建筑電能質量監測分析

張大宇

【摘要】隨著社會經濟的高速發展，人們生活水平的不斷提高，電能的需求也不斷增加。然而電能并不是只需要按時按量供應就可以了，現在工農業生產的發展需要對建筑電能質量有更高的要求，這就要求對建筑電能質量分析及監測技術進行研究。本文先是以詳細介紹建筑電能質量各個參數的形式來簡述建筑電能質量這個名詞的具體內涵，然后再分別介紹建筑電能質量分析技術和建筑電能質量監測技術，希望給建筑電能質量的提高提供一些參考和借鑒。

【關鍵詞】建筑電能質量；分析；監測技術

一、簡述建筑電能質量

建筑電能質量可以理解為：導致電力設備異常工作的電壓、電流或者頻率偏差，造成電力設備故障或者不能正常運行的電力問題都屬于建筑電能質量的問題。

（一）電壓偏差

電壓偏差表示電壓在正常工作過程中實際電壓和標準電壓之間的差值相對于工作標準電壓的百分數。

按照給出的公式，先用儀器測試出實際的電壓值，再用實際電壓值減去標準電壓值，得到的結果除以標準電壓值就可以算出電壓偏差值，為了測試準確應該多測試幾次，而且每次測試的周期應該不重合。

（二）頻率偏差

頻率偏差表示電壓在正常工作過程中頻率的實際值和標準值之間的差值。電力系統要能正常工作，那么電壓工作時的頻率要在標準的頻率范圍內，這樣系統的設備就可以更加經濟、更加可靠。

（三）電壓波動和閃變

電壓波動是指設備運行時引起的一些電壓的變動或者是連續的電壓改變，電壓波動的數值可以用下面的公式求出。

電壓波動經常會導致一些電力設備無法正常工作，也就是說這些設備正常工作需要一個穩定的電壓，而不是不斷變動的波動電壓。

電壓閃變表示的是電壓波動導致的非正常照明狀況會引起人眼形成一種視覺感受，這種變化經常用白熾燈的通光量來表示。這種電壓閃變的原因有許多，比如供給電壓的波動、照明設備以及人眼的視覺感受等。

（四）三相電壓不平衡

三相電壓不平衡表示的是三相電壓在電力系統中的幅值不匹配，而且它們之間幅值的數值差值不在規定的許可范圍之內，這種不平衡度可以用下面的公式來表示。

二、建筑電能質量分析技術

建筑電能質量分析技術在實際應用中大量使用的方法主要有三種，下面作簡要的介紹。

（一）時域仿真法

建筑電能質量指標中有許多指標是定義在時域中的，所以時域仿真法在實際工作中能被經常用到。時域仿真法指的是使用一些時域仿真軟件來分析建筑電能質量問題中各種各樣的暫態問題，可以很直接地測量出這些指標數值。然而現在用到比較多的時域仿真軟件主要有兩種，一種是EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統暫態仿真軟件，另一種是SPICE、PSPICE、SABER等電力電子仿真軟件。

（二）頻域分析法

頻域分析法是分析非正弦周期性電路的一種主要方法，大部分應用在建筑電能質量中諧波問題的研究，比如頻率掃描、混合諧波潮流計算等。

（三）數學變換法

這種方法中用到的數學變換方法指的是傅里葉變換法、短時傅里葉變換以及小波變換等，下面簡要的說明這些數學變換方法。

傅里葉變換法是用來分析電波信號的一種方法，可以分析一些信號的具體成分，例如正弦波、方波以及鋸齒波等，可以用下面的公式來表示。

短時傅里葉變換法與傅里葉變換法相關，要用到一個時頻部分變化的窗函數，能計算出各個不同時刻的功率譜，這種方法能用來確定時變信號在部分范圍內正弦波的頻率和相位。

小波變換方法作為一種新的數學變換分析方法，是時間和頻率的局部變換，可以通過變換來完全突出問題某些方面的特點，一方面延續了短時傅里葉變換法時頻部分變化的思想，另一方面又改善了短時傅里葉變換方法中窗口大小變化不因頻率改變而改變的缺點。

三、建筑電能質量監測技術

所謂的建筑電能質量監測技術就是使用合乎標準的測試設施來測量電網中關鍵的建筑電能質量有關參數，再把測量出的參數數值和參數的極限值進行對比，從而分析得出有用信息。實時測量各種建筑電能質量參數以及采集這些參數的實時數據，可以確保電力系統正常工作時能對設備的工作情況進行觀察、記錄與動態分析，使電力系統的監測得到優化，以便于快速知道電能的質量情況，而要做到這些都需要利用建筑電能質量監測技術。

然而要了解建筑電能質量現狀，需要監測的數據很多，而且大多是瞬時變化很大的。傳統的建筑電能質量監測設備采用的方法是分析電力系統工作時的模擬信號，分析過程復雜而且檢測設備使用時有使用限制，于是監測不一樣的建筑電能質量參數時只能利用專門的監測設備，這樣就給建筑電能質量監測帶來了一些難度。現在的建筑電能質量監測設備利用的是以微處理器為核心的數字式儀表，其核心技術就是DSP，能使監測達到信息共享、數據交換的效果，也為建筑電能質量監測提供了便利，是傳統監測設備所不能達到的。

建筑電能質量監測設備的設計具體分為硬件設計和軟件設計。建筑電能質量監測設備的硬件設計就是使建筑電能質量監測設備實現對建筑電能質量五個參數的監測，具體分為電源方面、信號方面、數據方面和通訊方面等。建筑電能質量監測設備的軟件設計就是利用網線或者電話線將后臺應用程序和前置硬件連接起來完成一點對多點的通訊，而前置硬件由一個個數字信號處理器DSP構成。

總結：

現在人們生活越來越現代化，城市工業化進程越來越快，需要用電的裝置越來越多，而且對優質電能的需要越來越多，于是建筑電能質量越來越受到關注。要提高建筑電能質量就要對建筑電能質量實時進行監測分析，這需要有特定的監測設備。本文研究的就是建筑電能質量分析和監測技術，希望通過對建筑電能質量問題的研究來實現供用電設備的正常可靠運行。

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