1、摘要：隨著科學技術和國民經濟的快速發展，電能的需求量也極大增長，同時電能質量越來越顯示其重要性，電力部門和用戶對電能質量的關注也日益增加。文章概述了現代電能質量的基本問題，首先論述電能質量的各種概念，然后綜述電能質量受到關注的主要原因 ，最后總括了相關的幾個問題，包括電能質量指標、電能質量惡化的危害、電能質量的檢測、分析計算和改善的方法，以及標準和管理等。關鍵詞：電能質量電力供應 電力系統現代社會中，電能是一種最為廣泛使用的能源，其應用程度成為一個國家發展水平的主要標志之一。隨著科學技術和國民經濟的發展，對電能的需求量日益增加，同時對電能質量的要求也越來越高。本文對現代電能質量的一些基本問題作

2、一全面概要的介紹，以期引起更為普遍的關注和深入探討。1 電能質量的概念一個理想的電力系統應以恒定的頻率(50Hz)和正弦波形，按規定的電壓水平(標稱電壓)對用戶供電。在三相交流電力系統中，各相的電壓和電流應處于幅值大小相等，相位互差120°的對稱狀態。由于系統各元件(發電機、變壓器、線路等等)參數并不是理想線性或對稱的，負荷性質各異且隨機變化，加之調控手段的不完善以及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態在實際當中并不存在，而由此產生了電網運行、電氣設備和用電中的各種各樣的問題，也就產生了電能質量(Power Quality)的概念。從普遍意義上講，電能質量是指優質供電。但

3、迄今為止，對電能質量的技術含義還存在著不同的認識，這一方面是由于人們看問題的角度不同，如電力企業可能把電能質量簡單地看成是電壓(偏差)與頻率(偏差)的合格率，并且用統計數字來說明電力系統電能99%是符合質量要求的；電力用戶則可能把電能質量籠統地看成是否向負荷正常供電；而設備制造廠家則認為合格的電能質量就是指電源特性完全滿足電氣設備正常設計工況的需要，但實際上不同廠家和不同設備對電源特性的要求可能相去甚遠。另一方面，對電能質量的認識也受電力系統發展水平的制約，特別是用電負荷的性能和結構，這方面將在下一節中重點論述。什么是電能質量？這一研究領域的許多文獻和報告中使用過的相關術語如下1：電壓質量(v

4、oltage quality)即用實際電壓與理想電壓間的偏差(應理解為廣義偏差，即包含幅值，波形、相位等等)，反映供電企業向用戶供給的電力是否合格。此定義雖然能包括大多數電能質量問題，但不能(或不宜)將頻率造成的質量問題包含在內，同時不含用電(電流)對質量的影響。電流質量(current quality)即對用戶取用電流提出恒定頻率、正弦波形要求，并使電流波形與供電電壓同相位，以保證系統以高功率因數運行。這個定義有助于電網電能質量的改善，并降低線損，但不能概括大多數因電壓原因造成的質量問題，而后者往往并不總是由用電造成的。供電質量(quality of supply)應包含技術含義和非技術含義

5、兩部分：技術含義有電壓質量和供電可靠性；非技術含義是指服務質量(quality of service)，包括供電企業對用戶投訴與抱怨的反應速度和電力價格(合理性、透明度)等。用電質量(quality of comsumption)應包括電流質量和非技術含義，如用戶是否按時、如數繳納電費等，它反映供用雙方相互作用與影響中用電方的責任和義務。須指出，在電工學中“Power”(電力、電功率等)的含義是指能量傳輸的速率，它與電壓和電流的乘積成正比，因此不可能定義這一物理量的質量概念3。實際上，供電系統只能控制電壓，而不能控制某一負載汲取電流。當然，系統在實際運行時，電壓與電流之間總是存在著緊密聯系，盡

6、管發電機提供了幾乎正弦的電壓，但通過系統阻抗的電流可能造成對公共連接點(PCC)電壓的擾動。此外系統的運行操作、故障和雷擊等也是電壓擾動的原因 。從這方面講，“Power quality”不宜使用“電力質量”譯名，宜譯為“電能質量”。IEEE技術協調委員會已正式采用“Power quality”這一術語，并且給出了相應的技術定義：“合格電能質量的概念是指給敏感設備提供的電力和設置的接地系統是均適合于該設備正常工作的”。這個定義的缺點是不夠直接和簡明。文獻2采用的電能質量定義為：“導致用戶設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差”。這個定義較簡明，也概括了電能質量問題的成因和后果，但似乎將“

