電能質量分析儀的校準

楊勝利福祿克計量校準部2013年如何校準電能質量分析儀講座提綱電能質量現(xiàn)象的基本概念電能質量分析儀的功能和應用電能質量監(jiān)測及校準的國內(nèi)外相關標準規(guī)范電能質量分析儀校準所需Fluke標準器功能介紹電能質量分析儀的校準實例如何校準電能質量分析儀諧波畸變加拿大國家研究院捕捉的波形庫當今的電力系統(tǒng)中沒有幅值穩(wěn)定的純正弦電壓波形電力系統(tǒng)的負載不再以線性方式消耗電流電網(wǎng)原本高度正弦的波形，現(xiàn)在已經(jīng)包含明顯的畸變電能質量問題及其危害電能質量問題定義：指導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差的任何電力問題波形畸變諧波、間諧波、直流偏置電壓波動瞬時、短時、長時間三相不平衡工頻變動…電能質量問題危害：測量低劣質量的電能很困難，先前的測量技術不能勝任低劣的電能質量會給計算機系統(tǒng)和工廠設備帶來損害，如引發(fā)諧振導致電容器、互感器等因過流或過電壓損壞，繼電保護裝置誤動作等。不正確測量帶來的問題：使得電能收費不準確。既影響使用者也影響供電廠商諧波頻譜開關電源類水銀燈類變頻器類間諧波

和分數(shù)諧波基波非整數(shù)倍的波形對于50Hz系統(tǒng)100Hz,150Hz,200Hz等是諧波51Hz,93Hz,211Hz等是間諧波對于60Hz系統(tǒng)120Hz,180Hz,240Hz等是諧波61Hz,93Hz,211Hz等是間諧波產(chǎn)生原因變速驅動，感應電機，靜態(tài)變頻器，交流變頻器，開關電源，發(fā)弧設備電力載波實際就是間諧波波動諧波或調制諧波某些諧波被調制，例如基波，3，5，7，9次諧波幅值固定5次諧波受40Hz調幅，10%調制深度產(chǎn)生原因各種非線性負載：洗衣機，開關電源Flicker閃變電網(wǎng)網(wǎng)絡阻抗變化的負載電燈閃變閃變?nèi)搜蹖艄饬炼茸兓鸫碳さ牟贿m感覺由家用電器、配電網(wǎng)負荷等引起的沖擊電流造成的供電電壓幅值波動引起是電壓波動的特殊情況不影響電氣設備正常工作，但引發(fā)的燈光閃爍會刺激人體的視感神經(jīng)用閃變嚴重度衡量閃變嚴重度pst短期閃變10分鐘短時間閃變嚴重度的統(tǒng)計描述Pst值為1表示會引起50%人群感覺到的閃變煩擾Plt

