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電能質(zhì)量分析儀范文第1篇

【關(guān)鍵詞】電能質(zhì)量分析儀 諧波檢測(cè) 不確定度分析

在這幾年時(shí)間中，由于科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，電力系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生了許多非線性元件，同時(shí)也形成了較多質(zhì)量方面的問(wèn)題。而在這些問(wèn)題中，最為重要的內(nèi)容是諧波問(wèn)題，所以諧波測(cè)量準(zhǔn)確性也因此被越來(lái)越多的人關(guān)注。就電能質(zhì)量分析儀諧波測(cè)量模塊來(lái)說(shuō)，普遍是通過(guò)快速傅里葉變換來(lái)達(dá)到目的。同時(shí)算法本身也存在頻譜泄露現(xiàn)象以及柵欄效應(yīng)，并且還能夠采用增強(qiáng)頻譜分辨率的手段進(jìn)一步降低柵欄效應(yīng)。所以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)明確提出，儀器諧波在測(cè)量過(guò)程內(nèi)，使用的頻譜分析長(zhǎng)度必須保證為十個(gè)周期，同時(shí)方式也一直為矩形加權(quán)。根據(jù)該項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)了解到，其更加注重諧波分析對(duì)應(yīng)的分析率，并需要相關(guān)儀器增強(qiáng)同步性，進(jìn)而降低頻譜泄露現(xiàn)象。

1 諧波測(cè)量算法原理與方法

1.1 加窗算法原理

加窗算法產(chǎn)生的主要原因是因?yàn)轭l譜泄露，進(jìn)而產(chǎn)生測(cè)量誤差。而頻譜泄露內(nèi)部的信號(hào)普遍都不是F的倍數(shù)，這時(shí)就能夠從兩個(gè)不同方面展開研究：首先經(jīng)由采樣頻率出現(xiàn)的轉(zhuǎn)變促使信號(hào)內(nèi)部現(xiàn)存頻率不在F整數(shù)倍上；其次使用非整周期截?cái)嗟姆绞?，促使F出現(xiàn)極大的轉(zhuǎn)變。

依照不同窗函數(shù)自身特點(diǎn)及主瓣過(guò)渡寬帶針對(duì)性掌握矩形窗向?qū)?yīng)的頻率分辨率在相對(duì)較高的水平，不過(guò)阻帶衰減則較為緩慢，甚至具備一定的泄露。在大多數(shù)環(huán)境內(nèi)，巴特利窗、哈明窗以及漢寧窗普遍都屬于主瓣寬度數(shù)值的兩倍左右，同時(shí)其頻譜分辨率以及阻帶衰減速度都與矩形窗情況相反，并對(duì)泄漏現(xiàn)象存在一定的抑制作用。根據(jù)上述分析得到的優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)前大量廠商普遍都使用漢寧窗展開生產(chǎn)。

1.2 頻譜分析長(zhǎng)度檢測(cè)方法

按照文章之前對(duì)加窗算法原理展開的研究能夠知道，與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)一致的儀器諧波測(cè)量必須具備針對(duì)F整數(shù)倍頻點(diǎn)進(jìn)行分辨的能力，而非整數(shù)倍頻率則不能夠順利展開分辨工程，進(jìn)而形成頻譜泄露現(xiàn)象。

通過(guò)矩形窗展開研究的過(guò)程內(nèi)，需要對(duì)頻譜分析長(zhǎng)度展開檢測(cè)，明確T的具體值是否為10周波，該標(biāo)準(zhǔn)也能夠直接視為檢測(cè)頻譜分辨率是否能夠達(dá)到5Hz。在通過(guò)漢寧窗加權(quán)的過(guò)程內(nèi)，若F對(duì)應(yīng)5Hz，對(duì)么測(cè)量得到的頻譜分析長(zhǎng)度則必須對(duì)應(yīng)是20周期。因此需要通過(guò)檢測(cè)的方式來(lái)決定具體方法的使用。在展開分組算法的時(shí)，檢測(cè)結(jié)果也會(huì)發(fā)生相應(yīng)轉(zhuǎn)變，因此需要設(shè)計(jì)下述檢測(cè)計(jì)劃：

（1）針對(duì)儀器諧波展開進(jìn)一步精度測(cè)量工作；

（2）保證儀器頻率分辨達(dá)到5Hz；

（3）按照分辨率檢測(cè)得到的結(jié)果，分析電能質(zhì)量分析儀具體應(yīng)該使用的方式。

2 數(shù)學(xué)模型

通過(guò)儀器上測(cè)量的實(shí)際結(jié)果與有股那標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行針對(duì)性比較，得出下述內(nèi)容：

在本公式中：d代表儀器測(cè)量的精準(zhǔn)程度；ih表示的含義則是第N次諧波電波測(cè)量完成之后得到的實(shí)際測(cè)量數(shù)值；而ihN表示的含義則是第N次諧波電流對(duì)應(yīng)定值。

除此之外，d表示的含義是非正弦電壓信號(hào)下第N次諧波電流測(cè)量值中相對(duì)基波之間產(chǎn)生的誤差，最后ih則表示測(cè)量過(guò)程中，某一次諧波電流出現(xiàn)的測(cè)量不確認(rèn)度。

3 分析不確定度發(fā)生原因

目前測(cè)量得到結(jié)果內(nèi)產(chǎn)生的不確定主要涵蓋以下幾種來(lái)源：測(cè)量的環(huán)境、方式、設(shè)備以及測(cè)量人員。針對(duì)文章研究過(guò)程中出現(xiàn)的測(cè)量不確定性，其發(fā)生原因?yàn)椋阂驗(yàn)楸粰z電能質(zhì)量分析儀器在測(cè)量過(guò)程中發(fā)生的重復(fù)性，使得標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)確定性不顯著的分量uA，并且主要通過(guò)A類方式進(jìn)行評(píng)定；因?yàn)閷?shí)際電能質(zhì)量分析儀在分辨率方面出現(xiàn)的不確定度分量uIB1、uUB1，運(yùn)用B類方式進(jìn)行評(píng)定；最后由于校準(zhǔn)儀器精準(zhǔn)度等級(jí)實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定分量uIB2、uUB2，一般使用B類方式進(jìn)行評(píng)定。

4 標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定

（1）針對(duì)性測(cè)量重復(fù)性引入標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量結(jié)果，分別用uIA、uUA表示

基于重復(fù)性條件，針對(duì)性進(jìn)行10次實(shí)驗(yàn)，同時(shí)保證實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)諧波電流值維持在0.5A，諧波電壓值維持在5%，最后獲取的被檢儀器諧波電流值的結(jié)果及諧波電壓含有率結(jié)果如表1內(nèi)容所示。

經(jīng)由貝塞爾公式計(jì)算結(jié)果得出的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量uIA、uUA表示為以下內(nèi)容：

（2）基于電能質(zhì)量分析儀實(shí)際分辨率差異性導(dǎo)致的不確定度分量uIB1、uUB1

本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的電能質(zhì)量分析儀主要為Fluke435A電能質(zhì)量分析儀，其現(xiàn)有分辨率為0.001，與均勻分布原則相吻合，其包含因子，所以實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，分辨率準(zhǔn)確度引入產(chǎn)生的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為下述內(nèi)容：

（3）基于電能質(zhì)量分析儀精準(zhǔn)度等級(jí)引入實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度分量uIB2、uUB2

本次實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的電能質(zhì)量分析儀主要為Fluke435A電能質(zhì)量分析儀，其諧波電流及電壓的精準(zhǔn)度波動(dòng)范圍為±0.2%，與均勻分布原則吻合，其包含因子，實(shí)際測(cè)量諧波電流值半寬為=0.01A。諧波電壓半寬為=0.2v，所以實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，儀器自身精準(zhǔn)度等級(jí)引入實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生的不確定度為以下內(nèi)容：

