建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析

張大宇

【摘要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)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(shí)按量供應(yīng)就可以了，現(xiàn)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展需要對(duì)建筑電能質(zhì)量有更高的要求，這就要求對(duì)建筑電能質(zhì)量分析及監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究。本文先是以詳細(xì)介紹建筑電能質(zhì)量各個(gè)參數(shù)的形式來(lái)簡(jiǎn)述建筑電能質(zhì)量這個(gè)名詞的具體內(nèi)涵，然后再分別介紹建筑電能質(zhì)量分析技術(shù)和建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)，希望給建筑電能質(zhì)量的提高提供一些參考和借鑒。

【關(guān)鍵詞】建筑電能質(zhì)量；分析；監(jiān)測(cè)技術(shù)

一、簡(jiǎn)述建筑電能質(zhì)量

建筑電能質(zhì)量可以理解為：導(dǎo)致電力設(shè)備異常工作的電壓、電流或者頻率偏差，造成電力設(shè)備故障或者不能正常運(yùn)行的電力問(wèn)題都屬于建筑電能質(zhì)量的問(wèn)題。

（一）電壓偏差

電壓偏差表示電壓在正常工作過(guò)程中實(shí)際電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓之間的差值相對(duì)于工作標(biāo)準(zhǔn)電壓的百分?jǐn)?shù)。

按照給出的公式，先用儀器測(cè)試出實(shí)際的電壓值，再用實(shí)際電壓值減去標(biāo)準(zhǔn)電壓值，得到的結(jié)果除以標(biāo)準(zhǔn)電壓值就可以算出電壓偏差值，為了測(cè)試準(zhǔn)確應(yīng)該多測(cè)試幾次，而且每次測(cè)試的周期應(yīng)該不重合。

（二）頻率偏差

頻率偏差表示電壓在正常工作過(guò)程中頻率的實(shí)際值和標(biāo)準(zhǔn)值之間的差值。電力系統(tǒng)要能正常工作，那么電壓工作時(shí)的頻率要在標(biāo)準(zhǔn)的頻率范圍內(nèi)，這樣系統(tǒng)的設(shè)備就可以更加經(jīng)濟(jì)、更加可靠。

（三）電壓波動(dòng)和閃變

電壓波動(dòng)是指設(shè)備運(yùn)行時(shí)引起的一些電壓的變動(dòng)或者是連續(xù)的電壓改變，電壓波動(dòng)的數(shù)值可以用下面的公式求出。

電壓波動(dòng)經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致一些電力設(shè)備無(wú)法正常工作，也就是說(shuō)這些設(shè)備正常工作需要一個(gè)穩(wěn)定的電壓，而不是不斷變動(dòng)的波動(dòng)電壓。

電壓閃變表示的是電壓波動(dòng)導(dǎo)致的非正常照明狀況會(huì)引起人眼形成一種視覺(jué)感受，這種變化經(jīng)常用白熾燈的通光量來(lái)表示。這種電壓閃變的原因有許多，比如供給電壓的波動(dòng)、照明設(shè)備以及人眼的視覺(jué)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(tǒng)中的幅值不匹配，而且它們之間幅值的數(shù)值差值不在規(guī)定的許可范圍之內(nèi)，這種不平衡度可以用下面的公式來(lái)表示。

二、建筑電能質(zhì)量分析技術(shù)

建筑電能質(zhì)量分析技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中大量使用的方法主要有三種，下面作簡(jiǎn)要的介紹。

（一）時(shí)域仿真法

建筑電能質(zhì)量指標(biāo)中有許多指標(biāo)是定義在時(shí)域中的，所以時(shí)域仿真法在實(shí)際工作中能被經(jīng)常用到。時(shí)域仿真法指的是使用一些時(shí)域仿真軟件來(lái)分析建筑電能質(zhì)量問(wèn)題中各種各樣的暫態(tài)問(wèn)題，可以很直接地測(cè)量出這些指標(biāo)數(shù)值。然而現(xiàn)在用到比較多的時(shí)域仿真軟件主要有兩種，一種是EMTP、EMTDC、NETOMAC等系統(tǒng)暫態(tài)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(yīng)用在建筑電能質(zhì)量中諧波問(wèn)題的研究，比如頻率掃描、混合諧波潮流計(jì)算等。

