電能質量檢測方法及應用研究

杜柏楠

(哈爾濱供電公司，哈爾濱150010)

1 國內外對電能質量檢測研究的現狀

1.1 國內研究現狀

我國1996年實施的《電力法》明確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，并且許多地區已經開始非常關注電能質量的問題。上海的浦東新區把電能質量問題造成的損失以及高科技產業對其要求進行了研究，并取得了一定的成績，同時許多知名高校和科研所也在研究電能質量的問題上取得了一些成果。即便如此，我國還是未建立一套全國性的電能質量實時檢測系統，反而大多是地方性的供電部門建立屬于自己的小型電能質量檢測系統，這些地方性的部門之間并無太多聯系，沒有數據之間的傳遞和輸送，無法在大面積范圍內對電能質量檢測結果進行分析和把握。

1.2 國外研究現狀

國外20世紀80年代興起的電磁兼容學科是對電能質量問題研究的開始，電磁兼容學科對電能質量干擾源的一些特點進行了深入的研究，運用經濟、技術最合理的原則，對干擾的一系列特點做出規定，并且使處在相同電磁環境下的設備能夠“兼容”。電能質量的問題就是電磁兼容學科中的傳導低頻的問題。追溯到1992年7月份，《公用配電系統的供電特性》草案在歐洲發布，其對中、低壓配電系統用戶供電端的電能質量作了全面規定，包括頻率、電壓、電壓不平衡、電壓波形以及電源的信號電壓等。而到了1993－1995年，美國著名的EPRI在全國范圍內對電能質量進行了普查，由此得到了許多寶貴的電能質量數據。就目前情況來說，有不少的西方及發達國家都已經實現了建立全國性電能質量檢測的網絡系統覆蓋，采用的檢測裝置特點是數字化、網絡化、智能化程度都很高，這種檢測裝置可以對電能質量涉及的多種問題進行同步的檢測，并能夠對數據進行記錄分析和遠傳分享。與我國國內生產的電能質量檢測裝置相比，國外的電能質量檢測裝置具有精度高、集成度高以及智能化程度高的特點。

2 電能質量的檢測方法研究及應用

2.1 基于變換的分析方法

基于變換的分析方法有傅里葉變換及其各種改進算法、短時傅里葉變換、小波變換、正交變換以及希爾伯特變換。

著名數學家傅里葉早在1992年就提出了傅里葉變換法的檢測分析方法，它是諧波檢測的主要使用方法。其優點是算法相對成熟、運算速度快、物理意義確定。其對數據采樣的時間涉及整個周期，并且對數據的要求極高，不能體現局部時間段上的頻率信息。

小波變換的方法是由Haar在20世紀初提出的，它是一種窗口面積固定而窗口形狀可以改變的非常有效的時頻分析工具。低頻部分可以實現頻率分辨率高及時間分辨率低的效果，而在高頻部分則相反。

正交變換始于日本學者在1984年提出的瞬時功率理論，它是數學變換中最常用的一種。瞬時功率理論的具體內容是把電流分解為兩個分量并且兩個分量的關系為相互垂直的，其中一個電流與電壓的波形一樣，相位也保持一致，這種電流被稱為瞬時有功電流，而另一個電流則被稱為瞬時無功電流。

2.2 人工智能檢測分析方法

目前人工智能是一個研究熱點，各種算法不斷涌現，在諧波檢測以及諧波源定位等方面使用較多的有神經網絡和支持相量機等，其中神經網絡的應用最為廣泛。神經網絡，又稱為人工神經網絡，其基本思想是模擬動物神經細胞群學習特性的結構和功能而構成的一種信息處理系統或計算機系統。神經網絡在電能質量的諧波測量、擾動類型識別中得到了較好的應用。

2.3 電能質量檢測裝置的應用研究

電能質量的檢測裝置應用經歷了早、初、中、近四個階段，1950年左右數字電子技術和微電子技術應用于檢測裝置上，促進了電能質量的檢測和檢測儀表技術的發展，許多數字化儀表代替了模擬式的電測儀表。而20世紀70年代出現了電壓和電流波形等間隔采樣的技術，這一時期以微計算機，獨立操作系統的檢測技術得到了蓬勃的發展。

國外一些公司生產的電能質量檢測裝置得到了很好的應用，如加拿大的電力測量公司、瑞典的聯合電力公司等推出的檢測裝置可以檢測電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、視在功率、有功電度、無功電度、三相電壓不平衡度等幾乎所有電力和電能質量參數，并且其精度也十分的高。我國國內推出的檢測裝置在功能上與國外的檢測儀器一樣都很齊全，只是測量精度不及國外的檢測裝置。

3 結語

隨著我國科學技術的不斷發展，電力系統的運營逐漸向系統化、網絡化、自動化以及智能化的方向發展，功能簡單的檢測儀表已經不能滿足對電能質量的檢測，電能質量的檢測問題在理論和實踐中都有許多值得改進的地方。為了滿足現代社會對電能質量檢測的要求，研制出一種集測量、控制和通信等功能于一體的電能質量監測裝置，有效地進行電能質量檢測是十分必要的，同時這對于保證電力系統正常安全的運行也有十分重要的影響。