7、用戶設備”改為“用電設備”更全面一些。當然這里的“偏差”應廣義理解，甚至應包括供電可靠性。2 問題的由來改善電能質量對于電網和電氣設備的安全、經濟運行，保障產品質量和科學實驗以及人民生活和生產的正常等均有重要意義。電能質量直接關系到國民經濟的總體效益。因此人們對電能質量問題的重視并非近幾年的事，只不過早期對此認識比較簡單，主要局限在保持電網頻率和電壓水平(即靜態或平均偏差不過大)上。自20世紀80年代以來，隨著新型電力負荷迅速發展以及它們對電能質量的要求不斷提高，電能質量才逐漸成為電力企業和用戶共同關心的問題。目前電能質量中某些問題已成為電工領域的前沿性課題，吸引了許多高等院校、科研院所和一大

8、批電力科技工作者投入其中從事開拓性或開發性工作。歸納起來，電能質量成為熱門課題的主要原因有以下幾方面：(1) 為了提高勞動生產率和自動化水平，大量基于計算機系統的控制設備和電子裝置投入使用，這些裝置對電能質量非常敏感。一個計算中心失去電壓2s就可能破壞幾十個小時的數據處理結果或者損失幾十萬美元的產值。當今自動化設備的連續精加工生產，不論是變速拖動還是機器人，工作母機還是自動化生產線，例如柔性制造系統(FMS)或計算機綜合制造系統(CIMS)，它們對配電系統中的干擾和異常非常敏感，甚至幾分之一秒的不正常就可能在工廠內部造成混亂，這些用戶對不合格電力的容許度可嚴格到12個周波。(2) 現代電力系統

9、中用電負荷結構發生了重大變化，諸如半導體整流器、晶閘管調壓及變頻調整裝置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和家用電器等負荷迅速發展，由于其非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性，使電網的電壓波形發生畸變或引起電壓波動和閃變以及三相不平衡，甚至引起系統頻率波動等，對供電電能質量造成嚴重的干擾或“污染”。(3) 電能作為商品在電力市場運行機制下不同的發電公司包括獨立電能生產者在發電側實行競爭，輸配電系統(即電力公司)與發電分離獨立經營管理，為發電公司和用戶提供轉送電能服務，用戶側也可以作為獨立實體參加價格控制。這樣一個開放和鼓勵競爭的運行環境必然對電能質量提出越來越高的要求，并促使電能質量標準化的發展和不斷完善

10、。3 幾個基本問題3.1電能質量指標電能質量指標是電能質量各個方面的具體描述，不同的指標有不同的定義。參考國際電工委員會標準，從電磁現象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現象分類如下9。 (1) 低頻傳導現象：諧波、間諧波、信號電壓、電壓波動、電壓暫降與短時斷電、電壓不平衡、電網頻率變化、低頻感應電壓、交流網絡中的直流；(2) 低頻輻射現象：磁場、電場；(3) 高頻傳導現象：感應連續波(CW)電壓與電流、單向瞬態、振蕩瞬態；(4) 高頻輻射現象：磁場、電場、電磁場(連續波、瞬態)；(5) 靜電放電(ESD)現象表1給出了美國電子電氣工程師協會(IEEE)關于電力系統電磁現象的種類和特

11、征，對表中列出的各種現象可進一步用數字特征加以描述：對于穩態現象可利用幅值、頻率、頻譜、調制、缺口深度和面積描述；對于非穩態現象可利用上升率、幅值、相位移、持續時間、頻譜、頻率、發生率、能量強度等描述。根據電磁干擾現象的不同特點可以確定電能質量指標 ，指標的確定應有其確切的含義和物理特性，這是一個有待專門研究和完善的課題。表1 電力系統電磁現象的種類和特征須指出，電能是一種特殊產品，同樣具有產品的若干特征，如可被測量、其質量可以用各種指標加以描述等。電能質量與一般產品質量不同，有如下特點5：不完全取決于電力生產企業，甚至有的質量指標(例如諧波、電壓波動和閃變，三相電壓不平衡度)往往由用戶的干擾

12、決定；還有一部分是由難以預測的事故和外力破壞(如雷擊)引起的；對于不同的供(或用)電點和不同的供(或用)電時刻，電能質量指標往往是不同的。也就是說，電能質量在空間和時間上均處于動態變化之中。特點說明，全面保障電能質量既是電力企業的責任，也是用戶(干擾性負荷)應盡的義務。我國“電力法”第二十八條規定：“供電企業應當保證供給用戶的供電質量符合國家標準。對公用供電設施引起的供電質量問題，應當及時處理”。第三十二條規定：“用戶用電不得危害供電、用電安全和擾亂供電、用電秩序”。 特點說明電能質量指標宜用概率統計結果來衡量，并且需指明監測點。國內外大多取95%概率值作為衡量依據。這樣一個指標特點也對用電設

