时间：2023-03-01 16:33:54
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PS4000是由美国SUMMIT公司生产的一种电能质量分析仪，它是为了满足工程师进一步了解电能质量而设计的一种小型、简单且功能强大的分析工具，可以用来分析或监控输入电能质量。
PS4000不仅能够测试电压、电流、功率、功率因数、频率、周期、谐波等电量值，而且能够测试电压或电流的浪涌、跌落、冲击、电压尖峰等瞬态量值，从而为用户快速判定供电质量的优劣，或者为展示产品电源质量提供一个依据。该仪器可以同时适用商用和工业用电源，是现代测试仪器中一款性能优越，携带方便的电能质量仪器。
1PS4000的主要特点
新型PS4000电能分析仪具有以下优异的测试功能：
可测试并捕捉浪涌、跌落、冲击、尖峰信号；
可分析每一个通道从1次到63次谐波分量的电压／电流幅值和相位
可同时分析所有通道的电压、电流、功率、功率因数、频率、能量、通断周期、能量高峰期、花费等参数值
能够连续显示每秒测量值
具有完全的按键操作和菜单式界面
可连续工作8～10个小时，使用充电器后可以持续使用。
PS4000可以对三相电路中的三个电压和四个电流同时进行浪涌、跌落、尖峰、谐波、电压、电流、功率、功率因数、频率、周期等参数的分析和监测，测试的数据可以上传到计算机以图形或表格的形式显示。该仪器配有专业的分析控制软件，可以对PS4000进行远端监控，特别适合于对电网质量，大型供电设备，家用电器等电源质量进行分析，是电力专家所钟爱的产品。SUMMIT公司的电能分析仪被世界很多国家的用户使用，美国前电网编辑曾这样描述：“我见过很多的分析仪，但是，这个产品给我留下了真正深刻的印象，PS3000已经是一个很坚固的小型器件，而新型的PS4000则提供了更专业的电能质量分析功能。”与它配套使用的电压、电流探头能够直接和1到15000V电压以及10mA到6000A的电流相接。通过输入调节比与PT和CT的结合，可提供更高、更大的电压电流测试。除了在室内监控外，PS4000还可以安装到Weather－resistant外挂箱上，以便能够在室外进行无人监控。另外，PS4000的“连接检查”特点更便于操作者正确连接电路，而且各种配套的附件不需要另外供电。
PS4000包含前一产品PS3000的全部测试功能，PS3000已经使用了8年，产品遍布7大洲。客户对Powersight分析仪具有很高的评价，特别是在使用简便、性能可靠、可提供及时有效的技术支持等方面。SUMMIT总载曾说：“从上一次我们为一块因跌落而损坏的仪表检修后，到现在已经六年了，它依然完好，据我所知，我的表甚至还在南极考察站使用”。
2PS4000测试瞬态量
实际上，绝大多数的客户都特别关心PS4000的瞬态测试功能，而这也正是PS4000优于PS3000和PS250之处，因此，笔者希望通过本文使更多的人能够熟悉PS4000的功能，让PS4000给电能分析带来更多方便。
当分析瞬态参数时，PS4000能够随时监测每相浪涌、跌落、冲击和电压尖峰信号，并随时记录信号类型、发生时间、到达峰值、持续时间等，同时可捕捉并存储最坏的一个信号，以及为以后的故障分析和判断提供依据。
2．1每相电压／电流的浪涌和跌落值测试
在进行电路的浪涌和跌落分析时，PS4000可提供以下三种记录方式：
记录浪涌／跌落事件；
记录浪涌／跌落图形；
记录浪涌／跌落波形。
（1）记录浪涌／跌落事件
如果在信号监测时间段里，浪涌出现一次，PS4000就认为有一个浪涌事件发生，出现两次，PS4000就认为有两个浪涌事件，以此类推……，当有事件发生时，PS4000将记录这一事件的发生日期、发生于哪个相线、属于浪涌还是跌落信号、信号的幅度以及信号持续的时间等信息。
PS4000的显示方式主要有两种：第一种为列表显示，每一行显示一个事件，其显示方式如图1所示；第二种为图形显示，这种方式以时间为横轴，在纵轴上显示信号的幅度和持续时间，其显示方式如图2所示。
（2）记录浪涌／跌落图形
当有浪涌或跌落事件发生时，PS4000将大致地给出浪涌或跌落信号的图形。图形从发生浪涌／跌落的前2个周期开始，持续10个周期，直到检测到下一个1／2周期来临再没有浪涌／跌落发生且持续1秒的时间为止。图形中将显示浪涌／跌落发生的时间以及每半个周期的RMS值。参见图3。由图3可见，图形的上半部将显示关键的信息，如事件的发生时间、持续时间、信号属于三相中的哪一相、信号的幅度大小等。如果发生了电压浪涌，那么和它同相的电流信号也会显示在同一张图中。
（3）记录浪涌／跌落波形
浪涌／跌落波形是对浪涌／跌落事件的一个详细描述，它们开始于事件发生前的两个周期，持续10个周期，如果事件的持续时间超过10个周期，波形中将记录最近的10个周期。如果监测的时间段内不是只有一个事件发生，PS4000将存储最坏的浪涌／跌落波形。这种方式在显示时，在波形的上方将显示事件发生的时间、相线、信号幅度和信号持续时间等。如果发生的是电压浪涌／跌落，那么同相线的电流信号也会显示在同一张图中。
2．2监测高速瞬态信号
高速电压／电流瞬态信号的产生一般与被测线路本身无关，大都是由闪电、突然短路，开关拨动等原因引起的，它们的幅值会在瞬间窜到很高，持续时间也相当短，一旦这样的信号超过了定义的触发门限，PS4000将捕捉到这个信号。触发门限分为“绝对值门限”和“相对值门限”两种。
当设置为绝对值门限时（比如设到180V），那么，在监测开始以后的任何时候，只要信号的幅值超过了＋180V或－180V，这个信号就会被捕捉并被记录下来。如果设置为相对值门限，比如20V，PS4000将以正常情况下的波形作为参考，在这种情况下，当实际波形幅度高于或低于同一点的正常波形幅度20V以上时，PS4000将捕捉记录这个信号。
在进行瞬态信号监测时，PS4000可提供瞬态事件和瞬态波形两种记录方式。
（1）瞬态事件
在这种记录模式下，PS4000将记录瞬态事件的发生时间、发生相线、峰值大小和持续时间。与浪涌／跌落测试的显示方式一样，瞬态监测的显示也包括表格显示和图形显示两种方式。
（2）瞬态波形
瞬态监测时的瞬态波形可以详细地记录瞬态事件信息，它们将持续50ms，并在事件发生前的一个周期开始记录，同时可在整个监测时间里捕捉最坏的一个信号。
1、电网电能质量的概述
电能作为人类生活中的非常重要的能源。随着我国科学技术与经济的快速发展,电力电子技术和微电子器件等的广泛应用,家用电器的普及和炼钢电弧炉的发展,对电网电能质量的要求逐渐提高。由于不对称负荷,非线性和冲击性这类扰动负荷接入电力系统以及它的系统短路故障等扰动源的存在,产生了大量的电网电能质量问题,电网电能质量严重的恶化。
电能质量主要会导致用电设备故障或不能正常工作的频率和电压,或者是电流有偏差。这些问题主要包括电压偏差,频率偏差,三相不平衡,电压闪变和波动,电压暂降,供电连续性,瞬态或者是暂时的过电压,波形畸变和短时间中断等。
2、当代配电网电能质量的监测和分析方法
传输过程中的相关数据与采集电能再生产是电网电能质量监测的目的,电网电能质量监测使其可以在分析中转换成可解释的有用的信息。电网电能质量监测的检测对象的要求是能够反映系统的整体运行情况,为质量分析提供有价值的数据,也就是它不仅要能够反映我们所关心的特定电能问题,同时还要有利于进行干扰诊断和设备维护和分析评估电能质量水平。
频域分析法,小波分析等基于变化的分析法以及时域分析法和电网电能质量分析法是比较常用的分析方法。时- 频分析法是一种比较方便的分析方法,一般情况下,需要先对信号加窗函数然后再对它进行分析;时- 频局部性可以突出问题变化的部分是小波变化法的主要特点,它的这些特点就决定了它能够分析检测信号的局部奇异性,再加上Merlot小波和Meyer小波等小波函数就形成了一种暂态函数,而这有助于分析电网电能质量的暂态过程。
3、电网电能质量的现状
因为关注电网电能质量的角度不同以及所处立场的不同,所以人们对电能质量的定义还没有完全达成共识,但是对它的主要技术指标有在着比较一致的认识。供电电压允许偏差,公用电网谐波和供电频率允许偏差,供电电压允许闪变以及波动和供电三相电压允许不平衡度等是其主要的技术指标。
