2003年Intel公司來(lái)中國(guó)投資建廠，選擇了成都這個(gè)城市作為他們?nèi)蜃畲蟮姆庋b生產(chǎn)基地及芯片封裝測(cè)試中心。Intel之所以青睞成都，是因?yàn)檎耶?dāng)?shù)匾艘环葸B續(xù)3年的供電質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，甄別后符合預(yù)期才選擇了這座城市。同樣的事也發(fā)生在韓國(guó)三星公司選擇西安建廠之時(shí)，由于三星公司對(duì)電能質(zhì)量要求極高，他們自己配置補(bǔ)償設(shè)備來(lái)應(yīng)對(duì)電壓暫降。可見，電能質(zhì)量是國(guó)外企業(yè)建廠擇市的重要考量，而國(guó)內(nèi)企業(yè)，對(duì)電能質(zhì)量的要求目前已處于蘇醒階段。

（來(lái)源：微信公眾號(hào)“中國(guó)電業(yè)”ID：zgdyzzs 作者：張翼 吳興波）

分類及危害

電力系統(tǒng)是一個(gè)整體，其電能質(zhì)量狀況相互影響。由于電能不能存儲(chǔ)，其生產(chǎn)、輸送、分配和轉(zhuǎn)化幾乎都是同時(shí)進(jìn)行，帶來(lái)潮流本身不停變化，且大部分用戶行為對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說是隨機(jī)的，這就決定了電能質(zhì)量需要通過系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)與平衡。

電能質(zhì)量的定義可以簡(jiǎn)單分為兩類：穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量，包括電壓偏差、電壓頻率偏差、三相電壓不平衡、電壓波動(dòng)與閃變等；暫態(tài)電能質(zhì)量主要是電壓暫降（暫升）與中斷。電能質(zhì)量問題造成的危害往往是不可逆轉(zhuǎn)的。一旦發(fā)生，不僅可能會(huì)造成重大的政治影響，還可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失及甚至人身安全事故。

近年來(lái)，一方面，隨著自動(dòng)化生產(chǎn)線、精密工藝、網(wǎng)絡(luò)信息工程的發(fā)展，基于微處理器的數(shù)字型和電力電子型負(fù)荷在電網(wǎng)系統(tǒng)中所占比重不斷增加。相對(duì)于只有停電才受影響的傳統(tǒng)負(fù)荷，現(xiàn)代負(fù)荷對(duì)電壓暫降等事件非常敏感。另一方面，各行各業(yè)其實(shí)意識(shí)到了電能質(zhì)量擾動(dòng)的問題，尤其傳統(tǒng)行業(yè)處在生產(chǎn)設(shè)備的更新?lián)Q代過程中，對(duì)電能質(zhì)量的要求有過之而無(wú)不及，如陶瓷廠近兩年來(lái)把他們的電機(jī)改成更加節(jié)能的變頻電機(jī)后，一旦出現(xiàn)電壓暫降，整個(gè)流水線出來(lái)的產(chǎn)品面臨報(bào)廢。隨著機(jī)器代人趨勢(shì)的出現(xiàn)，機(jī)器人生產(chǎn)會(huì)逐步成為潮流，對(duì)穩(wěn)定的電壓的要求更近乎嚴(yán)苛。

對(duì)于一般居民用戶而言，電壓暫降可能不會(huì)造成明顯的影響。他們關(guān)注點(diǎn)在于供電連續(xù)性和電壓偏差能否得到保障。

當(dāng)然也有一些用電客戶可能成為影響電能質(zhì)量的污染源。比如地鐵的牽引站、一些鋼廠和五金廠的氣閥開關(guān)等，都有可能影響電網(wǎng)設(shè)備，導(dǎo)致其他用戶電能質(zhì)量受影響。

電壓暫降之殤

在電能質(zhì)量問題中，電壓暫降是最嚴(yán)重、也是造成經(jīng)濟(jì)損失最大的一類事件。國(guó)際GB/T30137將電壓暫降定義為“供電電壓有效值快速下降到額定值的90%~10%持續(xù)時(shí)間為10ms~1min后恢復(fù)正常的現(xiàn)象”。引起暫降發(fā)生的主要原因有短路故障、變壓器激磁和大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)等。這些因素可以使得系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生幾十倍于額定電流的沖擊電流，引起公共連接點(diǎn)（PCC點(diǎn)）電壓下降。

