【導讀】suizhegongyehuanjingzhonggezhongshebeizhijiandehulianchengduyuelaiyuegao，yijiwulianwangbushudejiasu，laizifenbushishebeidedianyuanzhiliangxinxijiangyixindefangshijiayishoujiheliyong。liru，liyixiangguanfangkeyifenxilishiqushi，shixianduijinjiwentidejizaojiance。zaiyigewangluozhinei，liyongduogejiediandeshishishujukeyishibiebinggeliraodong。jiqizhenduandeshujufenxi
、預防性維護和問題負載的隔離，均是減少工藝中斷
、提高設備壽命和增加正常運行時間的新途徑。

簡介

根據電力研究院 (EPRI) 最近發布的研究報告，由於電力問題
，包括電源波動和電壓擾動

，美國大型工業設施每年損失超過1000yimeiyuan。jialidediandengshanshuobudinghuilingrenfannao。erzaigongchangli，dianlibuwendingkenengdaozhiangguideshebeifashengguzhang，shenzhiguozaobaofei。xiweidedianyuanzhiliangshijianchangchangyueguochuantongbaohuwangluoerbubeichajiao
，zaochengshebeixingnengsuizheshijiantuiyierjiangdi。ciwai
，xuduodianyuanzhiliangraodongdelaiyuanshiduogefuzailianjiedaotongyiwangluo
，yinqiraodongchuanyuelinjinsheshihejianzhuwu。weilekefudianyuanzhiliangtiaozhan，youbiyaojiankongshuruyijifuzaichanshengderaodong。dianyuanzhiliangjiankongkeweishebeitigongshidangdebaohu，bingqiebangzhuquedingheshideguankongjishulaitigaodianyuanzhiliang。

如果利益相關方充分利用這些技術，其昂貴的基礎設施將受益於幹淨的電源並獲得更長的使用壽命。

電源質量指的是提供給用電客戶的電力的各種變化情況
，涉及接線問題、接地問題、開關瞬變、負(fu)載(zai)變(bian)化(hua)和(he)諧(xie)波(bo)生(sheng)成(cheng)。某(mou)些(xie)情(qing)況(kuang)下(xia)
，電(dian)源(yuan)質(zhi)量(liang)糟(zao)糕(gao)的(de)狀(zhuang)況(kuang)可(ke)能(neng)未(wei)被(bei)發(fa)現(xian)，但(dan)是(shi)會(hui)損(sun)害(hai)昂(ang)貴(gui)的(de)設(she)備(bei)。在(zai)歐(ou)洲(zhou)，電(dian)網(wang)運(yun)營(ying)商(shang)提(ti)供(gong)的(de)電(dian)力(li)質(zhi)量(liang)由(you)國(guo)家(jia)電(dian)網(wang)規(gui)範(fan)和(he)歐(ou)洲(zhou)標(biao)準(zhun)(EN 50160) 中規定的基準參數來定義。當電源電壓失真時
，設備獲得的是非正弦電流，這可能引發過熱、故(gu)障(zhang)和(he)過(guo)早(zao)老(lao)化(hua)等(deng)技(ji)術(shu)問(wen)題(ti)。非(fei)正(zheng)弦(xian)電(dian)流(liu)還(hai)會(hui)在(zai)變(bian)壓(ya)器(qi)和(he)饋(kui)線(xian)電(dian)纜(lan)等(deng)網(wang)絡(luo)設(she)備(bei)上(shang)引(yin)起(qi)熱(re)和(he)絕(jue)緣(yuan)應(ying)力(li)。電(dian)源(yuan)質(zhi)量(liang)不(bu)良(liang)會(hui)導(dao)致(zhi)設(she)備(bei)停(ting)機(ji)，維(wei)修(xiu)作(zuo)業(ye)增(zeng)加(jia)，使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)縮(suo)短(duan)，最(zui)終(zhong)產(chan)生(sheng)經(jing)濟(ji)損(sun)失(shi)。本(ben)文(wen)將(jiang)從(cong)工(gong)業(ye)設(she)備(bei)的(de)視(shi)角(jiao)分(fen)析(xi)電(dian)源(yuan)質(zhi)量(liang)不(bu)良(liang)的(de)影(ying)響(xiang)，並(bing)說(shuo)明(ming)如(ru)何(he)使(shi)機(ji)器(qi)保(bao)持(chi)較(jiao)佳(jia)運(yun)行(xing)狀(zhuang)態(tai)。