其中电压跌落和电压上升的总称是电压偏差;不因用户而异的frequency deviation也就是频率偏差对频率质量的要求是:全网相同并且各国对于该项偏差标准都有相关规定;有三相电压的平均值以及电压的最大偏移超过标准规定的是unbalance也就是电压三相不平衡;间谐波包括小于基波频率的分数次谐波以及含有基波整数倍频率的正弦电流或者电压;fluctuation也就是电压波动是指在包络线内的电压有规则的变动,闪变是指电压波动对照明灯的视觉影响。
4、提高电网电能质量的主要措施
提高电网电能质量的主要措施有一次调频,发电机进相运行以及谐波在线监测与治理,这几种方法各有各的特点。由于电网缺乏快速调频的有效手段和机组单机容量的增加,导致电网电能的质量降低。以及科学技术的发展,人们对电网的需求越来越多,对电网电能质量的要求也越来越高,面对这些问题,只有机组本身对电网实现一次调频功能,才能满足对电网快速响应的要求,才能克服电网频率的波动。
发电机进相运行是解决电网低谷运行期间无功功率过剩和电网电压过高的一种技术上简便可行和经济性较高的比较有效的方法。这种方法非常有效而且比较简单,主要表现在当电压过高或电网无功过剩时,只需通过调解励磁电流,把发电机改为消耗无功负荷而不是发出无功负荷,让它无功进相运行,这个方法具有明显的降低系统电压的效果;为了保持电网电压的问题,它会通过增减励磁电流,使发电机的无功输出增加,这样就使响应比较准确和灵活;该方法为了消耗系统的无功使用发电机进相运行的方式,节约了设备的投资;发电机进相运行后,励磁变的负荷下降了,这样就降低了厂用电率,减少了有功损耗。
谐波在线监测与治理,要求对于现有的谐波源用户,确实污染严重的必须提出限制整改计划以及措施;对于扩建的和新上的电网电能质量污染源项目,必须进行谐波项目评估,谐波治理必须与工程项目同步实施;推广非线性大用户采用滤波措施或者是动态无功补偿,针对谐波问题,在实测的基础上,确定电网必要的补偿率。由于配网中某些地区电压畸变率较高,为了降低电压总谐波畸变率,应把用户侧以及电网等无功补偿装置设计成具有补偿滤波和无功的综合功能的系统。
参考文献
[1] 林涛,樊正伟.利用小波变换及人工神经网络识别电能扰动. 武汉大学电气工程学院.
[2] 欧阳森,宋政湘,陈德桂,等.小波软阀值去噪技术在电能质量监测中应用[J].电力系统自动化,2002,26(19):56-60.
[3] 胡铭. 陈珩.用户电力技术在配电系统中的应用（Application of custom power in distribution system）.电力自动化设备（Equipment of Electric Power Automation）,1999,12.
PS4000不仅能够测试电压、电流、功率、功率因数、频率、周期、谐波等电量值，而且能够测试电压或电流的浪涌、跌落、冲击、电压尖峰等瞬态量值，从而为用户快速判定供电质量的优劣，或者为展示产品电源质量提供一个依据。该仪器可以同时适用商用和工业用电源，是现代测试仪器中一款性能优越，携带方便的电能质量仪器。
1 PS4000的主要特点
新型PS4000电能分析仪具有以下优异的测试功能：
可测试并捕捉浪涌、跌落、冲击、尖峰信号；
可分析每一个通道从1次到63次谐波分量的电压／电流幅值和相位?
可同时分析所有通道的电压、电流、功率、功率因数、频率、能量、通断周期、能量高峰期、花费等参数值?
能够连续显示每秒测量值?
具有完全的按键操作和菜单式界面?
可连续工作8～10个小时，使用充电器后可以持续使用。
PS4000可以对三相电路中的三个电压和四个电流同时进行浪涌、跌落、尖峰、谐波、电压、电流、功率、功率因数、频率、周期等参数的分析和监测，测试的数据可以上传到计算机以图形或表格的形式显示。该仪器配有专业的分析控制软件，可以对PS4000进行远端监控，特别适合于对电网质量，大型供电设备，家用电器等电源质量进行分析，是电力专家所钟爱的产品。SUMMIT公司的电能分析仪被世界很多国家的用户使用，美国前电网编辑曾这样描述：“我见过很多的分析仪，但是，这个产品给我留下了真正深刻的印象，PS3000已经是一个很坚固的小型器件，而新型的PS4000则提供了更专业的电能质量分析功能。”与它配套使用的电压、电流探头能够直接和1到15000V电压以及10mA到6000A的电流相接。通过输入调节比与PT和CT的结合，可提供更高、更大的电压电流测试。除了在室内监控外，PS4000还可以安装到Weather－resistant外挂箱上，以便能够在室外进行无人监控。另外，PS4000的“连接检查”特点更便于操作者正确连接电路，而且各种配套的附件不需要另外供电。
PS4000包含前一产品PS3000的全部测试功能，PS3000已经使用了8年，产品遍布7大洲。客户对Powersight分析仪具有很高的评价，特别是在使用简便、性能可靠、可提供及时有效的技术支持等方面。SUMMIT总载曾说：“从上一次我们为一块因跌落而损坏的仪表检修后，到现在已经六年了，它依然完好，据我所知，我的表甚至还在南极考察站使用”。
2 PS4000测试瞬态量
实际上，绝大多数的客户都特别关心PS4000的瞬态测试功能，而这也正是PS4000优于PS3000和PS250之处，因此，笔者希望通过本文使更多的人能够熟悉PS4000的功能，让PS4000给电能分析带来更多方便。
当分析瞬态参数时，PS4000能够随时监测每相浪涌、跌落、冲击和电压尖峰信号，并随时记录信号类型、发生时间、到达峰值、持续时间等，同时可捕捉并存储最坏的一个信号，以及为以后的故障分析和判断提供依据。
2．1 每相电压／电流的浪涌和跌落值测试
在进行电路的浪涌和跌落分析时，PS4000可提供以下三种记录方式：
记录浪涌／跌落事件；
记录浪涌／跌落图形；
记录浪涌／跌落波形。
（1）记录浪涌／跌落事件
如果在信号监测时间段里，浪涌出现一次，PS4000就认为有一个浪涌事件发生，出现两次，PS4000就认为有两个浪涌事件，以此类推……，当有事件发生时，PS4000将记录这一事件的发生日期、发生于哪个相线、属于浪涌还是跌落信号、信号的幅度以及信号持续的时间等信息。
PS4000的显示方式主要有两种：第一种为列表显示，每一行显示一个事件，其显示方式如图1所示；第二种为图形显示，这种方式以时间为横轴，在纵轴上显示信号的幅度和持续时间，其显示方式如图2所示。
（2）记录浪涌／跌落图形
当有浪涌或跌落事件发生时，PS4000将大致地给出浪涌或跌落信号的图形。图形从发生浪涌／跌落的前2个周期开始，持续10个周期，直到检测到下一个1／2周期来临再没有浪涌／跌落发生且持续1秒的时间为止。图形中将显示浪涌／跌落发生的时间以及每半个周期的RMS值。参见图3。由图3可见，图形的上半部将显示关键的信息，如事件的发生时间、持续时间、信号属于三相中的哪一相、信号的幅度大小等。如果发生了电压浪涌，那么和它同相的电流信号也会显示在同一张图中。
（3）记录浪涌／跌落波形
浪涌／跌落波形是对浪涌／跌落事件的一个详细描述，它们开始于事件发生前的两个周期，持续10个周期，如果事件的持续时间超过10个周期，波形中将记录最近的10个周期。如果监测的时间段内不是只有一个事件发生，PS4000将存储最坏的浪涌／跌落波形。这种方式在显示时，在波形的上方将显示事件发生的时间、相线、信号幅度和信号持续时间等。如果发生的是电压浪涌 ／跌落，那么同相线的电流信号也会显示在同一张图中。
2．2 监测高速瞬态信号
高速电压／电流瞬态信号的产生一般与被测线路本身无关，大都是由闪电、突然短路，开关拨动等原因引起的，它们的幅值会在瞬间窜到很高，持续时间也相当短，一旦这样的信号超过了定义的触发门限，PS4000将捕捉到这个信号。触发门限分为 “绝对值门限”和“相对值门限”两种。
当设置为绝对值门限时（比如设到180V），那么，在监测开始以后的任何时候，只要信号的幅值超过了＋180V或－180V，这个信号就会被捕捉并被记录下来。如果设置为相对值门限，比如20V，PS4000将以正常情况下的波形作为参考，在这种情况下，当实际波形幅度高于或低于同一点的正常波形幅度20V以上时，PS4000将捕捉记录这个信号。
