电能质量检测方法及应用分析

余少雄

（重庆大全泰来电气有限公司重庆万州404000）

摘要：电能在人们日常生产和生活中的重要性在不断提高，但是在实际应用中由于电能质量出现问题而给电网正常运行以及用户正常电力应用带来较大的危害，这就对电能质量的检测提出了较高的要求。文章对目前国内电能质量检测研究的现状以及国外研究现状进行分析，针对电压波动以及闪变，还有电压暂降等问题对相应的电能质量检测方法进行分析，为电能质量问题的分析和解决提供参考。

关键词：电能质量；检测方法；应用

1引言

在目前我国经济快速发展以及人们生产和生活方式在不断改变的形势下，人们日常生产和生活中应用的电气设备数量在不断增多，对电能供应质量也提出了更高的要求。尤其是大功率用电设备数量不断增多其我国社会的用电负荷在不断增加，但是我国居民的用电电压却越来越低，甚至出现电压不能带动电器运行的情况，这不仅会缩短电器的使用寿命，而且可能会对电器造成严重的损害而威胁人们的用电安全。因此，电能质量问题引起人们的关注，越来越多的研究人员也开始提出电能质量的检测方法来对电能质量进行深入研究以及准确检测，为电能质量的提高以及电能质量问题的解决提供准确的依据。

2国内电能质量检测研究的现状

2.1人工智能检测分析方法。近年来全球的科学技术取得了飞速的发展和进步，尤其是进入本世纪以来，人工智能相关技术在各个领域中开始广泛应用，对于降低人们的工作量，改善人们的生活条件具有重要作用。各个国家都将人工智能作为重点研究内容，而且开始在各个机电设备中开始应用，实现人工智能工作。但是与此同时，随着电能质量问题的不断加剧，研究人员也开始研究通过人工智能的方法来对电能质量进行检测和研究。这主要是由于电能质量问题通常表现在会导致用电设备出现故障或者是出现导致其不能正常工作的电压。电流或者频率等，也就是存在频率偏差、电压偏差、电压波动于闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变、电压暂降、中端、暂升以及供电连续性等问题，上述这些问题不仅会导致供电压力的不断增加，而且会导致电压下降。而通过人工智能的检测分析方法则可以对波形畸变也就是谐波进行检测，通过人工神经网络等技术来提高检测的灵敏度，实现对电能质量中的谐波测量，对于确保电能质量具有重要作用。

2.2基于变换的分析方法。此方法在电能质量检测中的应用主要有傅里叶变换以及各种改进算法、短时傅里叶变化、小波变换、正交变换以及希尔伯特变换等方法。此种方法主要就是对电能质量的谐波进行检测，而且在具体应用中表现出具有较为成熟的算法、较快的运算速度并且可以对物理意义进行确定等优点。但是采用此方法进行检测时需要对整个周期内的数据进行采样分析，对数据的要求比较高，无法对局部时间段上的频率信息进行体现。

2.3电能质量检测装置的应用研究。在上世纪50年代就出现了对电能质量的检测技术，在经过这几十年的发展之后，电能质量的检测技术有了较大的改变，相应所采用的电能质量检测装置也随之进行改变。上世纪50年代最早的电能质量检测装置所利用的原理主要是数字电子技术以及微电子技术，而且也让人们意识到电能质量检测的重要作用。目前随着计算机技术的不断进步，以微计算机技术为基础的间隔采样技术也逐渐被应用于电能质量检测中，实现对电能质量中的电压和电流的准确检测，检测误差有了显著的降低。而且目前所应用的电能质量检测装置也具有较高的自动化和智能化水平，同时具有较高的测量准确度和灵敏度，在对电能质量检测问题的解决广度和深度上都有了显著的进步。

3国外研究现状

目前国外针对电能质量的检测方法比较先进的就是源于上世纪80年代的电磁兼容学科，其主要特点就是利用电磁兼容学对电能质量的干扰源进行深入研究，而且在对干扰源的特点进行规定时按照经济以及技术最合理的原则进行，确保在相同电磁环境下的设备可以兼容。在利用此原理进行电能质量分析之后得出电能质量的问题就是电磁兼容学科中的传导低频的问题。为此，上世纪末，欧洲相关国家颁布了相关规定来对中、低压配电系统用户供电段的电能质量做出了明确规定，主要是对电能质量的频率、电压、电压不平衡、电压波形以及电源的信号电压等进行规定。随后美国也针对电能质量进行了普查，并且根据电能质量的相关数据进行了全国性的电能质量检测网络系统的建设。在此系统中所应用的电能质量检测装置则具有较高的数字化、网络化以及智能化的特点，可以实现对电能质量中的多种问题进行同步检测，而且对相关的数据进行记录、分析和远传分享。国外发达国家中所应用的电能质量检测装置普遍具有比较高的精度以及集成度，而且具有比较高的智能化程度。

4电能质量的检测方法及应用

瞬时无功功率理论最早由日本学者于1984年提出，它是以瞬时实功率p和瞬时虚功率g的定义为基础，后又补充定义了瞬时有功电流ip和瞬时无功电流iq等物理量，以计算P和q为出发点的方法称为p—q法，以计算ip和iq为出发点的方法称为ip—iq法。目前，基于瞬时无功功率的谐波电流检测方法的研究已经非常深入和成熟，是谐波电流检测的主要方法之一，在工程应用中已经取得了许多成果。

4.1p—q法

p—q法是最简单的、最基础的一种方法，运算方法如图4.1所示，图中p、g经低通滤波器(LDF)得到直流分量、q，当电网无畸变时，p由基波有功电流与电压作用所产生，q由基波无功电流与电压作用所产生，所以通过p、q可以计算出检测电流ia，ib，ic的基波分量iaf，ibf，icf，从ia，ib，ic中减去iaf，ibf，icf即可得到谐波电流iah，ibh，ich。

图4.1p—q运算方法原理图

4.2ip—iq法

ip—iq法屯法运算方法如图4.2所示，该方法不直接对采样得到的三相电压进行变换，而是经αβ变换及dq变换后得到出ip，iq，经低通滤波器滤波后得到直流分量，，这里ip，iq是对应于电流基波分量iaf，ibf，icf，进而计算出iah，ibh，ich。

图4.2ip—iq运算方法原理图

通过对以上两种方法的分析比较，我们不难发现：在电网平衡时，两种方法均能准确检测出谐波分量，当电网不平衡时，p—q法的检测结果就有误差，而ip—iq法采用sinωt和cosωt参与运算，畸变电压的谐波成分不会在运算中出现，故仍能精确地滤出基波正序分量，与原信号相减后便得到负序分量和谐波分量之和。假如只要求检测出谐波分量，则需要同时搭建两个电路分别将正序和负序分量滤出，这样将会大大提高电路的复杂程度以及成本，为此，在电网不平衡时，需要对图4.2进行改进。

5结语

在目前我国社会和经济快速发展以及对电能的需求量不断增加的形势下，我国的电网规模在不断扩大而且用电负荷结构也发生了较大的变化。在目前的电力系统中所应用的非线性负荷数量在不断增加，带来较多的电压波动、闪变以及电压暂降等电能质量问题。这就需要针对这些问题对目前国内外的电能质量检测方法研究现状进行分析，并针对这些具体的电能质量问题提出了相应的电能质量检测方法和抑制方法，为电力系统安全与稳定运行起到重要的保障作用。

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