長時間閃變2小時長時間閃變嚴重度的統(tǒng)計描述Pinst瞬時閃變值Pst(1min)是Pinst在1分鐘內(nèi)的積分結果調制深度調制頻率三相不平衡理想的三相交流電力系統(tǒng)三相電壓為同一幅值，相角互差120°三相不平衡產(chǎn)生原因在于不平衡的電流，三相電網(wǎng)中各相負載不均衡三相不平衡危害導致電動機溫升、過熱，熱損耗增加，縮短使用壽命。保護、控制控制設備受到干擾中性線產(chǎn)生諧波電流暫升暫降暫升工頻電壓驟然升高到額定電壓的110%以上，持續(xù)時間達到10ms或1分鐘單相短路故障引起其他相電壓升高暫降工頻電壓驟然降低到額定電壓的90%以下，甚至中斷，持續(xù)時間達到10ms或1分鐘或更長電網(wǎng)短路故障、大容量電動機啟動、雷擊、開關操作等引起暫升暫降易引起設備停機、重新啟動、誤動作等工作異常。講座提綱電能質量現(xiàn)象的基本概念電能質量分析儀的功能和應用電能質量監(jiān)測及校準的國內(nèi)外相關標準規(guī)范電能質量分析儀校準所需Fluke標準器功能介紹電能質量分析儀的校準實例如何校準電能質量分析儀電能質量分析儀的定義及應用電能質量分析儀是一種對電力系統(tǒng)的電壓電流質量進行監(jiān)測記錄，并對電能質量問題進行分析的專用測量儀器。電能質量分析儀廣泛應用在智能電網(wǎng)、新能源、電氣化鐵路及工業(yè)、民用電力設施建設及使用測試中。三相430系列433、434、435434II、435II、437II1740、1750、17601735Norma4000/5000單相43BVR1710Fluke電能質量分析儀Fluke430系列基本功能電能質量分析功能電壓測量：1-600-1000Vrms，準確度±0.1%電流測量：0-20kA，準確度±0.5%頻率測量：42.5~57.5Hz@50Hz，準確度±0.01Hz功率測量：1-20MW，準確度±1%諧波測量：DC，1~50次暫升暫降測量：0%~200%標稱電壓，準確度±0.2%不平衡測量：0~5%，準確度±0.15%閃變測量：Pst0~20，準確度±5%列表值瞬變電壓：±6kV，±15%光標讀數(shù)浪涌電流：0-20kA，準確度±1%Fluke430系列基本功能完全符合IEC61000-4-30A級性能功率和電能量損失分析控制信號電壓安全等級高600VCATIV/1000VCATIIIFluke430系列基本功能界面講座提綱電能質量現(xiàn)象的基本概念電能質量分析儀的功能和應用電能質量監(jiān)測及校準的國內(nèi)外相關標準規(guī)范電能質量分析儀校準所需Fluke標準器功能介紹電能質量分析儀的校準實例如何校準電能質量分析儀新的國際標準---IEC61000-4-302003年2月第一版2008年10月第二版適用范圍規(guī)范性引用文件術語和定義總則電能質量參數(shù)影響量的范圍和檢定執(zhí)行IEC61000-4-30：適用范圍IEC61000-4-30定義了50/60Hz交流供電系統(tǒng)中測量和解釋電能質量參數(shù)的方法此標準所包含的測量參數(shù)限于能夠在電力系統(tǒng)中發(fā)生的現(xiàn)象，包括電壓和/或電流參數(shù)等。此標準針對每個測量參數(shù)描述的測量方法目的在于任何符合一致性的儀器，在任何環(huán)境條件下，均可獲得可靠的、可重復性的和可比較的結果。IEC61000-4-30：測量儀器分級A級測量性能-高精度，例如：需要一致性的結果，用來解決爭端合同供電應用的依據(jù)行業(yè)標準S級測量性能-準確度較A級略低，如用于電能質量統(tǒng)計與調查合同供電應用的依據(jù)B級測量性能–準確度低，例如監(jiān)測電能擾動故障診斷等S級是IEC61000-4-302008年10月第二版新增加的B級即將被后續(xù)標準刪除、廢棄IEC61000-4-30：儀器定級測量A級測量需要在三種不同的電能質量狀態(tài)重復測試1種純正弦和平衡的電能質量狀態(tài)兩種變化的電能質量條件狀態(tài)9種電能質量參數(shù)：頻率、電壓幅值、閃變、不平衡、諧波、間諧波、信號電壓、瞬態(tài)電壓、快速瞬變S級的測量參數(shù)減少為7種，不包括瞬態(tài)電壓、快速瞬變在B級測量中，沒有特殊的電能狀態(tài)定義IEC61000-4-30：

A級要求的測試條件表3-A級測量不確定度測試狀態(tài)頻率閃變電壓幅值不平衡諧波諧間波中國電能質量國家標準GB/T15945-2008《電能質量電力系統(tǒng)頻率偏差》GB/T12325-2008《電能質量供電電壓偏差》GB/T12326-2008《電能質量電壓波動和閃變》GB/T15543-2008《電能質量三相電壓不平衡》GB/T14549-2011《電能質量公用電網(wǎng)諧波》GB/T24337-2009《電能質量公用電網(wǎng)間諧波》GB/T18481-2001《電能質量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓》電能質量測量行業(yè)標準：DL/T1028-2006《電能質量測試分析儀檢定規(guī)程》DL/T1028-2006