據(jù)美國(guó)對(duì)商業(yè)建筑、交通運(yùn)輸、食品加工、塑料、印刷和化學(xué)加工等行業(yè)進(jìn)行的主要電能質(zhì)量問題調(diào)查，引起終端用戶電能質(zhì)量問題最主要的原因就是電壓暫降或暫升。LPQI/歐盟25國(guó)的調(diào)查結(jié)果也表明，在歐洲，電壓暫降和短時(shí)中斷占工業(yè)樣本總成本的60%。

電力系統(tǒng)中存在很多不可控的因素，導(dǎo)致供電電壓出現(xiàn)波動(dòng)。盡管供電企業(yè)采取了各種技術(shù)措施來(lái)抑制電壓暫降，比如為了應(yīng)對(duì)雷擊跳閘而應(yīng)用各種防雷措施，但仍然無(wú)法百分百避免電力設(shè)施不被雷擊。市政施工可能對(duì)電纜產(chǎn)生外力破壞，導(dǎo)致電纜短路，進(jìn)而引起電壓暫降。而且電網(wǎng)是一個(gè)整體，在一個(gè)點(diǎn)發(fā)生電能質(zhì)量問題都會(huì)影響一個(gè)較大的范圍。西安交通大學(xué)教授、中國(guó)電源學(xué)會(huì)電能質(zhì)量專委會(huì)秘書長(zhǎng)卓放指出，“電壓暫降對(duì)敏感性用戶造成嚴(yán)重?fù)p失，已成為國(guó)內(nèi)外最主要的電力投訴問題，電能供給側(cè)與用戶側(cè)關(guān)于電壓暫降原因的糾紛也逐漸增多。”

供電企業(yè)的困惑

那么在電能質(zhì)量如此重要的態(tài)勢(shì)下，究竟會(huì)給供電企業(yè)帶來(lái)哪些挑戰(zhàn)與困惑，抑或帶來(lái)哪些經(jīng)濟(jì)性成本？

目前電網(wǎng)企業(yè)在普遍的用戶服務(wù)方面已經(jīng)做得非常到位。但是，因?yàn)楝F(xiàn)有的電力體制或者現(xiàn)有電網(wǎng)公司的運(yùn)行機(jī)制和用電政策存在一定的局限性，電網(wǎng)企業(yè)在針對(duì)敏感用戶進(jìn)行優(yōu)質(zhì)供電的投入“師出無(wú)名”。部分用戶對(duì)此有一定認(rèn)識(shí)，但多數(shù)用戶仍沒有建立準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)。他們通常認(rèn)為電壓暫降來(lái)自電網(wǎng)側(cè)，責(zé)任方應(yīng)該是供電企業(yè)，不可能自己投資購(gòu)置補(bǔ)償設(shè)備來(lái)保護(hù)敏感設(shè)備。因此，用戶面臨著的問題為——是否可以進(jìn)行選擇！選擇一個(gè)電價(jià)相對(duì)較高的優(yōu)質(zhì)電能，還是一個(gè)是電價(jià)相對(duì)較低的一般電能？一旦用戶有了選擇權(quán)，那么運(yùn)行機(jī)制就建立起來(lái)了。對(duì)于用戶和電網(wǎng)企業(yè)來(lái)說，這都是雙重保護(hù)。

我國(guó)也僅僅在一些場(chǎng)合實(shí)行了可靠性收費(fèi)，高電能質(zhì)量的電價(jià)制度尚未建立，這還需假以時(shí)日，畢竟我國(guó)的供電企業(yè)要承擔(dān)社會(huì)責(zé)任，而且電力市場(chǎng)也剛剛放開。這也意味著這一市場(chǎng)遠(yuǎn)未成熟，潛力無(wú)限。

