引言

供電電能質量是電力工業(yè)的重要指標，它涉及發(fā)、供、用各方面投資者、經營者的權益。優(yōu)良的電能質量對保證電網和廣大用戶的電氣設備及各種家用電器的安全經濟運行、國民經濟各行各業(yè)的正常運作、產品質量以及提高人民生活質量具有重要意義。

近年來，隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，特別是冶金工業(yè)、電氣化鐵路、化學工業(yè)的發(fā)展及電力電子設備的普及，使系統(tǒng)中的非線性負荷及沖擊性負荷日益增加，系統(tǒng)中的非線性（諧波）、非對稱性（負序）和波動性（閃變）日趨嚴重，已引發(fā)不少異常和事故（例如電機的燒損、電能計量誤差大、變壓器過熱、電容器不能正常投運、繼電保護和自動裝置誤動跳閘等），對電網和廣大用戶的電氣設備和各種家用電器造成了嚴重危害。特別是對于敏感負荷，如計算機芯片制造廠、半導體生產廠、造紙廠等，若電壓下降幾十ms，就會導致生產設備不能正常工作和出現大量廢品，因此，電能質量問題已引起廣泛關注。

目前各國都十分重視電能質量的監(jiān)測與分析，我國已先后頒布了有關電能質量的6個國家標準，即

GB/T12325?90電能質量供電電壓允許偏差；

GB/T14549?93電能質量公用電網諧波；

GB/T15543?95電能質量三相電壓允許不平衡度；

GB/T15945?95電能質量電力系統(tǒng)頻率允許偏差；

GB/T12326?2000電能質量電壓允許波動和閃變；

GB/T18481?2001電能質量暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓。

另外，還制定了《電網電能質量技術監(jiān)督管理規(guī)定》（電綜[1998]211號）。因此，為了保證供電系統(tǒng)和廣大用戶的電氣設備和各種家用電器的安全經濟運行，有必要對重要變電站的電能質量、各項指標進行監(jiān)測和分析，為工程建設和事故分析提供準確的歷史數據和基礎數據。

福祿克公司推出的電能質量分析儀F43B，就是為廣大從事發(fā)電、輸電、用電系統(tǒng)工作的人員提供的便攜式電能質量測量分析工具。

1 F43B的性能

F43B電能質量分析儀是目前唯一的一種將示波器、萬用表和電能質量分析儀集合于一體的手持儀器。對于斷路器運作，變壓器過熱，電機燒毀，電燈閃動，無論何種電能質量問題，F43B電能質量分析儀都可以找到問題所在。這種堅固的便攜式儀器可以滿足診斷電能質量和一般電氣設備故障的需要。它也是用于常規(guī)電力維護，預防事故發(fā)生的理想工具。F43B在原來的F43基礎上將最有用的電能質量分析儀，萬用表以及示波器集成在一個堅固、便攜、易用的測試儀器里。只須從主菜單中選擇測量的項目，剩下的事情全部由儀器自動完成。

F43B的外型如圖1所示。

F43B具有以下特點：

——集功率諧波測量儀，示波器和萬用表于一身；

——包括真有效值電壓、電流、真功率因數，諧波、諧波相位、諧波失真總量（THD）等眾多測量功能，諧波測量高達51次；

——大屏幕、高亮度顯示電壓、電流波形和諧波頻譜、電壓通道可至20MHz，電流通道可至15kHz，一個屏幕同時顯示，便于故障和諧波分析；

——動態(tài)數據存儲，一次存儲可記錄下所有諧波信息；

——三相負載的功率因數測量；

——記錄模式下的光標讀數；

——跟蹤間歇性問題，可以監(jiān)測和記錄多達40個瞬態(tài)信號，并顯示時間標記；

——菜單操作，易學易用；

——隨機包括軟件和RS232接口及電纜，便于進行計算機分析和文檔處理。

2 F43B的應用

2．1 F43B的記錄功能

F43B有兩種記錄模式：Sags＆Swells模式和Record模式。這兩種模式下儀器都繪制兩個以時間為坐標的電氣量變化曲線。在Sags＆Swells模式下，儀器僅繪制電壓和電流，在Record模式下，儀器可以繪制更多的電氣量，如表1所列。這兩種模式下儀器都可以選擇從4min到無窮大的記錄時間。記錄時間越短,記錄間隔也越短,解析度也越高。記錄間隔是屏幕上相鄰的兩點之間的時間間隔。記錄間隔與采樣的概念是不同的，F43B的采樣速率要比記錄間隔高,所以，儀器可以實現在同一記錄點的不同值的測量。F43B通過快速采樣測量在記錄間隔內的所有指定的測量量,記錄光標位置的記錄間隔內的最大,最小和平均值。

