電能質(zhì)量分析精選(九篇)
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第1篇：電能質(zhì)量分析范文
【關鍵詞】電能質(zhì)量 分析方法 控制技術
【中圖分類號】TM63 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2012）11-0329-02
1、衡量電能質(zhì)量的主要指標
由于所處立場不同，關注或表征電能質(zhì)量的角度不同，人們對電能質(zhì)量的定義還未能達成完全的共識，但是對其主要技術指標都有較為一致的認識。
（1）電壓偏差：是電壓下跌（電壓跌落）和電壓上升（電壓隆起）的總稱。
（2）頻率偏差：對頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶而異，各國對于該項偏差標準都有相關規(guī)定。
（3）電壓三相不平衡：表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過規(guī)定的標準。
（4）諧波和間諧波：含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為諧波。含有基波非整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為問諧波，小于基波頻率的分數(shù)次諧波也屬于間諧波。
（5）電壓波動和閃變：電壓波動是指在包絡線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機變化。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。
2、電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生
2.1 電能質(zhì)量問題的定義和分類
電能質(zhì)量問題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，其實質(zhì)是電壓質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和動態(tài)電能質(zhì)量問題。
2.2 電能質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分析
2.2.1 電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題
電力系統(tǒng)元件的非線性問題主要包括：發(fā)電機產(chǎn)生的諧波；變壓器產(chǎn)生的諧波；直流輸電產(chǎn)生的諧波；輸電線路對諧波的放大作用。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補償裝置等因素對諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。
2.2.2 非線性負荷
在工業(yè)和生活用電負載中，非線性負載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問題的主要來源。電弧爐是主要的非線性負載，它的諧波主要是由起弧的時延和電弧的嚴重非線性引起的。大功率整流或變頻裝置也會產(chǎn)生嚴重的諧波電流，對電網(wǎng)造成嚴重污染，同時也使功率因數(shù)降低。
2.2.3 電力系統(tǒng)故障
電力系統(tǒng)運行的內(nèi)外故障也會造成電能質(zhì)量問題，如各種短路故障、自然現(xiàn)象災害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護裝置中的電力電子設備的啟動等都將造成各種電能質(zhì)量問題。
3、電能質(zhì)量分析方法
3.1 時域仿真法
時域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應用最為廣泛，其最主要的用途是利用各種時域仿真程序?qū)﹄娔苜|(zhì)量問題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進行研究。目前較通用的時域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等電力電子仿真程序。采用時域仿真計算的缺點是仿真步長的選取決定了可模仿的最大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過程的頻率覆蓋范圍。
3.2 頻域分析法
頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計算和混合諧波潮流計算等，該方法多用于電能質(zhì)量中諧波問題的分析。頻率掃描和諧波潮流計算在反映非線性負載動態(tài)特性方面有一定局限性，因此混合諧波潮流計算法在近些年中發(fā)展起來。
3.3 基于變換的方法
在電能質(zhì)量分析領域中廣泛應用的基于變換的方法主要有Fourier變換、神經(jīng)網(wǎng)絡、二次變換的方法。
3.3.1 Fourier變換
Fourier變換的優(yōu)點是算法快速簡單。但其缺點也很多：（1）雖然能夠?qū)⑿盘柕臅r域特征和頻域特征聯(lián)系起來觀察，但不能將二者有機地結合起來。（2）只能適應于確定性的平穩(wěn)信號（如諧波），對時變非平穩(wěn)信號難以充分描述。（3）sTFT的離散形式?jīng)]有正交展開，難以實現(xiàn)高效算法；只適合于分析特征尺度大致相同的過程，不適合分析多尺度過程和突變過程。（4）FFT變換的時間信息利用不充分，任何信號沖突都會導致整個頻帶的頻譜散布；在不滿足前提條件時，會產(chǎn)生“旁瓣”和“頻譜泄露”現(xiàn)象。
3.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡法
神經(jīng)網(wǎng)絡理論是巨量信息并行處理和大規(guī)模平行計算的基礎，它既是高度非線性動力學系統(tǒng)，又是自適應組織系統(tǒng)，可用來描述認知、決策及控制的智能行為。
神經(jīng)網(wǎng)絡法的優(yōu)點是：（1）可處理多輸入-多輸出系統(tǒng)，具有自學習、自適應等特點。（2）不必建立精確數(shù)學模型，只考慮輸入輸出關系即可。缺點是：（1）存在局部極小問題，會出現(xiàn)局部收斂，影響系統(tǒng)的控制精度；（2）理想的訓練樣本提取困難，影響網(wǎng)絡的訓練速度和訓練質(zhì)量；（3）網(wǎng)絡結構不易優(yōu)化。
3.3.3 二次變換法
二次變換是一種基于能量角度來考慮的新的時域變換方法。該方法的基本原理是用時間和頻率的雙線性函數(shù)來表示信號的能量函數(shù)。
二次變換的優(yōu)點是：可以準確地檢測到信號發(fā)生尖銳變化的時刻；精確測量基波和諧波分量的幅值。缺點是：無法準確地估計原始信號的諧波分量幅值；不具有時域分析功能。
4、電能質(zhì)量的控制策略與技術
4.1 幾種電能質(zhì)量控制策略
（1）PID控制：這是應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，易于在工程中實現(xiàn)。當被控對象的結構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，應用PID控制技術最為方便。其缺點是：響應有超調(diào)，對系統(tǒng)參數(shù)攝動和抗負載擾動能力較差。
（2）空間矢量控制：空間矢量控制也是一種較為常規(guī)的控制方法。其原理是：將基于三相靜止坐標系（abc）的交流量經(jīng)過派克變換得到基于旋轉坐標系（dq）的直流量從而實現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP進行處理，具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與暫態(tài)性能。也可采用簡化算法以縮短實時運算時間。
（3）模糊邏輯控制：知道被控對象精確的數(shù)學模型是使用經(jīng)典控制理論的”頻域法”和現(xiàn)代控制理論的“時域法”設計控制器的前提條件。模糊控制作為一種新的智能控制方法，無需對系統(tǒng)建立精確的數(shù)學模型。
4.2 FACTS技術
FACTS，即基于電力電子控制技術的靈活交流輸電，它通過控制電力系統(tǒng)的基本參數(shù)來靈活控制系統(tǒng)潮流，使輸送容量更接近線路的熱穩(wěn)極限。采用FACTS技術的核心目的是加強交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸能力。目前有代表性的FACTS裝置主要有：可控串聯(lián)補償電容器、靜止無功補償器、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器、統(tǒng)一潮流控制器等。
5、電能質(zhì)量控制的發(fā)展方向
5.1 研究電能質(zhì)量分析控制領域的基礎性工作
一方面要深入探索電能質(zhì)量領域的基礎性研究工作，包括電能質(zhì)量的定義、評價標準與體系，電能質(zhì)量問題的表現(xiàn)形式、影響因素、防治方法等。同時，積極研究電能質(zhì)量控制的新方法、新技術和新策略，將更為先進、科學的控制理念和控制思想借鑒到電能質(zhì)量管理領域。