還有一種解決方案是設(shè)計(jì)和建設(shè)完美的供電網(wǎng)，保證電力供應(yīng)和負(fù)載用電之間的充分兼容，充分考慮到電網(wǎng)和用戶兩方面，需要在用戶側(cè)安裝監(jiān)控設(shè)備，確保用戶故障不出門；同時(shí)還要保證所有用電設(shè)備能夠兼容電能質(zhì)量問題。當(dāng)然，由于成本高昂，這從經(jīng)濟(jì)性角度講可能不具備可行性。因此，建設(shè)完美的供電網(wǎng)只能在部分發(fā)達(dá)省份的個(gè)別試點(diǎn)區(qū)域?qū)崿F(xiàn)，并不鋪開列入計(jì)劃日程。

期待國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

在標(biāo)準(zhǔn)上，建立完善的電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系也非一日之功。

據(jù)悉，國(guó)際上有一些國(guó)家已經(jīng)制定和頒布了針對(duì)本國(guó)電網(wǎng)的電壓暫降標(biāo)準(zhǔn)，如德國(guó)、南非，但是還沒有正式的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)由福建電科院牽頭，多家單位參加起草的電壓暫降國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)送審討論稿經(jīng)征求意見后，也已經(jīng)于2012年7月在北京召開討論會(huì)做了較大修改并通過類似手冊(cè)類的簡(jiǎn)單指導(dǎo)意見。“由于在這方面工作基礎(chǔ)薄弱，本標(biāo)準(zhǔn)并沒有也不可能給出電壓暫降的限定指標(biāo)。”相關(guān)人士指出。

在暫降相關(guān)方上，與暫降相關(guān)的利害關(guān)系人主要包括監(jiān)管者、標(biāo)準(zhǔn)制定者、電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、工業(yè)用戶、設(shè)備制造商、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀器制造商。

建議設(shè)備制造商，在設(shè)備開發(fā)的初始階段就應(yīng)當(dāng)考慮電壓暫降免疫水平，同時(shí)設(shè)備制造商應(yīng)當(dāng)給用戶提供每一種設(shè)備的電壓耐受曲線，從而方便用戶了解設(shè)備的免疫水平。

建議工業(yè)用戶，單獨(dú)隔離出敏感設(shè)備或控制器加以保護(hù)；或加裝治理設(shè)備，如采用UPS可以極大地提高暫降免疫水平，花費(fèi)不大但可以避免大量的經(jīng)濟(jì)損失；在設(shè)計(jì)新的加工流程前也應(yīng)當(dāng)考慮電壓暫降的影響。

而目前電網(wǎng)企業(yè)需要在危與機(jī)中劈路，開展電壓暫降監(jiān)測(cè)、暫降識(shí)別與定位、暫降治理研究。機(jī)遇如下：一是通過優(yōu)質(zhì)的差異化的電能質(zhì)量服務(wù)提高能源服務(wù)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力；二是電能質(zhì)量服務(wù)對(duì)企業(yè)來(lái)講并不單純是成本支出，還可以為企業(yè)帶來(lái)服務(wù)利潤(rùn)。隨著市場(chǎng)化的推進(jìn)，市場(chǎng)越來(lái)越規(guī)范，服務(wù)一定是能帶來(lái)利潤(rùn)的，而且服務(wù)的附加利潤(rùn)占比會(huì)很高；三是對(duì)于有上下游行業(yè)的能源服務(wù)商來(lái)講，可以為電能質(zhì)量解決方案、設(shè)備等附加產(chǎn)業(yè)帶來(lái)機(jī)遇。很多治理設(shè)備廠商也不斷推陳出新，力求以新技術(shù)、新產(chǎn)品搶占這一市場(chǎng)。

大數(shù)據(jù)是否可救贖

大數(shù)據(jù)應(yīng)用的越來(lái)越普及，電能質(zhì)量的管理是否可用大數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析？回顧了電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析技術(shù)的發(fā)展歷程，隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和技術(shù)水平的不斷提升經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

第一、早期針對(duì)孤立節(jié)點(diǎn)或裝置的監(jiān)測(cè)。此時(shí)的監(jiān)測(cè)工作往往關(guān)注于單一節(jié)點(diǎn)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)量小、數(shù)據(jù)處理慢、基本依賴于人工現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別，因此該階段電能質(zhì)量分析更多的是依靠現(xiàn)場(chǎng)工程師的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行簡(jiǎn)單梳理；

