电能质量分析仪的原理及在路灯施工中的应用

任军军，征 汶，陈忠军，秦大为

（1.镇江市路灯管理处，江苏 镇江212000；2.盐城师范学院 电光源检测技术研究所，江苏盐城224000）

随着科学技术的不断发展，在路灯施工中非线性元件的使用越来越多，造成电力系统的负载不再以线性方式消耗电流，产生明显的畸变，容易出现质量问题。电能质量分析仪可以有效检测路灯运行过程中的电能质量，可测量电压、电流、频率、谐波等参数，有效预警，防范安全事故的发生，从而提高路灯使用的安全性和使用寿命，是电气安全检查中的重要工具。

1 电能质量分析仪工作原理

依据数字采样得到电压、电流，根据各电量的计算公式，进行相应的乘方、开方和积分运算，求得各电量的数值。测量电压、电流值，功率和电能值根据瞬时功率积分得到，也有准确的对应关系。

利用数学模型和高精度的数据，测试仪可在被测电压电流处于四象限任意范围情况下正确地测量电压、电流、功率、电能。

1.1 电参数测量计算公式

1）电压计算公式

2）电流计算公式

3）功率计算公式

4）电能测量的计算公式

5）电能表误差校验的计算公式

式中：E为被校验电能表实测电能，EO为实测电能。

1.2 仪器的信号采集与处理

通过传感器采集低压交流系统的电压、电流信号，并通过电子技术对其精度进行补偿。由多通道AD转换器将模拟信号转换为数字信号。对电压电流的数字信号进行数学运算，求得各被测电量参数。仪器通过传感器采集被测电能表的计量信号，与仪器测量的电能值进行比较，显示被测电能表的计量误差。仪器系统原理图如图1所示。

图1 系统原理图

2 典型仪器介绍

2.1 仪器名称

台湾泰仕TES－3600三相电能质量分析仪如图2所示。

图2 仪器实物图

2.2 技术参数

1）交流电压测量。档位：600.0 V；测量方式：真有效值；准确性：±0.5%读值±10位（＞30 V）；输入阻抗：2 MΩ。

2）交流电流测量。档位：250 A、500 A、1 000 A；测量方式：真有效值；准确性：±0.5%读值±10位＋夹式电流感应器规格。

3）有效功率瓦特测量。档位：600.0 kW；准确性：±0.5%读值±10位＋夹式电流感应器规格；功率因素影响：±0.1%读值。

4）功率因子测量。档位：－1.000（lead）至0.000至＋1.000（lag）；准确性：±1位（依据测量值计算）；极性显示：电流落后电压无显示，电流领前电压显示“－”。

5）谐波测量。最大谐波分析次数为64次；谐波电压含有率测量误差≤0.1%；谐波电流含有率测量误差≤0.2%。

3 电能质量分析仪的使用方法

3.1 灯具电参量的测量

测量时将仪器黄色接线端Ua和灯具的A相连接、绿色接线端Ub和灯具的B相连接、红色接线端Uc和灯具的C相连接，钳形夹具与被测灯具电流的A、B、C三相相连，确认无误后开始测量，可以直接测量灯具的电压、电流、频率及功率。

3.2 灯具电压谐波测量

将仪器同时接入三相电压信号，将仪器电压测试端的黄、绿、红、黑接口分别与被测灯具的A、B、C、N 4条相线相连。确认无误后开始测量，在“电压谐波”测量界面查看测量结果。通过测量三路电压参量2～64各次谐波含量的数值和百分比，判断被测灯具电压信号的电能质量。接线图如图3所示。

图3 灯具电压谐波的测量接线图

3.3 灯具电流谐波测量

在测量灯具电流谐波时，将仪器A、B、C 3只钳形电流夹具与被测灯具的电流回路A、B、C三相连接，确认无误后开始测量，在“电流谐波”测量界面查看测量结果。通过测量的三路电流参量2～64各次谐波含量的数值和百分比，判断被测灯具电流信号的电能质量。接线图如图4所示。

图4 灯具电流谐波测量接线图

3.4 注意事项

1）在测量过程中切勿接触测试线的金属部分；

2）切勿在电压和电流过量限的情况下工作；

3）测试时检查各钳表是否插入正确的仪器插孔位置；

4）接线时要先接仪器侧再接被测装置，拆除时要先拆被测装置再拆仪器侧；

5）测试结束后及时关闭电源开关；

6）平时使用时要注意充电，如果长时间不用也要定期充电，确保电池的寿命。

4 结论

电能质量分析仪具有体积小、测量精度高、测量稳定性好、携带方便、检测速度快等优点，尤其适合户外现场测试，对提高路灯安装过程中的电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波等电能质量参数的测量精度和测量效率提供了设备支持。该仪器在电气设备维修工作中具有十分广泛的应用。随着城市道路照明工程安装和维护管理工作要求的进一步提高，电能质量分析仪的用途将会越来越广。