引言

供電電能質(zhì)量是電力工業(yè)的重要指標，它涉及發(fā)、供、用各方面投資者、經(jīng)營者的權(quán)益。優(yōu)良的電能質(zhì)量對保證電網(wǎng)和廣大用戶的電氣設(shè)備及各種家用電器的安全經(jīng)濟運行、國民經(jīng)濟各行各業(yè)的正常運作、產(chǎn)品質(zhì)量以及提高人民生活質(zhì)量具有重要意義。

近年來，隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是冶金工業(yè)、電氣化鐵路、化學(xué)工業(yè)的發(fā)展及電力電子設(shè)備的普及，使系統(tǒng)中的非線性負荷及沖擊性負荷日益增加，系統(tǒng)中的非線性（諧波）、非對稱性（負序）和波動性（閃變）日趨嚴重，已引發(fā)不少異常和事故（例如電機的燒損、電能計量誤差大、變壓器過熱、電容器不能正常投運、繼電保護和自動裝置誤動跳閘等），對電網(wǎng)和廣大用戶的電氣設(shè)備和各種家用電器造成了嚴重危害。特別是對于敏感負荷，如計算機芯片制造廠、半導(dǎo)體生產(chǎn)廠、造紙廠等，若電壓下降幾十ms，就會導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備不能正常工作和出現(xiàn)大量廢品，因此，電能質(zhì)量問題已引起廣泛關(guān)注。

目前各國都十分重視電能質(zhì)量的監(jiān)測與分析，我國已先后頒布了有關(guān)電能質(zhì)量的6個國家標準，即

GB/T12325?90電能質(zhì)量供電電壓允許偏差；

GB/T14549?93電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波；

GB/T15543?95電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度；

GB/T15945?95電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差；

GB/T12326?2000電能質(zhì)量電壓允許波動和閃變；

GB/T18481?2001電能質(zhì)量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。

另外，還制定了《電網(wǎng)電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督管理規(guī)定》（電綜[1998]211號）。因此，為了保證供電系統(tǒng)和廣大用戶的電氣設(shè)備和各種家用電器的安全經(jīng)濟運行，有必要對重要變電站的電能質(zhì)量、各項指標進行監(jiān)測和分析，為工程建設(shè)和事故分析提供準確的歷史數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

福祿克公司推出的電能質(zhì)量分析儀F43B，就是為廣大從事發(fā)電、輸電、用電系統(tǒng)工作的人員提供的便攜式電能質(zhì)量測量分析工具。

1 F43B的性能

F43B電能質(zhì)量分析儀是目前唯一的一種將示波器、萬用表和電能質(zhì)量分析儀集合于一體的手持儀器。對于斷路器運作，變壓器過熱，電機燒毀，電燈閃動，無論何種電能質(zhì)量問題，F(xiàn)43B電能質(zhì)量分析儀都可以找到問題所在。這種堅固的便攜式儀器可以滿足診斷電能質(zhì)量和一般電氣設(shè)備故障的需要。它也是用于常規(guī)電力維護，預(yù)防事故發(fā)生的理想工具。F43B在原來的F43基礎(chǔ)上將最有用的電能質(zhì)量分析儀，萬用表以及示波器集成在一個堅固、便攜、易用的測試儀器里。只須從主菜單中選擇測量的項目，剩下的事情全部由儀器自動完成。

F43B的外型如圖1所示。

F43B具有以下特點：

——集功率諧波測量儀，示波器和萬用表于一身；

——包括真有效值電壓、電流、真功率因數(shù)，諧波、諧波相位、諧波失真總量（THD）等眾多測量功能，諧波測量高達51次；

——大屏幕、高亮度顯示電壓、電流波形和諧波頻譜、電壓通道可至20MHz，電流通道可至15kHz，一個屏幕同時顯示，便于故障和諧波分析；

——動態(tài)數(shù)據(jù)存儲，一次存儲可記錄下所有諧波信息；

——三相負載的功率因數(shù)測量；

——記錄模式下的光標讀數(shù)；

——跟蹤間歇性問題，可以監(jiān)測和記錄多達40個瞬態(tài)信號，并顯示時間標記；

——菜單操作，易學(xué)易用；

——隨機包括軟件和RS232接口及電纜，便于進行計算機分析和文檔處理。

2 F43B的應(yīng)用

2．1 F43B的記錄功能

F43B有兩種記錄模式：Sags＆Swells模式和Record模式。這兩種模式下儀器都繪制兩個以時間為坐標的電氣量變化曲線。在Sags＆Swells模式下，儀器僅繪制電壓和電流，在Record模式下，儀器可以繪制更多的電氣量，如表1所列。這兩種模式下儀器都可以選擇從4min到無窮大的記錄時間。記錄時間越短,記錄間隔也越短,解析度也越高。記錄間隔是屏幕上相鄰的兩點之間的時間間隔。記錄間隔與采樣的概念是不同的，F(xiàn)43B的采樣速率要比記錄間隔高,所以，儀器可以實現(xiàn)在同一記錄點的不同值的測量。F43B通過快速采樣測量在記錄間隔內(nèi)的所有指定的測量量,記錄光標位置的記錄間隔內(nèi)的最大,最小和平均值。