5.2 推廣使用數(shù)字化電能質(zhì)量控制技術
以DSP為基礎的實時數(shù)字信號處理技術在控制領域得到廣泛應用，其優(yōu)點為：①可提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和靈活性；②由程序控制，改變控制方法或算法時不必改變控制電路；③可重復性好，易調(diào)試和批量生產(chǎn)；④易實現(xiàn)并聯(lián)運行和智能化控制。隨著DsP性能的不斷改善和價格的下降，電能質(zhì)量控制裝置將用DsP來實現(xiàn)實時信號處理從而取代模擬量控制。
第2篇：電能質(zhì)量分析范文
【關鍵詞】電能質(zhì)量；諧波；閃變
1、引言
2012年2月15日23：04 分，35kV上鑒陂水利工程管理處橋頭電站發(fā)電機勵磁燒壞。該水電站是以35kV線路接入多祝變電站，水電站方面懷疑有其他用戶諧波注入導致發(fā)電機燒壞，于是，本著對用戶負責的態(tài)度，對110kV多祝變電站35kV多華線315（煉鋼廠）供電線路的電能質(zhì)量問題進行檢測和分析，以求查清并解決用戶的電能質(zhì)量問題。
2、煉鋼廠主要設備工作特性
35kV多華線315（煉鋼廠）主要生產(chǎn)設備是電弧爐，它是利用交流電弧產(chǎn)生熱量來熔煉金屬的一種電爐，屬于間歇式?jīng)_擊功率負荷其運行周期主要包括熔化期、氧化期和還原期三個階段，其主要的電氣特性有：①、消耗功率強烈快速，并隨機變化；②、熔化期電能質(zhì)量下降程度最大，時變性最強；③、氧化和還原期電壓波動和諧波顯著降低； ④電能質(zhì)量隨著熔化期運行條件不斷變化。
3、35kV多華線315（煉鋼廠）電能質(zhì)量的分析
通過現(xiàn)場電能質(zhì)量監(jiān)測裝置，導出35kV多華線315電能質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析如下：
（2）生產(chǎn)時間的確定
從電能質(zhì)量監(jiān)測分析系統(tǒng)中導出的功率變化曲線如下圖：
結合我局調(diào)通中心提供的2月15日的日負荷情況，可以知道23:00至24:00這段時間內(nèi)，35kV多華線315在進行生產(chǎn)。
（3）監(jiān)測數(shù)據(jù)分析
2月15日23:00至24:00這段時間，35kV多華線315專線用戶的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)報表如下：
由上報表可知：在23:00至24:00這段時間內(nèi)，35kV多華線315諧波電壓總畸變?nèi)?5%概率值都在3.12%以上，共超國標值9次，電壓閃變?nèi)?5%的概率值都在3.178%以上，超國標值次數(shù)為6次，總的來說，35kV多華線315在生產(chǎn)過程中存在諧波和閃變等電能質(zhì)量指標超標情況。
4、結論
通過以上的分析可知：2012年2月15日23：00至24：00這段時間， 35kV多華線315（煉鋼廠）在進行生產(chǎn)，其產(chǎn)生的諧波及閃變等電能質(zhì)量指標超標，有可能是導致35kV上鑒陂水利工程管理處橋頭電站發(fā)電機勵磁燒壞的原因，所以，下一步需要對35kV多華線315（煉鋼廠）進行諧波治理，確保其電能質(zhì)量相關指標在可控范圍。
5、結束語
本文根據(jù)工作實際，就35kV上鑒陂水利工程管理處橋頭電站發(fā)電機勵磁燒壞的問題，先簡單介紹了煉鋼廠主設備的生產(chǎn)特性，然后對35kV多華線315（煉鋼廠）電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進行分析，知道其在生產(chǎn)過程中存在諧波和閃變等電能質(zhì)量指標超標情況，起到一定的拋磚引玉作用。
參考文獻
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[4]《電能質(zhì)量 電壓波動和閃變》.中華人民共和國國家標準（GB／T 12326 —2008） 2009—05
第3篇：電能質(zhì)量分析范文
【關鍵詞】電能質(zhì)量 諧波 電壓
【中圖分類號】TM60
【文獻標識碼】A
【文章編號】1672-5158（2012）12-0315-01
一、電能質(zhì)量下降的原因分析
電力系統(tǒng)中的非線性負荷向電網(wǎng)注入大量的諧波電流并引起三相電壓不對稱，公用電網(wǎng)中的非線性負荷（即諧波源）主要是各種電力電子裝置（含家用電器、計算機等電源部分）、變壓器、發(fā)電機、電弧爐和熒光燈等。在電力電子裝置大量應用之前，最主要的諧波源是電力變壓器的勵磁電流，其次是發(fā)電機。在電力電子裝置大量應用之后，它成為最主要的諧波源。
發(fā)電機是公用電網(wǎng)的電源，在設計發(fā)電機時，采取了許多削弱諧波電動勢的措施，因此，其輸出電壓的諧波含量是很小的。國際電工委員會（IEC）規(guī)定發(fā)電機的端電壓波形在任何瞬間與其基波波形之差不得大于基波幅值的5%。因此，在分析公用電網(wǎng)的諧波時，可以認為發(fā)電機電動勢為純正弦波形，不考慮其諧波分量。
變壓器的諧波電流是由其勵磁回路的非線性引起的，勵磁電流的諧波含量和鐵心飽和程度直接相關，即和其所加的電壓有關。正常晴況下，所加電壓為額定電壓，鐵心基本工作在線性范圍內(nèi)，諧波電流含量不大。但在輕載時電壓升高，鐵心工作在飽和區(qū)，諧波電流含量就會大大增加。另外，在變壓器投入運行過程、暫態(tài)擾動、負載劇烈變化及非正常狀態(tài)運行時。都會產(chǎn)生大量的諧波。
電弧爐的諧波主要是由起弧的時延和電弧的嚴重非線性引起的。電弧長度的不穩(wěn)定性和隨機性，使得其電流諧波頻譜十分復雜。電弧爐工作在熔煉期間諧波電流很大，當工作在精練期間時，由于電弧特性較穩(wěn)定，諧波電流較小。
二、電能質(zhì)量的檢測方法
電能質(zhì)量指標檢測有連續(xù)檢測和專項檢測兩種方法，連續(xù)檢測主要適用于供電電壓偏差和頻率偏差指標：而專項檢測主要適用于不需連續(xù)檢測或干擾源設備接入電網(wǎng)前后的檢測。
另外，電能質(zhì)量指標連續(xù)檢測點的設置應覆蓋主網(wǎng)及全部供電電壓等級，并在電網(wǎng)內(nèi)呈均勻分布。
國內(nèi)外的電力部門為電能質(zhì)量的監(jiān)測做了大量的工作。1992-1995年，美國電力研究院（EPRI）在全國范圍內(nèi)進行了大規(guī)模的電能質(zhì)量普查，獲得了大量電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。本文所討論的一個城市電力公司于2000年成立了該城市配電網(wǎng)電能質(zhì)量管理小組，在全公司范圍進行電能質(zhì)量監(jiān)督和測量工作，重點負責對檢查不合格的諧波源進行治理。為了對諧波進行監(jiān)督并全面分析其產(chǎn)生的原因，選擇棄有大型諧波源的變電站，有大型電容器組的變電站，本系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電廠升壓站控制室進行諧波監(jiān)測。
電力系統(tǒng)中諧波的實際測量結果是諧波問題研究的主要依據(jù)，也是研究分析問題的出發(fā)點。由于電子技術，特別是數(shù)字電子技術的進步，已有許多儀器能對諧波進行連續(xù)的測量，提供必需的信息，為諧波分析工作提供了有利的條件。
三、電能質(zhì)量的改善方法
1、變電站母線電壓偏差變電站母線電壓偏差的大小，與變壓器的型號（是否有載調(diào)壓、額定出口電壓）、電容器的投切以及負載的大小有關。當變壓器中、低壓側額定出口電壓比較高時（比如11KV），同時變壓器負載較輕時，則電壓偏差容易超上限；對于無載調(diào)壓變壓器，由干不能及時調(diào)整變壓器的分接頭，在負荷高峰容易出現(xiàn)電壓偏低的情況，在負荷低谷容易出現(xiàn)電壓偏高的現(xiàn)象，這些情況都使母線電壓產(chǎn)生較大的偏差，從而影響用戶的正常用電。
因此，對于變電站母線電壓偏差過大的情況，我們應該從以下幾個方面進行考慮：
（1）從變電站設計開始綜合考慮，選擇有載調(diào)壓變壓器和合適的額定出口電壓，同時應在低壓母線加裝電容器（配備一定容量的電抗器，以防止產(chǎn)生諧波放大）。對于無人值班變電站，應考慮裝設電壓無功自動控制裝置（VQc），采取逆調(diào)壓的方式，進行實時控制，以保證電壓在正常的偏差范圍內(nèi)波動。
（2）對于電容器的配置，在條件允許的情況下，應采取分組、分級投切的方式，以避免由于整組電容器容量過大，造成電容器不能投人的情況。
（3）根據(jù)電網(wǎng)的實際晴況，可以采取過補償與欠補償?shù)臒o功補償方式，以滿足電壓無功的要求。
2、用戶端電壓偏差用戶端電壓偏差，與電網(wǎng)結構，線路長短有很大關系。早期建設的線路導線細，供電半徑過大，有的長達100多千米，電壓偏低是顯而易見的。另外對于一些人負荷用戶，當其動力裝置投入運行后，由于未能及時投人電容器，致使電壓偏低。針對線路與用戶的原因，改善電壓偏差的主要措施有四：
（1）合理設置電源點，減小供電半徑，使其在合理的范圍內(nèi)，以減少壓降。
（2）采用動態(tài)和靜止補償無功相結合的辦法，就地進行無功功率補償，及時調(diào)整無功功率補償量，無功負荷的變化在電網(wǎng)各級系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的源，因此，就地進行無功功率補償，及時調(diào)整無功功率補償量，從源上解決問題，是最有效的措施。如在配電變臺安裝電容器進行就地補償。