13、備性能提出了相應的要求，即電氣設備不僅應能在規定的標準值之內正常運行，而且應具備承受短時超標運行的能力。3.2 電能質量惡化的危害關于電能質量指標的惡化對電力系統(包括用戶)的危害研究已有大量的成果，有的研究是針對某個指標(如諧波電壓)對具體設備(如電機、變壓器等)造成損失的估算，如文獻11提出的諧波造成的功率附加損耗及電氣設備絕緣壽命的縮短帶來的每年等值電量損失(kWh)可由下式計算： 式中T為年運行時間，kh；PN為設備的額定損耗，kW；K為設備的費用,元(RMB)；Uh*為h次諧波電壓標幺值；A、B為電氣設備諧波等值損失常數，按不同設備和容量給出(略)。文獻12引用了法國學者(埃列和卡恩

14、)關于頻率和電壓對額定值偏差引起的經濟損失估算方法，認為在任意時間段T內因參數n(這里指頻率或電壓值)對額定值差n所引起的國民經濟損失YT為式中N為參數平均值對額定值偏差的方均根值；為參數對平均值偏差的方均根值或標準偏差。由式(3)可見，參數對額定值差可以分解為兩個部分，即平均偏差Np和標準偏差。顯然，減小Np可以用穩態補償辦法，而減小則應該用動態補償措施。同時從式(2)可以看出，提高供電質量的實質就是減小有關電能質量指標對其額定值的偏差。當然，要利用式(2)計算實際經濟損失YT必須先確定系數K，這是相當困難的，而且K是一個變化范圍相當大的數值。電能質量造成的損失不僅取決于指標偏差大小及其持續

15、時間，還取決于電網結構、地理條件、運行維護管理水平以及用電負荷性質，要評估這方面的危害宜使用實測和統計方法。文獻4收集了國外關于電壓暫降對一些設備，其中包括對可編程控制器(PLC)、精密機械工具、調速電機、計算機等的影響以及若干次電壓暫降對大型敏感工業用戶造成危害的資料 。文獻7從法國輸配電系統獲得的數據(超過20000個事件)說明由于電壓暫降造成高壓和中壓系統各種保護動作的統計分布情況。文獻1引用了美國電力科學研究院Jane Clemmensen的粗略估計，認為當今和電能質量相關的問題在美國每年造成的損失高達260億美元。盡管這個數據十分粗略，仍有很多文章加以引用。搞清電能質量指標惡化造成的

16、危害對于制定相關標準、開發和采用相應的技術措施是很重要的，有大量的工作要做。3.3 電能質量的檢測對電能質量進行監測是獲得電能質量信息的直接途徑，雖然這方面的檢測儀器已不少,但大多數只局限于持續性和穩定性指標的檢測，而傳統的基于有效值理論的監測技術由于時間窗太長，僅測有效值已不能精確描述實際的電能質量問題，因此需發展滿足以下要求的新監測技術4：能捕捉快速(ms級甚至ns級)瞬時干擾的波形。因為許多瞬間擾動很難用個別參量(如有效值)來完整描述，同時隨機性強，因此需要采用多種判據來啟動量測裝置,如幅值、波形畸變、幅值上升率等。需要測量各次諧波以及間諧波的幅值、相位；需要有足夠高的采樣速率，以便能測

17、得相當高次諧波的信息。建立有效的分析和自動辨識系統，使之能反映各種電能質量指標的特征及其隨時間的變化規律。隨著電力的市場化和電能質量的法規化，供電質量將引起越來越廣泛的重視，開發出考慮電能質量監測的新的SCADA系統是配電能量管理系統的新研究方向。這一領域的難點將是對電流、電壓的同時持續測量，對質量指標的分類辨識和統計，數據量大，因此需要開發強大的數據庫來進行有效管理。3.4 電能質量的分析和計算電能質量的分析計算涉及對各種干擾源和電力系統的數學描述，需要開發相應的分析軟件和工程方法來對各種電能質量問題進行系統的分析，為改善電能質量提供指導。由于干擾源性質各異，電網元件在不同干擾作用下(從表1