表1 Record模式下可以記錄的參數(shù)

功 能

可記錄下列任意兩個參數(shù)

電壓/電流/頻率測量

V,A,Hz,CF(CrestFactor)

功率測量

W,VA,var,PF,DPF(cosφ),Hz

諧波測量

Vrms/Arms/W,KF(A/W)THD,Vrms/Arms/W(1)harmonic,Hz(1),％(1)Phase(1)

電阻/二極管/通斷測量

Ohms,Diode,Continuity,Capacitance

溫度測量

℃

示波器顯示值

DC,ACrms,DC＋ACrms,Hz,Pulse＋,Pulse－,Duty＋,Duty－,
Peakmax,Peakmin,Peakmin－max,CrestFactor

Sags＆Swells模式和Record模式的區(qū)別在于測量的速度。Sags＆Swells模式更適合測量短時間的電壓和電流波動。Sags＆Swells在記錄間隔內(nèi)測量每周波的電壓和電流的真有效值。例如,對于1s的記錄間隔,將測量50個周波。在每一測量間隔結(jié)束時,記錄最小的有效值的一周波,最大有效值的一周波,和記錄間隔內(nèi)所有周波的平均值。

Record模式基本上每隔250ms(0.25s)測量一次。這對20ms一周波而言是無法捕捉單次周波事件的。在每一記錄間隔結(jié)束時,也同樣記錄這一間隔內(nèi)的最大值、最小值和平均值。(如果不使用光標,平均值就是整個記錄區(qū)間的平均值)。

Sags＆Swells模式和Record模式都可以把記錄時間設(shè)為“Endless”，在這種方式下,繪圖采用了壓縮算法:首先采用4min記錄長度,然后壓縮每分鐘記錄,4min結(jié)束后,把一屏的圖形壓縮為半屏,采用8min。依次類推,然后用16min，一直到16天的記錄長度。F43B通過比較相鄰兩個記錄間隔的最大值/最小值,然后保留其中的最大/最小值。這樣,F43B保留著每個記錄時間內(nèi)的最大值,最小值。這對于不知道要監(jiān)測多長時間的情況提供了很好的解決方案。2．2如何用F43B測量kW·h

對于用戶來說，kW·h的測量是經(jīng)常會遇到的問題。

對于恒定負載，僅僅測量功率就可以知道在1h

內(nèi)消耗多少電能。例如60W的電燈泡，使用1h消

耗60W·h；使用500h消耗60×500=30kW·h。

對于臨時性負載或變化的負載，就需要使用F43B的記錄模式來記錄對應(yīng)時間的電能。

——最簡單的方法就是記錄W·h，那么WAVG讀數(shù)就是kW·h。

——如果負載僅僅接入2min，可以設(shè)定記錄時間為4min，那么WAVG讀數(shù)就是在這4min內(nèi)的平均功率。如果想用kW·h表示，就可以用WAVG讀數(shù)來除以15，(即將4min的平均功率折算成60min的平均功率)例如一個6kW的負載接入2min，當記錄4min時WAVG讀數(shù)為3kW，這等于0.2kW·h(3000/15=200W·h)。

——如果負載接入6h，你可以使用8h記錄時間。WAVG讀數(shù)就是在這8h內(nèi)的平均功率，再用WAVG讀數(shù)乘以記錄時間就可以得出消耗的電能，所以在此期間內(nèi)的kW·h就是WAVG讀數(shù)乘以8。

例如，在展覽會、工地等場合有一些臨時負載需要很大的電能，而這些臨時性的大電流是不能直接從配電系統(tǒng)獲得的，這時候就經(jīng)常會用到柴油應(yīng)急發(fā)電機。

工作人員想知道在一段時間里通過柴油發(fā)電機提供了多少電能，這樣就可以進行正確的收費。他可以簡單地根據(jù)消耗的燃料來計費，但為了拿出證據(jù)，他通過上面描述的那樣使用F43B來測量kW·h。但是,當遇到功率因數(shù)較低的時候和尖峰負荷的時候，會有一些問題。因為，如果僅僅根據(jù)kW·h收費是不準確的，而且發(fā)電機必然產(chǎn)生無功功率。所以在記錄kW的同時記錄kV·A是很有道理的，記錄屏幕可以記錄兩個參數(shù)，通過定位光標，可以顯示帶日期和時間標志的尖峰kV·A。

3結(jié)語

由于電能質(zhì)量分析儀F43B具有強大的功能，相信今后F43B會被廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、鐵路及通信電源質(zhì)量監(jiān)控和故障分析。