（3）調(diào)整同步電動機的勵磁電流，在銘牌規(guī)定值的范圍內(nèi)適當調(diào)整同步電動機的勵磁電流，使其超前或滯后運行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無功功率，從而達到改善網(wǎng)絡負荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。
（4）采用有載調(diào)壓變壓器。從總體上考慮無功負荷只宜補償?shù)焦β室驍?shù)為0.90-0.95，仍然有一部分變化無功負荷要電網(wǎng)供給而產(chǎn)生電壓偏差，這就需要分區(qū)采用一些有效的辦法來解決，采用有載調(diào)壓變壓器就是有效而經(jīng)濟的辦法之一。
總之，改善電壓偏差需要從多個方面人手，綜合治理。
（1）做好負荷規(guī)劃和電網(wǎng)的合理布局，實現(xiàn)電網(wǎng)結構優(yōu)化。
在電網(wǎng)規(guī)劃過程中應按照用戶電能質(zhì)量要求合理地規(guī)劃電網(wǎng)結構。規(guī)劃人員要對規(guī)劃小區(qū)內(nèi)用戶的負荷變化情況做好詳細預測，避免用戶負荷大幅度變化時電網(wǎng)無法做出及時的反應。將中壓配電網(wǎng)絡深人到負荷中心，擴大中壓供電網(wǎng)絡的覆蓋面。合理縮小配電變壓器的容量，增加配變臺數(shù)，縮短供電半徑。調(diào)整線路，均衡線路負荷。合理調(diào)整設備負荷，防止用電設備長期過負荷運行。
（2）合理配置有載調(diào)壓裝置。
在制定用戶業(yè)擴方案時應使用戶電源點至少經(jīng)過系統(tǒng)中一級有載調(diào)壓裝置和調(diào)壓變壓器。如果用戶負荷變化大，電壓結構復雜，制定用戶供電方案至少應當使用戶的供電電源經(jīng)過系統(tǒng)中兩級有載凋壓裝置，同時適當?shù)募哟蠊╇娋€路的線徑。
（3）加強無功負荷管理，做到無功負荷分層分區(qū)就地平衡。
加大執(zhí)行功率因數(shù)調(diào)整電費電價的范圍，鼓勵用戶合理投切無供補償裝置；在各個電壓等級上合理配備無功補償裝置，減少無功在電網(wǎng)中的流動。對功率因素偏低的用戶大功率設備要使無功補償裝置與設備同步投切，合理安排電網(wǎng)運行方式，做好無功功率分層分區(qū)平衡。
第4篇：電能質(zhì)量分析范文
關鍵詞：電能 質(zhì)量檢測 神經(jīng)網(wǎng)絡
1 電能質(zhì)量研究中新技術的應用背景
隨著科技的進步，現(xiàn)代電力系統(tǒng)中用電負荷結構發(fā)生了重大變化，諸如半導體整流器、晶閘管調(diào)壓及變頻調(diào)整裝置、煉鋼電弧爐、電氣化鐵路和家用電器等負荷迅速發(fā)展，由于其非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性，使電網(wǎng)的電壓波形發(fā)生畸變成引起電壓波動和閃變以及三相不平衡，甚至引起系統(tǒng)頻率波動等，對供電電能質(zhì)量造成嚴重的干擾或“污染”[1]。電網(wǎng)中正面對越來越多的電能質(zhì)量問題，這使得電能質(zhì)量的研究十分緊迫。
另一方面 ，電能質(zhì)量正逐步受到供電企業(yè)和電力用戶的共同關注。進入20世紀90年代以來、隨著半導體、計算機技術的迅速發(fā)展，一批高新技術企業(yè)應運而生，出現(xiàn)大量的微機控制裝置和生產(chǎn)線.對電能質(zhì)量提出了新的要求；而電力市場的發(fā)展，使供電企業(yè)進一步認識到：用戶的需要也是自身的需要。在這樣的背景下，因電能質(zhì)量不良而使用戶設備停機或出次品的情況.仍應看作電能質(zhì)量不合格。當然，電能質(zhì)量不良有多種情況，用戶對電能質(zhì)量的敏感程度也各不相同。一船來說，供電企業(yè)可對不同的電能質(zhì)量劃分等級、分別定價、用戶可以自由選擇。但由于我國目前還未能實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)優(yōu)價。因此，進一步改善電能質(zhì)量的工作基本上要求在用戶側解決。隨著各種用電設備對電能質(zhì)量敏感度的變化，電能質(zhì)量的范圍進一步擴大.分類更細要求更高[2]。在新的電力市場環(huán)境下，電能質(zhì)量已成為電能這種商品的消費特性，很大程度上體現(xiàn)了供電部門服務品質(zhì)。所以有關部門正在加大對電能質(zhì)量的監(jiān)管和治理。
這些背景下，電能質(zhì)量的研究迫切需要一些新技術來推動，通過這些新技術的應用，從而使電能質(zhì)量從檢測、分析和監(jiān)控等方面得到提高，從而有利發(fā)現(xiàn)問題和規(guī)律、改善供電質(zhì)量和服務。
2 電能質(zhì)量檢測中的新技術
電能質(zhì)量檢測是獲得電能相關數(shù)據(jù)的最直接手段，也是電能質(zhì)量其他后續(xù)高級應用研究的前端。
2.1 當前電能質(zhì)量檢測的情況
對電能質(zhì)量進行監(jiān)測是獲得電能質(zhì)量信息的直接途徑，雖然這方面的檢測儀器已不少，但大多數(shù)只局限于持續(xù)性和穩(wěn)定性指標的檢測，而傳統(tǒng)的基于有效值理論的檢測技術由于時間窗太長，僅測有效值已不能精確描述實際的電能質(zhì)量問題，因此需發(fā)展?jié)M足以下要求的新檢測技術[3]：①能捕捉快速(ms級甚至ns級)瞬時干擾的波形。因為許多瞬間擾動很難用個別參量(如有效值)來完整描述，同時隨機性強，因此需要采用多種判據(jù)來啟動量和裝置，如幅值、波形畸變、幅值上升率等。②需要測量各次諧波以及間諧波的幅值、相位，需要有足夠高的采樣速率，以便能測得相當高次諧波的信息。③建立有效的分析和自動辨識系統(tǒng)，使之能反映各種電能質(zhì)量指標的特征及其隨時間的變化規(guī)律。
隨著電力的市場化和電能質(zhì)量的法規(guī)化，供電質(zhì)量將引起越來越廣泛的重視，開發(fā)出考慮電能質(zhì)量監(jiān)測的新的SCADA系統(tǒng)是配電能量管理系統(tǒng)的新研究方向。這一領域的難點將是對電流、電壓的同時持續(xù)測量，對質(zhì)量指標的分類辨識和統(tǒng)計，數(shù)據(jù)量大，因此需要開發(fā)強大的數(shù)據(jù)庫來進行有效管理。
2.2 新技術應用
當前，電能質(zhì)量在硬件和軟件上應用了主要有數(shù)字信號處理（DSP），虛擬儀器等新技術以及新的如小波變換的算法。
[4]介紹了有關電能質(zhì)量的基本概念和衡量標準，并給出了適合數(shù)字測量的分析方法和閃變檢測仿真波形。[5]討論了DSP器件在電能質(zhì)量補償器中的檢測應用，重點介紹用該器件實現(xiàn)物理硬件和控制軟件方面的實際開發(fā)。[6]根據(jù)電能質(zhì)量檢測對于系統(tǒng)實時性和支持復雜算法的特殊要求，提出一種基于雙CPU的嵌入式實時系統(tǒng)解決方案。主要討論設備的硬件系統(tǒng)設計和基于雙CPU系統(tǒng)的軟件設計思想。設計經(jīng)過實際的調(diào)試和運行，電路功能正常，證明了該設計的合理性和可用性。相對于以往的設計，具有實時性好、體積小和成本低的優(yōu)點。[7]對基于連續(xù)小波變換的信號奇異性檢測原理及其在電能質(zhì)量暫態(tài)信號檢測中的應用進行了詳細的研究，通過基于標準偏差估計的小波消噪算法，有效排除了噪聲干擾，實現(xiàn)了精確的故障時刻定位。[8]根據(jù)小波變換的理論，結合電能質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的特點，文中將基于小波變換系數(shù)的門限方法應用于電能質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的壓縮。仿真計算結果及其分析表明，該方法簡單而且壓縮效果較好，能保留壓縮信號的局部特征，計算速度快，很適合于實時性要求較強的場合。[9]對電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的組成部分和工作原理進行了詳細介紹。電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)的軟件應用MATLAB與C++語言的混合編程技術進行開發(fā)。該系統(tǒng)不但能實現(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)的精確采樣，還可以分析電網(wǎng)的各項電能質(zhì)量指標，并以直觀的圖形顯示出來。[10]介紹了虛擬儀器的電能質(zhì)量檢測和分析系統(tǒng)的組成，介紹LabVIEW軟件實現(xiàn)的頻率跟蹤技術，并介紹了使用網(wǎng)絡對電能質(zhì)量進行遠程檢測和數(shù)據(jù)分析的方法，最后給出了部分程序。
3 電能質(zhì)量分析中的新技術
電能質(zhì)量的分析計算涉及對各種干擾源和電力系統(tǒng)的數(shù)學描述，需要開發(fā)相應的分析軟件和工程方法來對各種電能質(zhì)量問題進行系統(tǒng)的分析，為改善電能質(zhì)量提供指導。由于干擾源性質(zhì)各異，干擾的頻譜從0Hz到GHz的廣寬范圍內(nèi)，電網(wǎng)元件在不同干擾作用下呈現(xiàn)不同的性能，因此建立干擾源和電網(wǎng)元件(或局部電網(wǎng))準確的數(shù)學模型有時困難很大，而分析計算的準確性不僅取決于數(shù)學模型和計算方法，還有賴于電網(wǎng)基礎資料的可信度。