在进行瞬态信号监测时，PS4000可提供瞬态事件和瞬态波形两种记录方式。
（1）瞬态事件
在这种记录模式下，PS4000将记录瞬态事件的发生时间、发生相线、峰值大小和持续时间。与浪涌／跌落测试的显示方式一样，瞬态监测的显示也包括表格显示和图形显示两种方式。
（2）瞬态波形
瞬态监测时的瞬态波形可以详细地记录瞬态事件信息，它们将持续50ms，并在事件发生前的一个周期开始记录，同时可在整个监测时间里捕捉最坏的一个信号。
【分类号】：TM73
我们的生活离不开电，但是有一利就有一弊，电污染也给我们的生活带来很大的危害，比如人接触电后被电晕，大量电辐射等等。人类科学技术进步和科学技术有待提升，人离不开科技，更离不开电力。
一、谐波的分析
（一）谐波的含义
由于经济的发展和科技的不断进步，人们生活质量的普遍提高，电力产品更加广泛的应用到我们每个人的生活中，成为不可或缺的一部分，然而电力产品不光用于我们的生活，还用于一些生产领域、工业领域，这样就导致了谐波的成分不断上升。与此同时，随着人们对用电的需要，对于电的质量的要求也是越来越高，把电网谐波控制在合理的范围内，避免谐波对电能造成伤害，保证电压水平，这就使治理谐波成为电力的最急迫的问题[1]。
（二）谐波造成的伤害和严重影响
谐波的产生就会对电力造成严重的伤害，无论是设备通讯，还是无线网络，都会产生影响。由此看来，谐波的伤害大概可以分为以下几种：过量的负荷和不断的发热。对一些旋转式的发动机和无功补偿性的电容器类别和变压器以及各种通讯系统等等，因此，谐波对电力的影响是较为广泛的。
二、电能质量的几种分类
（一）分类
电能质量问题一般是由电力中多种信号干扰而引发的。覆盖的层面非常广泛，有的是短时的，有的是长时的，还有的是短时期或者是长时期的；还有一些频率上面的问题。但是从总体上来说，主要可以分成非稳态和稳态[2]。
（二）一般用的分析方法
从现在看来，对于电网的质量问题的分析主要在三个大方面，一是建立起对应的电力模型，二是面对不一样的质量问题来制定防范的措施，三是检测电力质量。由于对电力工作的深入研究，数字技术一些分析方法得到了更广泛的使用，对于数字分析可以分为三个方面，分别是频域、换域和时域。
三、中小波分析现状及问题
（一）小波变换的原理
小波变换是在上世纪80年代兴起的，小波变换被认为是近些年来在一些方法和使用工具上的重大突破，也是应用类数学和纯数学的结合。小波变换来源于空间平移和不断伸缩。于1910年提出来的，小波变换发展的过程中，非常多的学者为小波理论都画上了浓厚的色彩，自从1922年起，当时的小波变换发展已经达到了新的阶段，自此以后，小波变换的发展不断的上升和完善，小波变换运用越来越广泛，到后期变成处理信号的重要手段之一，并且得到了更快速的发展[3]。
（二）小波变换的比较
小波与Fourier变换相比，小波的变换是由频率和空间的部分变换，所以能够更有用的提取相关的信息资料，小波还解决了一些Fourier变换一些解决不了的问题。在许多数学家看来，新的数学分支是小波变换演化而来的，小波变换是由样条分析，Fourier分析，泛函分析，数值分析的非常好的结晶。但是信号处理专家却认为，小波变换是多分辨分析和处理分析的一种崭新的技术，小波变换在图像识别，语音合成等方面带来了很深刻的意义。
（三）Fourier与小波变换
与Fourier的变换和窗口的Fourier变换相比较，小波变换的最大好处就是小波变换在频率、时间两个领域上都有很好的局限性，所以运用小波变换可以聚集到电信信号的随意细节里，这就不会导致因为小波变换而引起电能质量下降的各个扰乱信息进行的定位和检查提供可能。然而导致电能质量急速下降的各个扰乱本质上是一个包括不同点的短暂性的扰乱信号，信号小波变换的系数模的最值与信号奇异点之间的基本关系，就是当小波变换用作平滑函数的第一阶导数的时候。这时小波变换的系数的模的最大值点相对应的是信号的奇异点也就是我们所说的突变点，从这个结论出发，许多学者运用现有的存在的小波函数或者再根据所处理的问题从而构造成的小波函数。
（四）复数小波变换在电能质量中相关问题的研究
学者们在对实数小波变换的研究的同时，近年来，复数小波变换的一些优秀特征与其有关联的应用也慢慢引发了众多学者的青睐与关注，这就使复数小波变成了小波理论的研究新的最热点问的题之一。目前，电能质量问题分析中得出复数小波的一些基本构造问题，但是大都因为缺少系统性和理论性。所以，单从复数小波在电能质量的信号分析中看，主要研究的问题，首先一定要从理论上看是解决如何实现复数小波函数的基本系统构造或者为其构造而设立的对应的框架。
四、小波变换
（一）傅立叶的变换与短时的傅立叶的变换
傅立叶的变换一直以来是信号处理领域上非常完美、运用非常广泛、效果最好的一种分析理解手段。目前最主要的检查方法基本都是源于傅立叶变化得来的，傅立叶变换是从时间的领域到频率的领域之间相互转化的一种工具。从某些意义上来说，傅立叶变换的实质是非常复杂的，难以想象的。傅立叶变换是一种纯粹的频率领域的分析变化方法，他在频率领域的定位性是科学有效的，而且在时空领域下没有任何的定位性，所以傅立叶变换所反馈的是整体下信号的全部时间下的整体领域特性。而且不能提供给我们任何的部分时间段上频率信息，不能够把时间领域和频率领域更好的结合起来，所以无法通过来了解扰动发生的时刻在[4]。
（二）小波分解与重新构造
多分辨率的分析的基本思想一般是把信号的投影到一些互相正交的小波函数构成的一些子空间里，从而形成了各种信号在不同的度量上的展开，所以就提取了信号在各个不同的频带上的特征，也同时还保留了信号在各个度量上的一些时域特征，虽然大多分辨率的分析是一种很有效的时间频率分析的方法，但是他每次只能对信号的一些低频和一些高频部分来进行多方面的划分，然而对于信号来进行更加的精确的分析检验。
（三）小波包变换的测量
一些电网能力的频率计算大多是通过测试周期的方法实现，这种方法是运用硬件检测然后输入到波形中的过零点，控制其计算器计算的方法得以实现频率的一些测量。但是这种方法有缺点也有优点，缺点就是，需要很大的硬件开销，而且在输入信号的过程中，其中含有非常多的谐波时，测量的准确性不是非常高，误差也比较大。其优点是，编程过程非常渐变，利于很快编程。还有一种测量方法，这种方法提出了首先用交流这种采样方法得到的采样数据信号来进行一些数字滤波，等到滤出其中的基波后，然后再通过插值求波形过零点的时候，进而在求出其对应周期的方法。所以在次基础上，只要求我们求出T的导数，然后便可以得到我们所了解的电网的频率了。但是必须保证采样的速率足够的高。这样就可以使算法和测量具有非常高的效率。
结束语：
电能问题一直都是现在社会人类都很关注的一个重要问题，其中检测的手段还有了解分析手段正在慢慢完善，一些经典的各种变换方式在电能质量的一些问题上的处理已经非常成熟了，有更多的复杂的难以理解的现象等待着我们更加先进的科学技术和数学工具，然后我们将采用更先进的手段去解决这些待处理的问题，需要我们以后的思考与技术的提升进步。
参考文献：
[1]牟英.电能质量分析及其补偿方法的研究[M].兰州理工大学，2009，05，10
2提高电能质量方法
2.1电力系统频率调整
电力系统的频率变化主要是有功负荷发生变化而引起的。在油田、石化企业电力系统中导致频率发生改变的主要是电力系统发生了短路，或者是用电负荷突然增加；所以，必须在极短的时间内切除部分负荷有效恢复电力系统的正常工作。目前最有效的方法可采用通过设置低频减负装置瞬间切除非重要负荷，低频减负装置由频率测量、时间测量、执行元件组成。当系统的频率下降到频率测量元件的整定值时，测量元件动作同时启动时间元件。整定到一定的时限后，执行元件动作并切除装置所安装的线路负荷；在整定时限到达之前，待电力系统的频率恢复减负装置将自动返回。
2.2电压偏差调节
在油田、石化企业电力用户的供配电系统中，供电线路长，变压器数量多。电压偏差调节应考虑从降低电力线路的电压损失和调节变压器的分接头两方面入手，合理减少系统阻抗，增大导线截面或电缆的截面积，减少系统的变压级数，尽量保持系统三相平衡，设置无功补偿装置来降低系统阻抗和减少电压损失。
2.3电压的波动和闪变抑制