18、可見，干擾的頻譜從0Hz到GHz的廣寬范圍內)呈現不同的性能，因此建立干擾源和電網元件(或局部電網)準確的數學模型有時困難很大，而分析計算的準確性不僅取決于數學模型和計算方法，還有賴于電網基礎資料的可信度 。近年來，基于數字技術的各種分析方法已在以下電能質量領域中得到應用4，6：分析諧波在網絡中的分布；分析各種擾動源引起的波形畸變及在網絡中的傳播；分析各種電能質量控制裝置在解決相關問題方面的作用；多個控制裝置的協調以及與其他控制器的綜合控制等問題。目前所采用的方法有三種6：(1) 時域仿真方法該方法在電能質量分析中的應用最為廣泛，其主要的用途是利用各種時域仿真程序對電能質量問題中的各種暫態現象

19、進行研究。目前較通用的時域仿真程序主要有EMTP、EMTDC、NETOMAC、BPA等系統暫態仿真程序和SPICE、PSPICE、MATLAB、SABER等電力電子仿真程序兩大類。由于這些仿真程序在不斷發展中，其功能日益強大，還可利用它們進行電力設備、元件的建模和電力系統的諧波分析。(2) 頻域分析方法該方法主要用于諧波問題的分析計算，包括頻率掃描，諧波潮流計算等?？紤]到一些非線性負載的動態特性，近年來又提出一種混合諧波潮流的計算方法，即在常規的諧波潮流計算法基礎上，利用EMTP等時域仿真程序對非線性負載進行仿真計算，可求出各次諧波動態電流矢量，從而得到動態諧波潮流解。(3) 基于變換的方法這

20、里主要指Fourier變換方法、短時Fourier變換方法和小波變換(WT)方法。作為經典的信號分析方法Fourier變換具有正交、完備等許多優點，而且有象FFT這樣的快速Fourier算法，因此已在電能質量分析領域中得到廣泛應用。但在運用FFT時，必須滿足以下條件： 滿足采樣定理的要求，即采樣頻率必須是最高信號頻率的兩倍以上； 被分析的波形必須是穩態的、隨時間周期變化的。因此，當采樣頻率或信號不能滿足上列條件時 ，利用FFT分析會產生“旁瓣”和“頻譜泄漏”現象，給分析帶來誤差。此外，由于FFT變換是對整個時間段的積分，時間信息得不到充分利用；信號的任何突變，其頻譜將散布于整個頻帶。為解決上述

21、問題，Gabor利用加窗，提出了短時Fourier變換方法，即將不平穩過程看成是一系列短時平穩過程的集合，將Fourier變換用于不平穩信號的分析。由于實際多尺度過程的分析要求時頻窗口具有自適應性，即高頻時頻窗大、時窗?。坏皖l時頻窗小，時窗大 ，而STFT的時頻窗口則固定不變。因此，它只適合于分析特征尺度大致相同的過程，不適合分析多尺度過程和突變過程。而且這種方法的離散形式沒有正交展開，難以實現高效算法。 小波變換由于具有時頻局部化的特點，克服了以上FFT和STFT的缺點，特別適合于突變信號和不平穩信號的分析。小波變換作為一種新的數字技術被引入工程界后，已在圖像處理、數據壓縮和信號分析等領域得

22、到廣泛應用。由于小波函數本身衰減很快，也屬一種暫態波形，將其用于電能質量分析領域，尤其是暫態過程分析領域將具有FFT、STFT所無法比擬的優點。近年來，已有文獻介紹應用小波變換方法進行電能質量評估、電磁暫態波形分析和電力系統擾動建模等電能質量問題的研究。3.5 改善電能質量的措施改善電能質量措施的研究涉及面也很廣。為減小頻率和電壓偏差，應實施電網調度自動化、無功優化、負荷控制以及許多新型的調頻、調壓裝置的開發和應用。近幾年在全國范圍內進行的城鄉電網改造工程，也是提高電能質量的重要措施。在抑制諧波、降低電壓波動和閃變以及解決三相不平衡方面，目前已有幾種裝置可供選擇，例如技術已相當成熟的無源濾波器

23、、靜止無功補償裝置(SVC)等。隨著高性能的電力電子元器件(例如GTO、IGBT、LTT等)的出現以及微處理和微電子技術、信息技術和控制技術的發展，美國著名的電力專家N.G.Hingorani于1986年首次提出靈活交流輸電系統(FACTSFlexible AC Transmission System)，也稱為柔性交流輸電系統?；陔娏﹄娮蛹夹g的靈活交流輸電系統(FACTS)通過控制電力系統的基本參數來靈活控制系統潮流，使輸送容量更接近線路的熱穩極限，是提高輸電系統輸送容量的有效措施。目前主要的FACTS裝置有：靜止無功補償器(STATCOM)、晶閘管控制的串聯投切電容器(TSSC)、可控串聯