《電能質量測試分析儀檢定規(guī)程》適用范圍規(guī)范性引用文件術語和定義技術要求檢定條件檢定項目外觀及工作正常性檢查絕緣電阻和絕緣強度試驗電壓測量誤差的檢定頻率測量誤差的檢定諧波電壓、諧波電流測量誤差的檢定諧波有功功率的檢定閃變值的檢定三相不平衡度的檢定測量結果重復性檢定結果處理檢定周期講座提綱電能質量現(xiàn)象的基本概念電能質量分析儀的功能和應用電能質量監(jiān)測及校準的國內(nèi)外相關標準規(guī)范電能質量分析儀校準所需Fluke標準器功能介紹電能質量分析儀的校準實例如何校準電能質量分析儀電能質量分析儀校準所需標準1Fluke6105A/6125A/6135A/6145A

提供校準電能測量儀器所需的多種信號電壓0~1080V和電流0~20A/50A/80A可改變的功率因數(shù)：-180至+180相位0~100次諧波波動諧波(FluctuatingHarmonics)間諧波(InterHarmonics)閃變暫升暫降三相不平衡(6135A/6145A)足夠的準確度和溯源性電壓42ppm,電流47ppm相位0.002°功率62ppm6105A輸出菜單用鼠標點擊下列各項即選擇該功能L1/L2/L3/N

選擇輸出通道Enabled/Disabled

使能/禁止電壓或電流功能Sine/Harmonics純正弦／諧波Fluct：調制諧波Inter：

間諧波Flicker：閃變Dip：

暫升暫降6105A波形菜單用SELECTmenu鍵選擇設置選擇波形菜單Waveformmenu連續(xù)按

Escape鍵，到達上面頂級菜單在波形菜單可以編輯各種功能的參數(shù)設置（可以使用軟鍵操作，用鼠標點擊更方便）在Waveformmenu波形菜單，選擇各種功能參數(shù)：

諧波，調制諧波，間諧波，閃變，暫升暫降編輯

編輯

編輯

編輯

編輯

電能諧波

調制諧波

間諧波

閃變暫升暫降計數(shù)頻率鎖相諧波編輯軟啟動單位和標準接線端鈕后面板其他設置功率定義選擇（六種之一）當有閃變、調制諧波、間諧波、暫升暫降時無定義UnitandStandards:單位和標準相位單位:選擇弧度/度時間或周期：選擇秒或工頻周期閃變標準：IEC61000-4-151.1版本或2.0版本三相不平衡度:IEC標準或者NEMA標準FrontPanelTerminals前面板接線端鈕：電壓輸出方式選擇二線/四線輸出Rear

PanelOutput

Setting：后面板采樣脈沖和時鐘脈沖輸出控制6105A系統(tǒng)設置菜單

可以校準交流電壓表、交流電流表、功率表（三線／四線）、功率因數(shù)表、相位表、伏安表、無功功率表、電能表、繼電器測試儀、電量變送器、

諧波表、閃變表、電參數(shù)測量儀、電能質量分析儀、電能事件記錄儀…….6140B/6145A功率電能校準系統(tǒng)電能質量分析儀校準所需標準2單相校準-------Fluke52120A