在设计时对用电负荷进行区分，对变化较大的用电负荷采取合理的接线方式。大型电气设备需单独接地，选择合适的供电电压，增大供电容量减少系统阻抗，并加大系统短路容量；同时，还可采用静止无功功率补偿装置（SVC），目前在大庆油田已使用了两套，对电压的波动闪变起到了良好的作用。
2.4高次谐波抑制
安装无源电力谐波滤波器，它由电容器、电抗器和电阻器组成。一般有单调谐滤波器、双调谐滤波器和高通滤波器。单调谐滤波器用来滤除低频单次谐波，双调谐滤波器可以同时吸收两种谐波。在小的容量装置中可以选择单调谐滤波器，在大的容量装置中可以选择双调谐滤波器。安装有源电力谐波滤波器，它由静态功率变送器构成，其主要功能是高次谐波电流的检测、调节和控制，有良好的补偿效果和通用性。它也是一种向电网注入补偿谐波电流，以抵消负荷所产生的谐波电流的滤波装置。设负荷电流iL为方型波，所含的谐波分量为iH，有源滤波器产生一个与振幅相等、相位相反电流iF，则与iL综合后电流侧的电流iS就变成正弦波。
2.5系统三相不平衡的解决方法
电力系统三相不平衡的主要原因是单相负荷分配不合理，可以采取以下的应对措施：1）采用电抗器和电容器组成的电流平衡装置，在单相负荷较大的一相分别接入纯阻性负荷，感性电纳、容性电纳，使三相负荷达到平衡。2）采用大容量的平衡变压器，它具有降压和换相功能的特殊接线的变压器。3）对于不对称比较严重的负荷，尽量接在短路容量较大的系统并采用独立变压器供电。4）加大负荷接入点的短路容量，如提高系统的电压级别来提高系统承受不平衡负荷的能力。
一、引言
电能质量分析仪 ，是对电网运行质量进行检测及分析的专用便携式产品。可以提供电力运行中的谐波分析及功率品质分析，能够对电网运行进行长时间的数据采集监测。同时配备电能质量数据分析软件，对上传至计算机的测量数据进行各种分析。电梯质量，一般意义上而言，是指优质供电、包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。
在高层建筑林立的当代生活中，电梯已经成为人们不可缺少的“伙伴”，除对电梯功能的需求外，人们追求更多的是电梯的安全性与舒适感[1]，却很少有人去关心电梯的能耗问题，这使得电梯成为高层建筑中仅次于空调的第二大能耗设备。据相关数据统计，到2013年年末，全国电梯总耗电量达到680亿千瓦时以上，约占建筑内总耗电的8%～15%，其耗电量是相当巨大的，相当于大亚湾核电站年发电量的 5.4 倍，三峡电站年发电量的 50%。当今世界正在发生广泛而深刻的变化，全球范围内绿色经济、低碳技术等正在兴起，抢占未来发展制高点的竞争日趋激烈，国外对机电产品的能效要求越来越高，严重威胁着我国电梯产业的海外市场[2]。
二、电梯能耗检验中的意义
《中华人民共和国节约能源法》中规定，“对高耗能的特种设备，按照国务院的规定实行节能审查和监管”。 《中华人民共和国特种设备安全法》第七条规定：特种设备生产、经营使用单位应当遵守本法和其他有关法律、法规，建立、健全特种设备安全和节能责任制度，加强特种设备安全和节能管理，确保特种设备生产、经营、使用安全，符合节能要求[3]。电梯作为第二大特种设备，也必须按照《中华人民共和国特种设备安全法》的要求进行生产、经营和使用。因此，为了确保真正实现电梯的节能降耗目的，必须要对电梯的能耗进行有效的检测。
如今，绿色建筑作为可持续发展的热门话题，是房地产开发商和国际客户追捧的名词。而能效是判断一栋建筑是否符合绿色建筑的评判标准之一。
电梯能耗的检测是引导节能电梯以及电梯节能设备产业发展与国际市场接轨的有效手段。但是，因为电梯能效的定义是一个复杂的问题，所以没有相关的标准来对电梯的能耗进行评价。由于电梯是根据不同建筑量身定做的集机电为一体的精密设备，并且存在不确定的运行状况和使用条件。电梯的能耗不仅与电梯本身所采用的驱动方式、额定载重量、额定速度、制动方式、调速方式策略等许多因素相关，而且还与电梯所在建筑的楼层数量以及使用电梯的客流分布密切相关[4]。当前所用的电梯能耗检测方法，因为其操作繁琐、成本高、不具有通用性，或者方法过于简单而导致检测误差过大。
如果不能对电梯的能耗进行有效的检测，就不能对电梯的能效有一个合理、公平的评价。所以合理、公平、便于操作的电梯能效的检测方法，研制、设计电梯能效监测系统来实现电梯能效的远程自动测试是非常必要的。通过检验检测到的数据来分析在用电梯的能效状况与能效变化规律，为电梯的节能改造奠定坚实的基础。同时可以为电梯使用单位选购低能耗的电梯进行指导，为政府进行电梯能效的审查和监管提供技术支撑，对于促进节能电梯的研制和开发具有重要的指导意义。
三、电能质量分析仪在电梯检验中的应用
电梯作为现代建筑中能耗仅次于空调的电气设备，其能源的有效利用问题引起了各界高度的关注，尤其是在能源日益紧张的今天，节能更是显得十分重要。为保障政府对电梯行业实行节能审查和监管，推广电梯节能技术，需构建一种客观公平、为业界人士所认可的电梯能源利用效率检测及评价方法，该方法能够客观真实地反映各种型号、规格的电梯在能源利用效率方面的性能。
电能质量分析仪主要由现场测试部分和数据处理软件两部分组成，其工作模式主要有谐波、波形、报警、趋势图、功率和电能、截屏、波形捕捉7 种工作模式，含有 4 个电流接口、5 个电压接口，因此可以测量单相、两相、三相三线、三相四线、三相五线的启动电流、各相电流和电压、功率、累计功能、谐波影响等，还可以测量电梯处于发电状态时回馈给电网的电能质量，如电压波动情况、不平衡度、谐波等，这非常有利于测量电梯所回馈的能量质量与数量。
电梯能耗测试的目的主要是针对电梯间歇性工作特点，按照一定的运行楼层顺序、额定载重量，依据电梯“每吨千米的耗电量（η）”这一评价参数来对电梯进行能耗评价。利用电能质量分析仪对电梯能耗进行检验，主要包括电梯运行时的能量损耗测试和待机时的能量损耗测试，由于每部电梯的附件配置不同，例如风扇、照明等附件，其所损耗的电量也会有所不同，所以在利用电梯质量分析仪进行运行时能量损耗测量时，将不考虑照明和风扇等附件；进行待机能量损耗测试时，应考虑照明和风扇等附件的损耗。利用电能质量分析仪对电梯运行时的能耗测试的方法如图1所示：
图1 电梯运行时的能耗测量
电梯待机时所损耗的能量测试方法如图2所示：
图2 电梯待机时能耗测量
电梯在满载上行和空载下行时时，对于电网而言是一耗能设备但；是电梯在满载下行和空载上行时处于发电状态，而大部分电梯制造企业针对这一部分回馈电能主要是通过能耗电阻以热量形式消耗掉，随着科学技术的发展，电梯能量回馈装置应运而生，在电梯处于发电状态时将这一部分电能回馈电网以达到节能的目的[5]。
四、总结
本文详细分析了电能质量分析仪的工作原理，以及在电梯能耗检测中的具体应用，并能很好的测量出电网电压、频率、所受的电磁干扰等参数，从而更好地为电梯的节能提供一些参考资料，为节能减排做出贡献。
参考文献：
[1]严兵弟.电梯节能技术分析与探讨[J].兰州：甘肃科技，2011.9，27（17）。
[2]游君子.电梯能效监测系统的研究与设计[D].广州：华南理工大学，2011.11：1。
中图分类号：TU74文献标识码： A
要对电能质量进行治理，首先要确定电能质量包括哪些因素？各个影响因素是怎么产生的？有什么危害？
1、电力谐波的来源
1.1、输配电系统方面
因为变压器里面的铁心具有磁饱和性,而且变压器的铁心饱和后是非线性的,由于工作在磁通密度高的环境,更易产生谐波,所以产生的谐波危害频率很大。
1.2、多种电器设备的装置方面
在电子整流的设备中,电子整流设备,谐波晶闸管整流装置采用的是移相控制,它从电网吸收缺角的正弦波,留给电网的也是缺角的正弦波,显然留下的这部分缺角正弦波中含有大量的谐波。
2、电力谐波的危害性
2.1、电力谐波对输电线路的影响
供配电系统中的电力线路与电力变压器一般采用电磁式继电器、感应式继电器或晶体管继电器予以检测保护,使得在故障情况下保证线路与设备的安全。但由于电磁式继电器与感应式继电器对10% 以下含量高达40% 时又导致继电保护误动作,因而在谐波影响下不能全面有效地起到保护作用。晶体管继电器虽然具有许多优点,但由于采用了整流取样电路,容易受谐波影响,产生误动或拒动。这样,谐波将严重威胁供配电系统。
2.2、电力谐波对变压器的影响。
谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度, 谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言, 会大大增加励磁电流的谐波分量。
2.3、电力谐波对电力电容器的影响。
当电网存在谐波,含有电力谐波的电压加在电容器两端时,由于电容器对电力谐波阻抗很小,谐波电流叠加在电容器的基波上,不仅使电容器运行电压的有效值增大,而且可能使峰值电压增大很多,使电容器在运行中发生局部放电时电弧不能熄灭,对绝缘介质更能起到加速老化的作用,从而缩短电容器的使用寿命,在谐波严重的情况下,还会引起电容器过负荷击穿甚至爆炸。
2.4、对通讯系统工作产生干扰
电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时, 在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压, 干扰通信系统的工作, 影通信线路通话的清晰度, 甚至在极端的情况下, 还会威胁通信设备人员的安全。
2.5、对公用电网的危害
2.5.1、波电流使输电线路、发电机、电动机、变压器产生附加损耗、温度升高, 导致网损增大, 并使发电机、电动机、变压器振动和噪声增加。
2.5.2、使异步电动机的转矩曲线发生严重畸变, 不能达到额定转速运行,导致用户的异步电动机大批损坏。
2.5.3、这些谐波中的较低次谐波谐振会使换向不稳。
2.5.4、若电网谐波较大, 会延迟或阻碍消弧线圈的灭弧作用, 导致单相重合闸失败, 或不能采用较短的自动重合闸时间。
2.5.5谐波电流会对通信、继电保护装置、自动控制装置产生干扰, 引起继电保护装置的误动等。
2.5.6、造成电容器的损坏。电力系统中的谐波对并联补偿电容器有较大影响:增加介质损耗, 使电容器温度升高, 导致电容器热击穿;引起或加剧介质内部的局部放电, 促使电容器损坏。据统计因谐波而损坏的电器设备中, 电容器占40%。
3、下面以某个定力用户的具体应用案例进行剖析
某公司供配电系统共2只变压器，总容量为 4000KVA。用电设备为直流电机驱动，变频器大量运用，用电过程中产生了大量的谐波，同时电流严重滞后于电压，功率因数极低，对系统造成了不良后果，主要是：1．系统存在较严重的谐波电流、电压，注入公共连接点后，污染了公用电网。同时给企业自身造成变压器温升过高，附加损耗增加、线损增加，影响公司内部办公系统计算机运行不正常，造成电能资源浪费等问题，给企业带来了一定的经济损失； 2．无功冲击较为严重，已造成35 KV母线电压波动、压降较大； 3．大量的谐波和无功冲击给供用电系统带来了安全隐患。
电能质量分析仪可自动分析并提取来自电能质量的稳态测量数据和暂态测量数据（如谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度、暂时过电压和瞬态过电压等指标）、瞬时波形和RMS变化情况及持续时间、峰值大小等相关信息，以及来自其它自动化系统与该事件相关的数据，形成关于电能质量事件的完整断面，供电能质量分析计算、模型和参数校核等应用功能使用。对畸变的电压和波形进行分类、识别电能质量的事件、对引起电能质量问题的各种干扰进行分类、在模糊约束下建立评价电能质量的各项指标。通过电能质量分类，正确认识电能质量现象时域、频域及瞬态、暂态、稳态等方面的特性，并有针对性地提出治理方案。具体功能包括：
分析评估谐波源对各级系统的影响和滤波补偿等装置对系统稳定性的影响，为优化供配电系统的运行提供指导；
分析系统中的谐波和负序潮流、阻抗分布、系统状态，评估诊断系统中的干扰源和系统安全隐患；
分析异常事件发生时的整个供配电系统的电能质量指标状况，查找故障源和事故原因；
实现谐波、负序传递计算和短路容量计算，可根据系统容量的变化对电能质量各限值进行调整，然后在谐波电流、谐波电压、不对称性、频率和波动性等五个方面对监测点进行全面评估。
根据该公司的显示需求采用了我公司的电能质量分析仪对用电质量进行监测、治理，为了让用户能够直观的看到应用的效果和作用，在应用前对对35KVM400V整流变进行现场谐波测量，测量结果如下：
3.1、35KV整流变400V进线处谐波数据：
H5H7H11H13THD备注
谐波电压（%）4.30.41.40.24.8%
谐波电流（A）4.143.240.963.2428.4%
3.2、35KV整流变低压测量数据：
H5H7H11H13THD
Y绕组谐波电压（%）4.12.34.61.78.7%
谐波电流（A）40747831635.5%
D绕组谐波电压（%）4.71.751.69.6%
谐波电流（A）33317832033.3%
3.3、功率和功率因数：
有功功率无功功率视在功率功率因数
1608 KW3190 KVAr3573 KVA0.45 PF
4、项目效果
针对测量数据我公司为客户量身定做了电能质量监测、治理解决方案，在项目实施完成投入运行后，经测量得到的记过如下：
4.1、注入公共连接点的谐波电压、谐波电流已达到了GB/T 14549-93标准要求。
电压总谐波畸变率分别为3.6%和2.5%，已在国标范围内，各次电压谐波均在国标限值范围内。
约值S=1.732×U0×I0－1.732×U1×I1=804KVA
视在功率节省率：=24.5%
4.2、变压器损耗节省值
4000KVA变压器的短路有功损耗查数据手册取Pk=50KVA
短路无功损耗取Qk=Uk*Se
取无功经济当量λ=0.1，则节省的有功损耗为
PB=（S1/Se）2×（Pk+λQk）（S2/ Se）2×（Pk+λQk）
其中S1为补偿前视在功率，S2为补偿后视在功率
计算得PB=24KW
4.3、线路损耗
有功功率为P，平均功率因数为cosφ1=0.50,平均线损率为r
则在装置投入前线损为
Ps1=Pr
投入后，功率因数提高到cosφ2 = 0.90，线损下降到Ps2，有功损耗下降值为
Ps=Ps1-Ps2
Ps=Prcosφ1/cosφ2
设λ1=tgφ1，λ2=tgφ2
又Q=Ptgφ
所以Cb=Ps/Qc=2cos2φ1tgφ2r
其平均降损当量为
Cb=rcos2φ1（λ1+λ2）
r一般为2%，则
Ps/Qc = 0.02×0.5×0.5（1.732+0.4843）=1.11%
补偿1920 KVAr，所以线损减少
1.11%×1920=21KW
4.4、谐波能量也源于基波，故滤除后也能节省可观的能量，但难于精确计算。
4.5、有功总节约值：P=24+20=44KW
按每天24小时，每月30天，则日节电量：44*24=1056KWh
电费以1元计，则日节电费：1056KWh*1=1056元
可以看到通过该项目的质量，电路中各种营销电能质量的因素得到了极大的改善，给各用电设备提供了更加洁净的电力环境，保证精密设备安全工作，延长设备寿命，且具有良好的节电效果。本产品经实践证明对电能质量监测、治理具有明显的效果，通过谐波治理大大提高设备安全运行和降低企业的用电量,提高企业的核心竞争力。
5．结语
该设备的应用意义在于：1、对供电频率偏差、供电电压偏差、供电电压波动和闪变、供电三相电压允许不平衡度、电网谐波 应用小波变换测量分析非平稳时变信号的谐波。2、测量分析各种用电设备在不同运行状态下对公用电网电能质量的影响。负荷波动监视：定时记录和存储电压、电流、有功功率、无功功率、频率、相位等电力参数的变化趋势。3、电力设备调整及运行过程动态监视，帮助用户解决电力设备调整及投运过程中出现的问题。测试分析电力系统中断路器动作、变压器过热、电机烧毁、自动装置误动作等故障原因。4、测试分析电力系统中无功补偿及滤波装置动态参数并对其功能和技术指标作出定量评价。
参考文献
[1] 郭宏.变频控制在热力企业中的应用[J].太原科技,2010,3:59～60。
中图分类号：TM935 文献标识码：A
1 概述