24、補償電容器(TCSC)、統一潮流控制器(UPFC)等。其中串聯補償裝置，如TSSC、TCSC等能使輸電線路的阻抗變小，相當于縮短了輸電線路的長度，因此是提高系統輸送容量和暫態穩定性的重要手段；而并聯補償裝置STATCOM，通過與系統進行無功功率交換，以維持線路電壓恒定，因此是抑制系統電壓波動、閃變和提高系統穩定性特別是電壓穩定性的有力工具；UPFC則綜合了串、并聯補償的功能，能對線路電壓、阻抗、相位進行控制，從而實現控制潮流、阻尼振蕩、提高系統穩定性等多種功能。作為FACTS技術在配電系統應用的延伸DFACTS技術(又稱Custom Power技術)已成為改善電能質量的有力工具，該技術的核心器

25、件IGBT比GTO具有更快的開關頻率，并且關斷容量已達MVA級，因此DFACTS裝置具有更快的響應特性。目前主要的DFACTS裝置有：有源濾波器(APF)、動態電壓恢復器(DVR)、配電系統用靜止無功補償器(D-STATCOM)、固態切換開關(SSTS)等。其中APF是補償諧波的有效工具；而DVR通過自身的儲能單元，能夠在ms級內向系統注入正常電壓與故障電壓之差，因此是抑制電壓暫降的有效裝置。表2給出了目前世界上已投入運行的主要FACTS和DFACTS裝置，中國已成為繼美、日、德之后第4個在大容量FACTS裝置研制與應用方面擁有自主知識產權的國家。表中未列出APF應用情況。這方面在國外(特別是

26、日本、美國)產品化程度較高，應用例子很多。目前推廣應用上的主要問題是產品價格難以為一般用戶所接受。3.6 電能質量標準電能質量指標一般應通過標準形式賦予明確的定義并給出其允許范圍。但3.1節所述的指標中，目前已訂出標準的只有一部分。各種電氣設備之間以電磁傳導、感應和輻射3種方式彼此關聯并相互影響，在一定條件下會對設備的正常工作和人類造成干擾和危害。20世紀80年代興起的電磁兼容(EMC)學科就是以研究和解決這方面問題為宗旨的。該學科的著眼點是對干擾的產生、傳播、接收、抑制機理以及其相應的測量、計量技術進行深入的研究。在此基礎上根據經濟、技術最合理的原則，對產生的干擾水平、抗干擾水平以及抑制措施

27、作出明確的規定，使處于同一電磁環境的設備都是“兼容”的。也就是說，一個設備(或裝置、系統)在其電磁環境中滿意地執行其功能，而又不向該環境中的任何實體引入不能允許的電磁擾動。EMC的基本任務是協調干擾發射者和承受者之間的關系，使其“兼容”。協調的辦法就是制訂出合理且配套的規定值。協調中所涉及的幾個參數關系如圖1所示。圖中橫坐標為獨立變量，如頻率、電壓偏差值、諧波含量、電壓波動和閃變值、三相電壓不平衡度等等。實際上某一種設備的發射水平和抗干擾水平隨制造和運行狀況不同而有所不同，從整體上表現出統計的特性，可以用概率密度的方式來描述，如圖2所示。實際上EMC水平是為了達到協調的目的而定出的一個參考值，

28、有這一參考值便可以采用適當的方法和裕度，確定干擾源的發射限值以及電氣設備抗干擾限值，這從圖1和圖2中可以一目了然。因此，不能把EMC水平當作電能質量施行的標準來對待。事實上各國在制定電能質量標準時，均會權衡電力部門和用戶兩方的投入比重，并受制于電力供求關系和技術經濟發展水平。然而，對標準某一規定值作出確切的技術經濟估算幾乎是不可能的，而且標準只可能具有統計意義的合理性。因此盡管電能質量標準至今尚未統一(限于篇幅，本文不引證各國的標準)，但隨著國際貿易的發展和各國間技術交流的需要，標準的國際化趨勢是不可避免的。為了統一各國的有關電氣標準和規范，國際電工委員會(IEC)于1973年建立了第77技術

