電能質量評估是指基於系統電氣運行參數的實際測量或通過建模仿真獲得的基本數據，對電能質量各項特性指標做出評價並對其是否滿足規範要求進行考查與推斷的過程。因此，在整個電能質量體系中，對質量指標的評估工作是不可缺少的重要組成部分。
基本介紹
- 中文名：電能質量評估
- 外文名：power quality evaluation
- 分類：穩態、暫態電能質量評估
- 原則：評估指標物理意義明確等
- 方法：專家診斷系統法等
- 學科：電力學
分類,內容,步驟,基本原則,方法,
分類
電能質量分為穩態電能質量和暫態電能質量，前者包括頻率、電壓偏差、諧波畸變和電壓波動等，後者包括電壓暫升、電壓暫降、暫時過電壓和瞬態過電壓等。因此，電能質量的評估也分為穩態電能質量評估和暫態電能質量評估。
(1)穩態電能質量的評估
對於穩態電能質量的評估應包括以下三個部分：
1)對單一監測點在某時段內進行評估；
2)對同一供電公司的同一電壓等級在某時段內進行評估；
3)對不同供電公司的同一電壓等級在某時段內進行評估。
一般情況下，對於某公共連線點，穩態電能質量的評估周期應至少為一星期，這是因為一般負荷在同一季度中的各個星期具有相近的用電特性，一個星期可以包含其不同的生產工藝過程及用電負荷的變化過程。同一公共連線點上的負荷雖然在某一時刻具有隨機性，但在一個星期之內一般能夠獲取負荷的最小、最大、平均變化水平。
穩態電能質量的評估最終採納值一般應為X%機率大值，但應給出相同時段的最大值、最小值、平均值。x%機率大值採用累計機率函式通過統計方法獲取，而該段時間內可能超出的時間份額僅為（100-X）%，如今，國標中規定的X等於95。
(2)暫態電能質量評估
如果暫態電能質量超標，將會影響某些對電能質量要求較高的用戶（如精密加工工業）。暫態電能質量一般以一個事件為一個記錄，對其評估一般也分為以下幾個部分：
1)對單一事件進行評估；
2)對某一點進行事件評估；
3)對一個系統進行事件評估。
一般情況下，對暫態電能質量的評估應至少獲取一年時間的實測值進行評估分析。對於典型的暫態電能質量事件，比如電壓暫升、電壓暫降和瞬時中斷，其特徵參數為維持電壓值(指有效值)及其持續時間值等，應依據不同的門檻值進行分析評估，同時應從工業設備特別是信息工業設備的兼容水平角度進行分析，從而對用戶提供具有參考價值的評估結果。
關於暫態電能質量問題，用戶的大容量負荷的投切會對其產生一定的影響，但更主要原因還是電力系統中發生的各種類型的短路故障。
大量的統計數據和資料表明，電力生產過程本身幾乎不會引起電能質量的“污染”，而電能的傳輸、分配過程對電能質量的“污染”程度也相對較小，由於輸配電系統中的變壓器是非線性元件，會產生少量的諧波污染。穩態電能質量的污染源主要在於用戶的干擾性負荷；網路結構特性則決定諧波的諧振特性；不同的導線材料、線徑、輸電距離，不同的輸電容量都會使系統的穩態運行電壓在不同程度上有所下降；系統無功儲備容量的大小則直接影響系統穩態運行電壓的調整，同時系統足夠的有功儲備容量對調節系統頻率起決定性作用；雖然輸配電電網參數三相是對稱的，但由於負荷布局的不合理也會造成系統的運行不對稱，從而引起三相不平衡指標的惡化。
內容
電能質量評估主要包括以下5個方面的內容：
(1)公用電網公共供電點的電能質量評估
其中包括兩項內容：一是檢查公共供電點的供電質量指標是否在國家標準限值以內，公共供電點的供電質量指標包括系統頻率偏差、電壓偏差、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變、諧波電壓含有率、電壓總諧波畸變率和電壓瞬變等；二是檢查電力用戶對公共供電點電能質量的擾動是否在國家標準限值以內，電力用戶對公共供電點電能質量的擾動主要包括注入公共供電點的諧波電流、負載電流的負序分量、過電流、有功衝擊、無功衝擊及無功波動、晶閘管換向及開關過程衝擊、負荷短路衝擊等。
(2)干擾性負荷測試與評估
根據電網的參數以及設備製造廠商提供的干擾性負荷資料建立對應的評估模型，必要時還要結合實際測試，研究分析干擾性負荷對電能質量的影響程度，如果超出了國家標準允許的限值，則要對其提出治理要求。
(3)電能質量糾紛測試
