2 电能质量指标及检测原理

2.1电压允许偏差

电网供电电压允许偏差是指电力系统电压缓慢的变化时额定电压与测量电压之差。通常指电压小于1% /秒的速度测量电压和额定电压的差异，表示为：

          (2-1)

偏差过大造成的危害有如下几点：

⑴对电气设备的危害，电气设备的设计在额定电压的工作情况下，具有最高的效率和性能。电压偏差使其工作时的的性能和效率减少，有的还会减少使用寿命，电压超过一定值的电压偏差会造成设备的损坏。

⑵影响电网的安全、稳定、经济运行，当系统的电压降低时，发电机会受到影响，主要表现在定子电流增大，当电流此时已经是额定值时，如果电压突然降低，电流则会超过额定值，影响电机的运行，甚至带来故障。类似的变压器也要减少负荷，有时甚至会导致电压崩溃的严重后果，因为系统中无功功率短缺时，母线电压可能因为微小扰动而大幅度下降，导致电网崩溃这样的灾难性事故。

在国家标准《电能质量——供电电压允许偏差》（GB-12325-1990）中规定：

⑴35kV 及以上供电电压偏差的绝对值之不能超过额定电压的10%。若供电电压上下偏差同号（均为正或负）时，按偏差绝对值较大的那一个作为衡量依据。

⑵10kV 及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

⑶220V 单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%，-10%。

供电电压为供电部门与用户的产权分界处的电压或由供用电协议所规定的电能计量点的电压。

2.2 频率偏差

对频率的测量采用过零测频法。考虑到谐波成分会使一个电压周期中含有多余的过零点，所以在频率计算前加入了一个数字式巴特沃斯低通滤波器，用来滤除可能产生多余零点的滤波、扰动、噪音等高频分量，这里将低通滤波器的截止频率设定为125Hz。首先对数据进行多周期采样，采样的数据进一步滤波，滤除信号中的高次谐波,利用过零法判断零点的位置，相邻的两个零点之间采集的数据就是半个周期内采集的数据，以此类推，然后就可以根据多个周期的频率的均值计算出采样时段的实测频率。

频率偏差的计算公式：

    f = fre - fN(2)

其中:  f为频率偏差; fre为实际频率; fN为系统标称频率．

频率偏差主要是由系统有功功率不平衡产生的，频率偏差将会降低发电机组效率，增大感应式电能表计量误差; 偏差过大也将使电子设备不能正常工作，甚至停止运行．

2.3电压三相不平衡度

当三相电量中不含零序分量时（例如，三相线电压、无中线的三相线电流），在已知三相电量Ua,Ub,Uc时，可用下式求解三相不平衡度：