（三）數(shù)學(xué)變換法

這種方法中用到的數(shù)學(xué)變換方法指的是傅里葉變換法、短時(shí)傅里葉變換以及小波變換等，下面簡(jiǎn)要的說(shuō)明這些數(shù)學(xué)變換方法。

傅里葉變換法是用來(lái)分析電波信號(hào)的一種方法，可以分析一些信號(hào)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(lái)表示。

短時(shí)傅里葉變換法與傅里葉變換法相關(guān)，要用到一個(gè)時(shí)頻部分變化的窗函數(shù)，能計(jì)算出各個(gè)不同時(shí)刻的功率譜，這種方法能用來(lái)確定時(shí)變信號(hào)在部分范圍內(nèi)正弦波的頻率和相位。

小波變換方法作為一種新的數(shù)學(xué)變換分析方法，是時(shí)間和頻率的局部變換，可以通過(guò)變換來(lái)完全突出問(wèn)題某些方面的特點(diǎn)，一方面延續(xù)了短時(shí)傅里葉變換法時(shí)頻部分變化的思想，另一方面又改善了短時(shí)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(diǎn)。

三、建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)

所謂的建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)就是使用合乎標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試設(shè)施來(lái)測(cè)量電網(wǎng)中關(guān)鍵的建筑電能質(zhì)量有關(guān)參數(shù)，再把測(cè)量出的參數(shù)數(shù)值和參數(shù)的極限值進(jìn)行對(duì)比，從而分析得出有用信息。實(shí)時(shí)測(cè)量各種建筑電能質(zhì)量參數(shù)以及采集這些參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可以確保電力系統(tǒng)正常工作時(shí)能對(duì)設(shè)備的工作情況進(jìn)行觀察、記錄與動(dòng)態(tài)分析，使電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)得到優(yōu)化，以便于快速知道電能的質(zhì)量情況，而要做到這些都需要利用建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)。

然而要了解建筑電能質(zhì)量現(xiàn)狀，需要監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)很多，而且大多是瞬時(shí)變化很大的。傳統(tǒng)的建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備采用的方法是分析電力系統(tǒng)工作時(shí)的模擬信號(hào)，分析過(guò)程復(fù)雜而且檢測(cè)設(shè)備使用時(shí)有使用限制，于是監(jiān)測(cè)不一樣的建筑電能質(zhì)量參數(shù)時(shí)只能利用專門的監(jiān)測(cè)設(shè)備，這樣就給建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)帶來(lái)了一些難度?，F(xiàn)在的建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備利用的是以微處理器為核心的數(shù)字式儀表，其核心技術(shù)就是DSP，能使監(jiān)測(cè)達(dá)到信息共享、數(shù)據(jù)交換的效果，也為建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)提供了便利，是傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)備所不能達(dá)到的。

建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)具體分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)就是使建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑電能質(zhì)量五個(gè)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，具體分為電源方面、信號(hào)方面、數(shù)據(jù)方面和通訊方面等。建筑電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)就是利用網(wǎng)線或者電話線將后臺(tái)應(yīng)用程序和前置硬件連接起來(lái)完成一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的通訊，而前置硬件由一個(gè)個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器DSP構(gòu)成。

總結(jié)：

現(xiàn)在人們生活越來(lái)越現(xiàn)代化，城市工業(yè)化進(jìn)程越來(lái)越快，需要用電的裝置越來(lái)越多，而且對(duì)優(yōu)質(zhì)電能的需要越來(lái)越多，于是建筑電能質(zhì)量越來(lái)越受到關(guān)注。要提高建筑電能質(zhì)量就要對(duì)建筑電能質(zhì)量實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，這需要有特定的監(jiān)測(cè)設(shè)備。本文研究的就是建筑電能質(zhì)量分析和監(jiān)測(cè)技術(shù)，希望通過(guò)對(duì)建筑電能質(zhì)量問(wèn)題的研究來(lái)實(shí)現(xiàn)供用電設(shè)備的正?？煽窟\(yùn)行。

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