圖1. 電源質量問題的不同原因：a) 美國；b) 歐洲。

電源質量擾動源於何處？

圖1a是電力研究院在全美24家電廠針對配電質量展開的研究總結。大部分(85%)電源質量事故源於電源突降或突升
、諧波和接線以 及接 地問題。圖1b顯示了歐洲電源質量調研的結果。據估計，在歐 盟25個國家中，電源質量問題造成的經濟損失每年超過1560億美元（1500億歐元）。zaigongyehuanjingzhong，qidonghetingzhizhongfuzaikenengdaozhidianyatujianghetusheng，shiwangluodianyachaochubiaozhungongzuotiaojian。dabufenshebeidoushishejiweizaiyidinggongzuotiaojianyineigongzuo，jiaochangshijiandedianyatujianghetushenghuiyinqitingjihegongyizhongduan。zaidangjinshangyeqihouxia，xuduogongsidouzaikaolvanzhuanghuoyijinganzhuangbendichanshengdezaishengnengyuan，lirutaiyangnenghefenglifadian。henduoqingkuangxia，fenbushidianlilaiyuanshidedianqisheshixuyaokaiguanmoshidianyuan。suizhedianlidianzihekaiguandianyuanshiyongdezengjia，xiebojiangchengweigongyeshebeigengchangjiandedianyuanzhiliangwentilaiyuan。cileidianyuankejiangxiebozhurudianxianbingjiangdidianyuanzhiliang，congeryingxiangrenhelianjiedaogongdianwangluodedongxi
，baokuobianyaqihedianlan。dangwangluozujianguozaishi
，shebeiguanlizhechangchangkeguancedaodaxiebodianliudeyingxiang。mouxieqingkuangxia
，wangluozujiandezongsunhaozengjia0.1%至0.5%便可能觸發保護器件。導致電源質量不良的其他一些因素包括：各相差分負載、接線和接地方案不當、負載相互作用
、EMI/EMC和大無功網絡的切換。

圖2. 不同失真效應下網絡電流和電壓的可視化。

電源質量標準

為了應對並管理電源質量，必須找到可靠的監控和報告方法。行業製定的一些重要標準有IEC 61000-4-30 A類和S類
、IEC61000-4-7諧波測量和針對閃變的IEC61000-4-15。daduoshudianligongsiyicainazhexiedianyuanzhiliangbiaozhunlaizhidingheshishiguizhangzhidu。mouxieqingkuangxia，ruguodianyuanzhiliangbiaozhunbufuheguifan
，dianligongsikenenghuichengfakehu。gongyebiaozhunbujinjiushijiyingyongzhongdedianyuanzhiliangjianligongshi，erqierangyonghuquexintamenyoujingquedeshujulaijiejuexiangguanwenti。zaidianliwangluozhong，dianyatujiang
、突升、閃變、標稱額定值變化和諧波所致失真
，全都包含關於網絡健康狀況的重要信息。高測量精度是提供可靠且可重複結果的關鍵。

應用電源質量監控以改善電網和機器狀態

利li用yong現xian代dai電dian源yuan質zhi量liang器qi件jian提ti供gong的de信xin息xi可ke以yi標biao定ding整zheng體ti係xi統tong的de基ji準zhun性xing能neng，幫bang助zhu開kai展zhan預yu防fang性xing維wei護hu，監jian控kong趨qu勢shi和he狀zhuang態tai
，評ping估gu網wang絡luo性xing能neng及ji其qi對dui工gong藝yi設she備bei的de敏min感gan性xing
，減jian少shao電dian費fei。可ke以yi在zai電dian源yuan係xi統tong上shang安an裝zhuang電dian源yuan質zhi量liang監jian控kong網wang絡luo，將jiang其qi原yuan始shi測ce量liang數shu據ju聚ju合he起qi來lai便bian可ke進jin行xing相xiang關guan性xing分fen析xi，幫bang助zhu確que定ding擾rao動dong源yuan。電dian源yuan質zhi量liang監jian控kong器qi還hai可ke以yi是shi嵌qian入ru式shi設she備bei設she計ji的de一yi部bu分fen，實shi現xian更geng高gao的de集ji成cheng度du和he更geng精jing密mi的de控kong製zhi。捕bu捉zhuo機ji器qi獨du有you的de電dian氣qi特te征zheng可ke以yi了le解jie整zheng體ti運yun行xing狀zhuang態tai。從cong數shu據ju分fen析xi和he診zhen斷duan得de出chu的de結jie論lun可ke以yi為wei下xia一yi代dai保bao護hu算suan法fa和he產chan品pin的de設she計ji提ti供gong可ke靠kao的de信xin息xi
，提ti高gao電dian源yuan質zhi量liang。

如(ru)果(guo)設(she)備(bei)已(yi)部(bu)署(shu)在(zai)工(gong)廠(chang)環(huan)境(jing)中(zhong)，則(ze)利(li)用(yong)電(dian)源(yuan)質(zhi)量(liang)曲(qu)線(xian)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)較(jiao)佳(jia)管(guan)控(kong)技(ji)術(shu)。例(li)如(ru)
，印(yin)度(du)一(yi)座(zuo)工(gong)業(ye)設(she)施(shi)的(de)電(dian)源(yuan)質(zhi)量(liang)曲(qu)線(xian)揭(jie)示(shi)電(dian)壓(ya)和(he)電(dian)流(liu)波(bo)形(xing)存(cun)在(zai)嚴(yan)重(zhong)失(shi)真(zhen)。經(jing)過(guo)充(chong)分(fen)分(fen)析(xi)後(hou)，工(gong)廠(chang)中(zhong)安(an)裝(zhuang)了(le)混(hun)合(he)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)係(xi)統(tong)。利(li)用(yong)新(xin)的(de)校(xiao)正(zheng)係(xi)統(tong)
，功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)從(cong)–0.5變為+0.9，THD改善50%。

