电能质量标准的新进展

电能质量标准的新进展 4供用电第26卷第5期 2009年1O月 电能质量标准的新进展 林海雪 (中国电力科学研究院,北京100192) 摘要:介绍了国际电工技术委员会(IEC)和美国电气电子 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师协会(IEEE)电能质量标准概况,综述了近 年来我国在电能质量标准方面的制定,修改情况,提出了完善我国电能质量标准体系的若干建议.. , 关键词:电能质量;标准;制定;修订 中图分类号:TM92文献标识码:B文章编号:1006—6357(2009)05—5 NewProgressonPowerQualityStandards LJNH?”e (ChinaElectricPowerResearchInstitute,Beijing100192,BeijingChina) Abstract:ThepaperintroducesthepowerqualitystandardsofInternationalEIectrotechnicalCommissi on(IEC) andInstituteofElectricalandElectronicsEngineers(IEEE),outlinestheestablishmentandmodificatio nof nationalpowerqualitystandardsrecentyearsinChina,presentssomesuggestionsforperfectingnational power qualitystandardsystem. Keywords:powerquality;standard;establishment;modificatior/ 电能质量关系到电力系统和电气设备的安全 和效率,关系到节能降耗,关系到生产,日常生活 以及国民经济的总体效益.实施对电能质量的科 学监管是建设节约型社会的重要条件之一.电能 质量标准是判断电能质量的基本技术依据.2000 年以来,为适应电网的发展和电力市场的变化,国 内外均加快了电能质量标准的制定,修订步伐. 本文扼要介绍国际电工委员会(IEC)和美国电气 电子工程师协会(IEEE)电能质量标准概况,综述 近年来我国对电能质量标准的进展,并提出完善 我国电能质量标准体系的若干建议. 1IEC电能质量标准 为了统一各国电气设备或系统的电磁环境, 以促进电气和电子技术领域有关标准的国际化, IEC于1973年建立了第77技术委员会(1EC/TC 77),主要研究”设备或系统在其电磁环境中_能正 常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的 电磁骚扰的能力”_】].IEC/TC77下设:IEC/SC 77A(研究低频现象),IEC/SC77B(研究高频现 象),IEC/SC77C(研究瞬时高能现象)3个分技 术委员会.IEC对低频和高频的划分界线是9 kHz,高于9kHZ为高频,9kHz及以下为低频. 显然,在电力系统中,主要涉及低频和高频传导电 磁现象.IEC/TC77的工作成果以IEC61000系 列电磁兼容(EMC)标准文件出版,EMC的范围 既有低频也有高频,既包括传导性也包括空间电 磁场干扰.?该系列标准,目前包括7个部分,每个 部分又分成若干项,以国际标准或技术报告形成 出版.技术报告(TR)按内容标明类型,共分三 类,各类性质上有所不同L2].在上述框架内,IEC 出版了大量与电能质量相关的标准,其中相当部 分已被我国采用,作为国家标准(见表1).使用 这些标准时应注意,标准中的EMC水平只是为 了协调目的而定出的一个参考值,而不能把EMC 水平完全等同于电能质量的限值,两者既有密切 联系,又有所区别.但有了这一参考值,便可以采 用适当的方法和裕度,确定干扰源发射限值,电网 电能质量标准以及电气设备抗扰限值. 从表1可以看出:?大多数与电能质量有关 的IEC标准文件已被等同采用为我国国家标准 文件;?已被采用为我国国家标准文件的相应 IEC标准文件,有的已修改,有了新版本,但相应 的国家标准尚未修改,例如表1中序号为.3,4,13 的国家标准;?有些IEC国际标准尚未被采用为 国家标准,而实际上已在应用,如序号为18,19的 林海雪:电能质量标准的新进展5 IEC标准.一般,IEC标准的新版本与老版本相 比,均有实质性修改,所以对应的国家标准也应作 及时修改. 