5 不確定度評(píng)定拓展以及最佳估計(jì)值

正常情況下，被檢儀器的諧波電流值在測(cè)量過(guò)程中，其所得到的最佳估計(jì)值往往會(huì)采取平均數(shù)，而本次實(shí)驗(yàn)中最佳估計(jì)值數(shù)值為0.50055A，此外被檢儀器所選取的諧波電壓最佳估計(jì)值同樣也是選擇算數(shù)平均值，而其最佳估計(jì)值數(shù)值為5.0005%V。

若置信概率維持在95%水平時(shí)，通過(guò)t分布表的查詢結(jié)果得出，最終=1.96，那么最終得到的諧波電流極其電壓擴(kuò)展不確定度內(nèi)容為一下內(nèi)容：

=1.96×0.0083=0.01627，

=1.96×0.01214=0.02379。

6 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)本文研究得到電能質(zhì)量分析儀諧波電壓以及電流最佳估計(jì)值應(yīng)該是5.0005%V以及0.50055A，而對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展不確定度則是0.02379以及0.01627。根據(jù)比較能夠知道最終數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的絕對(duì)值差值普遍低于0.0368%，而這里分析的電能質(zhì)量分析儀測(cè)量不確定度的評(píng)定應(yīng)該屬于合格范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn)

[1]丁文，袁志民.窗在插值FFT算法中應(yīng)用的研究[J].電測(cè)與儀表，2014，45（12）：15-19.

[2]何偉，蔡維，王建偉.基于虛擬儀器技術(shù)的電能質(zhì)量分析儀校準(zhǔn)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，34（01）：84-88.

[3]鄭恩讓，楊潤(rùn)賢，高森.關(guān)于電力系統(tǒng)FFT諧波檢測(cè)存在問(wèn)題的研究[J].繼電器，2013，34（18）：52-57.

電能質(zhì)量分析儀范文第2篇

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；再生制動(dòng)能量；能量回饋

中圖分類號(hào)：C913文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、引言

城市軌道交通具有運(yùn)量大、速度快、安全、準(zhǔn)點(diǎn)、保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源和用地等特點(diǎn)，越來(lái)越多的城市認(rèn)識(shí)到解決城市的交通問(wèn)題的根本出路在于優(yōu)先發(fā)展以軌道交通為骨干的城市公共交通系統(tǒng)。

目前在城市軌道交通供電系統(tǒng)技術(shù)中當(dāng)列車處于制動(dòng)工況導(dǎo)致接觸網(wǎng)電壓升高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多余的能量。多余的制動(dòng)能量處理的方式主要分為消耗型、儲(chǔ)能型和逆變回饋型等三種基本模式。

本文介紹了列車制動(dòng)產(chǎn)生的多余能量處理的幾種方式，并探討了在工程實(shí)際應(yīng)用的投資收益，為國(guó)內(nèi)軌道交通行業(yè)能量反饋選型及工程實(shí)施作為參考。

二列車制動(dòng)能量再分配情況

對(duì)于軌道交通車輛而言，列車牽引能耗的降低主要有兩個(gè)方面，一方面減輕車輛重量，提高列車傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率等措施盡量減少列車實(shí)際需要能量；另一方面通過(guò)列車的再生制動(dòng)、逆變回饋和儲(chǔ)能等措施實(shí)現(xiàn)列車動(dòng)能的二次利用。城市軌道交通的特點(diǎn)是區(qū)間距離短、列車運(yùn)行密度高，列車在全線運(yùn)行過(guò)程中必將有頻繁的啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程。同時(shí)要求列車啟動(dòng)加速度和制動(dòng)減速度大，制動(dòng)平穩(wěn)并具有良好的啟動(dòng)和制動(dòng)性能。從能量轉(zhuǎn)換的角度看，列車制動(dòng)能量是相當(dāng)可觀的。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，地鐵車輛再生制動(dòng)可以產(chǎn)生的反饋電能一般為車輛牽引能耗的40％~50%，甚至更多。

隨著，城市軌道交通車輛交流傳動(dòng)技術(shù)的飛速發(fā)展，車輛再生制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)換為電能的效率有了較大的提高。若能夠從系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面充分實(shí)現(xiàn)列車再生制動(dòng)時(shí)二次電能的有效利用，將對(duì)軌道交通節(jié)能將產(chǎn)生重要影響。

三、列車制動(dòng)產(chǎn)生多余電能的處理方式

多余的制動(dòng)能量處理的方式主要分為消耗型、儲(chǔ)能型和逆變回饋型等三種基本模式。

1 消耗型

消耗型能量反饋裝置工作原理主要是通過(guò)列車上自帶的電阻或者地面上設(shè)置的電阻柜將車輛制動(dòng)產(chǎn)生的多余的電能通過(guò)發(fā)熱消耗。該裝置主要是由地面電阻柜、投切控制柜、斬波柜等柜體組成，不同柜體之前通過(guò)電纜實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)通。目前國(guó)內(nèi)使用較多的為該類型。能量消耗型裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟。但其存在兩方面的弊端，一方面造成了電能的極大浪費(fèi)，另一方面會(huì)引起隧道和站內(nèi)的環(huán)境溫度升高，增加了環(huán)控系統(tǒng)的工作負(fù)荷。消耗性能量消耗裝置技術(shù)造成了能源浪費(fèi)，背離了國(guó)家提倡的低碳、環(huán)保理念。

2 儲(chǔ)能型

儲(chǔ)能型裝置工作原理主要是通過(guò)電能儲(chǔ)存介質(zhì)將列車制動(dòng)產(chǎn)生的多余的能量暫時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)存，以便在系統(tǒng)需要的時(shí)候再反饋出去利用。從電能儲(chǔ)存介質(zhì)不同來(lái)分，儲(chǔ)能型可以分為超級(jí)電容儲(chǔ)能型、飛輪裝置儲(chǔ)能型。兩種儲(chǔ)能形式的儲(chǔ)存介質(zhì)不同，基本原理是相同的。

2.1 超級(jí)電容儲(chǔ)能型

超級(jí)電容儲(chǔ)能型裝置主要是利用電容的充放電原理實(shí)現(xiàn)車輛再生電能的吸收和利用。儲(chǔ)能裝置主要采用IGBT逆變器將列車的再生制動(dòng)能量吸收到大容量電容器組，當(dāng)供電區(qū)間內(nèi)有列車起動(dòng)、加速需要取流時(shí)，該裝置將所儲(chǔ)存的電能釋放出去進(jìn)行利用。該吸收裝置的電氣系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能電容器組、IGBT斬波器、直流快速斷路器、電動(dòng)隔離開關(guān)、傳感器和微機(jī)控制單元等組成，其原理詳見圖3。電容靜態(tài)儲(chǔ)能裝置具有儲(chǔ)能（儲(chǔ)存車輛再生電能）和穩(wěn)壓（穩(wěn)定牽引網(wǎng)電壓）兩種工作模式。該類型的裝置基礎(chǔ)技術(shù)、電容品質(zhì)及容量要求很高，國(guó)內(nèi)已處于研究試驗(yàn)及應(yīng)用階段。

2.2 飛輪儲(chǔ)能型

再生制動(dòng)能量吸收裝置由控制隔離、斬波器、飛輪儲(chǔ)能三部分組成，直接接在變電所正負(fù)母線間或牽引網(wǎng)和回流軌間，其核心技術(shù)是利用核物理工業(yè)的物質(zhì)分離衍生技術(shù)而制造的飛輪，該裝置設(shè)置在真空殼體內(nèi)，飛輪經(jīng)過(guò)特殊材料和加工工藝制成的軸支撐在底部結(jié)構(gòu)上。該技術(shù)特點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜，基礎(chǔ)技術(shù)、材料以及制造工藝水平要求很高，在國(guó)內(nèi)尚處于技術(shù)研究階段。

