量誤差小于5%，至700Hz角度誤差小于5º。電流互感器在1.5kHz以下基本可以保證測(cè)量精度。

-- 高壓

電壓互感器在500Hz以下的測(cè)量誤差小于5%。電流互感器在整個(gè)諧波范圍內(nèi)適于測(cè)量。如果需要準(zhǔn)確的測(cè)量電壓，需要使用電阻分壓器(Un1kV)或者電容分壓器(Un>1kV)。