提供校準電能測量儀器所需的多種信號與6105功率標準源閉環(huán)使用：

AC120A,0.014%優(yōu)于5720A

AC2A：0.034%輸出量程2A，20A，120A, 直流至10kHz電流輸出可浮動850V峰值或600V有效值Fluke的解決方案Fluke52120A

120A跨導放大器

配用線圈后可校準3000A/6000A大于1000A的電流鉗：Flukei3000Flukei6000大電流鉗的校準問題25

匝線圈校準鉗表，例如：Flukei3000柔性電流環(huán)的校準問題柔性電流環(huán)：均勻纏繞在非鐵磁性材料上的環(huán)型電流互感器。輸出信號是電流對時間的微分。具有電流可實時測量、響應速度快、不會飽和、幾乎沒有相位誤差的特點可應用于繼電保護，可控硅整流，變頻調速，電阻焊等信號嚴重畸變的場合。可用52120A/6kA線圈完美校準50匝線圈校準柔性鉗表，例如：Flukei6000Flex用MET/CAL軟件實現(xiàn)自動校準軟件性能儀器支持：全面支持6105A、52120A、8508A等189種標準器金牌用戶可直接擁有5000多個校準程序，支持1000多種UUT程序:既可直接執(zhí)行，也可查看源代碼，進行二次開發(fā)。接口:支持GPIB、RS-232、LAN、USB接口控制，也可手動鍵入，實現(xiàn)自動、半自動校準用MET/CAL軟件自動校準435諧波設置各次諧波1%的諧波含有率用MET/TEAM軟件實現(xiàn)資產(chǎn)管理軟件性能數(shù)據(jù)庫MicrosoftSQLServer報告CystalReport2011正式版報告模板可編輯，支持宏語言資產(chǎn)數(shù)據(jù)管理B/S結構，MET/TEAM基于瀏覽器運行管理功能全面、強大，支持自定義講座提綱電能質量現(xiàn)象的基本概念電能質量分析儀的功能和應用電能質量監(jiān)測及校準的國內(nèi)外相關標準規(guī)范電能質量分析儀校準所需Fluke標準器功能介紹電能質量分析儀的校準實例如何校準電能質量分析儀DL/T1028-2006

《電能質量測試分析儀檢定規(guī)程》適用范圍規(guī)范性引用文件術語和定義技術要求檢定條件檢定項目外觀及工作正常性檢查絕緣電阻和絕緣強度試驗電壓測量誤差的檢定頻率測量誤差的檢定諧波電壓、諧波電流測量誤差的檢定諧波有功功率的檢定閃變值的檢定三相不平衡度的檢定測量結果重復性檢定結果處理檢定周期如何進行？DL/T1028-2006

9.電壓測量誤差的檢定檢定所需標準Fluke6100系列單相或多相標準檢定點的選取單通道被檢儀器在額定電壓量程選取5~10個點多通道儀器每個通道按照單通道的檢點逐個檢定檢定方法標準源法：6100系列直接輸出，與被檢表單相或多相讀數(shù)直接比較6100系列設置純正弦基波1.用SELECTmenu鍵選擇輸出設置菜單Outputmenu使能選擇的通道并選擇正弦：2.

在波形菜單編輯RMS參數(shù)設置基波大小sineEnabledHarmonicsDisabledDL/T1028-2006

10.頻率測量誤差的檢定檢定所需標準Fluke6100系列單相或多相標準檢定點的選取選取被檢儀器額定電壓為基波電壓，額定頻率量程50Hz的，在頻率量程量程范圍內(nèi)以50Hz為基準選取5~10個頻率點。檢定方法標準源法：6100系列直接輸出，與被檢表單相或多相讀數(shù)直接比較6100系列單相或多相標準UUT6100系列設置基波頻率頻率鎖相諧波/功率軟啟動單位和標準接線端鈕后面板其他設置

Frequency：基波頻率，在16－850Hz之間選擇LineLock： 選擇是否與工頻(40-65.9Hz)鎖相

調制頻率間諧波正弦頻率DL/T1028-2006

11.諧波電壓、諧波電流測量誤差的檢定檢定所需標準Fluke6100系列單相或多相標準檢定點的選取單通道以額定電壓和頻率為基波電壓和頻率，按諧波檢定點表選取諧波多通道儀器每個通道按照單通道的檢點逐個檢定檢定方法標準源法：6100系列直接輸出所要求的諧波電壓和諧波電流，與被檢表單相或多相各次諧波讀數(shù)直接比較。6105A設置諧波方式頻率鎖相諧波編輯軟啟動單位和標準接線端鈕后面板其他設置V,I

andPowerModes

電壓電流諧波值編輯方式：AbsoluteRMS方式：以各諧波的有效值直接輸入，當諧波增加時，總有效值也增加。%ofRMS方式： 按總有效值的百分比輸入，當諧波增加時， 基波會減少，總有效值不變。%ofFundamental:按基波有效值的百分比輸入，當諧波增加時，總有效值會增加，基波保持不變。dBofFundamental:按基波有效值的分貝值輸入，當諧波增加時，總有效值會增加，基波保持不變。實際相當于上一種。6100系列設置諧波用SELECTmenu鍵選擇設置選擇波形菜單Waveformmenu連續(xù)按