电力系统在运用新兴技术与产品的同时，也会带来一系列不能预知的影响，特别是电力系统非线性元器件在电力建设中广泛应用，产生了许多不可控的客观因素，严重影响电能质量，比较突出的影响因素是是谐波干扰，电能质量是电力企业的生命线，所以谐波测量的相关研究受到广泛重视。在电能质量谐波测量频谱分析的主要算法是傅利叶变换，但傅利叶变换方案会导致频谱泄露与栅栏效应的问题，常用的防止频谱泄漏的方法是加权窗函数，但其缺点是同时降低频谱精确率；而防止栅栏效应的常用方法是增加分辨率来实现，但随之随之而来的问题是要保证一定的频谱分析长度，对采样长度的要求相应提高了。由于各生产商的技术水平并不一致，如果要增加采样长度、提高分辨率的硬性条件，对于现实生产具有一定的难度，论文结合实际情况，探讨了频谱分析长度的另一途径，并在实践检验中得到积极评价。
2 频谱测量的算法原理
2.1 离散傅立叶变换原理
由于谐波信号的长度不能完全测量，所以一般采用离散傅立叶变换方式，进行部分截取，
可以设定无穷信号为：
Xm=Am×sin（ωm×t）
当时间t在（0，T]范围内时，ωT（t）（截取的窗函数）的值就为1；当时间t>T时，ωT（t）（截取的窗函数）的值就为0，而有限长信号的表达式为：
Xm0=Xm×ωT（t）
经过离散傅立叶变换有限长信号的结果可以表达为：
Xm（k）=Xm（2πkF）/T
=Am×sin[2πFT（k-m）/2]×e-j[πFT（k-r）+π/2]/[πFT（k-r）]
在上式中F-频率分辨率，m-整数，f-频率，可以推导出，当k=m时，Xm（k）=Am×ejθ；
而当k≠m时，则有Xm（k）=0。
不难得出，m取整数与否，直接影响到频谱分析测量的精确度，当m取整数时，有限长信号傅立叶变换得到单一的频谱分布线，提高测量精度；当m不为整数时，傅利叶变换会有频谱泄露的现象发生，谐波信号的频谱分布为：
Xm（k）=Xm（2πkF）/T
=Am×sin[2πFT（k-m1-r）/2]×e-j[πFT（k-m1-r）+π/2]/[πFT（k-m1-r）]
由上式可以分析出，m不取整数时，变换的频谱是分散的，而不是在一条谱线上的。
2.2 加窗算法原理
有2.1可知，当m不为整数，即信号的f不是F的整数倍时，会产生频谱泄漏现象，并且对测量造成较大的干扰，针对这一问题，提出了加窗算法解决方案，在常见的非整数倍影响因素中，有两大原因：其一，在实际采样时，由于频率的波动，导致信号f分量不以F的整数倍出现；其二，在有限信号长度截断时不是以周期为单位的。在截取的窗函数使用特性中，汉宁窗的是矩形窗2倍，可以有效的防止泄漏，但会造成阻带衰减迅速、频谱分辨率低的特点；而采用矩形窗时，可以将频谱分辨率优化到最佳水平，但问题是会引发泄漏，并且阻带衰减速度较慢。综合分析各窗函数的优缺点，现阶段汉宁窗的运用比较广泛，其综合性能比较优越，但具体使用过程中还要依据频谱分析的实际需要，选择合适的窗函数，一般汉宁窗的离散时域表达式为：
WH（n）=[1-cos（2πn/N-1）]×RN（n）/2
RN（n）-矩形窗函数的离散时域。
用汉宁窗截取无限长信号Xm（t）得到的频域可表示为：
XmH（k）=Xm（k）/2-Xm（k-1）+Xm（k+1）]/4
有上式可以分析出，加权汉宁窗会对频谱分辨率有削弱作用，同时使信号汇集于主瓣宽度， 但能够对阻带衰减带来积极效果，防止频谱的泄露现象。在具体的计算当中，还必须考虑到误差，引入校正系数。由于汉宁窗在厂家受到普遍应用，其检测方法和研究仿真都具有典型性，在采用其他窗函数降低频谱泄漏时，汉宁窗的研究方案同样是适用的。
2.3 分组算法原理
依据我国制定的标准要求，快速傅立叶变换计算得到的各频率分量后，还要经过分组，设定Uk对应的离散傅立叶每隔5Hz的输出分量，则h 次谐波子组的测量输出可以表示为：
Uh=（ΣU（k+i））1/2
k对应顺序为h的谐波。
3 频谱分析长度检测方案
由以上分析可以知道，当m取整数时，即信号的f为F的整数倍时，可以防止频谱泄漏的发生，而电能质量分析仪合格时可以对整数倍的谐波做到精确有效的长度检测，一旦m为非整数时，则超出了电能质量分析仪准确分析的能力，会导致频谱泄漏。一般为了减少泄漏，采用汉宁窗算法，F（频率）=1/T（周期），如果系统频率为50Hz，相应的频谱分析检测长度以10个周期为标准，汉宁窗加权对应的周期波为20，频率则为5Hz。而分组算法会干扰分析结果，所以，需要对是否采用加窗算法和分组算法进行检测，常见的检测方案如下所述：
（1）对电能质量分析仪进行检测，并且以5Hz为指标，观察其频率分辨率是否达到该要求。
（2）在对电能质量分析仪的分辨率进行检测后，其次要证实分组算法是否得到采用。
（3）在被检测的电能质量分析仪达到5Hz的频率要求时，则要对分组有否进行检测，并且两种情况下，还要对是否采用了汉宁窗算法进行检测。
（4）电能质量分析仪的质量精确性要得到确认，其误差可以设为p。
4 频谱分析长度检测项目
4.1 分辨率与分组算法的检测
依据要求，必须对分辨率和分组算法是否采用进行检测，首先设置检测信号，其表达式为：
X（t）=X0（t）+Xk-1（t）+Xk（t）+Xk+1（t）
=21/2A0×sin（100πt）+21/2Ak -1sin[2π×（50h-Δf）×t]+21/22Aksin（2πh×50t）+21/2Ak +1sin[2π（50h +Δf）×t]
上式当中，Δf=5Hz，h表示谐波次数，并且取值h依次为2，3，4，……
一般频谱泄漏的情况发生在频谱分辨率超出或低于5Hz，会导致谐波的测量精确性受到削弱。但在对h 次谐波输出值的具体数据分析时，由于信号的频谱泄漏的区域相当大，条件比较复杂，要综合考虑信号的频谱分辨率、频率和幅值因素。可以通过Matlab仿真方式，根据h次谐波的输出，以频率5Hz为基本指标，对频率分辨率的检测进行分析。由上述原理，当h次谐波为Ak时，则可以判断检测过程中没有运用分组算法；当h次谐波为Uh=（A2k-1+A2k+A2k +1）1/2，则可以判断出检测过程中运用了分组算法。
4.2 加窗检测
电能质量分析仪的频谱分析分辨率的检测频率定为5Hz，当设置的信号Δf为F的非整数倍（m取非整数），表示则频谱信号发生了频谱泄露现象，干扰测量。具体分析频谱泄漏的可能性，针对测量结果，加窗加权的处理可以采用汉宁窗、哈明窗、或矩形窗等方式。设定A1/A0=0.02，A2/A0 =0.06，仿真之后，针对未分组与已分组的两种情况，得到的谐波含量与频率的曲线。栅栏效应会很大程度上削弱测量的精度，而汉宁窗算法的运用可以明显降低频谱泄漏的可能性，但加窗必须按照标准进行操作，因为超出标准耳朵加窗方式难以达到减少频谱泄漏的目的。加窗结果的分析依有分组与未分组之分，图2是未分组时的谐波含量与频率关系，图3是已分组时的情况，测量的分析结果如图1、图2所示。
未分组算法的信号检测：
X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（313πt）
已分组的信号检测x2
X2（t）=100×21/2sin（100πt）+2×21/2sin（300πt）+6×21/2sin（323πt）
结语
在电能质量的干扰因素分析是电力系统的重要课题，涉及到频谱分析的检测主要考虑栅栏效应和频谱泄漏现象，针对分组算法和加窗算法的检测可以很大程度上提高检测的精确度，相关实验研究也利于电力系统的改善。
参考文献
引言：改革开放以来，我国国民经济的迅猛发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负荷及用户不断增长；各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突出，用户对电能质量的要求也更高，在这样的环境下，探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术，分析我国电能质量管理和控制的发展趋势，具有很强的观实意义。
一 衡量指标
由于所处立场不同，关注或表征电能质量的角度不同，人们对电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术指标都有较为一致的认识。
1.谐波和间谐波：含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波，小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波。