近年來，基于數(shù)字技術的各種分析方法已在以下電能質(zhì)量領域中得到應用：
① 分析諧波在網(wǎng)絡中的分布
② 分析各種擾動源引起的波形畸變及在網(wǎng)絡中的傳播
③ 分析各種電能質(zhì)量控制裝置在解決相關問題方面的作用；
④ 多個控制裝置的協(xié)調(diào)以及與其他控制器的綜合控制等問題。
目前所采用的方法有三種：
(1) 時域仿真方法 該方法在電能質(zhì)量分析中的應用最為廣泛，其主要的用途是利用各種時域仿真程序?qū)﹄娔苜|(zhì)量問題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進行研究。目前較通用的時域仿真程序主要有EMW、EMTEC、NETOMAC、BPA等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序和SPICE、PSPICE、MATLAB、SABER等電力電子仿真程序兩大類。由于這些仿真程序在不斷發(fā)展中，其功能日益強大，還可利用它們進行電力設備、元件的建模和電力系統(tǒng)的諧波分析。
(2) 頻域分析方法 該方法主要用于諧波問題的分析計算，包括頻率掃描，諧波潮流計算等。考慮到一些非線性負載的動態(tài)特性，近年來又提出一種混合諧波潮流的計算方法，即在常規(guī)的諧波潮流計算法基礎上，利用EMTP等時域仿真程序?qū)Ψ蔷€性負載進行仿真計算，可求出各次諧波動態(tài)電流失量，從而得到動態(tài)諧波潮流解。
(3) 基于變換的方法 這里主要指Fourier變換方法、短時Fourier變換方法和小波變換(wavelet)方法。作為經(jīng)典的信號分析方法Fourier變換具有正交、完備等許多優(yōu)點，而且有象FFT這樣的快速Fourier算法，因此已在電能質(zhì)量分析領域中得到廣泛應用。但在運用FR時，必須滿足以下條件：①滿足采樣定理的要求，即采樣頻率必須是最高信號頻率的兩倍以上；②被分析的波形必須是穩(wěn)態(tài)的、隨時間周期變化的。因此；當采樣頻率或信號不能滿足上列條件時，利用FFT分析會給分析帶來誤差。此外，由于FFT變換是對整個時間段的積分，時間信息得不到充分利用；信號的任何突變，其頻譜將散布于整個領帶。為解決上述問題，Gabor利用加窗，提出了短時Fourier變換方法，即將不平穩(wěn)過程看成是一系列短時乎穩(wěn)過程的集合，將Fourier變換用于不平穩(wěn)信號的分析。由于實際多尺度過程的分析要求時—佰窗口具有自適應性，即高頻時頻窗大、時窗小；低頻時頻窗小，時窗大，而STFT的時—頻窗口則固定不變。因此，它只適合于分析特征尺度大致相同的過程，不適合分析多尺度過程和突變過程。而且這種方法的離散形式?jīng)]有正交展開，難以實現(xiàn)高效算法。小波變換由于具有時—頻局部化的特點，克服了以上FFT和STFT的缺點，特別適合于突變信號和不平穩(wěn)信號的分析。小波變換作為一種新的數(shù)字技術被引入工程界后，已在圖像處理、數(shù)據(jù)壓縮和信號分析等領域得到廣泛應用。由于小波函數(shù)本身衰減很快，也屬一種暫態(tài)波形，將其用于電能質(zhì)量分析領域，尤其是暫態(tài)過程分析領域?qū)⒕哂蠪FT、STFT所無法比擬的優(yōu)點。 最近，已有文獻介紹應用小波變換方法進行電能質(zhì)量評估、電磁暫態(tài)波形分析和電力系統(tǒng)擾動建模等電能質(zhì)量問題的研究。
4 電能質(zhì)量研究中的人工智能新技術
最近幾年，以專家系統(tǒng)， 神經(jīng)網(wǎng)，模糊邏輯和進化計算為代表的人工智能新技術已開始較全面地應用于電能質(zhì)量研究，因為它是個較復雜，工作量和數(shù)據(jù)處理量很大的系統(tǒng)工作。特別是在電能質(zhì)量分析方面， 很多人工智能應用來進行輔助分析，對復雜的問題進行處理。 而且這些新技術的一個突出特點就是交叉應用的非常廣泛，有時很難斷言就是哪種技術，而是以某種為主，其它為輔的。也就通常所說的混雜技術。
4.1 專家系統(tǒng)
盡管專家系統(tǒng)成本較高且在開發(fā)過程中耗時過長，但依然出現(xiàn)了很多應用[11-22]。這些主要體現(xiàn)在
對畸變的電壓和波形進行分類；
利用專家系統(tǒng)分析諧波；
對電能質(zhì)量問題的解決方案在專家系統(tǒng)架構下進行開發(fā)；
測量和分析電能質(zhì)量及電力系統(tǒng)電磁兼容性；
識別電能質(zhì)量的事件通過一個可擴展的系統(tǒng)；
管理電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，培訓電能質(zhì)量問題的專業(yè)咨詢?nèi)藛T；
4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡
人工神經(jīng)網(wǎng)作為較成熟的智能技術，在電能質(zhì)量中已有較廣泛的應用，它們主要包含[23-37]:
從非電能質(zhì)量信息中識別電能質(zhì)量事件；
對諧波的產(chǎn)生模式進行建模；
在電網(wǎng)中估計和評價諧波畸變 和其它電能質(zhì)量問題；
以神經(jīng)網(wǎng)整合小波變換分辨和識別電能質(zhì)量事件；
在需要避免噪聲和子諧波時對諧波進行分析；
為電力工程師們解決電能質(zhì)量問題開發(fā)一個輔助工具；
4.3 模糊邏輯
模糊邏輯和帶神經(jīng)網(wǎng)學習能力的模糊邏輯是當前最流行人工智能技術。它們在電能質(zhì)量研究方面也取得了不少新進展[11-13]，[38-49]：
診斷各種電能質(zhì)量問題；
對電能質(zhì)量工作人員提供實用性的輔助工具；
管理電能質(zhì)量數(shù)據(jù)并進行數(shù)據(jù)挖掘以獲得相關知識；
開發(fā)對供電部門人員和用戶進行電能質(zhì)量問題專業(yè)培訓的系統(tǒng)；
對引起電能質(zhì)量問題的各種干擾進行分類；
適應性的采集電能量，方均根電壓和電流；
研究在適當?shù)臅r候?qū)Υ?lián)電容器進行投切來控制諧波的畸變水平；
在模糊約束下建立評價電能質(zhì)量的指標；
利用基于模糊邏輯的控制方案開發(fā)一個統(tǒng)一的電能質(zhì)量管理器；
預測和識別系統(tǒng)的非正常運行情況；
為保證供電電壓質(zhì)量實施基于模糊邏輯的無功補償
5 電能質(zhì)量監(jiān)控中的新技術
在電能質(zhì)量監(jiān)控方面，我認為有兩個趨勢：其中之一就是上節(jié)中提及的智能化，智能化旨在減輕人的勞動，能自動對電能質(zhì)量問題進行識別和數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)全面的無人監(jiān)控功能。
另一個則是遠程化。隨著電力工業(yè)的發(fā)展和電網(wǎng)規(guī)模的擴大，供電部門和用戶都迫切需要對較大量的監(jiān)測點進行監(jiān)控，然而各點的分散，距離遠近不同，監(jiān)測電能質(zhì)量的問題也根據(jù)用戶和電網(wǎng)的需要而各不相同。所以遠程化就可以適應不同層次的監(jiān)控要求，從而使電能質(zhì)量的監(jiān)控點能夠分布到電網(wǎng)中的任何地方，并且具有良好的在線功能。
但遠程化必然帶來的問題就是，監(jiān)測點和監(jiān)控站之間的通信問題以及大量的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的傳輸問題都十分重要。[50]以電力線載波通訊為基礎實現(xiàn)了較為簡單的遠程監(jiān)控。計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展 ，為不同地點供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的遠程集中監(jiān)測和分析提供了有效的手段。[51]論述了基于 Internet的供電系統(tǒng)電能質(zhì)量的監(jiān)測與分析系統(tǒng) ，主要包括利用 GPS授時技術進行多點同步采樣 ，利用 Windows NT2 0 0 0和 IIS建立網(wǎng)絡平臺 ，利用 SQL Server數(shù)據(jù)庫管理供電網(wǎng)絡運行數(shù)據(jù) ，使用多種分析軟件對供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量進行仿真分析 ，并提出治理措施。該系統(tǒng)可為供電系統(tǒng)的安全運行提供保障。[52]介紹某地220kV主要樞紐變電站進行連續(xù)監(jiān)測的實際使用情況。結果表明，在變電站中使用PM30記錄儀，可連續(xù)實時地實現(xiàn)電能質(zhì)量的監(jiān)測、記錄、存儲和遠傳，使電能質(zhì)量技術監(jiān)督實現(xiàn)網(wǎng)絡化和自動化成為可能。
然而， 目前電能質(zhì)量監(jiān)控遠程化的成熟應用還不太多。能否在遠程在線的要求形成完整的大系統(tǒng)和全面的監(jiān)控功能，還有待進一步研究和開發(fā)。此外，網(wǎng)化的電能質(zhì)量監(jiān)控所用的系統(tǒng)結構必然會隨著所采用通信方案而不同，誰優(yōu)誰劣，尚未能進行相關的比較。 參考文獻