3 逆變回饋型

逆變型回饋裝置主要有變壓器、斷路器、逆變器、快速開關(guān)以及控制單元等模塊組成。根據(jù)回饋電壓等級(jí)不同，可以分為回饋至400V低壓、1180V中壓、10kV/35kV高壓三種不同的形式。三種形式優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表詳見表1：

表1 回饋至不同電壓等級(jí)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表

目前，國(guó)內(nèi)所采用的逆變回饋型逆變吸收裝置主要以回饋至10kV/35kV中壓網(wǎng)絡(luò)為主，其原理圖詳見圖5。反饋至10kV/35kV中壓網(wǎng)絡(luò)具有系統(tǒng)容量大、抗干擾能力強(qiáng)、對(duì)供電系統(tǒng)中的其他負(fù)荷影響較小等優(yōu)勢(shì)。逆變回饋至0.4kV及1.18kV電壓等級(jí)的技術(shù)和產(chǎn)品目前國(guó)內(nèi)有研究機(jī)構(gòu)正在進(jìn)行研究，并且已進(jìn)行掛網(wǎng)試驗(yàn)。逆變回饋至10kV/35kV中壓網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)和產(chǎn)品在國(guó)外已經(jīng)成熟，在國(guó)內(nèi)也有在線運(yùn)營(yíng)的工程實(shí)例，是目前主流的發(fā)展方向。

圖1逆變回饋型裝置原理示意圖

四、電能反饋吸收因素分析

列車制動(dòng)產(chǎn)生的電能反饋比例與車輛的特性、行車運(yùn)行組織、線路特征、制動(dòng)能量反饋裝置設(shè)置點(diǎn)密切相關(guān)。城市軌道交通的運(yùn)行存在明顯的早晚高峰特征，有不同的運(yùn)行時(shí)刻表。最小行車間隔一般為2分鐘，最長(zhǎng)行車間隔一般達(dá)到6~10分鐘。一般而言，當(dāng)行車密度較高時(shí)列車再生制動(dòng)時(shí)向牽引網(wǎng)回饋的電能，基本上能夠被在線運(yùn)行的其他列車所利吸收，實(shí)現(xiàn)電能的二次利用。當(dāng)行車密度較低時(shí)，列車再生制動(dòng)時(shí)向牽引網(wǎng)回饋的電能全部被在線運(yùn)行的其他列車吸收的概率較低。有資料表明，當(dāng)列車發(fā)車間隔大于10 min時(shí)，再生制動(dòng)能量被其他在線車輛吸收的概率幾乎為零。

五、投入后的經(jīng)濟(jì)效益模擬計(jì)算分析

1、以廣州地鐵六號(hào)線潯峰崗、黃沙站為例。

廣州地鐵六號(hào)線由于種種原因全線未設(shè)置制動(dòng)能量回饋裝置?，F(xiàn)假設(shè)在線路終端牽引站潯峰崗站，線路中間牽引站黃沙站兩車站設(shè)置能量回饋裝置為例模擬計(jì)算，分別算出20對(duì)/小時(shí)、10對(duì)/小時(shí)、8對(duì)/小時(shí)和6對(duì)/小時(shí)情況下潯峰崗牽引所、黃沙牽引所每小時(shí)吸收的再生功率如下表2所示。

表2 潯峰崗、黃沙站吸收功率模擬計(jì)算表

因此，通過(guò)模擬軟件計(jì)算理論上預(yù)計(jì)潯峰崗站和黃沙站每年回饋的能量節(jié)省的電費(fèi)分別為42.75萬(wàn)元和5.77萬(wàn)元。詳細(xì)見下表3所示。

表3 潯峰崗、黃沙站年節(jié)省電費(fèi)統(tǒng)計(jì)表

2、以北京地鐵14號(hào)線園博園及大井站為例。

北京地鐵14號(hào)線已經(jīng)設(shè)置了制動(dòng)能量回饋裝置，并且已經(jīng)投入運(yùn)營(yíng)。以園博園及大井站牽引所的車站為例，通過(guò)軟件模擬計(jì)算分析得表5數(shù)據(jù)：

表4園博園、大井站年節(jié)省電費(fèi)統(tǒng)計(jì)表

單站平均每月回饋電度2737度，每月可節(jié)約8.2萬(wàn)度，每年可節(jié)約98.5萬(wàn)度，按北京地鐵用電取費(fèi)0.85元/度計(jì)算，每年每站節(jié)約電費(fèi)83.7萬(wàn)元。總體來(lái)說(shuō)采用中壓回饋裝置節(jié)能效果顯著。

以上是舉例不同地區(qū)兩條城市軌道交通4個(gè)車站設(shè)置了制動(dòng)能量反饋裝置后，模擬計(jì)算得出每年所節(jié)省的電費(fèi)。通過(guò)計(jì)算分析可知，設(shè)置能量回饋裝置后每個(gè)線路特點(diǎn)相近的車站節(jié)能效果相差不大，具有一定的代表性。城市軌道交通根據(jù)城市發(fā)展，線路一般規(guī)劃成線網(wǎng)，設(shè)置較多的車站。如全部采用了制動(dòng)能量再生利用裝置，其經(jīng)濟(jì)效應(yīng)則更加突出。

六結(jié)論

從上述系統(tǒng)方案介紹以及模擬計(jì)算可以看出，制動(dòng)能量消耗型技術(shù)方案不具備綠色環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念，制動(dòng)能量回饋，尤其是回饋到中壓交流供電網(wǎng)的回饋方案具備回饋容量大、利用效率高、與既有供電系統(tǒng)兼容性好、造價(jià)適中，同時(shí)還能節(jié)約牽引列車或地面吸收設(shè)備成本，有效降低城市軌道交通運(yùn)營(yíng)成本，值得在軌道交通行業(yè)推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 張鐵軍，陳 雪， 陳廣贊， 林麗. 城軌供電系統(tǒng)新型再生制動(dòng)能量回饋系統(tǒng).大功率變流技術(shù)，2011(5)：37-40

電能質(zhì)量分析儀范文第3篇

[關(guān)鍵詞]電能質(zhì)量；測(cè)量；諧波；治理裝置

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）06-0013-01

一、基本信息

1.概況：根據(jù)神華神東研究院的安排，對(duì)錦界煤礦進(jìn)行了用電電能質(zhì)量測(cè)試。測(cè)試時(shí)間從10月14號(hào)開始到12月2號(hào)，對(duì)神東公司錦界煤礦的中央1號(hào)變電所、中央2號(hào)變電所、盤區(qū)1號(hào)變電所、盤區(qū)2號(hào)變電所、3-1煤一部膠帶機(jī)頭變電所、3-1煤二部膠帶機(jī)變電所、1號(hào)主井變電所、2號(hào)主井變電所、主井35kV變電站、青草界110kV變電站、1#風(fēng)井35kV變電站、35kV箱式變電站、1號(hào)通風(fēng)機(jī)房變電所、2號(hào)主通風(fēng)機(jī)變電所進(jìn)行了電能質(zhì)量測(cè)試。

2.測(cè)試目的：對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)試，并對(duì)負(fù)荷造成的電能質(zhì)量問(wèn)題作出評(píng)價(jià)。