2.电压波动和闪变（fluctuation&flicker）：电压波动是指在包络线内的电压的有规则变动，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍电压范围的一系列电压随机变化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。
3.压偏差：是电压下跌(电压跌落)和电压上升(电压隆起)的总称。
4.频率偏差：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国对于该项偏差标准都有相关规定。电压三相不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。
二 分析方法
1频域分析法
频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波潮流计算等，该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。
频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一定局限性，因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。其优点是可详细考虑非线性负载控制系统的作用，因此可精确描
述其动态特性。缺点是计算量大，求解过程复杂。
2时域仿真法
时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。目前较通用的时域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等电力电子仿真程序。
采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外，在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。
3基于变换的方法
在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有Fourier变换、神经网络、二次变换、小波变换和Prony分析等5种方法。
3.1小波分析法
小波变换是新的多尺度分析数字技术，它通过对时间序列过程从低分辨率到高分辨率的分析，显示过程变化的整体特征和局部变化行为。常用的小波基函数有：Daubechies小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。
小波变换的优点是：具有时－频局部化的特点，特别适合突变信号和不平稳信号分析。可以对信号进行去噪、识别和数据压缩、还原等。缺点是：在实时系统中运算量较大，需要如DSP等高价格的高速芯片；小波分析有“边缘效应”，边界数据处理会占用较多时间，并带来一定误差。
3.2神经网络法
神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础，它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可用来描述认知、决策及控制的智能行为。
神经网络法的优点是：可处理多输入－多输出系统，具有自学习、自适应等特点。不必建立精确数学模型，只考虑输入输出关系即可。缺点是：存在局部极小问题，会出现局部收
敛，影响系统的控制精度；理想的训练样本提取困难，影响网络的训练速度和训练质量；网络结构不易优化。
3.3二次变换法
二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。
二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻；精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是：无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值；不具有时域分析功能。
三 控制策略
PID控制：这是应用最为广泛的调节器控制规律，其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，易于在工程中实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，应用PID控制技术最为方便。其缺点是：响应有超调，对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。
空间矢量控制：空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是：将基于三相静止坐标系(abc)的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系(dq)的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理，具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。
模糊逻辑控制：知道被控对象精确的数学模型是使用经典控制理论的"频域法"和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法，无需对系统建立精确的数学模型。它通过模拟人的思维和语言中对模糊信息的表达和处理方式，对系统特征进行模糊描述，来降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。
非线性鲁棒控制：超导储能装置(SMES)实际运行时会受到各种不确定性的影响，因此可通过对SMES的确定性模型引入干扰，得到非线性二阶鲁棒模型。对此非线性模型，既可应用反馈线性化方法使之全局线性化，再利用所有线性系统的控制规律进行控制，也可直接采用鲁棒控制理论设计控制器。
四 技术
1.FACTS技术
FACTS，即基于电力电子控制技术的灵活交流输电，是上世纪80年代末期由美国电力研究院（EPRI）提出的。它通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量更接近线路的热稳极限。采用FACTS技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力。
目前有代表性的FACTS装置主要有：可控串联补偿电容器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮流控制器等。
引 言
大量电子类高科技产品的应用以及人们生活水平的日益提高，对于电网的电能质量提出了越来越高的要求；而另一方面，大量应用电力电子技术的工业设备和家用电器致使电网的电能质量逐渐恶化，使得一些对电能质量要求严格的高科技产品无法使用，甚至使它们产生错误的指令和控制动作。这在国防和一些关键行业会产生巨大的影响和后果。为此，国家技术监督局相继颁布了涉及电能质量的国家标准。建立一套完善、高效、覆盖电网的电能质量数据采集与分析系统已势在必行。本文针对这一现象，介绍了基于NET平台的电能质量数据集成与分析系统的设计与实现。电能质量数据集成与分析系统可以从多角度、多层面对电网内电能质量进行客观科学的评估，在保证节能降耗和电网安全可靠、优质经济的运行方面能够发挥重要作用。
1、电能质量数据集成与分析系统体系结构
电能质量数据集成与分析系统由电能质量数据监测、电能质量数据采集转换、电能质量数据分析3个部分组成，采用分层方式实现对电网电能质量的分析和管理。
监测设备一般安装在现场，实现变电站电能质量的实时数据采集和数据存储；电能质量数据采集和转换模块负责数据读取转换工作，将采集的PQDIF格式数据解析后存储到SQL Server数据库中；电能质量数据分析模块由电能质量数据分析与计算部件、电能质量分析数据库、应用服务器以及Web服务器组成，负责电能质量综合指标的分析计算工作。通过分析数据，查出对系统电能质量影响较大的点、区域和电能质量污染严重的点，并对区域内电能质量的情况做出客观评估，最后生成电能质量分析报告。