現代化電源質量分析儀

過guo去qu
，設she計ji高gao精jing度du電dian源yuan質zhi量liang分fen析xi儀yi需xu要yao較jiao高gao的de技ji術shu能neng力li
，並bing且qie常chang常chang涉she及ji使shi用yong分fen立li器qi件jian和he開kai發fa定ding製zhi電dian源yuan質zhi量liang測ce量liang算suan法fa。新xin型xing電dian源yuan質zhi量liang模mo擬ni前qian端duan (AFE) 集成了低漂移總增益的高性能ADC和DSP內核。分立式設計方法和編寫定製算法意味著複雜度和成本會很高
，而集成式AFE消除了這種弊端。

集成AFE計算並提供電源質量參數，例如突降
、突升、均方根、相序誤差和功率因數值。它還從輸入信號獲得線路頻率諧波成分。ADI公司已開發出一款世界領先的電源質量監控前端，稱為ADE9000。它消除了大部分的計算複雜性，並簡化了實施電源質量監控係統所需的時間和精力。

圖3. 來自電源質量監控器的信息和報告。

圖4. 高集成度
、三相電能和電源質量監控IC ADE9000的功能框圖。

圖5. 典型電源質量監控係統信號鏈。

IEC 61000-4-30預先認證的電能質量監測解決方案

遵(zun)循(xun)電(dian)能(neng)質(zhi)量(liang)標(biao)準(zhun)並(bing)非(fei)易(yi)事(shi)
，要(yao)實(shi)現(xian)並(bing)保(bao)持(chi)優(you)化(hua)性(xing)能(neng)，我(wo)們(men)必(bi)須(xu)基(ji)於(yu)此(ci)類(lei)指(zhi)南(nan)的(de)範(fan)圍(wei)分(fen)析(xi)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)

，並(bing)確(que)認(ren)參(can)數(shu)的(de)有(you)效(xiao)性(xing)。要(yao)確(que)保(bao)性(xing)能(neng)達(da)到(dao)要(yao)求(qiu)的(de)水(shui)準(zhun)

，請(qing)閱(yue)讀(du)《電能質量監測第1部分：符合標準的電能質量測量的重要性》，了解此類標準重要的原因、進行標準比較以及在用例中應用標準的方式。

為減少與EMC認證相關的挑戰並加快上市，設計人員可以采用 ADE9000電能質量前端解決方案的S類預認證版本ADE9430

，減少設計電能質量監測儀表所需的工程資源，降低係統設計或架構的認證難度。文章《電能質量監測第2部分：符合標準的電能質量儀表的設計考慮因素》深入介紹如何采用具有適當認證測量的電能質量監測解決方案。多通道同步采樣ADC也可用於支持A類電能質量參數。

大數據分析成為可能
，推動實現更高的能源智能

suizhegongyehuanjingzhonggezhongshebeizhijiandehulianchengduyuelaiyuegao，yijiwulianwangbushudejiasu
，laizifenbushishebeidedianyuanzhiliangxinxijiangyixindefangshijiayishoujiheliyong。liru，liyixiangguanfangkeyifenxilishiqushi，shixianduijinjiwentidejizaojiance。zaiyigewangluozhinei，liyongduogejiediandeshishishujukeyishibiebinggeliraodong。jiqizhenduandeshujufenxi、預防性維護和問題負載的隔離，均是減少工藝中斷、提高設備壽命和增加正常運行時間的新途徑。

結語

全球能源總需求預計每年增長約5%。電網連接設備的規模和複雜度將不斷提高
，電源質量擾動隨之增加。現代商業對幹淨、可靠
、永yong遠yuan在zai線xian的de電dian能neng的de依yi賴lai性xing越yue來lai越yue高gao。通tong過guo采cai用yong新xin一yi代dai電dian源yuan質zhi量liang監jian控kong技ji術shu
，工gong業ye設she備bei所suo有you者zhe可ke以yi預yu期qi機ji器qi設she備bei過guo早zao失shi效xiao或huo磨mo損sun的de情qing況kuang會hui減jian少shao
，幹gan淨jing的de電dian源yuan將jiang帶dai來lai巨ju大da好hao處chu。

（來源：ADI公司，作者：Niranjan Chandrappa，產品應用工程師
，Swarnab Banerjee
，係統工程經理）

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