由電能質量事故造成的經濟損失或人身事故等引發的糾紛稱為電能質量糾紛。電能質量糾紛測試就是依據國家電力法、契約法等法律法規和電能質量國家標準，通過測量與專項分析確定引起電能質量事故的原因，為解決電能質量糾紛提供科學依據。
(4)電力設備電磁兼容測試
電力設備電磁兼容測試內容很多，與電能質量有關的測試包括：
1)電力設備正常運行時對供電質量要求的測試，即在規定的條件下改變電源的頻率偏差、電壓偏差、電壓波動、三相電壓不平衡、電壓諧波、電壓瞬變、電壓暫降和電壓暫升等指標，測試電力設備運行狀態的變化情況。
2)電力設備對電能質量擾動的測試，即在規定的供電條件下測試設備的三相電流不平衡度、諧波發射水平和無功波動水平等。
3)電力設備進入市場和接入電網的評估，即根提前兩項測試數據和有關標準確定該電力設備能否進入市場流通。電力設備的使用說明書應給出該電力設備有關電能質量的電磁兼容數據（電源水平和擾動水平），供電部門和用戶應該根據電力設備接入點的電源條件和電力設備的電磁兼容數據確定該電力設備能否接入電網運行。
(5)電能質量控制裝置對電能質量改善效果的測試和評估
1)電能質量控制裝置接入系統前的評估。根據供電系統、負載及電能質量控制的有關數據，仿真並計算電能質量控制裝置接入系統前後的各項電能質量指標，判斷系統能否安全運行；或按相關標準與規程要求，在具備條件的實驗室對電能質量控制裝置的補償效果進行實際測試，評估裝置的補償性能是否滿足要求。該項工作通常是在設備招標階段必須要做的。
2)電能質量控制裝置接入系統後的測試和評估。通過對電能質量控制裝置接入系統前後的實測數據的分析對比，評價電能質量控制裝置對電能質量改善的效果。該項工作通常是在設備驗收階段必須要做的。
步驟
電能質量評估是基於系統電氣運行參數的實際測量或通過建模仿真獲得的基本數據，對電能質量各項特性指標做出評價並對其是否滿足規範要求進行考查與推斷的過程。因此，在整個電能質量體系中，對質量指標的評估工作是不可缺少的重要組成部分。
一般而言，電能質量評估的基本步驟如下：
(1)選擇評估指標。一般選用可參照執行的國際標準或國家標準中所規定的若干電能質量評價指標，或由供需雙方商定的電力契約指標。
(2)收集電能質量數據。這包括建立電網與負荷的仿真模型和在系統中裝設電能質量監測設備，從中獲得對系統電壓/流特性描述的基礎數據。
(3)選擇依據標準。可以是國家電能質量標準和行業所採用的技術規範標準，或由某專門機構，如IEEE（電氣和電子工程師協會）、IEC（國際電工委員會）、ANSI（美國國家標準委員會）以及CENELEC（歐洲電工標準化委員會）等標準組織制定的相關標準，依次作為評估的基準。
(4)確定目標性能等級。即給出適當的且具有經濟性的目標。目標等級可能只限於特殊用戶或用戶群，並且其要求可能超過基準評估值。
基本原則
為了科學、準確地反映電能質量實際水平，電能質量評估應遵循以下幾點基本原則：
(1)評估指標物理意義明確，且與其對設備或系統的影響嚴重性緊密相關。
(2)指標的統計應實現在時間上的特徵對比，以及不同監測點或系統在空間上的特徵對比。
(3)剔除無關信息的干擾，且又不損失必要的信息，真實地反映實際質量水平。
(4)定義的指標和評估方法應簡約、可操作，有利於廣泛的工程套用。
(5)評估結果應與選定的相關標準限值進行比較。
方法
由於多數表征電能質量的參數是時變且隨機的，測量必須持續相當長的時間，通常以日或周的記錄作為評估依據。
為了得到綜合質量指標，可採用以下方法進行評估：
(1)統計值。通過統計，確定各個電能質量指標的95%機率大值、最大值與平均值，將一個工作日內某項質量指標統計的95%機率大值與國家標準比較，適用於對諧波、電壓偏差、三相電壓不平衡度和電壓波動的評估。
(3)日趨勢圖。確定電能質量問題變化的趨勢和作用的時間段，適用於對各種電能質量指標的評估。
(4)波形圖與特徵指標。對於動態電能質量問題，完整的波形有利於對該類電能質量問題進行分類，最簡單的定位標準是幅值、起止時刻和持續時間三要素。
(5)電壓質量容許曲線。將長時間測量(例如持續一個月以上)所得的電壓質量指標，根據幅值(或方均根值)與持續時間作圖，考察是否落在由國家標準或國際標準組成的容許曲線內。
(6)專家診斷系統。利用獲得的測量統計數據對電能質量擾動事件進行定位、分類，對其傳遞範圍和發展趨勢作出預測，從而為制定最佳控制方案提供依據。