29、委員會，該委員會的工作成果以IEC出版物61000的形式發表。IEC的61000系列標準擬包括6個部分：總論，61000-1包括總的考慮(介紹、基本原則)、定義、術語；環境，61000-2包括環境描述、環境的分類、兼容水平；限值，61000-3包括發射限值、抗擾限值；試驗和測量技術，61000-4包括測量技術、試驗技術；安裝和抑制導則，61000-5包括安裝導則、抑制的方法和裝置；雜項，61000-6。以上每一部分均有一套標準，目前已正式出版的文件只是其中一部分。IEC的61000系列標準文件實際上分國際標準類文件和第一、二、三類技術文件。其中第一類技術文件是“盡管經過再三努力而不能作為國際標

30、準出版”的；第二類技術文件是“文件主題仍處于技術發展階段，或者由于任何其它原因在今后而現在不能馬上同意作為國際標準”的；第三類技術文件是“當技術委員會在例行出版國際標準的過程中，搜集到各種資料 ，這些資料一般是作為國際標準公布的，例如技術的狀況”。第一類和第二類技術報告自出版時起到決定它們是否能夠成為國際標準的3年內會受到復審。第三類技術報告則直到認為他們提供的資料不再有效或有用之前，沒有必要再進行復審。我國正在積極采用國際先進標準，特別是IEC制定的EMC標準。僅2000年第5號國家標準批準發布公告中就有5項屬IEC61000系列標準，如表3所列。至2000年底，已有21項IEC61000標

31、準文件被等同或等效采用為國家標準文件。須指出，對于IEC第二、三類技術報告，我國一般是按標準指導性技術文件(即GB/Z)發布的；對于IEC國際性標準文件(例如IEC61000-3-3)則等同或等效采用為強制性或推薦性國標(GB或GB/T)。1995年，歐洲共同體在英國標準的基礎上，頒布了一個電能質量標準，稱為“公用配電系統供電特性”，作為歐洲共同市場對中、低壓電能質量的統一標準10。標準共分5大類13個指標：(1)頻率偏差： 在互聯電網中； 在孤立電網中。(2)電壓幅值： 慢速電壓變化(即電壓偏差)； 快速電壓變化(電壓波動和閃變)； 電壓暫降； 短時斷電；長時斷電； 暫時工頻過電壓； 瞬態過

32、電壓。(3)電壓不平衡 (4)電壓波形： 諧波電壓； 間諧波電壓。(5)信號電壓我國已頒布了5個電能質量指標的國標：(1) 供電電壓允許偏差 GB 12325-90允許限值35kV及以上為正負偏差絕對值之和不超過10%； 10kV及以下三相供電為±7%； 220V單相供電為 7%、10%。衡量點為供用電產權分界處或電能計量點。(2) 電壓波動和閃變 GB 12326-2000允許限值：電壓變動d的限值和變動頻度r(h1)有關；當r1000時，對于低壓(LV)和中壓(MV)d1.254%；對于高壓(HV)d1.0%3%；對于隨機不規則的變動d2%(LV、MV)和d1.5%(HV) ，閃

33、變限值如表4所示。此標準為GB 12326-90修訂版，衡量點為電網公共連接點(PCC)；Pst每次測量周期10min ，取實測95%概率值；Plt每次測量周期2h，不得超標； 規定限值分三級處理原則； 提供預測計算方法，規定測量儀器并給出典型分析實例。(3) 公用電網諧波GB/T 14549-93衡量點為PCC，取實測95%概率值；對用戶允許產生的諧波電流，提供計算方法；對測量方法和測量儀器作出基本規定； 對同次諧波隨機性合成提供算法。(4) 三相電壓允許不平衡度GB/T 15543-1995允許限值正常允許2%，短時不超過4%；每個用戶一般不得超過1.3%。各級電壓要求一樣；衡量點為PCC

34、，取實測95%概率值或日累計超標不超過72min，且每30min中超標不超過5min； 對測量方法和測量儀器作出基本規定； 提供不平衡度算法。(5) 電力系統頻率允許偏差GB/T 15945-1995允許限值：正常允許±0.2Hz，根據系統容量可以放寬到±0.5Hz；用戶沖擊引起的頻率變動一般不得超過±0.2Hz。標準還對測量儀器提出了基本要求。顯然，有的電能質量標準和電磁兼容標準都是針對同一指標而訂的，但兩者是有區別的 。作為控制干擾源影響的電能質量標準中的允許值不應超過兼容值。但若是制定電氣設備耐受干擾的標準時，就不能低于兼容值，IEC兼容值的統進行無功功率交