表1IEC61000系列电能质量标准及对应的国家标准 序号1E标准标准名称对应的国家标准 (技术报告)编号 IEC61000—1一l电磁兼容基本术语和定义GB/T17624.1—1 1992(TR)的应用与解释1998 IEC61000—2—1:公用供电系统低频传导骚GB/Z18039.52 扰及信号传输的电磁环境2003199o~TR3) IEC61000—2—2: 公用低压供电系统低频传GB/T18039.3 3导骚扰及信号传输的兼容(IEC61000—2—2:2002(国际标准) 水平1990版) GB/Tl8039.4 IEC61000?2-4:l工厂低频传警扰的兼容20034 水平(忸C.61000—2—4:2002(国际标准) 1994版) IEC61000—2—5:GB/Z18039.1— 5电磁环境的分类?996(TR2)2000 - ? IEC61000—2—6:工设备电源低频传导骚GB/Z18039.2—6 1996(TR3)扰发射水平的评估2000 IEC6l000—2—8:公用供电系统电压暂降和7 2002(TR)短时中断的统计测量结果 IEC61000—2-12: 公角中压供电系统低频传 8导骚扰及信号传输的兼容,.2003(国际标准) 水平 IEC61000—3—2:谐波电流发射限值(设备每9GB17625 .12.03 2001(国际标准)相输入电流?16A), 对每相额定电流?16A且 _IEC61000—3—3t无条件接人的设备在公用? 1O低压供电系统中产生的电GB176Z5.2—20072005(国际标准) 压变化,电压波动和闪烁的 限制 „ 磁C61000—3—4:对额定电流大于16A的设GB/Z17625 .6— 1l备在低压供电系统中产生1998(TR)2003 的谐波电流的限制 对额定电流大于是6A的 IEC6i000—3—5:设备在低压供电系统中产GB/Zl7625.3—12 l994(TR2)生的电压波动和闪烁的限2000 制 IEC61000—3—6: 畸变装置联接到中,高压及GB/Z17625.4— 13超高压电力系统发射限值2000(IEC6100—3—2008(TR) 的评估6:l996) IEC61000—3—7:中,高压电力系统中波动负GB/Z17625.5—14 1996(TR3)荷发射限值的评估2000 IEC61000—3—8:低压电气设施上的信号传 15输——发射电平,频带和电1997(国际标准) 磁骚扰水平 公用低压供电系统中电压 IEC61000—3一l1:变化,电压波动和闪烁的限16 2000(国际标准)值——额定电流75A以上 并需有条件连接的设备 续表 IEC标准序号标准名称对应的国家标准 (技术报告)编号 IEC61000—4—7: 供电系统及所连设备谐波,GB/T17626 .7— 17谐闻波的测量和测量仪器20082002(国际标准) 导则 IEC61000—415:闪变仪——功能和设计规18 1997(国际标准)范 lEC61000—4—30: 19电能质量测量方法2003(国际标准) IEC61000—5—1:安装和缓减导则——第120 1996(TR3)节:一般考虑 IEC61000—5—2:安装和缓减导则——第221 1997(TR3)节:接地和电缆敷设 IEC61000—21风力发电机组电能质量测22GB/T20320-- 2006 2001量和评估方法 注:?IEC的国际标准,一般等同采用为国冢强制性标准(GB)或推荐性标 准(GB/T); ?IEC的技术报告,一般等同采用为国家标准指导性技术文件(GB/Z); ?如IEC标准有修改版本,而国标尚未修改,则在国标下面标明等同 采用的IEC版本. 另外,还须指出,IEC/TC77是专注于EMC 的标准化,而从2003年开始,IEC/TC8工作范 围由原来”电压,电流等级和频率标准化”扩展到 电能质量领域,改名为”电能供应系统方面”(Sys— temAspectsofElectricalEnergySupply),其发 布的标准框架中包括:术语,电力系统可靠性,连 接规程,运行,电网职责,计量,通信,电能供应的 特性(包括电压,电流,频率标称值及其变动范围, 供电的连续性,电压暂降,过电压/欠电压,电压不 平衡,电压波动以及谐波和间谐波等)L3].IEC/ TC8和我国”全国电压电流等级和频率标准化技 术委员会”(SAC/TC1)对口. 2美国IEEE电能质量标准 美国的国家标准主要由IEEE制定.IEEE 在国际上是一个非常有影响的组织.每年组织举 办300次左右的技术交流会.