電能質(zhì)量技術(shù)標準的現(xiàn)狀及發(fā)展

電能質(zhì)量關(guān)系到電力系統(tǒng)及其電氣設(shè)備的安全和效率,關(guān)系到節(jié)能降耗、生產(chǎn)和生活,以及國民經(jīng)濟的總體效益。實施對電能質(zhì)量的科學(xué)監(jiān)管是建設(shè)節(jié)約型社會的重要條件之一。電能質(zhì)量標準是保障電能質(zhì)量的基本技術(shù)依據(jù)。2000年以來,為適應(yīng)電網(wǎng)的發(fā)展和電力市場的變化,國內(nèi)外均加快了對電能質(zhì)量標準的制訂和修訂步伐。

1 IEC電能質(zhì)量標準

為了統(tǒng)一各國電氣設(shè)備或系統(tǒng)的電磁環(huán)境,以促進電氣和電子技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)標準的國際化,IEC于1973年建立了第77技術(shù)委員會(IEC/TC 77),主要研究“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力”。IEC/TC 77下設(shè)三個分技術(shù)委員會,即IEC/SC 77A(低頻現(xiàn)象)、IEC/SC 77B(高頻現(xiàn)象)、IEC/SC 77C(瞬時高能現(xiàn)象)。IEC對低頻和高頻的劃分界線是9kHz,即高于9kHz為“高頻”,9kHz及以下為“低頻”。顯然,在電力系統(tǒng)中,主要涉及低頻和高頻傳導(dǎo)電磁現(xiàn)象。IEC/TC 77的工作成果以IEC 61000系列電磁兼容(EMC)標準文件出版,EMC的范圍既有低頻也有高頻,既包括傳導(dǎo)性也包括空間電磁場干擾,該系列標準,目前包括7個部分,每個部分又可分若干項,以國際標準或技術(shù)報告形式出版。技術(shù)報告(TR)按其內(nèi)容標明類型,共分三類,性質(zhì)上有所不同。

在上述框架內(nèi),IEC出版了大量與電能質(zhì)量相關(guān)的標準,其中相當(dāng)部分已被等同采用為國家標準,如表1所示。應(yīng)注意的是,EMC水平是為了協(xié)調(diào)目的而定出的一個參考值,有了這一參考值,便可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ê驮６?確定干擾源發(fā)射限值以及電氣設(shè)備抗擾限值。不能把EMC水平完全等同于電能質(zhì)量的限值,兩者既有密切聯(lián)系,又有區(qū)別。對此限于篇幅,不在文中展開討論。從表中可以看出:

(1)IEC大多數(shù)和電能質(zhì)量有關(guān)的標準文件已等同采用為國家標準文件;

(2)已采用為國標文件的IEC標準文件,有的已修改,有了新版本,但相應(yīng)的國標尚未修改,例如表中NO.3,4;

(3)有些IEC國際標準尚未采用為國標,而實際上已在應(yīng)用,如NO.19。一般新版本和老版本相比,均有實質(zhì)性修改,所以等同的國家標準應(yīng)及時跟上修改的步伐。特別是對IEC國際標準,應(yīng)積極組織高水平的工作組予以消化吸收。

在這里須指出:IEC/TC 77是專注于EMC的標準化,而從2003年開始,IEC/TC 8工作范圍由原來“電壓、電流等級和頻率標準化”擴展到電能質(zhì)量領(lǐng)域,改名為“電能供應(yīng)系統(tǒng)方面”(System Aspects of Electrical Energy Supply),其發(fā)布的標準框架中包括:術(shù)語、電力系統(tǒng)可靠性、連接規(guī)程、運行、電網(wǎng)職責(zé)、計量、通信、電能供應(yīng)的特性(包括電壓、電流、頻率標稱值及其變動范圍,供電的連續(xù)性,電壓暫降、過電壓/欠電壓,電壓不平衡,電壓波動以及諧波和間諧波等)。2004年9月TC8發(fā)表了第3特別工作組(AHG3)關(guān)于電能供應(yīng)特性的活動方面的報告。2008年6月發(fā)表了一個“電力特性標準化”的技術(shù)報告,但至今尚未見到相關(guān)的標準正式文本發(fā)布。IEC/TC8和我國“全國電壓電流等級和頻率標準化技術(shù)委員會”(SAC/TC1)對口。

2 美國IEEE電能質(zhì)量標準

美國的國家標準主要由IEEE制定。IEEE在國際上是一個非常有影響的組織,每年組織舉辦300次左右的技術(shù)交流會。至今,全世界約30%的技術(shù)文獻出自IEEE。IEEE已制定了900多項標準,另外還有700項左右的標準正在制定中。

IEEE電能質(zhì)量分委會成立于2002年,下設(shè)多個工作組,分別負責(zé)諧波、電壓質(zhì)量、電能質(zhì)量監(jiān)測、電能質(zhì)量分析和治理措施,以及電能質(zhì)量教育等標準化工作。在此之前,美國已制定了不少電能質(zhì)量方面的標準。1990年以后出版的主要標準概況見表2。從此表可以看出,美國對電能質(zhì)量領(lǐng)域標準化的工作起步較早,涉及面較廣,和IEC 61000標準相比,雖然系統(tǒng)性方面欠缺一些,但內(nèi)容上有一定的互補性,表現(xiàn)在:①針對敏感負荷供電,已發(fā)布多項標準(見表2中NO.4,8,10);②對于電能質(zhì)量測量給予相當(dāng)?shù)年P(guān)注(見NO.7,15,16,18);③對諧波標準補充了實施導(dǎo)則(見NO.9,14);④對于電能質(zhì)量改善措施,制定了不少規(guī)程和導(dǎo)則(見NO.2,5,12,17);⑤涉及電能質(zhì)量術(shù)語、分析和關(guān)鍵的理論問題也制定了一些導(dǎo)則或標準(見NO.1,13,20)。

如上分析,從應(yīng)用角度,美國IEEE標準提供了不少電能質(zhì)量方面的實用技術(shù)和相關(guān)準則,是很有參考價值的。但美國標準不如IEC標準規(guī)范,內(nèi)容較龐雜。

3 我國電能質(zhì)量標準制修訂概況

從上世紀80年代開始,改革開放促進了我國經(jīng)濟快速發(fā)展,電網(wǎng)負荷結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。隨之,電能質(zhì)量問題漸顯突出,國家標準主管部門將制定電能質(zhì)量系列標準列為重點項目之一,同時大量引進以IEC 61000系列為主的先進國際標準(均為等同采用,見表1)。至今由國內(nèi)標準化技術(shù)委員會及相關(guān)行業(yè)標委會組織制定的電能質(zhì)量方面標準主要有:

(1)電能質(zhì)量指標國家標準7項:①供電電壓偏差(GB/T 12325—2008);②電壓波動和閃變(GB/T 12326—2008);③公用電網(wǎng)諧波(GB/T 14549—1993);④三相電壓不平衡(GB/T 15543—2008);⑤電力系統(tǒng)頻率偏差(GB/T 15945—2008);⑥暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓(GB/T 18481—2001);⑦公用電網(wǎng)間諧波(報批稿)。

(2)電能質(zhì)量測量國家標準一項:電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備通用要求(GB/T 19862—2005)。

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