电能质量

电能质量是指供电系统的电压、频率和波形符合既定规范的程度。良好的电能质量可以定义为电源电压稳定在规定范围内，交流频率稳定接近额定值，电压曲线波形平滑（类似正弦波）。一般而言，将电源质量视为电源插座输出与插入其中的负载之间的兼容性是有用的。该术语用于描述驱动电气负载的电力以及负载正常运行的能力。如果没有适当的电源，电气设备（或负载）可能会出现故障、过早失效或根本无法运行。电能质量差的原因有很多，导致电能质量差的原因还有很多。

在电力行业包括发电（AC电源），电力传输和最终电力分配到一个电表位于电力的最终用户的处所。然后电力通过最终用户的布线系统，直到到达负载。将电能从生产点转移到消费点的系统的复杂性，加上天气、发电、需求和其他因素的变化，为影响供应质量提供了许多机会。

电能质量可以描述为一组参数值，例如：

• 服务的连续性（电源是否会出现电压下降或过载低于或高于阈值水平从而导致停电或掉电）
• 电压幅度的变化（见下文）
• 瞬态电压和电流
• 交流电源波形中的谐波含量

将电能质量视为兼容性问题通常很有用：连接到电网的设备是否与电网上的事件兼容，电网提供的电力（包括事件）是否与连接的设备兼容？兼容性问题总是至少有两个解决方案：在这种情况下，要么清理电源，要么使设备更坚固。

一种不间断电源（UPS）可用于切换主电源的关断，如果有一个短暂的上线（临时）的条件。然而，更便宜的UPS设备本身会产生质量差的电源，类似于在正弦波之上施加更高频率和更低幅度的方波。高质量的UPS单元采用双转换拓扑，将输入的交流电分解为直流电，为电池充电，然后再制造交流正弦波。这种再制造的正弦波质量比原始交流电源更高。

动态电压调节器(DVR)和静态同步串联补偿器(SSSC)用于串联电压骤降补偿。

一个电涌保护器或简单的电容器或压敏电阻可以抵御最过压条件，同时避雷器防止严重的尖峰。

电子滤波器可以去除谐波。

现代系统使用分布在整个网络中的称为相量测量单元(PMU)的传感器来监控电能质量，并在某些情况下自动响应。使用此类智能电网的快速感应和网络异常自动自愈功能有望带来更高质量的电力和更少的停机时间，同时支持来自间歇性电源和分布式发电的电力，如果不加以控制，则会降低电力质量。

甲电源质量压缩算法是一个算法在功率质量的分析中使用。为了提供高质量的电力服务，必须在电力网络的不同位置监测电信号的质量，也称为电能质量(PQ)。电力公司不断仔细地监控不同网络位置的波形和电流，以了解导致任何不可预见事件（例如停电和停电）的原因。这在环境和公共安全受到威胁的场所（医院、污水处理厂、矿山等机构）尤为重要。

工程师可以使用许多仪表，它们能够读取和显示电力波形并计算波形参数。这些参数可能包括，例如，电流和电压RMS、多相信号波形之间的相位关系、功率因数、频率、总谐波失真(THD)、有功功率(kW)、无功功率(kVAr)、视在功率(kVA)和有功电能(kWh)、无功电能(kVArh)和视在电能(kVAh)等等。为了充分监测不可预见的事件，Ribeiro等人。解释说，仅显示这些参数是不够的，还要始终捕获电压波形数据。由于涉及大量数据，这是不切实际的，会导致所谓的“瓶子效应”。例如，以每个周期32个样本的采样率，每秒收集1,920个样本。对于同时测量电压和电流波形的三相电表，数据是其6-8倍。近年来开发的更实用的解决方案仅在事件发生时存储数据（例如，当检测到高水平的电力系统谐波时），或者存储电信号的RMS值。然而，这些数据并不总是足以确定问题的确切性质。

尼森布拉特等人。提出电能质量压缩算法的思想（类似于有损压缩方法）使仪表能够连续存储一个或多个电力信号的波形，而不管是否识别出感兴趣的事件。这种称为PQZip的算法为处理器提供了足够的内存，该内存足以在正常电源条件下长时间（至少一个月、两个月甚至一年）存储波形。随着信号的获取，压缩是实时进行的；它在接收到所有压缩数据之前计算压缩决策。例如，如果一个参数保持不变，而其他各种参数发生波动，则压缩决策仅保留与恒定数据相关的内容，并保留所有波动数据。然后，它在波形的不同周期内分解众多分量的功率信号波形。它通过分别压缩不同时期内至少一些组件的值来结束该过程。这种独立于采样执行的实时压缩算法可防止数据间隙并具有典型的1000:1压缩比。

功率分析仪的典型功能是生成在给定时间间隔内聚合的数据存档。最常见的是10分钟或1分钟间隔，如IEC/IEEEPQ标准所规定的那样。在此类仪器的操作期间创建了相当大的档案大小。正如克劳斯等人。已经使用Lempel-Ziv-Markov链算法、bzip或其他类似的无损压缩证明了此类档案的压缩率算法可能很重要。通过对实际电能质量档案中存储的时间序列进行预测和建模，通常可以进一步提高后处理压缩的效率。这种简单技术的组合意味着可以节省数据存储和数据采集过程。

供电质量在国际标准及其当地衍生标准中有所规定，被不同国家采用：

EN50160是欧洲电能质量标准，为定义交流电源电压的不同参数设置了可接受的失真限制。

IEEE-519是北美电力系统指南。它被定义为“推荐做法”，并且与EN50160不同，该指南指的是电流失真和电压。

IEC61000-4-30是用于监控电能质量的标准定义方法。第3版（2015年）包括电流测量，与仅与电压测量相关的早期版本不同。