文/张大宇 信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司　四川成都　610000

建筑电能质量监测分析

文/张大宇 信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司四川成都610000

随着社会经济的高速发展，人们生活水平的不断提高，电能的需求也不断增加。然而电能并不是只需要按时按量供应就可以了，现在工农业生产的发展需要对建筑电能质量有更高的要求，这就要求对建筑电能质量分析及监测技术进行研究。本文先是以详细介绍建筑电能质量各个参数的形式来简述建筑电能质量这个名词的具体内涵，然后再分别介绍建筑电能质量分析技术和建筑电能质量监测技术，希望给建筑电能质量的提高提供一些参考和借鉴。

建筑电能质量；分析；监测技术

一、简述建筑电能质量

建筑电能质量可以理解为：导致电力设备异常工作的电压、电流或者频率偏差，造成电力设备故障或者不能正常运行的电力问题都属于建筑电能质量的问题。

（一）电压偏差

电压偏差表示电压在正常工作过程中实际电压和标准电压之间的差值相对于工作标准电压的百分数。

公式表示如下：

电压偏差（%）=（实测电压值-标称电压）/标称电压×100%

按照给出的公式，先用仪器测试出实际的电压值，再用实际电压值减去标准电压值，得到的结果除以标准电压值就可以算出电压偏差值，为了测试准确应该多测试几次，而且每次测试的周期应该不重合。

（二）频率偏差

频率偏差表示电压在正常工作过程中频率的实际值和标准值之间的差值。电力系统要能正常工作，那么电压工作时的频率要在标准的频率范围内，这样系统的设备就可以更加经济、更加可靠。

（三）电压波动和闪变

电压波动是指设备运行时引起的一些电压的变动或者是连续的电压改变，电压波动的数值可以用下面的公式求出。

电压波动经常会导致一些电力设备无法正常工作，也就是说这些设备正常工作需要一个稳定的电压，而不是不断变动的波动电压。

电压闪变表示的是电压波动导致的非正常照明状况会引起人眼形成一种视觉感受，这种变化经常用白炽灯的通光量来表示。这种电压闪变的原因有许多，比如供给电压的波动、照明设备以及人眼的视觉感受等。

（四）三相电压不平衡

三相电压不平衡表示的是三相电压在电力系统中的幅值不匹配，而且它们之间幅值的数值差值不在规定的许可范围之内，这种不平衡度可以用下面的公式来表示。

二、建筑电能质量分析技术

建筑电能质量分析技术在实际应用中大量使用的方法主要有三种，下面作简要的介绍。

（一）时域仿真法

建筑电能质量指标中有许多指标是定义在时域中的，所以时域仿真法在实际工作中能被经常用到。时域仿真法指的是使用一些时域仿真软件来分析建筑电能质量问题中各种各样的暂态问题，可以很直接地测量出这些指标数值。然而现在用到比较多的时域仿真软件主要有两种，一种是EMTP、EMTDC、NETOMAC等系统暂态仿真软件，另一种是SPICE、PSPICE、SABER等电力电子仿真软件。

（二）频域分析法

频域分析法是分析非正弦周期性电路的一种主要方法，大部分应用在建筑电能质量中谐波问题的研究，比如频率扫描、混合谐波潮流计算等。

（三）数学变换法

这种方法中用到的数学变换方法指的是傅里叶变换法、短时傅里叶变换以及小波变换等，下面简要的说明这些数学变换方法。

傅里叶变换法是用来分析电波信号的一种方法，可以分析一些信号的具体成分，例如正弦波、方波以及锯齿波等，可以用下面的公式来表示。

短时傅里叶变换法与傅里叶变换法相关，要用到一个时频部分变化的窗函数，能计算出各个不同时刻的功率谱，这种方法能用来确定时变信号在部分范围内正弦波的频率和相位。

小波变换方法作为一种新的数学变换分析方法，是时间和频率的局部变换，可以通过变换来完全突出问题某些方面的特点，一方面延续了短时傅里叶变换法时频部分变化的思想，另一方面又改善了短时傅里叶变换方法中窗口大小变化不因频率改变而改变的缺点。

三、建筑电能质量监测技术

所谓的建筑电能质量监测技术就是使用合乎标准的测试设施来测量电网中关键的建筑电能质量有关参数，再把测量出的参数数值和参数的极限值进行对比，从而分析得出有用信息。实时测量各种建筑电能质量参数以及采集这些参数的实时数据，可以确保电力系统正常工作时能对设备的工作情况进行观察、记录与动态分析，使电力系统的监测得到优化，以便于快速知道电能的质量情况，而要做到这些都需要利用建筑电能质量监测技术。

然而要了解建筑电能质量现状，需要监测的数据很多，而且大多是瞬时变化很大的。传统的建筑电能质量监测设备采用的方法是分析电力系统工作时的模拟信号，分析过程复杂而且检测设备使用时有使用限制，于是监测不一样的建筑电能质量参数时只能利用专门的监测设备，这样就给建筑电能质量监测带来了一些难度。现在的建筑电能质量监测设备利用的是以微处理器为核心的数字式仪表，其核心技术就是DSP，能使监测达到信息共享、数据交换的效果，也为建筑电能质量监测提供了便利，是传统监测设备所不能达到的。

建筑电能质量监测设备的设计具体分为硬件设计和软件设计。建筑电能质量监测设备的硬件设计就是使建筑电能质量监测设备实现对建筑电能质量五个参数的监测，具体分为电源方面、信号方面、数据方面和通讯方面等。建筑电能质量监测设备的软件设计就是利用网线或者电话线将后台应用程序和前置硬件连接起来完成一点对多点的通讯，而前置硬件由一个个数字信号处理器DSP构成。

总结：

现在人们生活越来越现代化，城市工业化进程越来越快，需要用电的装置越来越多，而且对优质电能的需要越来越多，于是建筑电能质量越来越受到关注。要提高建筑电能质量就要对建筑电能质量实时进行监测分析，这需要有特定的监测设备。本文研究的就是建筑电能质量分析和监测技术，希望通过对建筑电能质量问题的研究来实现供用电设备的正常可靠运行。

[1]刘盈,李敏.建筑电能质量监测分析[J].现代建筑电气,2012,07:48-53.

[2]朱瑞.建筑电能质量分析及监测技术研究[D].西安建筑科技大学,2010.

[3]鉴庆之.建筑电能质量分析及监测技术的研究[D].山东大学,2005.