2、数据采集与转换
从监测设备上读取的数据以PQDIF文件格式保存，为了后续的分析和计算，需要解析PQDIF文件，将数据保存到数据库中。
2.1 PQDIF结构介绍
PQDIF(Power Quality Data Interchange Format)是一种标准的电能质量数据交换格式，它的出现解决了不同的电能质量文件格式之间数据应该如何存储交换的问题。PQDIF文件分两层：物理层和逻辑层。物理层描述文件的物理结构，与实际存储的内容无关，通过唯一性标识符来区分文件的特定元素；逻辑层使用物理层定义好的结构，利用特定标记在文件中建立元素，分层分级描述所要记录的事件。
PQDIF的物理结构PQDIF文件由一系列具有链接关系的记录组成，每个记录都包含记录头和记录体两部分。记录的链接关系存储在记录头中。可以通过修改记录链接方便地改变记录结构，如插入新记录或删除旧记录，而不必重写整个文件。具体的数据是存放到记录体中的每个记录头都用一个全球唯一的标记符(GUID)来标识，它是全局变量。记录头还包括用标签(Tag)来标识的记录类型(容器记录、监测设置记录、数据源记录等)、记录头的大小、记录体的大小以及指向下一个记录的链接。
记录体是由一系列的元素所组成。共有3种类型的元素。
(1)标量(scalar)：代表一个特定物理类型的简单值。
(2)矢量(Vector)：代表一组相同类型的数值。
(3)集合(collection)：由标记和其他元素的相对链接组成的数组。一个集合可以链接到另外一个集合，所以可以创建分层结构。
PQDIF的逻辑结构逻辑记录被串在一个隐式的层次中，通过记录类型标签(tagRecordType)来辨识。PQDIF文件以一个容器标签(1agContainer)开始，它包含文件中所有的数据源(Data Source)记录。每个数据源记录(DataSouree)又包含监测仪设置记录(Monitor set-tingrecord)和观测记录(Observation record)。可以定义新的标记来“扩展”记录。
2.2 PQIDIF解析
电能质量数据集成与分析系统采用C#高级编程语言在VisualStudio，Nec平台上开发，通过使用动态连接库PQDeom4.dll，实现了PQDIF文件的解析工作。
首先将PQDeom4.dll通过Regsvr32命令写入到注册表中，然后在C#的解决方案菜单下选择添加引用子菜单，在添加Com组件选项卡里找到要添加的Electrotek PQDcom4.1.0 Type Library，将其添加到所建立的C#解决方案中即可。
3、加窗傅立叶和小波变换在电能质量分析中的综合应用
中图分类号：R363.1+24文献标识码：A 文章编号：
0 引言
随着我国智能电网建设逐步深入，电能质量问题越来越受关注，电能质量在线监控系统的应用也更加广泛，电能质量在线监控系统的规模已经逐步从变电站级、县/市/地区级的中小型系统，发展到省级、网级的广域分布式大型、超大型系统。电能质量监控系统覆盖区域越来越广泛，监测对象越来越多，有必要对电能质量在线监测系统做更深的了解，已达到更好的实时监控效果。
1 产品特点
电能质量监测系统HDGC3580具有GPRS无线传输功能和以太网远程传输功能，可随时随地得知各个监测点的实时数据，并能通过远程控制技术，做到随时对任意一个监测点进行修改设置和做特殊检测。
可以在任何地方任何时间查看HDGC3580所记录的数据,并在上位机上进行细致深入地分析。
如有异常电力事件发生,HDGC3580能够以最快的速度进行报警提示，并且通过原始资料，可以在电脑上很快查处出现问题的设备号和设备所在地。
公司不断优化监控终端的程序，客户可通过远程下载和安装，轻松实现监控终端程序的更新。内置大容量Flash存储盘，可保证记录时间的长度和记录数据的完整性。
2 产品功能
2.1 电能质量参数监测
可测量三相三线、三相四线的电压、电流、频率，并记录其变化趋势；
可测量三相四线电系统的三相有功功率、视在功率、无功功率、功率因数等，并记录三相有功功率的变化趋势。
可测量三相四线电系统的不平衡度，并记录其变化趋势。
可测量三相四线(三电压、四电流)的1~25次谐波，及其总谐波失真。并记录其中某一次谐波的变化趋势。
可测量电压波动与闪变。
2.2 系统管理：
数据管理
基本测量数据：查看在基本测量功能中保存的结果数据。
谐波数据：查看在谐波测量功能中保存的结果数据。
功率数据：查看在功率测量功能中保存的结果数据。
三相不平衡数据：查看在三相不平衡测量功能中保存的结果数据。
录波事件记录：查看在事件录波功能中保存的结果数据。
2.3 计量校正
零点校正：校正各个通道的零点。
传感器设置：置电流传感器。使用仪表前应先将此处的传感器类型设置成与实际使用的传感器一致。
3 系统组成
3.1系统组成
电能质量在线监测系统主要有现场监测层，通讯传输层和数据管理层组成，组网方式有网线、光纤、无线三种模式。
3.1.1现场监测层
现场安装各类电能及电能质量监测设备，要求具有通讯功能。可以选择安科瑞的ACR330ELH、ACR320ELH、ACR230ELH、ACR220ELH等电力仪表，主要功能： LCD显示、全电参量测量（U、I、P、Q、PF、F、S）；四象限电能计量、复费率电能统计；THDu，THDi、2-31次各次谐波分量；电压波峰系数、电话波形因子、电流K系数、电压与电流不平衡度计算；电网电压电流正、负、零序分量（含负序电流）测量；4DI+3DO，RS485通讯接口、Modbus协议。
3.1.2 通讯传输层
为了将监测层设备采集的数据传送到服务器而负责数据通讯传输的设备，主要有通讯管理机、串口服务器、网络交换机等。数据采集终端通过串口与监测层设备通讯，读取其中数据，并进行初步分析、整理，将数据保存在本地SD卡中，之后将数据传输给无线通讯模块。无线通讯模块采用射频技术，在现场组成无线局域网络，将各点数据采集终端整理的数据收集并传输到后台服务器，也可用网线或光纤的方式传输数据。
3.1.3 数据管理层
对采集数据进行存储、解析及应用的过程，包括服务器架设、各种软件的应用。
3.2 系统功能
3.2.1 标准的监测系统具有CAD一次单线图显示中、低压配电网络的接线情况；庞大的系统具有多画面切换及画面导航的功能；分散的配电系统具有空间地理平面的系统主画面。主画面可直接显示各回路的运行状态，并具有回路带电、非带电及故障着色的功能。主要电参量直接显示于人机交互界面并实时刷新。
3.2.2 用户管理
可对不同级别的用户赋予不同权限，从而保证系统在运行过程中的安全性和可靠性。如对某重要回路的合/分闸操作，需操作员级用户输入操作口令，还需工程师级用户输入确认口令后方可完成操作。
3.2.3 数据采集处理
通过安科瑞Acrel-2000型电力监控系统可实时和定时采集现场设备的各电参量及开关量状态（包括三相电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波、不平衡度、电流K系数、电话波形因子、电压波峰系数、电能、温度、开关位置、设备运行状态等），将采集到的数据或直接显示、或通过统计计算生成新的直观的数据信息再显示（总系统功率、负荷最大值、功率因数上下限等），并对重要信息量进行数据库存储。
3.2.4 趋势曲线分析
系统提供了实时曲线和历史趋势两种曲线分析界面，通过调用相关回路实时曲线界面分析该回路当前的负荷运行状况。如通过调用某配出回路的实时曲线可分析该回路的电气设备所引起的信号波动情况。系统的历史趋势即系统对所有已存储数据均可查看其历史趋势，方便工程人员对监测的配电网络进行质量分析。
3.2.5 报表管理
系统具有标准的电能报表格式并可根据用户需求设计符合其需要的报表格式，系统可自动设计。可自动生成各种类型的实时运行报表、历史报表、事件故障及告警记录报表，操作记录报表等，可以查询和打印系统记录的所有数据值，自动生成电能的日、月、季、年度报表，根据复费率的时段及费率的设定值生成电能的费率报表，查询打印的起点、间隔等参数可自行设置；系统设计还可根据用户需求量身定制满足不同要求的报表输出功能。
4 结束语