Escape鍵，到達頂級菜單在Waveformmenu波形菜單，選擇EditHarmonics進入Harmonics諧波菜單進入Harmonics

諧波菜單，選擇GridEdit/GraphDisplayMode

（表格編輯/時域或頻域編輯）編輯諧波

諧波表格時域/頻域復位諧波拷貝粘貼使能/禁止波形6100系列設置相位正序:L2與L1基波電壓相位相差-120，L3與L1基波電壓相位相差+120正序:L2與L1基波電壓相位相差+120，L3與L1基波電壓相位相差-120零序：L3、L2與L1基波電壓相位相同在一相系統(tǒng)內(nèi)，以基波電壓相位為參考，基波電流相位和各次電壓諧波的相位都相對于基波電壓的相位諧波電流相位相對于基波電流的相位舉例：

基波電流Angle=40,3次諧波電壓Angle=30； 3次諧波電壓和電流的相位=30-40*3=-90

即3次諧波電壓滯后3次諧波電流906100系列諧波表格編輯在Waveformmenu波形菜單，選擇EditHarmonics進入Harmonics諧波菜單選擇GridEdit方式編輯諧波可以設置各諧波參數(shù)次數(shù)，

幅值，相位電壓電流相位同步編輯6100系列設置間諧波和分數(shù)諧波用SELECTmenu鍵選擇系統(tǒng)設置菜單Outputmenu使能選擇的通道：選擇設置正弦/諧波信號：選擇設置間諧波信號：用SELECTmenu鍵選擇設置選擇波形菜單WaveformMenu連續(xù)按

Escape鍵，到達頂級菜單用軟鍵選擇EditInterharmonics（編輯間諧波）設置各個間諧波的Amplitude幅值Frequency頻率Enable使能此間諧波按OPER鍵輸出Inter視頻演示：諧波電壓電流校準DL/T1028-2006

12.諧波有功功率的檢定檢定所需標準Fluke6100系列單相或多相標準檢定點的選取單通道以額定電壓和頻率為基波電壓和頻率，按諧波功率檢定點表選取諧波每次注入單一頻率的諧波功率多通道儀器每個通道按照單通道的檢點逐個檢定檢定方法標準源法：6100系列直接輸出所要求的諧波電壓和諧波電流，查看6100的諧波功率指示，與被檢表單相或多相各次諧波功率讀數(shù)直接比較。6100系列的功率指示6100用戶可選擇六種無功功率定義之一BudeanuFryzeKusters&MooreShepherd&ZakikhaniSharon/CzarneckiIEEE工作組注意有關定義：有功功率P

ActivePower虛功率

Q

ReactivePower無功功率N

NonactivePower

僅在純正弦時，無功功率=虛功率

Q=N基波視在功率總視在功率諧波視在功率IEEE工作組關于功率的定義IEEE工作組功率定義的建議定義(6100B/6105A):Watts

有功功率；P VA

視在功率；S

W/VA(pf) 功率因數(shù)N

無功功率（Nonactive

Power) Sn

除基波外的視在功率P1

基波功率

S1

基波視在功率

Q1

基波虛功率（Reactive

Power）Ph

諧波有功功率

Sh

諧波視在功率

Nh

諧波無功功率DL/T1028-2006

13.閃變值的檢定1檢定所需標準Fluke6100系列單相或多相標準檢定點的選取檢定閃變值的電壓宜選取230V（50Hz）短時閃變值為1時，電壓變動頻率、變動幅度及變動量按下表設置多通道儀器每個通道按照單通道的檢點逐個檢定DL/T1028-2006

