电能质量的定义及电能质量术语含义

杜芊茜|责任编辑|2024-03-13 08:36:21

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电能质量的定义及电能质量术语含义

电能质量是优质的供电，即通过公用电网给用户端的交流电能的品质，电能质量的含义，从不同角度理解通常包括19个部分。

什么是电能质量（Power Quality，缩写PQ）？

从普遍意义上讲，电能质量是优质的供电，即通过公用电网给用户端的交流电能的品质。

理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。同时在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且相互差120度。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想的状态并不存在。

因此，产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产牛了电能质量的概念。

围绕电能质量的含义，从不同角度理解通常包括：

(1)电压质量：是以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念，这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电能质量的影响和污染。

(2)电流质量：反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定额率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压问相位以保证高功率因素运行：这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。

(3)供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服务质量。包括供电企业对用户投诉的反映速度以及电价组成的合理性、透明度等。

(4)用电质量：包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。

(5)公共连接点（PCC即point of common coupling）：用户接人公用电网的连接处。在公共连接点上连接至少两个用户。（酷爱电子网 www.diangongbao.com）

(6)基波(分量)：对周期性交流量进行傅里叶级数分解得到的频率与工频相同的分量。对于广义的周期性交流量，其基波频率不一定等于工频，因此广义的基波分量是：周期量的傅里叶级数中序数为1的分量。当傅里叶级数采用指数函数形式时，指数函数ejω1t中，ω1叫是基波角频率。

(7)谐波(分量)：对周期性交流量进行傅里叶级数分解得到频率为基波频率的大于1的整数倍的分量，即其频率为基波频率的2或2以上整数倍的分量。当该周期量用傅里叶级数表示时，谐波就是级数中序数大于1的各个分量，或者说就是具有指数函数ejhω1t并且h＞2的各项。

(8)谐波次数：谐波频率与基波频率的整数比。在某些文献中，同样含义的术语是“谐波序数”(harmonic number)。应该指出，从中英文对照来看order应是“序数”，而“number”应是“次数”。在如年代以前的文献中采用的符号是n。

(9)谐波含量：从周期性交流量中减去基波分量后所得的量，即等于交变量方均根值酌平方减去所含基波分量方均根值的平方后，所得差额的平方根。应该指出，在IEEE的定义中， “content”不是有名值，而是“基波幅值的百分数”。

(10)谐波合有率（HR）：周期性交流量中含有的第h次谐波分量的方均根值与基波分量的方均根值之比(用百分数表示)。第h次谐波电压台有率以HRUh表示；第h次谐波电流含有率以HRIh表示。

其表达式为：
HRUh＝(Uh／U1)*100％
HRIh＝(Ih／I1)*100％

对于同一含义，IEEE采用的术语是“谐波百分率。

(11)总谐波畸变率（THD）：周期性交流量中的谐波含量的方均根值与其基波分量的方均根值之比(用百分数表示)。

电压总谐波畸变率以THDu表示，电流总谐波畸变率以THDi表示。在IEEE标准中称为“谐波畸变百分率”，实际上，除了考虑谐波引起的畸变外，尚应考虑谐间波等引起的陶变，故更确切地可以用下述表达式来定义：
THDu=(√（U2—U12）／Ul)×100％
THDi=(√（I2—I12）／Il)×100％

(12)谐波源：向公用电网注入谐波电流或在公用电网中产生谐波电压的电气设备。更广泛的定义是：在其工作时产生谐波的设备、装置、器件或电路。在有的文献中称为“谐波发生器”。

(13)短时间谐波：冲击持续的时间不超过2s，且两次冲击之间的间隔时间不小于30s的电流所含有的谐波及其引起的谐波电压。IEC 77A工作组则采取以下定义：持续1s或更短时间的脉动量所含的谐波量。IEC的定义更广泛．例如可以是“快速变化谐波”或“极短促的谐波爆发”，不限于必须由冲击电流所引起。在谐波标准中一般不规定其允许值，但在实际的谐波工作中，不论是研究谐波影响或抑谐措施，都需要分别具体对待。

(14)准稳态谐波：缓慢变化的谐波，在短时间内可以看作稳态的谐波。

(15)奇次谐波：谐波次数为奇数(h=2k±1，k为任意正整数)的谐波。

(16)偶次谐波：谐波次数为偶数(h=2k，k为任意正整数)的谐波。。

(17)间谐波：频率不是基波频率酌整倍数或整约数的周期性交变量。过去的文献中一般称之为“非谐波”，尚有称为“伪谐波”。IEEE的谐波对设备影响工作组“pseudo-harmonics”直译为“分数谐波”,可解释成“频率为基波频率的非整数倍的谐波”。

(18)特征谐波：在理想的外部和内部工作条件下，由谐波源本身的工作特性确定的某些特定次数的谐波，称为该谐波源的特征谐波。最重要的例子是脉动数为p的换流器的交流侧特征谐波是(pk±1)次谐波，以及其直流侧的特征谐波是p次谐波，k是任意正整数。有的文献中称之为“理论谐波”。

(19)非特征谐波：不同于所属谐波源的特征谐波次数的各次谐波，称为该谐波源的非特征谐波。谐波源的实际工作条件总会不同程度地偏离理想条件，故会出现某些或大或小的非特征谐波量。