文/張大宇 信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司　四川成都　610000

建筑電能質(zhì)量監(jiān)測分析

文/張大宇 信息產(chǎn)業(yè)電子第十一設(shè)計研究院科技工程股份有限公司四川成都610000

隨著社會經(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)展需要對建筑電能質(zhì)量有更高的要求，這就要求對建筑電能質(zhì)量分析及監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行研究。本文先是以詳細(xì)介紹建筑電能質(zhì)量各個參數(shù)的形式來簡述建筑電能質(zhì)量這個名詞的具體內(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。

建筑電能質(zhì)量；分析；監(jiān)測技術(shù)

一、簡述建筑電能質(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行的電力問題都屬于建筑電能質(zhì)量的問題。

（一）電壓偏差

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

公式表示如下：

電壓偏差（%）=（實測電壓值-標(biāo)稱電壓）/標(biāo)稱電壓×100%

按照給出的公式，先用儀器測試出實際的電壓值，再用實際電壓值減去標(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，為了測試準(zhǔn)確應(yīng)該多測試幾次，而且每次測試的周期應(yīng)該不重合。

（二）頻率偏差

頻率偏差表示電壓在正常工作過程中頻率的實際值和標(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）電壓波動和閃變

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

電壓波動經(jīng)常會導(dǎo)致一些電力設(shè)備無法正常工作，也就是說這些設(shè)備正常工作需要一個穩(wěn)定的電壓，而不是不斷變動的波動電壓。

電壓閃變表示的是電壓波動導(dǎo)致的非正常照明狀況會引起人眼形成一種視覺感受，這種變化經(jīng)常用白熾燈的通光量來表示。這種電壓閃變的原因有許多，比如供給電壓的波動、照明設(shè)備以及人眼的視覺感受等。

（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)在實際應(yīng)用中大量使用的方法主要有三種，下面作簡要的介紹。

（一）時域仿真法

建筑電能質(zhì)量指標(biāo)中有許多指標(biāo)是定義在時域中的，所以時域仿真法在實際工作中能被經(jīng)常用到。時域仿真法指的是使用一些時域仿真軟件來分析建筑電能質(zhì)量問題中各種各樣的暫態(tài)問題，可以很直接地測量出這些指標(biāo)數(shù)值。然而現(xiàn)在用到比較多的時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)量中諧波問題的研究，比如頻率掃描、混合諧波潮流計算等。

（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、短時傅里葉變換以及小波變換等，下面簡要的說明這些數(shù)學(xué)變換方法。

傅里葉變換法是用來分析電波信號的一種方法，可以分析一些信號的具體成分，例如正弦波、方波以及鋸齒波等，可以用下面的公式來表示。

短時傅里葉變換法與傅里葉變換法相關(guān)，要用到一個時頻部分變化的窗函數(shù)，能計算出各個不同時刻的功率譜，這種方法能用來確定時變信號在部分范圍內(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，是時間和頻率的局部變換，可以通過變換來完全突出問題某些方面的特點，一方面延續(xù)了短時傅里葉變換法時頻部分變化的思想，另一方面又改善了短時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。

三、建筑電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)

所謂的建筑電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)就是使用合乎標(biāo)準(zhǔn)的測試設(shè)施來測量電網(wǎng)中關(guān)鍵的建筑電能質(zhì)量有關(guān)參數(shù)，再把測量出的參數(shù)數(shù)值和參數(shù)的極限值進(jìn)行對比，從而分析得出有用信息。實時測量各種建筑電能質(zhì)量參數(shù)以及采集這些參數(shù)的實時數(shù)據(jù)，可以確保電力系統(tǒng)正常工作時能對設(shè)備的工作情況進(jìn)行觀察、記錄與動態(tài)分析，使電力系統(tǒng)的監(jiān)測得到優(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)測技術(shù)。

然而要了解建筑電能質(zhì)量現(xiàn)狀，需要監(jiān)測的數(shù)據(jù)很多，而且大多是瞬時變化很大的。傳統(tǒng)的建筑電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備采用的方法是分析電力系統(tǒng)工作時的模擬信號，分析過程復(fù)雜而且檢測設(shè)備使用時有使用限制，于是監(jiān)測不一樣的建筑電能質(zhì)量參數(shù)時只能利用專門的監(jiān)測設(shè)備，這樣就給建筑電能質(zhì)量監(jiān)測帶來了一些難度?，F(xiàn)在的建筑電能質(zhì)量監(jiān)測設(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)測提供了便利，是傳統(tǒng)監(jiān)測設(shè)備所不能達(dá)到的。

建筑電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的設(shè)計具體分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。建筑電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的硬件設(shè)計就是使建筑電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備實現(xiàn)對建筑電能質(zhì)量五個參數(shù)的監(jiān)測，具體分為電源方面、信號方面、數(shù)據(jù)方面和通訊方面等。建筑電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的軟件設(shè)計就是利用網(wǎng)線或者電話線將后臺應(yīng)用程序和前置硬件連接起來完成一點對多點的通訊，而前置硬件由一個個數(shù)字信號處理器DSP構(gòu)成。

總結(jié)：

現(xiàn)在人們生活越來越現(xiàn)代化，城市工業(yè)化進(jìn)程越來越快，需要用電的裝置越來越多，而且對優(yōu)質(zhì)電能的需要越來越多，于是建筑電能質(zhì)量越來越受到關(guān)注。要提高建筑電能質(zhì)量就要對建筑電能質(zhì)量實時進(jìn)行監(jiān)測分析，這需要有特定的監(jiān)測設(shè)備。本文研究的就是建筑電能質(zhì)量分析和監(jiān)測技術(shù)，希望通過對建筑電能質(zhì)量問題的研究來實現(xiàn)供用電設(shè)備的正常可靠運行。

[1]劉盈,李敏.建筑電能質(zhì)量監(jiān)測分析[J].現(xiàn)代建筑電氣,2012,07:48-53.

[2]朱瑞.建筑電能質(zhì)量分析及監(jiān)測技術(shù)研究[D].西安建筑科技大學(xué),2010.

[3]鑒慶之.建筑電能質(zhì)量分析及監(jiān)測技術(shù)的研究[D].山東大學(xué),2005.