3.測(cè)試儀器：FLUKE 435型電能質(zhì)量分析儀 1臺(tái)、PC筆記本電腦1臺(tái)、數(shù)據(jù)分析軟件1套。

4.測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)：執(zhí)行國(guó)家頒布的電能質(zhì)量方面的標(biāo)準(zhǔn)：《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14549-93）、《電網(wǎng)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定》（原電力工業(yè)部的）、《電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（GB/T 15945-1995）、《電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差》（GB12325-90）、《電能質(zhì)量 電壓允許波動(dòng)和閃變》（GB/T12326-2008）、《電能質(zhì)量 三相電壓允許不平衡》（GB/T 15543-2008）

5.測(cè)試信號(hào)的抽取：電壓信號(hào)取10kV側(cè)測(cè)量PT的二次回路試驗(yàn)端子接入電能質(zhì)量分析儀的電壓輸入端；電流信號(hào)取自10kV母線測(cè)量CT的二次回路試驗(yàn)端子接入電能質(zhì)量分析儀的電流入端。

6.主要測(cè)試內(nèi)容：本次電能質(zhì)量測(cè)試的主要內(nèi)容為：供電電壓、電流狀況；功率（包括有功、無(wú)功功率）狀況；功率因數(shù)狀況；電網(wǎng)諧波狀況

7.測(cè)試儀器的設(shè)置：用電能質(zhì)量分析儀測(cè)量，將儀器設(shè)置為自動(dòng)測(cè)量、存儲(chǔ)模式。

8.數(shù)據(jù)處理方法：測(cè)試完畢后利用軟件后臺(tái)分析功能，對(duì)存盤數(shù)據(jù)文件統(tǒng)計(jì)分析，得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。

二、各測(cè)試點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)

本次共計(jì)測(cè)量77個(gè)點(diǎn)，整理測(cè)試報(bào)告60份，其他測(cè)試點(diǎn)由于未帶負(fù)載運(yùn)行，不具備參考意義，因此未出具測(cè)試報(bào)告。經(jīng)過(guò)測(cè)試計(jì)算，主井35kV變電站10kV母線總諧波電流為：3次19.8A，5次6A，11次8.3A，13次7.8A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知，3次、11次和13次諧波電流已逼近國(guó)標(biāo)允許值。1#風(fēng)井35kV變電站10kV母線總諧波電流為：3次6.4A，5次11.3A，11次8.7A，13次6.8A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知，11次和13次諧波電流已逼近國(guó)標(biāo)允許值。1#主通風(fēng)機(jī)變電所10kV母線總諧波電流很小，在國(guó)標(biāo)允許范圍內(nèi)。2#主通風(fēng)機(jī)變電所10kV母線總諧波電流很小，在國(guó)標(biāo)允許范圍內(nèi)。1#主井變電站10kV母線總諧波電流為：3次55.4A，5次7.8A，11次25A，13次9.2A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知， 3次、11次和13次諧波超標(biāo)，其中3次和11次嚴(yán)重超標(biāo)。中央1#變電所10kV母線總諧波電流為：3次6.6A，5次20.3A，7次8.4A，11次6.9A，13次5.1A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知， 5次諧波嚴(yán)重超標(biāo)。中央2#變電所10kV母線總諧波電流為：3次9.9A，5次10.9A，7次6.1A，11次6A，13次4A，17次5.8A，19次8.7A，21次3.8A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知， 19次和21次諧波超標(biāo)。

由于現(xiàn)場(chǎng)條件限制，盤區(qū)2#變電所只測(cè)試了2臺(tái)開關(guān)柜的電能質(zhì)量，無(wú)法判斷其10kV母線諧波是否超標(biāo)。盤區(qū)4#變電所只測(cè)試了1臺(tái)開關(guān)柜的電能質(zhì)量，無(wú)法判斷其10kV母線諧波是否超標(biāo)。3-1煤二部機(jī)頭變電所只測(cè)試了1臺(tái)開關(guān)柜的電能質(zhì)量，無(wú)法判斷其10kV母線諧波是否超標(biāo)。經(jīng)過(guò)計(jì)算，盤區(qū)1#變電所10kV母線各次諧波均未超標(biāo)。3-1煤一部膠帶機(jī)頭變電所10kV母線總諧波電流為：3次2A，5次17.5A，7次6.7A，11次2.7A，13次2.9A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知， 各次諧波均未超標(biāo)。2#主井變電站10kV母線各次諧波電流均未超標(biāo)。110kV變電站10kV母線總諧波電流為：3次5A，5次8.8A，7次7.1A，與國(guó)標(biāo)限值比較可知，各次諧波均未超標(biāo)。

三、各變電所電能質(zhì)量治理方式和容量計(jì)算

1、根據(jù)測(cè)試分析，有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）由于10kV以下的各條支路的負(fù)荷率普遍都較低，其諧波含量都沒(méi)有超過(guò)國(guó)變，因此不需要進(jìn)行治理。

（2）35kV變電站由于裝有SVC裝置，主要為3次、5次、7次和11次特征次諧波，而且含量也沒(méi)有超過(guò)國(guó)標(biāo)，不需進(jìn)行治理。

（3）10kV母線有1#主井變電站10kV母線、中央1#變電所10kV母線、中央2#變電所10kV母線的諧波含量超標(biāo)，需要進(jìn)行治理。

2、1#主井變電站10kV母線

需要吸收55.4A的3次、7.8A的5次、25A的11次諧波和9.2A的13次諧波。考慮投入有源濾波裝置按照最惡劣的情況考慮（各次諧波的峰值出現(xiàn)在同一個(gè)時(shí)刻），并為擴(kuò)能留有裕量，等效基波電流為599.8A，容量為10.388MVA的級(jí)聯(lián)式APF。實(shí)際中，按照經(jīng)驗(yàn)考慮，設(shè)置容量為10.388MVA*0.8=8.3MVA即可。

3、中央1#變電所10kV母線

需要吸收6.6A的3次、20.3A的5次、8.4A的7次諧波、6.9A的11次諧波和5.1A的13次諧波。考慮投入有源濾波裝置按照最惡劣的情況考慮（各次諧波的峰值出現(xiàn)在同一個(gè)時(shí)刻），并為擴(kuò)能留有裕量，等效基波電流為302A，容量為5.2MVA的級(jí)聯(lián)式APF。實(shí)際中，按照經(jīng)驗(yàn)考慮，設(shè)置容量為5.2MVA*0.8=4.16MVA即可。

4、中央2#變電所10kV母線

需要吸收9.9A的3次、10.9A的5次、6.1A的7次諧波、6A的11次諧波、4A的13次諧波、5.8A的17次諧波、8.7A的19次諧波、3.8A的21次諧波?？紤]投入有源濾波裝置按照最惡劣的情況考慮（各次諧波的峰值出現(xiàn)在同一個(gè)時(shí)刻），并為擴(kuò)能留有裕量，等效基波流為630A，容量為10.9MVA的級(jí)聯(lián)式APF。實(shí)際中，按照經(jīng)驗(yàn)考慮，設(shè)置容量為10.9MVA*0.8=8.72MVA即可。

四、治理方案制定

根據(jù)對(duì)開關(guān)柜進(jìn)行電能質(zhì)量測(cè)試，分析了各變電所電能質(zhì)量治理方式和容量計(jì)算，最終選定治理裝置為SVG/APF。SVG/APF 是一種由電壓型變流器構(gòu)成的并聯(lián)型無(wú)功補(bǔ)償裝置，它能發(fā)出無(wú)功或吸收無(wú)功，產(chǎn)生頻率幅值可控的諧波電流，能實(shí)現(xiàn)以下幾種功能：

（1）動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功，改善母線電壓，提高變電站功率因數(shù)；

