电能质量标准的概况及发展

摘要：摘扼要地介绍和分析了目前国际电工技术委员会（IEC）、美国电气电子工程师协会（IEEE）和欧洲电能质量标准概况，论述了电磁兼容性标准和电能质量标准关系，综述我国电能质量标准现状并提出进一步完善的建议。

概述

 电能质量关系到电力系统及其电气设备的安全和效率，关系到节能降耗，关系到生产和生活以及国民经济的总体效益。实施对电能质量的科学监管是建设节约型社会的重要条件之一。电能质量标准是保障电能质量的基本技术依据。 

IEC电磁兼容标准

IEC/TC 77的工作成果以IEC61000系列电磁兼容（EMC）标准文件出版，EMC的范围既有低频也有高频(以9kHz为界），既包括传导性也包括空间电磁场干扰。该系列标准，目前包括六大部分，每个部分又可分若干项，以国际标准或技术报告形成出版。技术报告（TR）按其内容有的（注意：并不是所有）标明类型，共分三类，性质上有所不同。2000年以后，IEC61000文件的技术报告又取消了类型划分。

EMC水平是为了协调目的而定出的一个参考值，不能把EMC水平完全等同于电能质量的限值，两者既有密切联系，又有所区别。  

电磁兼容性标准和电能质量标准的关系

（1）电磁兼容性标准是针对电气装置、设备或系统（以下简称为“设施”）在电磁环境中“和谐”工作而制定一个参考值。

电磁兼容性标准既包括传导性干扰指标，也包括空间干扰（辐射性）的指标。而电能质量标准针对电网中的“电”是一种产品，规定其各种指标限值，作为电网运行和供用电合同中相应条款的依据。

电能质量标准只针对电网中特定点上传导性干扰指标（频率除外）。 

（2）在限值上，电能质量标准受制于电磁兼容性标准，一般不应超过它，因此电能质量指标限值和电磁兼容中的发射总限值（在中、高压系统称为规划值）概念等同 。

（3）为了电气产品的贸易和交流，IEC制定的电磁兼容性标准是国际性的，各国基本上通用。而电能质量标准则不然，并不强求统一。

（4）作为电能质量一个基本指标——供电电压偏差，由于其影响因素的复杂性，并未包括在电磁兼容性的低频传导骚扰指标范围内。

与电能质量有关的IEC标准

表1  与电能质量有关的IEC 61000等系列标准及对应的国家标准

IEC关于低频传导方面的兼容水平规定（表2)

图1  公用电网中纹波控制系统的Meister曲线

目前许多国家的电能质量标准中有的指标直接采用了IEC

的兼容水平，例如低压电压谐波的规定就是如此。这意味着设备对谐波的耐受裕度（即抗扰度）应由产品制造考虑，而不在谐波的电能质量标准中预留。

美国电磁兼容和电能质量标准

表3  美国IEEE电能质量标准（1990年以后）

从表3可以看出，美国对电能质量领域标准化工作起步较早，涉及面较广，和IEC 61000标准相比，虽然系统性方面欠缺一些，但内容上有一定的互补性，表现在：

①针对敏感负荷供电，已发布多项标准（见表3中NO4，8，10）；

②对于电能质量测量给予相当的关注（见NO7，15，16，18）；

③对谐波标准补充了实施导则（见NO9，14）；④对于电能质量改善措施，制定了不少规程和导则（见NO2，5，12，17，22～25）；

⑤涉及电能质量术语、分析和关键的理论问题也制定了一些导则或标准（见NO1，13，20）。

⑥针对分布式电源的发展，制定了相关互联标准（见NO.21）；

⑦为智能电网的发展，制定了系列标准（见NO26）。

欧洲配电网的电能质量规定

结合欧盟国家特点制定电能质量标准主要是EN50160，此标准 的   规定见表4。 

 表4  欧盟公用配电网供电电压的特性（摘要） 

图2  公用低压和中压配电网中信号频率的电压水平

我国电能质量标准概况

至今由国内标准化技术委员会及相关行业标委会组织制定的电能质量方面主要标准有：

（1）电能质量指标国家标准八项：①供电电压偏差（GB/T 12325-2008）；②电压波动和闪变（GB/T 12326-2008）；③公用电网谐波（GB/T 14549-1993）；④三相电压不平衡（GB/T 15543-2008）；⑤电力系统频率偏差（GB/T 15945-2008); ⑥暂时过电压和瞬态过电压（GB/T 18481-2001）；⑦公用电网间谐波（GB/T 24337-2009）；     ⑧电能质量  电压暂降与短时中断（GB/T 30137-2013） 