表1 Record模式下可以記錄的參數

功 能

可記錄下列任意兩個參數

電壓/電流/頻率測量

V,A,Hz,CF(CrestFactor)

功率測量

W,VA,var,PF,DPF(cosφ),Hz

諧波測量

Vrms/Arms/W,KF(A/W)THD,Vrms/Arms/W(1)harmonic,Hz(1),％(1)Phase(1)

電阻/二極管/通斷測量

Ohms,Diode,Continuity,Capacitance

溫度測量

℃

示波器顯示值

DC,ACrms,DC＋ACrms,Hz,Pulse＋,Pulse－,Duty＋,Duty－,
Peakmax,Peakmin,Peakmin－max,CrestFactor

Sags＆Swells模式和Record模式的區(qū)別在于測量的速度。Sags＆Swells模式更適合測量短時間的電壓和電流波動。Sags＆Swells在記錄間隔內測量每周波的電壓和電流的真有效值。例如,對于1s的記錄間隔,將測量50個周波。在每一測量間隔結束時,記錄最小的有效值的一周波,最大有效值的一周波,和記錄間隔內所有周波的平均值。

Record模式基本上每隔250ms(0.25s)測量一次。這對20ms一周波而言是無法捕捉單次周波事件的。在每一記錄間隔結束時,也同樣記錄這一間隔內的最大值、最小值和平均值。(如果不使用光標,平均值就是整個記錄區(qū)間的平均值)。

Sags＆Swells模式和Record模式都可以把記錄時間設為“Endless”，在這種方式下,繪圖采用了壓縮算法:首先采用4min記錄長度,然后壓縮每分鐘記錄,4min結束后,把一屏的圖形壓縮為半屏,采用8min。依次類推,然后用16min，一直到16天的記錄長度。F43B通過比較相鄰兩個記錄間隔的最大值/最小值,然后保留其中的最大/最小值。這樣,F43B保留著每個記錄時間內的最大值,最小值。這對于不知道要監(jiān)測多長時間的情況提供了很好的解決方案。2．2如何用F43B測量kW·h

對于用戶來說，kW·h的測量是經常會遇到的問題。

對于恒定負載，僅僅測量功率就可以知道在1h

內消耗多少電能。例如60W的電燈泡，使用1h消

耗60W·h；使用500h消耗60×500=30kW·h。

對于臨時性負載或變化的負載，就需要使用F43B的記錄模式來記錄對應時間的電能。

——最簡單的方法就是記錄W·h，那么WAVG讀數就是kW·h。

——如果負載僅僅接入2min，可以設定記錄時間為4min，那么WAVG讀數就是在這4min內的平均功率。如果想用kW·h表示，就可以用WAVG讀數來除以15，(即將4min的平均功率折算成60min的平均功率)例如一個6kW的負載接入2min，當記錄4min時WAVG讀數為3kW，這等于0.2kW·h(3000/15=200W·h)。

——如果負載接入6h，你可以使用8h記錄時間。WAVG讀數就是在這8h內的平均功率，再用WAVG讀數乘以記錄時間就可以得出消耗的電能，所以在此期間內的kW·h就是WAVG讀數乘以8。

例如，在展覽會、工地等場合有一些臨時負載需要很大的電能，而這些臨時性的大電流是不能直接從配電系統(tǒng)獲得的，這時候就經常會用到柴油應急發(fā)電機。

工作人員想知道在一段時間里通過柴油發(fā)電機提供了多少電能，這樣就可以進行正確的收費。他可以簡單地根據消耗的燃料來計費，但為了拿出證據，他通過上面描述的那樣使用F43B來測量kW·h。但是,當遇到功率因數較低的時候和尖峰負荷的時候，會有一些問題。因為，如果僅僅根據kW·h收費是不準確的，而且發(fā)電機必然產生無功功率。所以在記錄kW的同時記錄kV·A是很有道理的，記錄屏幕可以記錄兩個參數，通過定位光標，可以顯示帶日期和時間標志的尖峰kV·A。

3結語

由于電能質量分析儀F43B具有強大的功能，相信今后F43B會被廣泛應用于電力、石化、冶金、鐵路及通信電源質量監(jiān)控和故障分析。