（2）吸收負(fù)荷低次諧波電流，降低其對(duì)電力系統(tǒng)的不良影響；

（3）對(duì)電網(wǎng)設(shè)備及負(fù)荷狀態(tài)突變能振蕩阻尼，起穩(wěn)定性作用；

SVG/APF 具有以下特點(diǎn)：

（1）能夠提供從感性到容性的連續(xù)、平滑、動(dòng)態(tài)、快速的無(wú)功功率補(bǔ)償；

（2）基于IGBT逆變器，不會(huì)發(fā)生諧波放大及諧振，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)不敏感，安全性與穩(wěn)定性好；

（3）不僅不產(chǎn)生諧波，而且同時(shí)具備諧波補(bǔ)償功能，在動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，可對(duì)13次以下的諧波進(jìn)行濾除

（4）SVG響應(yīng)時(shí)間一般不大于5ms，用于配電網(wǎng)時(shí)，閃變抑制效果非常好；

（5）SVG為電流源特性，輸出無(wú)功電流不受母線電壓影響，電流源特性也使SVG具備較強(qiáng)的短期過(guò)載能力，可用來(lái)進(jìn)一步提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性；

（6）成本低，裝置自身運(yùn)行可靠性高；

（7）占地面積小，是同容量傳統(tǒng)SVC的1/3到1/2，移動(dòng)性、擴(kuò)展性好。

（8）SVG能在一定范圍內(nèi)提供有功功率，減少有功功率沖擊；

（9）SVG中電容、電感等元件采用了與SVC完全不同的技術(shù)和制作工藝，運(yùn)行過(guò)程中電磁噪聲顯著降低；

（10）SVG的運(yùn)行損耗要比同容量SVC小，運(yùn)行成本低。

參考文獻(xiàn)

[1] 賀天才.煤礦電網(wǎng)電能質(zhì)量測(cè)試分析與研究[J].煤炭工程，2008（9）：70-72.

電能質(zhì)量分析儀范文第4篇

【關(guān)鍵詞】 諧波 有源濾波器 供電系統(tǒng)

伴隨電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展， 各種新型電力電子設(shè)備廣泛被使用。新型電力電子產(chǎn)品改善著人們的生活中質(zhì)量，提高著企業(yè)的生產(chǎn)效率。但由于這些設(shè)備的非線性和多樣性特點(diǎn)， 產(chǎn)生大量的諧波并注入電網(wǎng)， 導(dǎo)致電網(wǎng)的供電質(zhì)量下降，可能造成居民、企業(yè)用電設(shè)備的異常甚至損壞。

針對(duì)非線性負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的危害日益嚴(yán)重，有源電力濾波器（APF）作為一種理想的諧波裝置，能夠?qū)︻l率和幅值均發(fā)生變化的諧波進(jìn)行消除，有源電力濾波設(shè)備優(yōu)于傳統(tǒng)無(wú)源濾波器，并在未來(lái)與智能控制結(jié)合的路上越來(lái)越遠(yuǎn)。

1 高次諧波危害

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多非線性電氣產(chǎn)品在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用，如節(jié)能燈、變頻器、整流器等。這些非線性電氣產(chǎn)品給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也給電力系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重諧波污染問(wèn)題，大量高次諧波會(huì)引起電壓畸變，導(dǎo)致電機(jī)發(fā)熱、設(shè)備損壞等問(wèn)題，對(duì)生活、生產(chǎn)用電造成很大隱患。其主要表現(xiàn)有：

（1）高次諧波使電氣設(shè)備如電機(jī)、電纜、變壓器等產(chǎn)生附件的諧波損耗，降低設(shè)備的使用效率，使絕緣線路過(guò)熱甚至發(fā)生火災(zāi)。（2）高次諧波可以影響各種用電設(shè)備的正常運(yùn)行，引起設(shè)備機(jī)械振動(dòng)、噪音和過(guò)電壓，嚴(yán)重甚至損壞設(shè)備。（3）高次諧波會(huì)與電容器、高壓電纜的對(duì)地電容之間產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使諧波放大，導(dǎo)致電力系統(tǒng)事故。（4）高次諧波可能會(huì)導(dǎo)致通訊系統(tǒng)失靈、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，還可能會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表測(cè)量失真。

2 10kV系統(tǒng)高次諧波

2.1 供電系統(tǒng)高次諧波允許電流

國(guó)標(biāo)《GB/T 14549-93 電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》[1]對(duì)10kV母線各次諧波限值要求（表1、2）：

諧波電流允許值當(dāng)系統(tǒng)公共連接點(diǎn)最小短路容量不同于上表基準(zhǔn)短路容量時(shí)，按公式（1）修正上表中的諧波電流允許值：

2.2 高次諧波電流計(jì)算

兩個(gè)諧波源的同次諧波電流在一條線路的同一相上疊加當(dāng)相位角已知時(shí)按下式計(jì)算

兩個(gè)以上同次諧波電流疊加時(shí)首先將兩個(gè)諧波電流疊加然后再與第三個(gè)諧波電流相疊加以此類推。

2.3 實(shí)例

某礦區(qū)因諧波問(wèn)題，曾出現(xiàn)電容器爆炸、電纜發(fā)熱、變壓器響聲異常等情況，給礦區(qū)生產(chǎn)埋下安全隱患，對(duì)企業(yè)財(cái)產(chǎn)、人身安全來(lái)帶嚴(yán)重威脅。

為測(cè)定系統(tǒng)中諧波含量，特制定采集方案：首先采用FLUKE 435型電能質(zhì)量分析儀對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。測(cè)量數(shù)據(jù)選?。弘妷簲?shù)據(jù)取10kV側(cè)測(cè)量PT的二次回路試驗(yàn)端子接入電能質(zhì)量分析儀的電壓輸入端；電流數(shù)據(jù)取自10kV母線測(cè)量CT的二次回路試驗(yàn)端子接入電能質(zhì)量分析儀的電流輸入端。采集數(shù)據(jù)如下：

以3次諧波為例計(jì)算方式如下：

首先確定系統(tǒng)基準(zhǔn)短路容量，得到諧波電流允許值。如系統(tǒng)基準(zhǔn)短路容量是100MVA，系統(tǒng)諧波電流允許值為表2電流允許值；系統(tǒng)基準(zhǔn)短路容量不是100MVA，則利用公式（1）計(jì)算出諧波電流允許值；（實(shí)例礦區(qū)系統(tǒng)基準(zhǔn)短路容量為100MVA）

再將表4至表11中3次諧波電流測(cè)試數(shù)據(jù)，按照兩個(gè)以上同次諧波電流疊加時(shí)首先將兩個(gè)諧波電流疊加然后再與第三個(gè)諧波電流相疊加的方式，以此類推代入公式（3）。

各次諧波經(jīng)過(guò)計(jì)算，某礦區(qū)10kV電力系統(tǒng)中總諧波電流為：3次6.6A，5次20.3A，7次8.4A，11次6.9A，13次5.1A，與表2國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 14549-93》限值比較可知， 5次諧波超標(biāo)。

3 有源電力濾波器（APF）

3.1 有源電力濾波器（APF）原理

有源電力濾波器（APF：Active power filter）進(jìn)行可以對(duì)電力系統(tǒng)中諧波進(jìn)行治理，APF是一種用于動(dòng)態(tài)消除諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置，APF適用于不同頻率、不同大小的諧波抑制及補(bǔ)償。APF可以通過(guò)采樣線路中電流，分離出存在各次諧波和無(wú)功分量，根據(jù)諧波和無(wú)功量快速響應(yīng)，主動(dòng)輸出相應(yīng)大小、頻率和相位的電流，抵消系統(tǒng)中負(fù)載諧波電流，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)消諧及無(wú)功補(bǔ)償。