至今,全世界约 3O的有关技术文献出自IEEE.IEEE已制定 了900多项标准,另外还有700项左右的标准正 在制定中L6]. IEEE电能质量分委会成立于2002年,下设 多个工作组,分别负责谐波,电压质量,电能质量 监测,电能质量分析和治理措施,以及电能质量教 育等标准化工作.在此之前,美国也已制定了不 少电能质量方面的标准,1990年以后出版的主要 6林海雪:电能质量标准的新进展 标准见表2. 表2美国IEEE电能质量标准(1990年以后出版) 序号lEEE标准编号标准名称说明 IEEEStd399—工业和商用电力系统分析1 199O推荐导则 IEEEStdC62.低压交流电力回路中浪涌2 4l,1991电压推荐导则 IEEEStd519—电力系统中谐波控制推荐是1992年标准的3 2005规程和要求修订版 IEEEStd110O—对于电力和接地敏感的电4 l992子设备推荐规程 IEEEStd13O3静止无功补偿器现场试验是GB/T20297— 2006的主要参考l994导则 标准 IEEEStd446一一对于工业和商用紧急和备6 1995用电源系统的推荐规程 IEEEStd1159, 7电能质量监测推荐规程l995 IEEEStd125O对电压瞬时扰动敏感设备是1995年标准的8 2002的服务导则修订版 电力系统中应用谐波限值是lEEEStd519— 9P5l9A/D5,19961992标准的补充细的导则 则 IEEEStd1346—电力系统与电子加工设备10 1998兼容性评估的推荐规程 IEEEStdCA7.1l0供非线性负荷电流时,确定l1 — 1998变压器容量的推荐规程 IEEEStd1031—输电用静止无功补偿器的是GB/T20298 122006的主要参考标2000功能 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 准 IEEEStd1459—在正弦,非正弦,平衡或不 13平衡条件下电能质量测量2000 的定义(试用标准) P519.1/D8b,电力系统中应用谐波限值是P519A/D5,1996l4 2003的导则(草案)标准的修改版 IEEEStd】l59.3电能质量数据交换格式推15 2oo3荐导则? 交流供电系统中电能质量l6Pl159 . 1未见正式文本测量的推荐规程 应用电力电子技术改善 l7P14091kV,38kV配电系统电能未见正式文本 质量导则 交流电力系统中电压闪变18Pl453未见正式文本 测量和限值的推荐规程 确定电压暂降指标的推荐19P1564未见正式文本 规程 电能质量术语汇总标准草20P1433/D5A . l999案 从表2可以看出,美国对电能质量领域标准 化工作起步较早,涉及面较广,与IEC61000系列 标准相比,虽然系统性方面欠缺一些,但内容上有 一 定的互补性,表现在:?针对敏感负荷供电,已 发布多项标准(见表2中序号为4,8,1O的标准); ?对于电能质量测量给予相当的关注(见表2中 序号为7,15,16,18的标准);?对谐波标准补充 了实施导则(见序号为9,14的标准);?对于电能 质量改善措施,制定了不少规程和导则(见序号为 2,5,12,17的标准);?涉及电能质量术语,分析 和关键的理论问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 也制定了一些导则或标准(见 序号为1,l3,20的标准). 如上分析,从应用角度,美国IEEE标准提供 了不少电能质量方面实用技术和相关准则,是很 有参考价值的,但在内容叙述的规范性方面不如 IEC标准,内容较庞杂. 3我国电能质量标准制修订概况 从上世纪80年代开始,改革开放促进了我国 经济快速发展,电网负荷结构发生很大的变化. 随之,电能质量问题渐显突出,国家标准主管部门 将制定电能质量系列标准列为重点项目之一,同 时大量引进以IEC61000系列为主的先进国际标 准(均为等同采用,见表1).至今,由国内标准化 技术委员会及相关行业标委会组织制定的电能质 量方面标准主要有以下几类. 1)”电能质量指标”国家标准7项:?GB/T 12325--2008<<供电电压偏差》;?GB/T12326— 2008<<电压波动和闪变》;?GB/T14549--1993 《公用电网谐波》;?GB/T15543--2008<<三相电 压不平衡》;?GB/T15945--2008<<电力系统频率 偏差》;?GB/T18481—2OO1《暂时过电压和瞬态 过电压》;?《公用电网间谐波》(报批稿). 2)”电能质量测量”国家标准1项:GB/T 19862--2005<<电能质量监测设备通用要求》. 