（2）电能质量测量国家标准一项：电能质量监测设备通用要求（GB/T 19862-2005）。

（3）相关设备的国家标准一项：半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则（GB/T 10236-2006）。

（4）分布式电源接入电网的国家标准三项：①地热电站接入电力系统技术规定（GB/T 19962-2005）；②风电场接入电力系统技术规定（GB/T 19963-2011）； ③光伏发电站接入电力系统技术规定（GB/Z 19964-2005）。④分布式电源配网并网标准(2012国家标准计划）

（5）电能质量治理设备（装置）国家标准四项：①静止型无功功率补偿装置（SVC）现场试验（GB/T 20297-2006）；②静止型无功功率补偿装置（SVC）功能特性（GB/T 20298-2006）；③输配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验（GB/T 20995-2007）。④高压滤波装置设计与应用导则（GB/T 26868-2011）。

（6) 电能质量经济评估国家标准三项 （制定中）

（7）能源行业标准八项 (后五项制定中）

①电能质量现象分类 （NB/T 41004-2014) ②电能质量控制通用技术要求 （NB/T41005-2014)  ③低压有源无功综合补偿装置 （NB/T41006-2014) ④交流电弧炉供电技术导则 第1部分：通则 ⑤交流电弧炉供电技术导则 第2部分：供电设计与技术 ⑥交流电弧炉供电技术导则 第3部分：电能质量测试评估技术 ⑦交流电弧炉供电技术导则 第4部分：电能质量控制技术 ⑧交流电弧炉供电技术导则 第5部分：供电运行技术

（8）电能质量行业标准计有四十项＊

关于完善我国电能质量标准体系若干建议

2004年，全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书处主持完成了《电能质量标准体系完善化研究》，该项目是由国家发改委下达的。研究报告提出的电能质量标准框架如下：

（1）术语；

（2）限值和基本要求系列标准，包括以下10个指标；①供电电压偏差；②电力系统频率偏差；③谐波（包括间谐波）；④电压不平衡度；⑤电压波动和闪变；⑥电压暂升、暂降；⑦短时和长时断电；⑧暂时过电压和瞬态过电压；⑨电压波形缺口；⑩信号电压；

（3）监视、测量、评估方法系列标准；

（4）监视、测量、分析仪器设备系列标准；

（5）电能质量控制装置及应用导则系列标准：包括用于吸收电网谐波、改善电网静态和动态电能质量特性的设备、装置及其应用的标准，例如：①静止无功补偿装置（SVC）；②串联补偿装置（SC）；③无源滤波兼无功补偿装置（PF）；④晶闸管投切电容器或电抗器（TSC或TSR）；⑤有源电力滤波器（APF）；⑥静止无功发生器（SVG）等。（6）电能质量管理的系列标准，此系列标准需结合电力监管体制的改革和完善，在不断总结国内外电力市场运行经验基础上逐渐形成。 

 

总结

电能质量标准化工作随着电能质量重要性的提高，电能质量产业的崛起，智能电网的建设，分布式电源接网，微电网的发展以及电力市场的不断完善，受到广泛的关注。本文论述了近年来国外电能质量标准的一些新进展。主要介绍了IEC 61000等系列标准、美国IEEE和欧洲相关标准，以及国内电能质量方面标准的现状，并提出进一步完善的建议，可供相关专业人员参考。事实上，由于电能质量问题已渗透到电工领域各个方面，凡是电气（或电力）的许多标准，均或多或少纳入了电能质量的相关条款。

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