APF通過(guò)電力系統(tǒng)中電流互感器檢測(cè)負(fù)載電流，再通過(guò)APF內(nèi)部數(shù)字信號(hào)處理器（DSP）提取出負(fù)載電流中的諧波成分，然后通過(guò)脈沖寬度調(diào)制（PWM）發(fā)送控制信號(hào)給APF內(nèi)部的絕緣柵雙極型晶體管（IGBT），IGBT快速開斷逆變裝置產(chǎn)生一個(gè)和系統(tǒng)中負(fù)載諧波電流大小相等、方向相反的諧波電流，使其流入電力系統(tǒng)與負(fù)載產(chǎn)生的諧波電流疊加，達(dá)到消除諧波的目的。

APF分為并聯(lián)型和串聯(lián)型，并聯(lián)型APF主要是消除電流諧波，串聯(lián)型APF主要是消除電壓諧波引起的問(wèn)題。

電力系統(tǒng)增加APF設(shè)備改善10kV系統(tǒng)電能質(zhì)量，消除系統(tǒng)高次諧波。APF裝置配置時(shí)需要考慮系統(tǒng)等效基波電流、容量，并為擴(kuò)能留有裕量。

3.2 APF的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

對(duì)于電力系統(tǒng)諧波的治理，20世紀(jì)80年代前多采用LC濾波器，也稱無(wú)源濾波器。LC濾波器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)，但存在一定的缺陷。比如，無(wú)源濾波器的設(shè)置需根據(jù)電力系統(tǒng)的諧波頻率，且只能濾除特定諧波，并有可能存在與電力系統(tǒng)發(fā)生諧振。APF是一種用于動(dòng)態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無(wú)功的新型電力電子裝置。它能夠消除大小和頻率不同的諧波、并對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。APF裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)濾波器的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償；達(dá)到既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無(wú)功的現(xiàn)代工業(yè)要求[2]。

APF裝置的優(yōu)點(diǎn)：（1）可以消除2-50次諧波，提高供電電能質(zhì)量；（2）消諧響應(yīng)速度快；（3）具備濾波功能和無(wú)功補(bǔ)償功能；（4）具備自我保護(hù)功能；（5）噪音小、損耗低。

APF裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)電能質(zhì)量及用電客戶都起著重要的作用，如利用消除諧波、補(bǔ)償無(wú)功不僅保證了電能質(zhì)量，也減少了諧波對(duì)配電變壓器的損害，延長(zhǎng)變壓器使用壽命；減少了事故停電，保障供電的安全性、穩(wěn)定性；減少了諧波對(duì)配電設(shè)備的損害，降低維護(hù)工作量和維護(hù)檢修費(fèi)用，同時(shí)有效延長(zhǎng)居民用電設(shè)備的壽命，減少居民的經(jīng)濟(jì)損失；補(bǔ)償諧波無(wú)功功率，同時(shí)保障基波無(wú)功功率補(bǔ)償，減少電能損失，提高供電能力[3]。

3.3 APF的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和芯片技術(shù)的發(fā)展，智能控制方法將逐步進(jìn)入實(shí)用化階段。將智能控制方法用于控制有源電力濾波器（active power filter，APF）可大大提高APF 的各項(xiàng)性能。APF利用并聯(lián)型和串聯(lián)型及系統(tǒng)情況可以組成多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，無(wú)論什么樣的結(jié)構(gòu)，APF的控制部分的選取是至關(guān)重要的，這決定著能否獲得優(yōu)良的補(bǔ)償特性。APF起初將脈寬調(diào)制（PWM）的實(shí)現(xiàn)方法作為控制方法，包括三角波比較法、空間矢量法、滯環(huán)控制法、特定消諧PWM 法等。隨著工業(yè)的發(fā)展對(duì)電能質(zhì)量提出更高的要求，對(duì)電網(wǎng)的諧波限制也越來(lái)越嚴(yán)格，常規(guī)的PWM控制方法已難以滿足要求。伴隨科學(xué)技術(shù)發(fā)展APF控制方法出現(xiàn)了重復(fù)控制、模糊控制、常規(guī)比例C積分控制、無(wú)差拍控制、變結(jié)構(gòu)控制、預(yù)測(cè)控制、自適應(yīng)控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。其中模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等屬于智能控制方法，是控制論、系統(tǒng)論、信息論和計(jì)算機(jī)技術(shù)交叉結(jié)合的產(chǎn)物，在處理實(shí)時(shí)變化、復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)有明顯的優(yōu)勢(shì)。

APF的控制方法是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，而智能控制方法則是研究的重點(diǎn)。目前，智能控制在APF中的應(yīng)用正逐步進(jìn)入實(shí)踐階段，其應(yīng)用研究已有了長(zhǎng)足的進(jìn)展。在APF自動(dòng)控制中，存在著大量的優(yōu)化問(wèn)題，隨著對(duì)APF性能要求的提高，利用遺傳算法進(jìn)行參數(shù)尋優(yōu)，之后控制輸出最合理的電流及無(wú)功，這對(duì)APF研究是一項(xiàng)有意義的工作。由于APF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的運(yùn)算量大，大部分文獻(xiàn)中都只給出仿真試驗(yàn)結(jié)果，但近年已有采用數(shù)字信號(hào)處理器控制的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。智能控制有源電力濾波器，絕大部分只是控制器的某個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)用了智能控制方法，如電流環(huán)采用智能控制，而電壓環(huán)依舊采用常規(guī)比例-積分控制，因此APF整體性能的改進(jìn)在很大程度上會(huì)受到限制。如果全部環(huán)節(jié)均采用智能控制，理論上會(huì)很大程度的提高APF的性能，但由于實(shí)現(xiàn)起來(lái)復(fù)雜，這方面的應(yīng)用還需要進(jìn)一步深入研究。APF屬于非線性系統(tǒng)控制，將智能控制方法和非線性控制方法相結(jié)合更能提高APF的性能，將來(lái)會(huì)是一個(gè)較有前途的發(fā)展方向[4]。

4 結(jié)語(yǔ)

非線性負(fù)載的應(yīng)用會(huì)在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波，對(duì)供電質(zhì)量造成污染，按照國(guó)標(biāo)對(duì)電能質(zhì)量的要求，應(yīng)用APF設(shè)備消除諧波，改善電能質(zhì)量，從而消除由諧波引起的各種故障和事故，能為人們的生活、安全生產(chǎn)帶來(lái)有力保證。APF作為諧波消除提高電能質(zhì)量的有效設(shè)備的一種，在我國(guó)隨著電能質(zhì)量治理的深入，逐步在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用和市場(chǎng)銷售被越來(lái)越多的人所認(rèn)識(shí)，隨著各種電力電子技術(shù)的迅速發(fā)展及使用，智能控制的深入研究，APF具有很大的發(fā)展前景和市場(chǎng)潛力。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB/T14549―93，電能質(zhì)量，公用電網(wǎng)諧波，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]程少煒，潘斌，張挺，邱書明，陳宗源.APF諧波抑制技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用[J].電氣傳動(dòng)，2012（5）：42.