3)电能质量相关设备的国家标准1项:GB/ T10236--2006<<半导体变流器与供电系统的兼容 及干扰防护导则》. 4)”电能质量治理设备(装置)”国家标准3 项:?GB/T20297--2006<<静止型无功功率补偿 装置(SVC)现场试验》;?GB/T20298--2006<<静 止型无功功率补偿装置(SVC)功能特性》;?《输 配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验》(报 批稿). 5)”电能质量”行业标准计有13项:?DL/T 1010.I,1010.5—2O06《高压静止无功补偿装 林海雪:电能质量标准的新进展7 置》;?DL/T1028--20066电能质量测试分析仪 检定规程》;?DL/:T1053—2007~电能质量技术 监督规程》;?《电能质量术语》(报批稿);?《电能 质量监测装置运行规程》(报批稿);?《电能质量 监测装置技术规程》(送审稿);?《串联电容器补 偿装置一次设备预防性试验规程》(送审稿);? 《串联电容器补偿装置控制保护系统现场检验规 程》(送审稿);?《低压有源电力滤波装置》(征求 意见稿);?《链式STATCOM系列标准》(制定 中);?《电能质量评估技术导则》(制定中);? DL5O(]一1992~电压监测仪订货技术条件》;?《低 压晶闸管投切滤波装置技术规范》(报批稿). 从上述统计中可以看出,12项国家标准中有4 项是2008年修订的,修订的宗旨是要提高标准的科 学性,实用性和可操作性,要做到既向国际先进标准 靠拢,又符合国情.在其余国家标准中,《公用电网 间谐波标准》(报批稿)已于2009年年初完成,《公用 电网谐波标准》修订工作预计2009年底完成. 行业标准是国家标准的必要补充和细化.从 上述统计中可以看出,近年来,在电能质量领域, 行业标准已受到关注,并有长足进展,这个趋势随 着电能质量产业.(监测和治理装置等方面)的崛 起,必有更快的进展. 4关于完善我国电能质量标准体系的若 干建议 我国电能质量标准方面尚有大量工作要做. 电能质量应遵循《中华人民共和国电力法》(下称 《电力法》)的规定,制定相关的国家标准,行业标 准(或地方标准),企业标准等,构成一个标准体 系;在内容上,应包括电网中电能质量指标,相关 产品的制造技术和运行规范以及电能的交换,电 价等;有关电能质量问题应广泛渗透到电力规划, 设计,安装,试验,运行和管理的规程中. 现行《电力法》(于1996年4月起实施)中关 于电能质量的规定存在一定不足,基本上只强调 供电企业责任.维护公用电网的电能质量是供电 企业和用户的共同责任,尽管供电企业应起主导 作用.按《电力法》规定,上网电价应实行”同网同 质同价”,此条规定实际上是对电能长期执行”以 量计价”的重要补充,但至今未见颁布相应的行政 执行规定.实行”同质同价”,就是意味着”优质优 价”,”劣质低价”,并必然导致”污染罚款”,这是促 使电能质量提高的经济杠杆,具有十分重要的意 义.当然,由于电能质量问题的复杂性,”同质同 价”难以一步到位,宜由简到繁分步骤,分指标实 施,并先做好试点工作l_7]. 2004年,全国电压电流等级和频率标准化技 术委员会秘书处主持完成了由国家发改委下达的 《电能质量标准体系完善化研究t》研究项目,该项 目研究报告提出的电能质量标准框架如下]. 1)术语. 2)限值和基本要求系列标准,包括以下10 个指标:?供电电压偏差;?电力系统频率偏差; ?谐波(包括间谐波);?电压不平衡度;?电压波 动和闪变;?电压暂升,暂降;?短时和长时断电; ?暂时过电压和瞬态过电压;?电压波形缺口;? 信号电压. 3)监视,测量,评估方法系列标准. 4)监视,测量,分析仪器设备系列标准. 5)电能质量控制装置及应用导则系列标准, 包括用于吸收惠网谐波,改善电网静态和动态电 能质量特性的设备,装置及其应用标准,涉及:? 静止无功补偿装置(SVC);?串联补偿装置 (SC);?无源滤波兼无功补偿装置(PF);?晶闸 管投切电容器或电抗器(TSc或TSR);?有源电 力滤波器(APF);?静止无功发生器(SVG)等. 6)电能质量管理的系列标准,此系列标准需 结合电力监管体制的改革和完善,在不断总结国 内外电力市场运行经验基础上逐渐形成. 上述电能质量标准框架通过了专家组评审, 得到认可,并将在标准委员会逐年工作 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 中予 以安排 5结语 电能质量标准化工作随着电能质量重要性的 提高,电能质量产业的崛起以及电力市场的发展, 受到广泛的关注.