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第5篇：電能質(zhì)量分析范文
關鍵詞：電能質(zhì)量；Dyn測度；MATLAB；極值
中圖分類號：TM711文獻標識碼：A 文章編號：1000－8136（2011）36－0035－02
電能質(zhì)量擾動檢測和定位一直以來都是國內(nèi)外學者關注的課題之一，最早應用的檢測方法通過對波形相鄰周期點對點（point－to－point）的比較直接判斷和檢測波形的畸變點。該方法概念清晰，計算簡單，但不足之處在于它不能有效地檢測周期性波形畸變。
近年來，小波技術在電力系統(tǒng)領域得到了應用和推廣，小波變換特有的尺度伸縮功能使其具有很強的時頻局部化能力，能有效地檢測到非平穩(wěn)信號的瞬時成分。不少文獻應用小波技術對暫態(tài)擾動進行檢測和定位，取得很好的效果。但小波變換在實際應用中還存在著一些不足，小波變換的分析結果與小波函數(shù)的選取密切相關，當函數(shù)選取不當時，分析結果會產(chǎn)生很大的誤差甚至錯誤，小波變換對各類噪聲和微弱信號的識別也都非常敏感，在實際應用中必須與去噪方法結合，實現(xiàn)較復雜。
法國學者M. Grimaud在地形學的基礎上提出了一種極值點評價測度――Dyn測度（Dynamics），以解決噪聲環(huán)境下的極值點提取問題。隨后，Dyn測度在圖象處理和數(shù)學形態(tài)學（MM）領域得到了推廣和應用。最近，基于Dyn測度的數(shù)學形態(tài)學工具已獲得了商業(yè)化應用。
本文將Dyn測度有關概念進行拓展，從波形畸變的角度出發(fā)，提出一種基于Dyn測度的電能質(zhì)量擾動實時檢測方法，該方法利用電壓或電流擾動信號畸變點的Dyn測度與信號峰/谷點的Dyn測度的差異進行擾動檢測，可以實時、有效地檢測暫態(tài)擾動、電壓暫降、周期性擾動等多種電能質(zhì)量擾動。
在了解Dyn測度定義之前，首先要了解兩點之間的路徑的概念。兩點之間的路徑：設m，n為f（t）上不同的兩點，則f（t）上這兩點之間的部分稱為路徑P（m，n），其中，P1為m，PN為n。路徑P（m，n）的Dyn測度定義為路徑上最高點和最低點的高度差。下面介紹極小點的Dyn測度，設M為f（t）的一個極小點，如果存在比其更低的極小點，則極小點M的Dyn測度等于由點M通向同高度點的所有路徑中最小的路徑Dyn測度。如圖1所示，極小點M兩側各有一個或多個比點M更低的極小點時，點M兩側也一定存在兩個與點M等高度的點N1和N2。由極小點M通向點N1的路徑記為P1，由極小點M通向點N2的路徑記為P2，分別用實線和虛線表示。極小點M的Dyn測度等于路徑P1的Dyn測度和路徑P2的Dyn測度中較小者。圖中路徑P1的Dyn測度小于路徑P2的Dyn測度，所以極小點M的Dyn測度應該等于路徑P1的Dyn測度。即：
值得注意的是，極小點M的Dyn測度與路徑或路徑P2的長度無關。
極小點M的一側存在比點M更低的極小點時，意味著只存在路徑P1或路徑P2，則極小點M的Dyn測度等于路徑P1或路徑P2的Dyn測度。極小點M為信號的最小點時，設置其Dyn測度等于信號最高點和最低點的高度差。這樣，最低點的Dyn測度比其他極小點的Dyn測度都大。極大點的Dyn測度與極小點Dyn測度的定義相仿。
本文將Dyn測度引入電力信號分析領域，進行擾動檢測的理論基礎在于，Dyn測度能夠反映信號極值點的結構特征，并可識別信號的畸變極值點。這一特點使其非常適合電能質(zhì)量擾動檢測。對于圖2所示的正常信號，很容易檢測到信號的兩個極大點，而對于圖3所示的畸變信號，除了原有的兩個極大點外，信號中又出現(xiàn)了多個畸變極大點，采用一般的極大點搜索方法無法將這兩種極大點區(qū)分開，而利用測度可以很好地解決此問題。
圖2正常信號
圖3畸變信號
下面通過圖4和圖5對Dyn測度進行說明。對正常的無畸變信號f1（t），兩個極大點（峰值）的Dyn測度幅值較大，見圖4。對畸變信號f2（t），所有畸變極小點的Dyn測度幅值很小；而兩個重要極小點的Dyn測度較大，見圖5。這說明Dyn測度表征的是含有極大點的信號結構，而非極大點本身。利用Dyn測度可以識別不同結構的信號極大點。自然，Dyn測度同樣適合于極小點，利用極小點的Dyn測度可將不同結構的極小點區(qū)分開。
圖4正常信號極大點的Dyn測度
圖5畸變信號極大點的Dyn測度
由上述分析可知道，對于波形發(fā)生一定畸變的電力信號，信號的峰谷點對應的Dyn測度幅值較大，而信號的畸變點對應的Dyn測度幅值要小得多，根據(jù)Dyn測度差異可以識別信號的畸變點，基于此原理，我們提出了電能質(zhì)量擾動檢測方法。
Dyn測度檢測法的步驟如下：①利用Dyn測度算法檢測信號的所有極值點，并計算其Dyn測度；②通過設定閾值丟信號峰谷點對應Dyn測度；③利用保留的Dyn測度檢測信號的畸變點。
暫態(tài)擾動（如電容器投切暫態(tài)）是電力系統(tǒng)最常見的電能質(zhì)量擾動之一。圖6中為受到暫態(tài)擾動的畸變信號，此信號的Dyn測度如圖6所示。
由圖6可看出，不同位置出現(xiàn)了幅值不等的Dyn測度，但其分布有一定的規(guī)律性：一部分Dyn測度的幅值較大，且均勻分布在每個周期：另一部分Dyn測度的幅值較小，分布在16.8～34.35 ms時刻之間。比較兩圖可以知道，均勻分布，幅值較大的Dyn測度對應的信號的峰（或谷）點；而幅值較小的Dyn測度對應信號的畸變點。
取閾值為信號峰/谷點的Dyn測度的1/2，得到如圖7所示的檢測結果。在16.8～34.35 ms時刻之間出現(xiàn)多個Dyn測度，
其幅值逐漸減小，而t＝16.8 ms時刻Dyn測度的幅值最大，為22 595。這說明原始信號在t＝16.8 ms時刻發(fā)生了嚴重畸變，隨后畸變程度逐漸減弱，直到t＝34.35 ms波形恢復正常。顯然，16.8 ms正是暫態(tài)擾動的發(fā)生時刻。該算例表明基于Dyn測度的暫態(tài)擾動檢測方法對實測暫態(tài)信號擾動是有效的。
圖6暫態(tài)擾動信號檢測結果
圖7調(diào)節(jié)閾值后的檢測結果
在應用該方法進行擾動檢測時，需注意以下問題：①如果被分析的信號含有噪聲，應該先對信號進行消噪處理；②針對不同的擾動信號，選取的閾度也不同。對于暫態(tài)擾動信號，一般選擇閾度為正常信號峰（或谷）點Dyn測度的50%；而對于周期性擾動和電壓暫降選取的閾度僅為正常信號峰/谷點Dyn測度的5%～10%（為了找到所有畸變點，有時可能會稍微大點）；③在測試中，有的擾動信號采用標么值，有的采用有名值，這對檢測結果沒有影響。
參考文獻
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The Transient Disturbance Analysis of Power Quality based on Dyn Measure
Zhao Cuiqi, Kong Huilan
第6篇：電能質(zhì)量分析范文
[關鍵詞]太陽能發(fā)電 電網(wǎng) 電能質(zhì)量 影響
中圖分類號：TM315 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2015）47-0273-02
近年來，隨著能源問題越來越嚴重，我國政府越來越重視太陽能發(fā)電的項目以及其對電網(wǎng)電能的影響，太陽能發(fā)電具有很多吸引我們的優(yōu)點，這些優(yōu)點能夠促進我們的生存發(fā)展，同時它又有很多局限性，讓我們在太陽能發(fā)電的過程中難以前進。
一、太陽能發(fā)電的基本原理
太陽能發(fā)電有兩種方式，其一是是光―熱―電轉換方式，其二是光―電直接轉換方式。但無論是哪種方式，他們采用的都是發(fā)電原理都是光生伏特效應，也就是光電效應太陽能發(fā)電原理，光電效應太陽能發(fā)電原理簡單來說就是假設太陽光照在半導體p-n結上，形成新的空穴-電子對，在p-n結電場的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流[1]。
二、太陽能發(fā)電的優(yōu)缺點
（一） 太陽能發(fā)電的優(yōu)點
1.太陽能無枯竭危險
太陽能資源取之不盡，用之不竭，我們都知道，太陽每天照射到地球上的太陽能非常之多，它可以滿足整個地球太陽能用量的一萬倍，而且我們在適當?shù)臈l件下利用太陽能發(fā)電的電量，用在我們每天的生活工作中綽綽有余，太陽能發(fā)電可以滿足整個地球運行的需求。而且太陽能是一種可再生能源，我們利用太陽能發(fā)電也不會遭遇能源枯竭的問題。
2.可以省去運輸成本
太陽能隨處可見，存在于我們生活工作的每個角落，我們可以在生活工作中就近建設裝置進行發(fā)電，并且就近使用，也省去了太陽能發(fā)電的運輸成本，安全又可靠，是一種經(jīng)濟可行的發(fā)電手段[2]。
3.太陽能發(fā)電的轉換過程簡單
太陽能發(fā)電的過程非常簡單，直接從光能轉化成電能，不必經(jīng)過中間的一些機械能、熱能等的轉化，所以，它中間不會有機械能的損失，有很大的開發(fā)潛力。而且太陽能發(fā)電過程中不需要冷卻水，可以安裝在干旱的沙漠中，也可以與建筑物有效結合，節(jié)省了地球上非常缺乏的土地資源。
（二） 太陽能發(fā)電的缺點
1.太陽能發(fā)電的轉化率低