35、換，以維持線路電壓恒定，因此是抑制系統電壓波動、閃變和提高系統穩定性特別是電壓穩定性的有力工具；UPFC則綜合了串、并聯補償的功能，能對線路電壓、阻抗、相位進行控制，從而實現控制潮流、阻尼振蕩、提高系統穩定性等多種功能。 作為FACTS技術在配電系統應用的延伸DFACTS技術(又稱Custom Power技術)已成為改善電能質量的有力工具，該技術的核心器件IGBT比GTO具有更快的開關頻率，并且關斷容量已達MVA級，因此DFACTS裝置具有更快的響應特性。目前主要的DFACTS裝置有：有源濾波器(APF)、動態電壓恢復器(DVR)、配電系統用靜止無功補償器(D-STATCOM)、固態切換開關(

36、SSTS)等。其中APF是補償諧波的有效工具；而DVR通過自身的儲能單元，能夠在ms級內向系統注入正常電壓與故障電壓之差，因此是抑制電壓暫降的有效裝置。表2給出了目前世界上已投入運行的主要FACTS和DFACTS裝置，中國已成為繼美、日、德之后第4個在大容量FACTS裝置研制與應用方面擁有自主知識產權的國家。表中未列出APF應用情況。這方面在國外(特別是日本、美國)產品化程度較高，應用例子很多。目前推廣應用上的主要問題是產品價格難以為一般用戶所接受。3.6 電能質量標準電能質量指標一般應通過標準形式賦予明確的定義并給出其允許范圍。但3.1節所述的指標中，目前已訂出標準的只有一部分。各種電氣設備

37、之間以電磁傳導、感應和輻射3種方式彼此關聯并相互影響，在一定條件下會對設備的正常工作和人類造成干擾和危害。20世紀80年代興起的電磁兼容(EMC)學科就是以研究和解決這方面問題為宗旨的。該學科的著眼點是對干擾的產生、傳播、接收、抑制機理以及其相應的測量、計量技術進行深入的研究。在此基礎上根據經濟、技術最合理的原則，對產生的干擾水平、抗干擾水平以及抑制措施作出明確的規定，使處于同一電磁環境的設備都是“兼容”的。也就是說，一個設備(或裝置、系統)在其電磁環境中滿意地執行其功能，而又不向該環境中的任何實體引入不能允許的電磁擾動。EMC的基本任務是協調干擾發射者和承受者之間的關系，使其“兼容”。協調的

38、辦法就是制訂出合理且配套的規定值。協調中所涉及的幾個參數關系如圖1所示。圖中橫坐標為獨立變量，如頻率、電壓偏差值、諧波含量、電壓波動和閃變值、三相電壓不平衡度等等。實際上某一種設備的發射水平和抗干擾水平隨制造和運行狀況不同而有所不同，從整體上表現出統計的特性，可以用概率密度的方式來描述，如圖2所示。實際上EMC水平是為了達到協調的目的而定出的一個參考值，有這一參考值便可以采用適當的方法和裕度，確定干擾源的發射限值以及電氣設備抗干擾限值，這從圖1和圖2中可以一目了然。因此，不能把EMC水平當作電能質量施行的標準來對待。事實上各國在制定電能質量標準時，均會權衡電力部門和用戶兩方的投入比重，并受制于

39、電力供求關系和技術經濟發展水平。然而，對標準某一規定值作出確切的技術經濟估算幾乎是不可能的，而且標準只可能具有統計意義的合理性。因此盡管電能質量標準至今尚未統一(限于篇幅，本文不引證各國的標準)，但隨著國際貿易的發展和各國間技術交流的需要，標準的國際化趨勢是不可避免的。為了統一各國的有關電氣標準和規范，國際電工委員會(IEC)于1973年建立了第77技術委員會，該委員會的工作成果以IEC出版物61000的形式發表。IEC的61000系列標準擬包括6個部分：總論，61000-1包括總的考慮(介紹、基本原則)、定義、術語；環境，61000-2包括環境描述、環境的分類、兼容水平；限值，61000-3

40、包括發射限值、抗擾限值；試驗和測量技術，61000-4包括測量技術、試驗技術；安裝和抑制導則，61000-5包括安裝導則、抑制的方法和裝置；雜項，61000-6。以上每一部分均有一套標準，目前已正式出版的文件只是其中一部分。IEC的61000系列標準文件實際上分國際標準類文件和第一、二、三類技術文件。其中第一類技術文件是“盡管經過再三努力而不能作為國際標準出版”的；第二類技術文件是“文件主題仍處于技術發展階段，或者由于任何其它原因在今后而現在不能馬上同意作為國際標準”的；第三類技術文件是“當技術委員會在例行出版國際標準的過程中，搜集到各種資料 ，這些資料一般是作為國際標準公布的，例如技術的狀況