電能質(zhì)量分析儀范文第5篇

關(guān)鍵詞：自動(dòng)扶梯；能耗分析；節(jié)能控制；節(jié)能需求；能效測(cè)量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TU857 文章編號(hào)：1009-2374（2016）13-0084-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.13.040

自動(dòng)扶梯給人們出行帶來(lái)了極大的方便，其經(jīng)常出現(xiàn)在公共場(chǎng)所中，譬如機(jī)場(chǎng)、地鐵站、商場(chǎng)等。與此同時(shí)，自動(dòng)扶梯雖然為人們帶來(lái)了便利，但是也帶來(lái)了電能的巨大浪費(fèi)，故需要對(duì)自動(dòng)扶梯的能耗進(jìn)行分析，從實(shí)際出發(fā)，解決其耗電量大的問(wèn)題。筆者在文中對(duì)自動(dòng)扶梯的三種節(jié)能方式，即Y??轉(zhuǎn)換節(jié)能方式、自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式、變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式分別進(jìn)行了探究，以尋求效果較好的節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)。

1 自動(dòng)扶梯的市場(chǎng)現(xiàn)狀與節(jié)能需求

當(dāng)前自動(dòng)扶梯應(yīng)用廣泛，在超市、機(jī)場(chǎng)、地鐵站等都能夠看見它的身影，其具有輸送量較大、便利快捷等優(yōu)勢(shì)，給予乘客方便，但是也具有一定的缺陷，即無(wú)論客流量大小甚至空轉(zhuǎn)，都會(huì)以額定速度運(yùn)行。顯然這樣的情況在自動(dòng)扶梯客流量較小或者沒(méi)有時(shí)將會(huì)耗費(fèi)大量的電能，同時(shí)使機(jī)器磨損程度嚴(yán)重，大大地降低自動(dòng)扶梯的使用壽命。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)已有近7萬(wàn)臺(tái)自動(dòng)扶梯投入使用，其數(shù)量每年以11%左右的速度增加。其中95%以上的設(shè)備為非節(jié)能自動(dòng)扶梯，可想而知其耗費(fèi)的電能是巨大的。保守估計(jì)，全國(guó)每年有近2×108～5×108kW?h的電能浪費(fèi)在自動(dòng)扶梯上。

因此，我們需要根據(jù)實(shí)際使用情況，在不同的工況下采用不同的節(jié)能控制技術(shù)以達(dá)到節(jié)能的目的，如PLC與變頻器相結(jié)合的節(jié)能控制系統(tǒng)等。通過(guò)采用不同的節(jié)能控制系統(tǒng)，能夠有效地節(jié)約電能，提高自動(dòng)扶梯的使用壽命，滿足國(guó)家的環(huán)保要求。

2 自動(dòng)扶梯能效測(cè)量

要對(duì)自動(dòng)扶梯的能耗分析及節(jié)能控制探究，對(duì)其能效測(cè)量是必不可少的環(huán)節(jié)。測(cè)量步驟可分為四步：（1）選取測(cè)量對(duì)象及其能耗限定值；（2）測(cè)量?jī)x器的選擇；（3）運(yùn)行功率測(cè)量點(diǎn)的選??；（4）測(cè)量工況。筆者下面對(duì)其分別介紹：

2.1 選取測(cè)量對(duì)象及其能耗限定值

由于目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有制定出統(tǒng)一的自動(dòng)扶梯能效標(biāo)準(zhǔn)，并且國(guó)際上也還沒(méi)有相關(guān)文件標(biāo)準(zhǔn)可供參考，故測(cè)量結(jié)果可參考某署的《自動(dòng)扶梯能效限定值標(biāo)準(zhǔn)》。該標(biāo)準(zhǔn)明確了公共服務(wù)自動(dòng)扶梯需要同時(shí)滿足兩個(gè)條件：（1）作為公共交通的一部分，包含出入口處；（2）每周運(yùn)行140小時(shí)左右（20小時(shí)/天），且設(shè)備在任何3小時(shí)間隔內(nèi)，能以100%制動(dòng)載荷連續(xù)運(yùn)行不小于1小時(shí)。

在不同的梯級(jí)寬度、提升高度和速度條件下，通過(guò)測(cè)量輸入功率可以發(fā)現(xiàn)，其與自動(dòng)扶梯的效率成反比?？紤]到結(jié)果的一致性，筆者選取自動(dòng)扶梯的提升高度為5m（±0.5m），梯級(jí)寬度為1000mm，額定速度為0.5m/s。

2.2 測(cè)量?jī)x器的選擇

測(cè)量?jī)x器有兩種可供選擇：一種是3169-20鉗形功率計(jì)；另一種是PW3198電能質(zhì)量分析儀。通過(guò)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，這兩款儀器都可以測(cè)量電流、電壓、有功功率、功率因數(shù)和THD（諧波畸變率），并且精度均可達(dá)到要求。3169-20鉗形功率計(jì)雖然價(jià)格低廉，但是處理數(shù)據(jù)步驟繁瑣；相反，PW3198電能質(zhì)量分析儀數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)大，易操作，但是價(jià)格昂貴。根據(jù)筆者單位的實(shí)際情況，此次測(cè)量選擇了3169-20鉗形功率計(jì)。

2.3 運(yùn)行功率測(cè)量點(diǎn)的選取

如圖1所示，通常在實(shí)際測(cè)量中需選取三個(gè)測(cè)量點(diǎn)，各個(gè)測(cè)量點(diǎn)的結(jié)果是不同的。其中測(cè)量點(diǎn)1的結(jié)果是驅(qū)動(dòng)電機(jī)、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備的總和；測(cè)量點(diǎn)2的結(jié)果是控制系統(tǒng)主要電路的能耗；測(cè)量點(diǎn)3的結(jié)果是輔助設(shè)備的能耗。筆者在此次研究中選取測(cè)量點(diǎn)1的結(jié)果，其余兩個(gè)結(jié)果作為參考。

2.4 測(cè)量工況

（1）空載上下運(yùn)行有功功率檢測(cè)：自動(dòng)扶梯的有功功率是重要的參數(shù)之一，該參數(shù)可反映機(jī)械效率的情況；（2）實(shí)際運(yùn)行有功功率檢測(cè)：筆者使用客流計(jì)數(shù)器實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，結(jié)合輸入有功功率，能夠推測(cè)出在不同載荷工況下消耗的電能值。

對(duì)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的目的是建立功率與載荷的函數(shù)關(guān)系以及在空載狀態(tài)下功率與速度的關(guān)系。在固定工況下自動(dòng)扶梯的功率變化較小，比較穩(wěn)定，可以從測(cè)得的數(shù)據(jù)中選取部分有效數(shù)據(jù)取平均值作為該工況下自動(dòng)扶梯的功率?？蛰d條件下，自動(dòng)扶梯的速度是預(yù)設(shè)好的，可以直接獲得。在其他載荷條件下的功率，通過(guò)擬合的方法能夠得到相應(yīng)的功率。

3 自動(dòng)扶梯能耗的影響因素

3.1 減速器及傳動(dòng)裝置的影響

減速器及傳動(dòng)裝置對(duì)自動(dòng)扶梯的能耗影響是相對(duì)較大的，其設(shè)計(jì)和布局的不同影響也不盡相同。鑒于測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，筆者在此次研究中選取在同一工況和載客量條件下的兩臺(tái)自動(dòng)扶梯進(jìn)行分析。其中某工程中的自動(dòng)扶梯的能耗是1.8kW，某制造商生產(chǎn)的自動(dòng)扶梯的能耗可達(dá)到4.8kW，這兩臺(tái)自動(dòng)扶梯能耗的差異性是減速器及傳動(dòng)裝置導(dǎo)致的。由此可見，減速器及傳動(dòng)裝置的影響是不能忽略的，必須加以重視。