太陽能發(fā)電研發(fā)項目的材料選取是一大難題，選取太陽能電池的材料時必須考慮到其光導效應以及其內(nèi)部產(chǎn)生的場強問題，而且要看材料的光導效果和吸光效果，所以，要找到真正符合要求的太陽能電池材料非常難。即使找到符合標準的材料，它工作時的轉化率也非常之低。近年來，太陽能發(fā)電的轉化率一直是一個難以突破的挑戰(zhàn)，如今世界上能夠發(fā)到最高的轉化率也僅僅有11%，僅僅是這非常微不足道的11%，也是當今世界太陽能發(fā)電研究難以逾越的鴻溝。
2.占面積大
如今，太陽能發(fā)電的材料非常難以選取，我們都知道如今太陽能發(fā)電大多用的是單晶硅和多晶硅，這些材料都被越來越廣泛地運用到各建筑工程中，但是，這種太陽能發(fā)電材料背后卻承載著一個巨大的發(fā)電工程，這個發(fā)電工程帶著非常嚴重的耗能和污染問題，是我們難以解決的，即使現(xiàn)在找到更有優(yōu)勢的太陽能發(fā)電材料，也因為占面積太大而無法投入使用，因為太陽能發(fā)電材料的面積與其發(fā)電轉化率是成正比的。
3.成本太高
太陽能電池的中的晶體硅材料本來就價格不菲，再加上太陽能電池中所需要的硅材料純度高達99.999%，提純硅的工序非常復雜，難以掌握，而且其提純技術又被美國、德國等幾家國際大公司壟斷，我們現(xiàn)在太陽能發(fā)電要用的硅材料幾乎都是進口，成本可想而知，價格高高在上，普通人根本難以承受高昂的價格，這也正是我國太陽能電池遲遲不肯大量投放市場發(fā)展的原因之一。
4.時間周期的局限
因為太陽能發(fā)電的時間比較特殊，只有在天氣晴朗，陽光姣好的情況下才可以進行工作發(fā)電，一遇到天氣陰涼的情況就無法工作。它的發(fā)電工序極大的受到白晝黑夜，天氣情況、四季氣候的影響。
三、太陽能發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響
（一） 太陽能發(fā)電的穩(wěn)定性會影響電能質(zhì)量
電網(wǎng)一般情況下都需要相對比較穩(wěn)定的電能，而在太陽能發(fā)電的過程中，受到的輻射是時刻變化的，也就是說，太陽能發(fā)電是有一定的波動性的，這對電能質(zhì)量勢必會造成一定的影響。例如：在以上的電路圖中（見圖1），我們可以明顯地看到不同的電池是有不同的受光面積的，也是有不同的受光度的，所以，每一個電池產(chǎn)生的電能都是有差別的。另外，太陽能的發(fā)電也是不一定的，時間、氣候、溫差等的不同都會直接影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，而且，天氣的陰晴不定、晝夜輪回也都會直接影響到太陽能的發(fā)電效率，對電網(wǎng)的電能質(zhì)量也是有一定影響力的。所以，我們需要深入地研究控制太陽能發(fā)電穩(wěn)定性帶來的影響，盡可能地將電網(wǎng)的受光強度差控制在一定范圍內(nèi)[3]。在正午十二點到十五點的時間內(nèi)可以適當?shù)販p緩發(fā)電頻率，以此來有效地維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，科研人員需要在系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)幅方面投入更多的時間精力去研究、探討[4]。
（二） 太陽能發(fā)電產(chǎn)生的諧波會影響電能質(zhì)量
電網(wǎng)需要的是交流電，而太陽能發(fā)電產(chǎn)生的是直流電，所以，要達到電網(wǎng)使用電能的標準，還需要將太陽能發(fā)電產(chǎn)生的電能轉換成交流電，這就免不了電力電子設備的參與。但是，電力電子設備在轉換電流的過程中，會產(chǎn)生不同程度的諧波，在裝置并入電網(wǎng)后，這些諧波便會注入電網(wǎng)，從而影響電能的質(zhì)量。當電網(wǎng)中的光伏占比相對比較多的時候，這種影響將會更加嚴重。因此，對于這種諧波的處理是必不可少的。在輸送電流的過程中，我們可以安裝電流跟蹤的裝置，以便于阻止諧波對電流的影響，或者，我們也可以做無功補償、隔離保護等措施，讓諧波無法進入到電網(wǎng)中，也就不會影響到電網(wǎng)的電能質(zhì)量。總之，工作研究人員需要提高對諧波的識別，增強對諧波的處理裝置的性能[5]。所以在太陽能發(fā)電的過程中，我們可以在電力電子裝置系統(tǒng)設計中通過軟硬件配合的方式抑制相應的諧波，例如：西門子逆變器的工作原理是使用一種特殊的正弦波濾波器，這種逆變器與濾波器之間的最佳配合使得注入電網(wǎng)的電壓及電流幾乎是完美的正弦波圖象，使用這種濾波器，就能基本消除絕大部分的諧波，這樣，電網(wǎng)干擾基本被消除了。而且據(jù)可靠測試數(shù)據(jù)，滿負荷時電流諧波幾乎小于2%，在其公開手冊中承諾小于2.5%，這在世界領域是非常先進的。另外，在大型太陽能發(fā)電站，可以考慮在向外網(wǎng)輸電端統(tǒng)一加裝有源濾波器（APF），對50次以下的諧波進行處理，以便進一步改善輸電電能質(zhì)量。
（三） 無功功率的影響
太陽能發(fā)電的功率因素一般都比較高，通常高達0.98左右，當然，這無法達到電網(wǎng)無功補償?shù)囊螅瑥亩绊懥穗娋W(wǎng)電能的質(zhì)量。太陽能發(fā)電基本上是有功輸出，為滿足無功補償分層分區(qū)和平衡的原則，太陽能發(fā)電站應配置相應的無功補償裝置，以滿足電網(wǎng)對無功的需求。例如可以采用靜止型動態(tài)無功補償裝置（SVG），這種裝置可以從0.1千乏開始進行無極補償，這種補償裝置完全實現(xiàn)了精確補償，而且不管進行有功發(fā)電無功還是無功發(fā)電，都可以進行雙向調(diào)節(jié)，這樣一來，無功補償裝置就可以充分適應太陽能發(fā)電供電系統(tǒng)負荷變化大的特點，能交換有功功率，使裝置的性價比得到更高提升。
四、結束語
總之，太陽能發(fā)電對我國電網(wǎng)電能的質(zhì)量造成一定的影響，這些影響可能在一定程度上阻礙了我國電網(wǎng)的有效發(fā)展，我們一定要重視其造成的影響，從而更加有效的提升電網(wǎng)電能的質(zhì)量，促進我國電能的生產(chǎn)和利用。
參考文獻
[1] 太陽能發(fā)電對電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響分析；科技創(chuàng)新與應用；2015（12）；
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[3] 雷E，分布式電源的并網(wǎng)策略與協(xié)調(diào)控制，上海交通大學，2011-02-01；
第7篇：電能質(zhì)量分析范文
【關鍵詞】智能建筑機電安裝質(zhì)量監(jiān)控
中圖分類號：TU85文獻標識碼： A 文章編號：
智能建筑是當前和未來城市建筑發(fā)展的潮流趨勢，是科技進步和人文關懷融合的產(chǎn)物。智能建筑的特點和優(yōu)勢在于其智能化，這有賴于大量機電設備的安裝與運用。機電設備是智能建筑的重要設施設備，機電設備的安裝關系到智能建筑工程建設的整體工程質(zhì)量。因此，加強對智能建筑的機電安裝質(zhì)量監(jiān)控，是確保整個智能建筑質(zhì)量安全的前提。筆者結合多年的工程實踐，提出了從施工過程中的工作協(xié)調(diào)、質(zhì)量控制等幾個方面強化監(jiān)控的看法。
1 加強施工過程的工作協(xié)調(diào)
禍患常積于忽微。智能建筑安裝是個復雜的工程，施工隊伍龐雜，施工技術水準參差不齊，而且在各自的承包責任范圍內(nèi)，施工隊往往只注重本專業(yè)內(nèi)的施工進度和質(zhì)量，而忽視專業(yè)交界面的施工。這樣，施工現(xiàn)場主體多，工作千頭萬緒，倘若單位間缺乏有效的協(xié)調(diào)，將埋下諸多質(zhì)量隱患。因此在安裝施工過程中，必須確保各施工單位協(xié)調(diào)配合，交錯施工，質(zhì)量達標。
1.1劃清專業(yè)施工界面，避免施工真空或重復施工
智能建筑對電壓的要求極為苛刻，強電與弱電的施工設計圖紙界面容易出現(xiàn)界限迷糊無法分清的問題，如氣體滅火控制屏的220V電源線，空調(diào)機的控制柜至電源箱間的管線屬于強電范疇，但強電施工單位在施工中發(fā)現(xiàn)設計圖紙與強電施工要求不符，于是要求設計單位進行修改，從而及時避免了隱患的滋生。厘清施工界面，對避免各個施工單位因無序施工而出現(xiàn)施工真空或重復施工問題。
1.2交錯施工
跨專業(yè)間的施工、調(diào)試需要仔細安排，早作分析，協(xié)調(diào)進行水、電等專業(yè)的配合，對重點工序進行排查，檢查落實。如配電施工與電纜鋪設間的交錯，墻面電線敷設與墻體裝修的交錯，這樣不僅可以避免施工盲點，保證施工質(zhì)量，還能提高施工效率。
2 嚴格把控關鍵設備的安裝質(zhì)量關
智能建筑與電氣工程聯(lián)系密切。電氣工程專業(yè)性強，作業(yè)面寬，工程繁雜，對質(zhì)量要求極高。一旦出現(xiàn)關鍵設備安裝問題，將影響整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，出現(xiàn)智能不“智”的問題。因此，在監(jiān)控過程中，應做好規(guī)劃，明確施工方責任，抓住工程中的關鍵環(huán)節(jié)，堅持報難制度，及時排除質(zhì)量故障。
2.1嚴把配電裝置質(zhì)量關
