電能質量關系到電力系統及其電氣設備的安全和效率,關系到節能降耗、生產和生活,以及國民經濟的總體效益。實施對電能質量的科學監管是建設節約型社會的重要條件之一。電能質量標準是保障電能質量的基本技術依據。2000年以來,為適應電網的發展和電力市場的變化,國內外均加快了對電能質量標準的制訂和修訂步伐。

1 IEC電能質量標準

為了統一各國電氣設備或系統的電磁環境,以促進電氣和電子技術領域有關標準的國際化,IEC于1973年建立了第77技術委員會(IEC/TC 77),主要研究“設備或系統在其電磁環境中能正常工作且不對該環境中任何事物構成不能承受的電磁騷擾的能力”。IEC/TC 77下設三個分技術委員會,即IEC/SC 77A(低頻現象)、IEC/SC 77B(高頻現象)、IEC/SC 77C(瞬時高能現象)。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,在電力系統中,主要涉及低頻和高頻傳導電磁現象。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,以國際標準或技術報告形式出版。技術報告(TR)按其內容標明類型,共分三類,性質上有所不同。

在上述框架內,IEC出版了大量與電能質量相關的標準,其中相當部分已被等同采用為國家標準,如表1所示。應注意的是,EMC水平是為了協調目的而定出的一個參考值,有了這一參考值,便可以采用適當的方法和裕度,確定干擾源發射限值以及電氣設備抗擾限值。不能把EMC水平完全等同于電能質量的限值,兩者既有密切聯系,又有區別。對此限于篇幅,不在文中展開討論。從表中可以看出:

(1)IEC大多數和電能質量有關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,而實際上已在應用,如NO.19。一般新版本和老版本相比,均有實質性修改,所以等同的國家標準應及時跟上修改的步伐。特別是對IEC國際標準,應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”擴展到電能質量領域,改名為“電能供應系統方面”(System Aspects of Electrical Energy Supply),其發布的標準框架中包括:術語、電力系統可靠性、連接規程、運行、電網職責、計量、通信、電能供應的特性(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發表了第3特別工作組(AHG3)關于電能供應特性的活動方面的報告。2008年6月發表了一個“電力特性標準化”的技術報告,但至今尚未見到相關的標準正式文本發布。IEC/TC8和我國“全國電壓電流等級和頻率標準化技術委員會”(SAC/TC1)對口。

2 美國IEEE電能質量標準

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次左右的技術交流會。至今,全世界約30%的技術文獻出自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電能質量分委會成立于2002年,下設多個工作組,分別負責諧波、電壓質量、電能質量監測、電能質量分析和治理措施,以及電能質量教育等標準化工作。在此之前,美國已制定了不少電能質量方面的標準。1990年以后出版的主要標準概況見表2。從此表可以看出,美國對電能質量領域標準化的工作起步較早,涉及面較廣,和IEC 61000標準相比,雖然系統性方面欠缺一些,但內容上有一定的互補性,表現在:①針對敏感負荷供電,已發布多項標準(見表2中NO.4,8,10);②對于電能質量測量給予相當的關注(見NO.7,15,16,18);③對諧波標準補充了實施導則(見NO.9,14);④對于電能質量改善措施,制定了不少規程和導則(見NO.2,5,12,17);⑤涉及電能質量術語、分析和關鍵的理論問題也制定了一些導則或標準(見NO.1,13,20)。

如上分析,從應用角度,美國IEEE標準提供了不少電能質量方面的實用技術和相關準則,是很有參考價值的。但美國標準不如IEC標準規范,內容較龐雜。

3 我國電能質量標準制修訂概況

從上世紀80年代開始,改革開放促進了我國經濟快速發展,電網負荷結構發生了很大的變化。隨之,電能質量問題漸顯突出,國家標準主管部門將制定電能質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)。至今由國內標準化技術委員會及相關行業標委會組織制定的電能質量方面標準主要有:

(1)電能質量指標國家標準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公用電網諧波(GB/T 14549—1993);④三相電壓不平衡(GB/T 15543—2008);⑤電力系統頻率偏差(GB/T 15945—2008);⑥暫時過電壓和瞬態過電壓(GB/T 18481—2001);⑦公用電網間諧波(報批稿)。

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

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