41、”。第一類和第二類技術報告自出版時起到決定它們是否能夠成為國際標準的3年內會受到復審。第三類技術報告則直到認為他們提供的資料不再有效或有用之前，沒有必要再進行復審。我國正在積極采用國際先進標準，特別是IEC制定的EMC標準。僅2000年第5號國家標準批準發布公告中就有5項屬IEC61000系列標準，如表3所列。至2000年底，已有21項IEC61000標準文件被等同或等效采用為國家標準文件。須指出，對于IEC第二、三類技術報告，我國一般是按標準指導性技術文件(即GB/Z)發布的；對于IEC國際性標準文件(例如IEC61000-3-3)則等同或等效采用為強制性或推薦性國標(GB或GB/T)。19

42、95年，歐洲共同體在英國標準的基礎上，頒布了一個電能質量標準，稱為“公用配電系統供電特性”，作為歐洲共同市場對中、低壓電能質量的統一標準10。標準共分5大類13個指標：(1)頻率偏差： 在互聯電網中； 在孤立電網中。(2)電壓幅值： 慢速電壓變化(即電壓偏差)； 快速電壓變化(電壓波動和閃變)； 電壓暫降； 短時斷電；長時斷電； 暫時工頻過電壓； 瞬態過電壓。(3)電壓不平衡 (4)電壓波形： 諧波電壓； 間諧波電壓。(5)信號電壓我國已頒布了5個電能質量指標的國標：(1) 供電電壓允許偏差 GB 12325-90允許限值35kV及以上為正負偏差絕對值之和不超過10%； 10kV及以下三相供電

43、為±7%； 220V單相供電為 7%、10%。衡量點為供用電產權分界處或電能計量點。(2) 電壓波動和閃變 GB 12326-2000允許限值：電壓變動d的限值和變動頻度r(h1)有關；當r1000時，對于低壓(LV)和中壓(MV)d1.254%；對于高壓(HV)d1.0%3%；對于隨機不規則的變動d2%(LV、MV)和d1.5%(HV) ，閃變限值如表4所示。此標準為GB 12326-90修訂版，衡量點為電網公共連接點(PCC)；Pst每次測量周期10min ，取實測95%概率值；Plt每次測量周期2h，不得超標； 規定限值分三級處理原則； 提供預測計算方法，規定測量儀器并給出典型

44、分析實例。(3) 公用電網諧波GB/T 14549-93衡量點為PCC，取實測95%概率值；對用戶允許產生的諧波電流，提供計算方法；對測量方法和測量儀器作出基本規定； 對同次諧波隨機性合成提供算法。(4) 三相電壓允許不平衡度GB/T 15543-1995允許限值正常允許2%，短時不超過4%；每個用戶一般不得超過1.3%。各級電壓要求一樣；衡量點為PCC，取實測95%概率值或日累計超標不超過72min，且每30min中超標不超過5min； 對測量方法和測量儀器作出基本規定； 提供不平衡度算法。(5) 電力系統頻率允許偏差GB/T 15945-1995允許限值：正常允許±0.2Hz，根

45、據系統容量可以放寬到±0.5Hz；用戶沖擊引起的頻率變動一般不得超過±0.2Hz。標準還對測量儀器提出了基本要求。顯然，有的電能質量標準和電磁兼容標準都是針對同一指標而訂的，但兩者是有區別的 。作為控制干擾源影響的電能質量標準中的允許值不應超過兼容值。但若是制定電氣設備耐受干擾的標準時，就不能低于兼容值，IEC兼容值的協調作用就在于此。我國制定的電能質量國標，大部分的標齡已超過5年，其中有的標準(例如GB/T 14549電能質量 公用電網諧波)存在的問題較多13，應盡早安排修訂，以免給國家造成不必要的損失。此外已制定的標準顯然不能全面描述電能質量，目前諸如涉及電壓暫降(dip或sag)和短時斷電的問題，在國際上受到特別關注，制定這一指標的標準也應盡快立項。3.7 電能質量的管理提高電能質量有巨大的技術經濟效益。事實上，電能質量的好壞也是電力工業水平的重要標志，而管理工作是不可忽視的環節，為此須進行下列工作：(1) 建立質量管理體系將電能質量的監督正式納入電力生產軌道，同時建立國家、網省、地市3級電能質量管理體系。作為電能質量指標