3.2 維保質(zhì)量的影響

任何機(jī)械設(shè)備都需要定期維護(hù)檢修，自動(dòng)扶梯也不例外。按時(shí)檢修、定期維護(hù)和保養(yǎng)是其日常維護(hù)、檢修工作中不可或缺的環(huán)節(jié)。該項(xiàng)工作不僅能夠減低電能的消耗，而且能夠提升設(shè)備的使用壽命。譬如某廠商生產(chǎn)的型號(hào)和參數(shù)都相同的兩臺(tái)自動(dòng)扶梯，其中一臺(tái)自動(dòng)扶梯經(jīng)定期檢修、維護(hù)，在空載時(shí)運(yùn)行功率為1.8kW，而另一臺(tái)自動(dòng)扶梯未進(jìn)行定期維護(hù)、檢修，在空載時(shí)功率卻高達(dá)2.2kW，高出前者22.2%；再如，某工程有兩臺(tái)型號(hào)和參數(shù)完全一致的自動(dòng)扶梯，一臺(tái)經(jīng)長(zhǎng)期維修、養(yǎng)護(hù)后，上行空載運(yùn)行功率為2.3kW，另一臺(tái)未能保持定期檢修的設(shè)備功率為2.8kW，高出前者21.7%。由此可見，自動(dòng)扶梯運(yùn)行一段時(shí)間后需要定期維護(hù)、保養(yǎng)與檢修，這樣能夠有效降低其運(yùn)行能耗。

3.3 待機(jī)功率的影響

待機(jī)狀態(tài)是指自動(dòng)扶梯在不提供任何服務(wù)的情況下的狀態(tài)，通常分為兩種情況：（1）待機(jī)。自動(dòng)扶梯依靠感應(yīng)器檢測(cè)到乘客從入口進(jìn)入時(shí)，立即按照原來(lái)的運(yùn)行方向再次重啟。當(dāng)檢測(cè)一段時(shí)間內(nèi)無(wú)乘客搭乘時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入低速狀態(tài)運(yùn)行。再一段時(shí)間后仍未檢測(cè)到乘客搭乘時(shí)，自動(dòng)扶梯會(huì)進(jìn)入停止運(yùn)行的待機(jī)狀態(tài)。雖然這時(shí)設(shè)備進(jìn)入了待機(jī)狀態(tài)，但當(dāng)有乘客進(jìn)入時(shí)，為了快速響應(yīng)，其傳感器和驅(qū)動(dòng)器并沒(méi)有關(guān)閉，仍處于開啟狀態(tài)；（2）鑰匙關(guān)閉。在此種狀態(tài)下，自動(dòng)扶梯需要給運(yùn)行指示器供電，保證正常顯示，以便提醒乘客自動(dòng)扶梯處于停止?fàn)顟B(tài)，這種情況下會(huì)產(chǎn)生一些能量損失。

4 自動(dòng)扶梯的節(jié)能控制技術(shù)

4.1 Y-?轉(zhuǎn)換模式

Y-?驅(qū)動(dòng)（星三角驅(qū)動(dòng)）節(jié)能技術(shù)包括兩種方案：一種是自動(dòng)重新啟動(dòng)，另一種是Y??切換。自動(dòng)重新啟動(dòng)方案是在沒(méi)有乘客時(shí)讓自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行，當(dāng)有乘客進(jìn)入時(shí)再次啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行。這種方案雖然能夠達(dá)到節(jié)省電量的目的，但是頻繁啟動(dòng)與停止會(huì)加重自動(dòng)扶梯機(jī)械零部件的損傷，也會(huì)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)造成一定沖擊。倘若乘客中有老人、小孩，對(duì)自動(dòng)扶梯的自動(dòng)啟動(dòng)不能及時(shí)反應(yīng)，容易引發(fā)安全事故。Y-?切換方案則是按Y接法進(jìn)行啟動(dòng)扶梯，若自動(dòng)扶梯上沒(méi)有乘客，那么扶梯會(huì)按Y接法一直運(yùn)行下去；若有乘客時(shí)，則切換成?接法運(yùn)行，如此循環(huán)運(yùn)行。

實(shí)際測(cè)試數(shù)據(jù)表明，當(dāng)自動(dòng)扶梯處于空載或客流量極少的工況時(shí)，Y接法和?接法的自動(dòng)扶梯的運(yùn)行速度并沒(méi)有明顯的差異，但Y接法的節(jié)能效果比?接法要高20%左右。例如某車站的自動(dòng)扶梯，當(dāng)空載運(yùn)行時(shí)，采用Y接法時(shí)輸入有功功率是1.98kW，?接法時(shí)為2.62kW；其速度雖然不改變，但電能節(jié)省33.6%。

4.2 變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式

變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式主要通過(guò)使用變頻調(diào)速裝置來(lái)調(diào)節(jié)速度，如果有乘客進(jìn)入扶梯會(huì)按照額定速度運(yùn)行，若沒(méi)有乘客則保持低速運(yùn)行。變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能的具體運(yùn)行方式是：在自動(dòng)扶梯入口位置安裝感應(yīng)裝置，當(dāng)乘客進(jìn)入扶梯時(shí)，感應(yīng)乘客，然后向控制系統(tǒng)傳輸信號(hào)，啟動(dòng)自動(dòng)扶梯，按照預(yù)設(shè)速度運(yùn)行；當(dāng)沒(méi)有乘客搭乘扶梯時(shí)，感應(yīng)裝置沒(méi)有感應(yīng)到乘客，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的空載運(yùn)行后，控制系統(tǒng)會(huì)控制變頻器實(shí)現(xiàn)降速運(yùn)行，節(jié)省電能；當(dāng)感應(yīng)裝置再次感應(yīng)到有乘客到來(lái)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)控制變頻器，使自動(dòng)扶梯恢復(fù)預(yù)設(shè)速度運(yùn)行，如此循環(huán)運(yùn)行。這種方式對(duì)速度的控制是通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這樣不僅能夠降低電能的消耗，而且能夠減少機(jī)械磨損，從而提高自動(dòng)扶梯的使用壽命。

4.3 自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式

自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式是指在入口位置安裝感應(yīng)裝置，當(dāng)有乘客進(jìn)入扶梯時(shí)，設(shè)備感應(yīng)到信號(hào)，然后將信號(hào)傳送到控制系統(tǒng)，啟動(dòng)自動(dòng)扶梯。該方式有一個(gè)缺點(diǎn)，即會(huì)頻繁地啟動(dòng)自動(dòng)扶梯，給供電網(wǎng)絡(luò)造成沖擊，同時(shí)增加機(jī)械的磨損。

5 節(jié)能效果分析

采用Y??轉(zhuǎn)換節(jié)能方式，自動(dòng)扶梯輕載可以節(jié)能5%～21%，但當(dāng)承載率超過(guò)40%時(shí)，則無(wú)法實(shí)現(xiàn)節(jié)能；當(dāng)設(shè)備按額定速度運(yùn)行時(shí)，則與變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式的節(jié)能效果一致。變頻驅(qū)動(dòng)節(jié)能方式能夠根據(jù)不同的客流量設(shè)定不同的運(yùn)行速度，然而Y??轉(zhuǎn)換節(jié)能方式只能以額定速度運(yùn)行。

采用自動(dòng)運(yùn)行節(jié)能方式，如果有乘客時(shí)，則自動(dòng)扶梯以額定速度運(yùn)行；如果沒(méi)有乘客時(shí)，自動(dòng)扶梯則處于停止?fàn)顟B(tài)，故在客流較小時(shí)，該方式節(jié)能效果十分明顯。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)采用節(jié)能控制技術(shù)，能夠有效降低自動(dòng)扶梯在實(shí)際運(yùn)行中的電能消耗，并且能夠降低機(jī)械磨損，延長(zhǎng)使用壽命。相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，節(jié)能控制技術(shù)將會(huì)越來(lái)越成熟，進(jìn)而為自動(dòng)扶梯運(yùn)行節(jié)約更多的電能，提高經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)