第二、隨著數(shù)字監(jiān)控裝置的大規(guī)模應(yīng)用以及通信技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于有限節(jié)點(diǎn)的多項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)成為可能，數(shù)據(jù)的互聯(lián)隨著電網(wǎng)復(fù)雜程度的提升而日益膨脹，并逐漸形成當(dāng)前各區(qū)域電網(wǎng)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。這使得簡(jiǎn)單電能質(zhì)量問題的分析有了一定的數(shù)據(jù)支持，在此基礎(chǔ)上，一些時(shí)域仿真、頻域分析方法被引入，為電能質(zhì)量問題的進(jìn)一步識(shí)別與分析提供了必要手段；

第三、隨著跨區(qū)域電網(wǎng)骨架的構(gòu)建，各區(qū)域電網(wǎng)耦合度日益增強(qiáng)，電能質(zhì)量相互影響日趨緊密；隨著信息技術(shù)的發(fā)展，裝備數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出海量的數(shù)據(jù)規(guī)模（Volume）、多樣的數(shù)據(jù)類型（Variety）和動(dòng)態(tài)變化（Velocity）等大數(shù)據(jù)（Big Data）的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)的管理的方式更加復(fù)雜多樣，不再局限于存儲(chǔ)在傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)和文件系統(tǒng)。通過對(duì)海量數(shù)據(jù)的處理分析挖掘電力系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律特征，不但可以反映過去一段時(shí)間電網(wǎng)的運(yùn)行狀況，更重要的是可以通過融合雷擊、氣象等環(huán)境數(shù)據(jù)，采用大數(shù)據(jù)分析方法對(duì)未來(lái)的電能狀況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，為電力用戶提供優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)，將成為當(dāng)前電網(wǎng)供電質(zhì)量全面、智能化管控的主要發(fā)展方向。

出路在哪里

電能質(zhì)量的救贖究竟在何方？供用各方都在呼吁將電能質(zhì)量的監(jiān)督正式納入電力生產(chǎn)軌道，同時(shí)建立國(guó)家、省、地市3級(jí)電能質(zhì)量管理體系。目前，作為電能質(zhì)量指標(biāo)的電壓和頻率偏差，基本上由各級(jí)電力調(diào)度部門進(jìn)行日常監(jiān)管，這方面已制定了一些規(guī)程、導(dǎo)則（例如調(diào)度規(guī)程、無(wú)功和電壓管理導(dǎo)則）。諧波、電壓波動(dòng)和閃變以及三相不平衡同用電負(fù)荷的關(guān)系較密切，這三個(gè)指標(biāo)難以做到實(shí)時(shí)監(jiān)督，一般應(yīng)由試驗(yàn)部門定期組織測(cè)量。建議現(xiàn)在有必要在國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督部門領(lǐng)導(dǎo)下建立國(guó)家級(jí)電能質(zhì)量檢測(cè)中心，作為電能質(zhì)量監(jiān)管的技術(shù)歸口單位。

業(yè)界同時(shí)也在呼吁將電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要多加運(yùn)用于各場(chǎng)景，用起來(lái)會(huì)感受到監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)的魅力：電能質(zhì)量符合性驗(yàn)證，是否滿足電力監(jiān)管部門和標(biāo)準(zhǔn)的要求；系統(tǒng)運(yùn)行特性分析或基準(zhǔn)確定，如分析電能質(zhì)量水平及發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃與資產(chǎn)管理；用戶特性分析，如進(jìn)行臨時(shí)性的監(jiān)測(cè)，以獲得特定用戶的需求；事件分析與解決糾紛，如調(diào)查特定用戶的電能質(zhì)量事件；或者其他高級(jí)應(yīng)用，如實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)的電能智能監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用、除測(cè)量與事件分析外的應(yīng)用和主動(dòng)電能質(zhì)量管理等。當(dāng)然一旦電能質(zhì)量及其監(jiān)測(cè)被普遍重視和應(yīng)用，未來(lái)“城市之光”將更柔和更可控！但這還有一段路要走。