电能质量调查有何用途？

电能质量 (PQ) 调查用于数据中心、医院和工业设施，通过确定电能质量问题的根本原因来提高正常运行时间和设备性能。在讨论 PQ 问题时，有三个重要的考虑因素：PQ 问题的类型、PQ 问题的来源以及识别和测量 PQ 问题的工具。

四种常见的电能质量问题包括(图1)：

· 电压瞬变是线路电压的快速高能扰动。它们通常持续不到一个周期，并导致波形不连续。电压瞬变可能导致数据损坏、设备故障或损坏，并导致运营中断。

· 电压骤降和骤升是指电压降低或升高，导致线路电压偏离标称值超过 ±15%，持续时间从半个周期到几秒钟不等。根据设备的灵敏度和偏差程度，可能会导致随机故障或设备完全故障。

· 电压和/或电流波形上可能会出现谐波失真。过度的谐波失真可能会导致设备过热或发生故障，从而导致计算机控制设备中的数据损坏或丢失。

图 1. 四个常见的 PQ 问题。

其他 PQ 问题可能会导致问题：

中断是一个显而易见的问题。中断是指电力损失，可能是短暂的，也可能是持续的。根据严重程度和其他情况，影响范围可能从运营中断到设备损坏和故障。

三相电力系统每条线路上超过 ±2% 的电压不平衡通常是自发问题。当单相负载在三相之间分布不均匀时，就会发生这种情况。连接不良或保险丝烧断也会导致电压不平衡，从而导致运行不稳定或设备故障。

低功率因数 (PF)(0.95 或更低)是另一个通常由自身引起的问题。当电路具有高电感或电容负载(如电机、照明镇流器和开关电源转换器)时，会导致电压和电流波形异相，从而导致使用比所需更多的视在功率。

来源

PQ 问题可能来自设施的外部和内部来源。外部来源通常与公用事业有关。它们可能由不可控因素引起，例如雷电或公用事业操作，包括 PF 设备、开关操作和各种设备故障，例如变压器或电容器故障。

内部电源有时分为两类：通用内部电源和电力电子电源(图 2)。通用内部电源包括电弧焊机、某些类型的医疗设备以及直接连接到交流线路的大型电机等设备。电力电子电源传统上包括电机驱动器、大量电子电源转换器等。电力电子列表中最近添加的内容包括智能电网、微电网设备和电动汽车充电器。

图 2. 电能质量 (PQ) 问题的常见根源。

工具

两种最常见的 PQ 工具是分析仪和记录器。这些设备可以监测电压、电流、功率(以瓦特和伏安为单位)、PF 等。PQ 分析仪可以连续测量和分析电力线的性能，以实时识别干扰和其他 PQ 问题。

PQ 记录仪，也称为 PQ 记录器或能量记录仪，可测量和记录各种电气参数，以帮助识别 PQ 问题的来源。记录仪用于优化操作并实施负载研究，以识别能源浪费并监控 PQ 合规性。

根据操作环境和情况，各个机构制定了各种各样的 PQ 标准，包括 ANSI/IEEE、NEMA、NFPA、NIST、IEC、UL 和其他机构。PQ 分析仪和记录器的一个共同标准是 IEC 61000-4-30，“测试和测量技术 - 电能质量测量方法”。

经认证符合 IEC 61000-4-30 的仪器无论型号或制造商如何，都将产生可靠且可重复的测量结果。该标准为 PQ 测量设备建立了两个等级：A 级和 S 级。

A 类(高级)仪器提供最高水平的准确度和精度，并可测量更多参数。它们用于验证是否符合标准、解决争议以及满足其他合同和法律要求。例如，必须在连续 10 个周期的时间间隔内测量电源电压的 RMS 值。测量误差不得超过 0.1%。

S 类(测量)仪器更定性地测量和记录数据和事件，对准确性的要求较低。A 类仪器更全面，包括 8 个必需的测量参数，而 S 类设备仅需测量 5 个参数(表 1)。

表 1. A 类与 S 类所需测量值。

概括

电能质量调查用于确定电能质量问题的根本原因，并优化数据中心、医院和工厂等设施中的设备运行和可用性。它们还用于电能质量合规性监控和争议解决。