国内近年来制定和修订电能质 量标准的工作已大大加快:?电能质量指标的6 项国家标准中5项已经完成(或正在)修订;?电 能质量测量,相关电气设备以及治理设备(装置) 的标准也已有少量发布;?一批行业标准已经完 成(或正在)制定;?在国家发改委支持下,完成了 (下转第15页) 王勇,等:新一代智能配电网管理平台15 行对比,情况最好的5家电力公司都是采用了 DMS/OMS集成解决 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .__ - 6ENMAC的应用方案 美国的Austin电力公司是美国第九大公共 电力公司,2008年9月与GE能源集团签署了智 能电网的第一期试点项目.包括部署了配电网管 理系统,停电管理系统和地理信息系统,为能源技 术设计一个新的,清洁的能源基础设施和平台. 该智能电网的方案给Austin电力公司带来 了如下的好处:降低了配电网的网络损耗;优化了 电网资产;降低了峰值时的用电量;提高了控制中 心日常的运行效率;减少了AustinEnergy的停 电事故,即使在故障发生时,也能快速地恢复,提 高了系统的可靠性. 7结语 ENMAC遍布英国,美国,瑞典和澳大利亚等 发达工业国家,积累了大量的配电网自动化领域 的成熟经验.随着智能电网的不断发展,作为新 一 代智能电网平台的ENMAC也在不断的完善. 收修改稿日期:2009年9月 王勇美国通用电气(GE)中国研发中心能源集团高级软 件工程师,长期从事EMS和DMS系统开发 苏波留学博士,美国通用电气(GE)中国研发中心能源 集团输配电技术总监,主要从事电务GIS,EMS, DMS,基于CIM的模型管理,智能电网的研发和应 用推广工作 (上接第7页) 《电能质量标准体系完善化研究》项目,提出了较 完善的电能质量标准框架. 本文着重指出,电能质量标准化工作尚有大 量工作要做,现行《电力法》中关于电能质量的规 定存在一定不足,”同网同质同价”的相关行政规 定应尽快制定发布.还应加大引进国外先进标准 力度,及时跟踪其变化. [1] I-2] [3] [4] 参考文献 姚世全.电磁兼容标准实施指南[M].北京:中国标 准出版社,1999. 林海雪.谈IEC61000系列标准文件对电网谐波国 标的指导作用[J].电力设备,zoo3,4(2):45—48. IEC:TechnicalCommitteeN08:SystemAspectsof ElectricalEnergySupply[S].2003—06—27. IEC:ReportontheactivityofAHG3ofTC8: “Characteristicsofenergysupplied”JR].2004—09— 1?7. IEC:TechnicalReportIEC/TR62510”Standardi— zingthecharacteristicsofelectricity”[R].Edition 1.02008—06. 李世林,刘军成.电能质量国家标准应用手册[M]. 北京:中国标准出版社,2007. 林海雪.谈我国电能质量法规和标准的进一步完善 [J].电能质量(信息快递),2006(4):1—4. 全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书 处.《电能质量标准体系完善研究》项目研究报告 [R].2004.11. 国家电网公司科技部组编.国家电网公司技术标准 体系表(2007版)[M].北京:中国电力出版社, 2008. 收稿日期:2009年7月! 林海雪教授级高级工程师,全国电压电流等级和频率标准 化技术委员会,电力行业电能质量和柔性输电标准 化技术委员会顾问,长期从事电能质量标准制定和 治理工程的研究,开发和应用 (上接第11页) [2]苏欣,唐巍.农村电网性能评价指标体系研究 [J].沈阳农业大学学报,2005(36):721—723. [3]胡蓉,张焰,范超,等.配电网规划后评估指 标体系的研究[J].华东电力,2007(5):762—766. E4]卢元荣.中国电网建设[M].北京:中国电力出版社, 2002. [5]范明天,张祖平.中国配电网发展战略相关问题研 究[M].北京:中国电力出版社,2007. [6]范明天,张祖平,岳桑宾.配电网络规划与设计[M]. 北京:中国电力出版社,1999. 收稿日期:2009年7月 梁双礞士研究生,中国电力科学研究院,研究方向为城 市电网规划技术 范明天博士,教授级高级工程师,中国电力科学研究院杂 志社总编,长期从事电网规划工作 ]]]]]