如果說電氣工程是智能建筑的核心，那么配電裝置則是電氣工程的核心。因此，必須對配電裝置的質(zhì)量全過程進行嚴格把關，以確保支撐基礎系統(tǒng)穩(wěn)定運行的配電裝置質(zhì)量安全。為此，必須對配電設備從設備進貨到安裝調(diào)試嚴格按圖施工和規(guī)范驗收。實際中，建筑樓內(nèi)的變壓器、高壓開關柜，低壓開關柜等設備在安裝中往往會出現(xiàn)技術性問題，像低壓開關柜內(nèi)回路開關的動作整定電流與設計不符，供貨的開關大小滿足不了實際要求等等現(xiàn)象。考慮到整定電流在整個配電系統(tǒng)中的關鍵性，整定電流保護下級設備和電纜的動作值，整定電流小，開關容易跳閘停電；整定電流大，系統(tǒng)在出現(xiàn)過載或非金屬性短路時會因為無法跳閘而造成人員觸電或短路失火等安全事故。因此，配電裝置安裝過程中要仔細檢查，認真核對圖紙，及時排查，堅決消除事故隱患。
2.2 確保電纜鋪設質(zhì)量
電氣工程離不開各種各樣的電纜線。電纜是輸送電能的載體，倘若質(zhì)量不高，極易發(fā)生火災或頻繁短路的事故，大大影響電氣系統(tǒng)的正常運行。當前智能建筑工程中采用的電纜絕大多數(shù)的規(guī)格從三芯到五芯不等，加上工程施工中多將電纜沿豎井、橋架和溝道鋪設，各種各樣的電纜多纏繞在一起，而且一旦鋪設不宜再返工，倘若施工人員技術不過關或者馬虎疏忽，不分門別類、嚴格審查，將極易造成運行過程中電纜發(fā)熱而燒壞的問題。如某工程中的電纜型號采用的有GNHYJE系列、GNHYJV系列等，施工隊在鋪設強電豎井的電纜時，錯將50平方毫米的GNHYJE型電纜換成了GNHYJV型電纜，由于電纜連通的設備的電壓要求不一樣，導致電纜設備的防火標準大大降低，使用性能也大打折扣，為工程埋下了事故隱患。智能建筑多用電負荷高，一旦出現(xiàn)電纜質(zhì)量問題或者電纜鋪設錯誤，將可能出現(xiàn)電纜燒毀引發(fā)火災等安全事故，而且頻繁的短路也會對智能設施形成破壞，因此必須高度重視電纜的鋪設質(zhì)量。
2.3 檢查配電箱
配電箱是接受電能和分配電能方面發(fā)揮著控制器的作用，要使工程中的動力、照明以及弱電負荷能正常工作，配電箱的工作性能至關重要。當前的智能建筑工程中，采用的配電箱型號復雜、數(shù)量多，而且大部分配電箱還受樓宇、消防等弱電設施的控制，箱內(nèi)原理復雜、上筑下級設制合嚴格。另外，電氣系統(tǒng)的專業(yè)要求和施工隊資質(zhì)的參差不齊，在設計中受各方干擾的情況較多，會造成設計修改通知單增加，配電箱內(nèi)的設備和回路修改多等問題。若施工單位在施工時只專慮按設計圖施工而忽視修改，在安裝時只顧對號入座而不仔細地進行技術審核，就可能滿足不了有關專業(yè)功能的要求。因此，業(yè)主、監(jiān)理方應對現(xiàn)場的配電箱按設計修改通知單逐一核對，糾正開關容量偏大或偏小、回路數(shù)不夠等錯誤。電氣設備的上下級容量配合相當嚴格，若不符合技術要求，勢必造成系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、供電可靠性差，從而埋下事故隱患。
2.4 確保弱電設備安裝質(zhì)量
智能建筑往往要鋪設大量的弱電設備，專業(yè)性極強，要求每個弱電子系統(tǒng)要搭配專門的技術人員安裝調(diào)試，以確保安裝質(zhì)量。在安裝實踐中，可能由于監(jiān)控管理人員一般對某些智能系統(tǒng)不夠精通，因此在做好基礎的管線、線槽施工質(zhì)量的同時，重點對系統(tǒng)設備的功能進行監(jiān)控，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前在智能建筑安裝市場上，對關鍵設備的安裝采取的是招投標的形式，許多專業(yè)隊伍為爭取奪標，往往承諾滿足系統(tǒng)更多更新的功能，而且以低報價來增加競爭優(yōu)勢，這導致許多缺乏資質(zhì)的企業(yè)混入安裝市場，一些不合資質(zhì)的企業(yè)在實際施工中為節(jié)約成本會去掉某些功能，忽視一些監(jiān)控點。工程監(jiān)控點減少無疑埋下了事故隱患，這是當前一些智能建筑普遍存在的問題。
3 實施質(zhì)量目標預控
質(zhì)量目標即使工程施工的方向，也是對相關責任方的約束和監(jiān)督。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗來看，施工現(xiàn)場存在著業(yè)主、監(jiān)理、施工管理人員等主體，為此在明確責任方責任的同時，必須實施質(zhì)量目標預控，從而才能促使每個工程主體都按照各自的責任去執(zhí)行。首先必須分清工程中的重點環(huán)節(jié)。在電氣質(zhì)量監(jiān)控中，確定配電裝置、電力電纜、配電箱三個重點設備管、補管、交接等重點協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)，明確關鍵，制訂措施，根據(jù)規(guī)范進行超前監(jiān)控，達到對工程質(zhì)量的預控。其次，必須在監(jiān)控好重點環(huán)節(jié)后以點帶面，促動整個系統(tǒng)工程的質(zhì)量監(jiān)控。電氣工程除了設備材料的施工質(zhì)量外，系統(tǒng)的功能也是重要一環(huán)。在知識經(jīng)濟、信息技術高度發(fā)展的時代，先進的設備不斷出現(xiàn)，功能不斷增強，而同一產(chǎn)品，功能的差異往往造成價格的明顯不同。所以，在監(jiān)控中，一定要根據(jù)合同仔細推敲，嚴格管理，確保系統(tǒng)應具備的功能，防止功能與實際要求不符而出現(xiàn)工程返工的問題。
4 小結
智能建筑是集各種先進科技于一體的建筑，對其進行機電安裝質(zhì)量的有效監(jiān)控必須堅持分而化之的原則，就是對各個機電設備的安裝都要嚴格把關，確保各個設備質(zhì)量、安裝質(zhì)量都要是質(zhì)量工程。在施工過程中要注意從整體上做好協(xié)調(diào)，防止無序施工造成的施工盲點和重復施工，給工程質(zhì)量埋下隱患。智能建筑是未來城市建筑發(fā)展的潮流趨勢，只有對機電設備安裝實現(xiàn)有效監(jiān)控，確保建筑質(zhì)量合格舒適，才能使智能建筑為廣大老百姓廣泛接受。
參考文獻：
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[2]梁偉文.智能建筑機電安裝監(jiān)控[J].《中國建設信息》,2008(05).
第8篇：電能質(zhì)量分析范文
【關鍵詞】智能建筑安裝工程施工質(zhì)量質(zhì)量監(jiān)控
中圖分類號： TU758 文獻標識碼： A 文章編號：
近年來，智能建筑在城市建設中廣泛涌現(xiàn)。機電設備是智能建筑的重要設施設備，機電設備的安裝關系到智能建筑工程建設整體工程質(zhì)量，做好智能建筑的機電安裝質(zhì)量控制，是提高智能建筑工程質(zhì)量的重要組成部分。筆者根據(jù)多年工程實踐認為主要有以下幾個關鍵環(huán)節(jié)的監(jiān)控。
1加強工作協(xié)調(diào)
建筑大樓內(nèi)強、弱電專業(yè)門類齊全，施工隊伍多，施工技術水平參差不齊。在各自的承包范圍內(nèi)施工隊往往只注重本工種的進度．而忽視專業(yè)交界面的施工。為了能使各施工單位協(xié)調(diào)配合，交錯施工 質(zhì)量達標 建設和監(jiān)理單位要著重抓好以下幾個關鍵性工作。
1．1 適時辦理交接手續(xù)。要求專業(yè)隊伍增加人力，集中掃管，抓緊辦理交接手續(xù)；另一方面要做總包方工作，辦交接手續(xù)后對漏做的管盒，只要是圖紙上有的一定要補做并要求雙方顧全大局，互相體諒；
1.2分清專業(yè)施工界面。強電和弱電的施工設計圖紙界面往往分不清，如氣體滅火控制屏的220V電源線、空調(diào)機的控制柜至電源箱間的管線等雖屬于強電的范圍，但強電施工單位仔細審圖，及早提出問題，并通知設計單位進行修改，讓強電方施工有依據(jù)；
1.3耐心磨合，交錯施工。跨專業(yè)之間的施工、調(diào)試．需要仔細安排，早作分析，協(xié)調(diào)進行水、電等專業(yè)的配合，檢查落實施工工序等。做到各專業(yè)施工逐步適應計劃，以期達到較好的磨合 得到較高的質(zhì)量保證。
2重點抓好設備安裝質(zhì)量控制
電氣工程專業(yè)性強 工程投資少、時間緊、作業(yè)面寬、工程繁雜．質(zhì)量要求高 在監(jiān)控過程中．應因地制宜、總結經(jīng)驗．抓住工程中的關鍵環(huán)節(jié)、堅持報難制度、處理解決關鍵性質(zhì)量問題．避免施工中的偷工減料和系統(tǒng)混亂狀態(tài)的發(fā)生。
2.1配電裝置。
配電裝置是電氣工程的核心 對配電裝置從設備進貨到安裝調(diào)試，要嚴格按圖施工和規(guī)范驗收。大樓內(nèi)變壓器、高壓開關柜 低壓開關柜等設備都比較先進，但也出現(xiàn)一些技術性問題。在實際工程中，常常會發(fā)現(xiàn)低壓開關柜內(nèi)回路開關的動作整定電流與設計不符、供貨的開關大小滿足不了要求等現(xiàn)象。因為整定電流是保護下級設備和電纜的動作值，整定電流小，開關容易跳閘．停電；整定電流大，系統(tǒng)出現(xiàn)過載和非金屬性短路時開關不跳閘 造成人員和設備的安全事故，所以，施工中來不得半點馬虎。在監(jiān)控過程中應仔細檢查 核對圖紙 消除事故隱患；
2.2 電力電纜。