13.閃變值的檢定26100系列單相或多相標準UUT檢定方法標準源法：6100系列直接輸出，得到閃變標準值，10分鐘后由被檢儀器得到短時閃變示值Pst，2小時后得到長時間閃變值Plt

，與被檢表單相或多相讀數(shù)直接比較。6100系列設置閃變用SELECTmenu鍵選擇系統(tǒng)設置菜單Outputmenu使能選擇的通道：選擇設置正弦/諧波信號：選擇設置閃變信號：用SELECTmenu鍵選擇設置選擇波形菜單WaveformMenu連續(xù)按

Escape鍵，到達頂級菜單用軟鍵選擇EditFlicker

（編輯閃變）Flick6100系列設置閃變IEC61000-4-15（1997/2003/2010)閃變表標準：230V和120V系統(tǒng)DL/T1028-2006電能質量分析儀檢定規(guī)程：短期閃變嚴重度PST可由編程電壓計算出來

ΔV／V調制深度,CPM，調制頻度（變化次數(shù)/分）Pst

短期閃變值,Pinst

瞬時閃變值Waveform調制信號波形DutyCycle矩形調制占空比按OPER鍵輸出5種特定閃變（IEC2.0）Extended

Functions頻率變動 多次過零 邊帶諧波相位劇變

占空比變化6100系列設置閃變IEC61000-4-15:2010閃變表標準：230V和120V系統(tǒng)基本閃變：Pst=1時的條件，注意與1997/2003標準稍有不同230V50Hz與230V60Hz差別不大矩形調制CPM電壓變化

DV/V(%)120V燈50Hz系統(tǒng)120V燈60Hz系統(tǒng)230V

燈50Hz系統(tǒng)230V

燈60Hz

系統(tǒng)13,1783,1812,7152,71922,5612,5642,1912,19471,6941,6941,4501,450391,0451,0400,8940,8951100,8440,8440,7220,72316200,5450,5480,4070,40940003,426不需測試2,343不需測試4800不需測試4,837不需測試3,263矩形調制CPM電壓變化DV/V(%)12,7222,2171,46390,9051100,72516200,402IEC61000-4-15:1997230V互感器接入的閃變儀IEC61000-4-15閃變表標準：230V和120V系統(tǒng)互感器接入的閃變儀輸入電壓常為57.7V校準此類閃變表時，先按230V設置Pst可由編程電壓計算出來，設置ΔV／V調制深度, 注意：新標準與DL/T1028稍不同設置CPM，調制頻度（次/分），再設置電壓為57.7V使用同樣的

ΔV／V使用同樣的CPM按OPER鍵輸出，閃變儀應顯示230V時的閃變值DL/T1028-2006

14.三相不平衡度的檢定檢定所需標準Fluke6100系列多相標準，如6145A檢定點的選取以額定電壓和頻率為基波電壓和頻率，電壓分別按三相不平衡度2%和4%測試，電流按三相不平衡度10%和30%測試。檢定方法標準源法：6100系列按選取的不平衡度預置計算得出的三相電壓和電流進行設置，與被檢表不平衡度讀數(shù)直接比較。6140系列UUT6100系列設置三相不平衡不平衡度NEMA:線電壓有效值與三相線電壓平均有效值的最大偏差與三相線電壓有效值的百分比

6100系列設置直流電壓和直流電流直流電壓和直流電流是0次諧波，需要使能諧波功能。

選擇AbsoluteRMS絕對有效值輸出設置基波幅值為零，設置0次諧波DCOffset直流偏置值直流電壓輸出范圍：0V～504V直流電流輸出范圍：0A～10A6100系列設置調制諧波在FluctuatingHarmonics調制諧波按

Waveshape

軟鍵設置各個諧波的

Harmonic諧波次數(shù)，Ampitude諧波幅值，Angle初相角設置各個調制諧波的Depth調制深度Frequency調制頻率Waveform調制波形DutyCycle，（方波）占空比按OPER鍵輸出前一諧波下一諧波諧波調制波形拷