如何實現電能質量管理

近年來，隨著智能電網的大力發展，電網電能質量問題也變得日益嚴重而且日趨復雜。為準確把握和理解電網電能質量發展變化趨勢，需對電能質量的管理工作進一步加強，大力開展電能質量測量、監測、分析和治理等方面的工作。

利用太陽能光伏等各種分布式可再生能源，實現利用比例超過10%，此可謂“開源”；采用高能效設備、智能照明，結合數字化系統，明顯提升節能增效水平，此可謂“節流”。作為能源管理更直觀的表現之一，開源和節流不難理解。當前，這兩點的發展方向主要圍繞節能增效，而我們往往忽視了實現能源管理所必需的基礎保證：安全、穩定、連貫的供配電系統，這正是能源管理體系的基石：電能質量管理。

 電能質量管理，尤為重要

為什么說電能質量管理是能源管理體系的基礎？隨著樓宇、工廠、數據中心等基建的規模要求越來越高、設備越來越復雜多樣，以及非線性荷載比重的迅速增大，供電的穩定性和連貫性愈發重要。由于電能質量問題造成非正常停機、設備故障、甚至是設備損壞等情況日益凸顯，若沒有可靠的電能質量，其他基于供電系統的能源管理也難以可靠。

電能質量問題的具體體現往往是供電中斷、電壓驟降和諧波污染等，一旦發生則會使各方面的業務發展受到極其嚴重的影響。例如在工業領域，由于電能質量問題造成非正常停機的經濟損失可以達到該工廠百分之四左右的年營業額；諧波、電壓暫降可能對制造設備、UPW、HVAC、過程冷卻水等系統造成巨大的損耗和危險，造成的生產損失可高達百萬美元……而在建筑領域，我們備受困擾的很多電氣問題，往往也是由于電能質量引起，諸如：變壓器及電纜N線過電流、過熱，而三相負荷并非嚴重不平衡；斷路器無故跳閘；PLC通訊工作受干擾；突然斷電或電壓波動；變壓器噪音不正常偏大；功率因數低，電費帳單高……

對于電能質量問題，現代電力系統總結的概念是：“任何出現的電壓、電流以及頻率偏移導致的用戶設備損壞或運行不正常的電能問題”。究其問題本源是因為，對于理想狀態下的電力系統，電能是以恒定頻率和幅度的三相正弦電壓供電，而對于實際狀態下的電力系統，由于負荷的變化及非線性，三相電壓的頻率、幅度以及相位差不能保持恒定，電壓波形不再是單一正弦波。

針對電能質量問題的原因對癥下手，可通過無功補償、諧波治理、穩壓治理，改善電氣系統的性能：功率因數、諧波、三相平衡及電壓穩定。這也是電能質量管理的落腳點。

電能質量的管理，拿什么拯救你？

如何實現電能質量管理？在數字化及物聯網技術不發達的過去，這并不容易，因為隱藏在供電系統中的電能質量問題并不是顯而易見的，而是需要采集完全且準確的現場數據，并加以分析計算，進而預判問題所在及防范措施，不然的話只能被動治理，而不能防患于未然。

數字化及物聯網技術，使得電能質量管理變得更為“主動”，可將電能質量問題扼殺于搖籃，避免損失：電氣系統中的設備之間互聯互通，并通過傳感器技術，可完全準確地監測系統各層面的關鍵數據；強大的數據傳輸、存儲及計算技術，使得本地數據進行云端分析十分便捷；有了監測數據的分析結果，便可預判問題進而采取防范措施。這便是主動式電能質量管理的邏輯：“監測-分析-治理”，將價值經過層層把控，更終落地實踐。

監測 – “價值捕手”

監測作為電能質量掌控的初始環節，儀器儀表對各項參數測試的準確性以及測量方法的規范性則至關重要，直接關系到數據的準確性。利用電力儀表和電能質量分析儀，監測并記錄配電系統及其關鍵回路上的以下主要電氣參數等，從而評估其用電效率、系統可靠性和危險程度：功率、電壓、電流、頻率；功率因數、諧波和電壓/電流畸變率；瞬態、閃變、三相不均衡以及電壓掉落和失電。這將為監測帶來更準確的數據，為分析環節提供真正有價值的信息。

分析 – “價值過濾器”

基于監測所得信息，分析的目的是為了提出準確的解決方案。才能發現問題并找到原因，進而為用戶提供切實可行的方案報告。

數據平臺對采集的數據進行分析診斷，識別電能質量問題，據此提出建議，從而可采取方案來優化電能質量水平，提高電源可用性、系統可靠性、供電連續性，結合全生命周期的專門服務為配電系統保駕護航，也為電能質量的治理提供有力支撐。

治理 – “價值實踐方”

治理是更終落地實施的硬件環節，治理設備的性能及質量直接關系著問題能否得以解決，高適配性及低故障率是基本要點。基于分析成果，治理階段可通過安裝終端治理設備改善相應問題，比如：安裝無功補償電容組改善功率因數，進而削減電費，減少變壓器和電纜過載危險；安裝諧波濾波器降低波形畸變率，減少線路損耗，避免跳閘；安裝電壓暫降治理設備，修復深度電壓暫降，保證供電的連續性和可靠性；安裝UPS或備用發電系統保證對敏感用電設備的持續供電；加裝防電涌避雷器和/或電容組防止設備在浪涌過電壓情況下受到損壞。

基于上述分析，可以想見，“監測-分析-治理”三個環節均非常重要，形成閉環，周而復始持續為電氣系統的安全可靠運行保駕護航。

我們回頭再來看北京大興機場，這個超級工程面積龐大、場景復雜且設備繁多，運維管理難度極大，正是在主動式電能質量管理“監測-分析-治理”系統下，實現了對各回路的監測和數據采集，無縫連接至上層軟件平臺進行分析，進而提供安全可靠的配電解決方案，確保了穩定持續的電力運行，為高質量的能源管理提供了堅實的基礎。

電能質量管理如何運籌帷幄？

電能質量管理，正越來越受到電力用戶的關注。電力市場需求也逐漸從數量的需求轉變為質量的需求，在低碳化、電氣化及數字化時代背景下，具有前瞻性的電器廠商也早已開始引導行業變革。作為電氣行業能源管理，施耐德電氣依托于將能源管理和數字化技術相融合的EcoStruxure構架，構建了針對電能質量管理的完整解決方案，包括了確保用電系統工作在更好狀態時所需的一切因素。從電力系統監測、問題分析診斷，到工程安裝治理，保證電力系統在更好的環境和更優的成本下運行。

 上海逸威電子設備有限公司是一家集研發、代理銷售(硬件、軟件)、檢測服務、貿易于一體的的科技儀器儀表公司。公司成立于2008年9月前后服務了數千家國內外客戶，獲得了一致好評，涉及科研教育、航空航天、工業電子制造、汽車電子制造、通信及信息技術、半導體、光風儲能、計量檢測等行業和領域。公司通過與SUIN、ZLG、Ceyear、Siglent、Rigol、Itech, Maynuo、Chroma、Keysight、Fluke、Tektronix、Keithley、Hioki、Yokogawa等廠商的合作，致力幫助企業優化采購預算、選購或定制性價比高的國內外品牌儀器設備。