電纜是輸送電能的載體 若質(zhì)量不高．就會造成火災等事故的頻繁發(fā)生。工程中使用的電纜絕大多數(shù)是沿豎井、橋架和溝道鋪設 電纜集中、數(shù)量多 規(guī)格從4mm2～185mm2的三芯至五芯電力電纜不等如不分門別類，嚴格審查 就會出現(xiàn)施工混亂、以次充好 造成運行中電纜過熱 發(fā)生危險的現(xiàn)象。如某工程中電纜型號有GNHYJE22、GNHYJE、GN—HYJV22、GNHYJV、GZRYJV22等 施工單位在布放強電豎井的電纜時，將50mm2的GNHYJE型電纜換成了GN—HYⅣ 型電纜 將10mm2的GNHYJE型換成了GNHYJV型電纜，降低了防火標準和使用性能。我們及時通知了路工單位并更換電纜，追查責任，避免了類似現(xiàn)象的發(fā)生；
2.3 配電箱 柜(盤)本體外觀檢查應無損傷及變形．油漆完整無損。柜(盤)內(nèi)部檢查：電器裝置及元件、絕緣瓷件齊全，無損傷、裂紋等缺陷。安裝前應核對配電箱編號是否與安裝位置相符，按設計圖紙檢查其箱號、箱內(nèi)回路號。箱門接地應采用軟銅編織線，專用接線端子。箱內(nèi)接線應整齊，滿足設計要求及驗收規(guī)范(GB50303—2002)的規(guī)定。
按圖紙要求預制加工基礎型鋼架．并做好防腐處理，按施工圖紙所標位置，將預制好的基礎型鋼架放在預留鐵件上，找平、找正后將基礎型鋼架、預埋鐵件、墊片用電焊焊牢。最終基礎型鋼頂部宜高出抹平地面10mm。基礎型鋼接地：基礎型鋼安裝完畢后，應將接地線與基礎型鋼的兩端焊牢．焊接面為扁鋼寬度的二倍，然后與柜接地排可靠連接。并做好防腐處理。
應按施工圖的布置，將配電柜按照順序逐一就位在基礎型鋼上。單獨柜(盤)進行柜面和側面的垂直度的調(diào)整可用加墊鐵的方法解決，但不可超過三片．并焊接牢固 成列柜(盤)各臺就位后，應對柜的水平度及盤面偏差進行調(diào)整，應調(diào)整到符合施工規(guī)范的規(guī)定。
掛墻式的配電箱可采用膨脹螺栓固定在墻上，但空心磚或砌塊墻上要預埋燕尾螺栓或采用對拉螺栓進行固定。安裝配電箱應預埋套箱，安裝后面板應與墻面平。柜(盤)調(diào)整結束后，應用螺栓將柜體與基礎型鋼進行緊固。每臺柜(盤)單獨與基礎型鋼連接，可采用銅線將柜內(nèi)PE排與接地螺栓可靠聯(lián)結．并必須加彈簧墊圈進行防松處理。每扇柜門應分別用銅編織線與PE排可靠聯(lián)結。柜(盤)頂與母線進行連接，注意應采用母線配套扳手按照要求進行緊固，接觸面應涂中性凡士林。柜問母排連接時應注意母排是否距離其他器件或殼體太近，并注意相位正確。應檢查線路是否因運輸?shù)纫蛩囟擅摚⒅鹨贿M行緊固，電器元件是否損壞。原則上柜(盤)控制線路在出廠時就進行了校驗，不應對柜內(nèi)線路私自進行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)問題應與供應商聯(lián)系。
2.4弱電設備安裝。智能建筑內(nèi)弱電設備多，專業(yè)性強，每個弱電子系統(tǒng)均有專門的技術人員安裝調(diào)試，監(jiān)控管理人員一般對諸多智能系統(tǒng)不可能都精通，應在抓好線管 線槽施工質(zhì)量的同時，著重對系統(tǒng)設備的功能進行監(jiān)控。在簽訂合同過程中，專業(yè)隊伍為了競爭奪標，往往提出實現(xiàn)系統(tǒng)的許多功能，許多測控點，而報價又不高，以增加競爭優(yōu)勢。在施工時，為了省錢．往往去掉某些功能，忽略一些測控點。管理人員若不按合同監(jiān)控，就會使工程少測控點、缺功能。
3 嚴格做好質(zhì)量監(jiān)控
3.1 認真閱圖是做好質(zhì)量監(jiān)控的前提。圖紙是施工階段的前提和依據(jù)，只有詳細消化圖紙，對工程每一系統(tǒng)做到心中有數(shù)．才能在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)問題和糾正錯誤，做到對工程質(zhì)量的預控。在施工前的每一階段，都要仔細地審圖和校圖，特別是對每一份設計修改通知單，都要認真地進行管理，逐一描繪到藍圖上。
3．2 熟悉規(guī)范，把好質(zhì)量關。在監(jiān)控工作中，要加強學習，熟悉規(guī)范是前提，要仔細認真，深入現(xiàn)場，嚴格質(zhì)量管理。
第9篇：電能質(zhì)量分析范文
關鍵詞：接觸式智能卡單片機電能計量智能電控計量
1概述
在農(nóng)田水利灌溉中，往往采用固定機井或固定水泵對不同用戶分時供水的方式，在供水過程中不可避免的會出現(xiàn)用電計量和收費問題。通常所采用的方法是計錄電能表的讀數(shù)，過后再根據(jù)水泵使用的時間分攤電費，這種方法計量誤差大，不能真實的反應實際的用電量情況，給用水管理帶來很多不必要的麻煩和糾紛。這里介紹一種在傳統(tǒng)電控計量箱的基礎上，增加用電量的數(shù)據(jù)采集裝置，采用IC卡技術，實現(xiàn)一戶一卡、預付電費、持卡消費的用電管理方法。每個用戶都有一個IC卡，用水前先到用電管理部門或用電委托管理部門在卡上預付電費，然后，在電控計量箱上插卡用電，電能表計量用電情況，并將消耗的電量從IC卡上扣除，當卡上的預付電費扣除完，控制單元控制接觸器動作切斷電源停止供電。當用戶用電完畢時，可將IC卡從電控計量箱卡槽內(nèi)取出，控制單元也控制接觸器動作切斷電源停止供電。采用這種方法解決了用電過程中的各種不合理現(xiàn)象，避免了糾紛的發(fā)生，同時也提高了用電的信息化管理水平。下面介紹裝置的具體結構和工作原理。
2系統(tǒng)的總體結構和設計思路
傳統(tǒng)的電控計量箱由電能表、刀閘開關、保險絲和接線端子等組成，根據(jù)計量箱內(nèi)的機械式電能表的讀數(shù)來收取電費。針對上面提到的傳統(tǒng)電控計量箱的所存在的問題，增加了以下單元組成IC卡智能電控計量箱：
電能表轉盤的脈沖采樣和脈沖遠傳裝置；
單片機組成中央控制單元，負責用電量的采樣、IC卡的管理和輸出控制；
IC卡的讀寫裝置；
控制用電量的執(zhí)行機構。
IC卡智能電控計量箱采用具有脈沖遠傳功能的機械式三相電能表作為用電計量的控制依據(jù)，采用AT89C2052單片機組成的電控計量箱的中央控制單元，IC卡采用CPU智能卡作為信息載體，通過中央處理單元采樣電能表的走字情況，并從IC卡上扣除消耗的電量，根據(jù)讀取IC卡上存儲的預付費電量情況，控制中間繼電器和交流接觸器等實現(xiàn)用電量的IC卡預付費控制。圖1是系統(tǒng)的總體框圖。
380V交流電的A、B、C三相分別接入電能表輸入端，三相電能表輸出端通過接觸器C的三對常開觸點輸出三相交流電能。交流接觸器C的吸合線圈受中央控制單元中的5V直流繼電器和中間繼電器控制，當不插卡時，交流接觸器釋放斷開輸出回路。當插卡時，中央控制單元首先讀入IC卡上預付電費情況，控制交流接觸器吸合接通三相交流回路。電能表計量電能消耗，并將計量的用電量以脈沖的形式輸入中央控制單元，中央控制單元將脈沖信號轉換成電能讀數(shù)，以0.01kWh為一個計量單位，對IC卡的預購電量進行扣除，直到預購電量用完，接觸器C釋放切斷輸出電源。在使用過程中取出IC卡，接觸器C也會釋放觸點切斷輸出。
3中央控制單元的原理框圖及硬件結構
中央控制單元由AT89C2051單片機、脈沖采樣單元、IC卡讀寫單元、LED數(shù)碼顯示單元、EEPROM存儲器單元、交流接觸器控制單元等部分組成，圖2是中央控制單元的系統(tǒng)框圖。
3.1用電量的數(shù)據(jù)采樣及脈沖遠傳方式
電能計量使用傳統(tǒng)的轉盤式三相電能表，電能的計量來自于轉盤的旋轉圈數(shù)，在電能表轉盤的相應位置開一小孔，采用光電耦合式傳感器檢測轉盤轉動過程中透光和遮光次數(shù)，轉盤每旋轉一圈，完成一次遮光和透光，光電接收端就會輸出一個脈沖，并輸入到中央控制器進行處理。記錄脈沖的個數(shù)就會間接檢測出鋁盤轉過的圈數(shù)，從而根據(jù)圈數(shù)與用電量的關系計算出用電量。圖3是脈沖檢測的電路原理圖。
3.2中央控制單元的硬件設計
中央控制單元由89C2052單片機、CPU卡讀寫裝置、電能表脈沖計量單元、接觸器控制部分、AT24C02EEPROM、數(shù)碼顯示單元及電源等部分組成。具體電路圖見圖4。
智能卡電控計量箱采用插卡供電，取卡停電的工作方式，插卡后系統(tǒng)顯示CPU卡上預購的電量，在用電過程中，不斷從CPU卡上扣除消耗的電量，顯示卡上剩余電量。在電控計量箱工作過程中，單片機與CPU卡通過串行接口隨時交換信息。
AT24C02EEPROM用于存放用戶的密碼信息、用戶的用電信息以及脈沖當量與用電量的換算關系等。四位LED數(shù)碼顯示用于時實顯示CPU卡上剩余電量數(shù)、錯卡信息、故障信息等，使用戶能夠掌握電控計量箱的工作狀況和卡上的剩余電量情況。
供電控制采用三級繼電器控制，即單片機P1.7通過三極管T3控制直流繼電器J的吸合與釋放，直流繼電器J的常開觸點控制中間繼電器Z的吸合線圈，中間繼電器Z的常開觸點控制交流接觸器C的吸合線圈，接觸器C的常開觸點控制計量箱三相交流電源的輸出。
4系統(tǒng)的軟件設計
圖5為系統(tǒng)軟件總體框圖，而系統(tǒng)應用軟件包括：
初始化程序：RAM單元的清零和參數(shù)預置、單片機的異步串行通信工作方式設置、中斷設置、定時器設置、CPU卡的上電復位和下電復位、系統(tǒng)的自檢等；
顯示及監(jiān)控程序：初始化完成后，單片機檢測卡座是否有卡，等待插卡操作，同時顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)；
CPU卡讀寫操作程序；
用電量采集程序：檢測電能表輸出的反映實際用電量的脈沖，并將脈沖換算成電量，當電量達到0.01kWh時，從卡中扣除所使用的電量；
輸出控制程序：卡座內(nèi)無卡或卡上無剩余電量時，控制接觸器切斷供電輸出。
