電能質量，讓我拿什么拯救你？

2019年9月25日，被譽為“新世界七大奇跡”之首的北京大興國際機場正式投運，面向未來、引領創(chuàng)新，這座“展翅飛翔”的鋼鐵鳳凰儼然已成為中國乃至世界基建行業(yè)的風向標?！澳茉垂芾怼痹谶@個超級工程中的完美應用，更是彰顯了未來建筑的特性：綠色節(jié)能。

據(jù)推算，北京大興國際機場航站樓比同等規(guī)模的機場航站樓能耗降低20%，每年可減少二氧化碳排放2.2萬噸，相當于種植119萬棵樹，節(jié)約8850噸標煤……成效顯著的能源管理背后，電能的“開源節(jié)流”則是關鍵。因為在電氣化勢不可擋的浪潮之下，電能，已成為整個基建當之無愧的動力核心。

高效利用太陽能光伏等各種分布式可再生能源，實現(xiàn)利用比例超過10%，此可謂“開源”；采用高能效設備、智能照明，結合數(shù)字化系統(tǒng)，顯著提升節(jié)能增效水平，此可謂“節(jié)流”。作為能源管理最直觀的表現(xiàn)之一，開源和節(jié)流不難理解。當前，這兩點的發(fā)展方向主要圍繞節(jié)能增效，而我們往往忽視了實現(xiàn)能源管理所必需的基礎保障：安全、穩(wěn)定、連貫的供配電系統(tǒng)，這正是能源管理體系的基石：電能質量管理。

電能質量，尤為重要

為什么說電能質量管理是能源管理體系的基礎？隨著樓宇、工廠、醫(yī)療設施、數(shù)據(jù)中心等基建的規(guī)模要求越來越高、設備越來越復雜多樣，以及非線性荷載比重的迅速增大，供電的穩(wěn)定性和連貫性愈發(fā)重要。由于電能質量問題造成非正常停機、設備故障、甚至是設備損壞等情況日益凸顯，若沒有可靠的電能質量，其他基于供電系統(tǒng)的能源管理也難以可靠。

電能質量問題的具體體現(xiàn)往往是供電中斷、電壓驟降和諧波污染等，一旦發(fā)生則會使各方面的業(yè)務發(fā)展受到極其嚴重的影響。例如在工業(yè)領域，由于電能質量問題造成非正常停機的經(jīng)濟損失可以達到該工廠百分之四左右的年營業(yè)額；諧波、電壓暫降可能對制造設備、UPW、HVAC、過程冷卻水等系統(tǒng)造成巨大的損耗和危險，造成的生產(chǎn)損失可高達百萬美元……而在建筑領域，我們備受困擾的很多電氣問題，往往也是由于電能質量引起，諸如：變壓器及電纜N線過電流、過熱，而三相負荷并非嚴重不平衡；斷路器無故跳閘；PLC通訊或過程控制器工作受干擾；突然斷電或電壓波動；變壓器噪音不正常偏大；功率因數(shù)低，電費帳單高……

對于電能質量問題，現(xiàn)代電力系統(tǒng)總結的概念是：“任何出現(xiàn)的電壓、電流以及頻率偏移導致的用戶設備損壞或運行不正常的電能問題”。究其問題本源是因為，對于理想狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，電能是以恒定頻率和幅度的三相正弦電壓供電，而對于實際狀態(tài)下的電力系統(tǒng)，由于負荷的變化及非線性，三相電壓的頻率、幅度以及相位差不能保持恒定，電壓波形不再是單一正弦波。

針對電能質量問題的原因對癥下藥，可通過無功補償、諧波治理、穩(wěn)壓治理，改善電氣系統(tǒng)的性能：功率因數(shù)、諧波、三相平衡及電壓穩(wěn)定。這也是電能質量管理的最終落腳點。

電能質量的有效管理，拿什么拯救你？

如何實現(xiàn)電能質量管理？在數(shù)字化及物聯(lián)網(wǎng)技術不發(fā)達的過去，這并不容易，因為隱藏在供電系統(tǒng)中的電能質量問題并不是顯而易見的，而是需要采集全面且準確的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并加以分析計算，進而預判問題所在及防范措施，不然的話只能被動治理，而不能防患于未然。

數(shù)字化及物聯(lián)網(wǎng)技術，使得電能質量管理變得更為“主動”，可將電能質量問題扼殺于搖籃，避免事故損失：電氣系統(tǒng)中的設備之間互聯(lián)互通，并通過傳感器技術，可全面準確地監(jiān)測系統(tǒng)各層面的關鍵數(shù)據(jù)；強大的數(shù)據(jù)傳輸、存儲及計算技術，使得本地數(shù)據(jù)進行云端分析十分便捷；有了監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結果，便可預判問題進而采取防范措施。這便是主動式電能質量管理的邏輯：“監(jiān)測-分析-治理”，將價值經(jīng)過層層把控，最終落地實踐。

監(jiān)測 – “價值捕手”

監(jiān)測作為電能質量控制的初始環(huán)節(jié)，儀器儀表對各項參數(shù)測試的準確性以及測量方法的規(guī)范性則至關重要，直接關系到數(shù)據(jù)的準確有效性。利用電力儀表和電能質量分析儀，監(jiān)測并記錄配電系統(tǒng)及其關鍵回路上的以下主要電氣參數(shù)等，從而評估其用電效率、系統(tǒng)可靠性和危險程度：功率、電壓、電流、頻率；功率因數(shù)、諧波和電壓/電流畸變率；瞬態(tài)、閃變、三相不均衡以及電壓跌落和失電。這將為監(jiān)測帶來更高效、更準確的數(shù)據(jù)，為分析環(huán)節(jié)提供真正有價值的信息。

分析 – “價值過濾器”

基于監(jiān)測所得信息，分析的目的是為了提出有效的解決方案。因此，數(shù)據(jù)平臺以及領域專家的協(xié)同配合所提供的分析要到位，才能發(fā)現(xiàn)問題并找到原因，進而為用戶提供切實可行的方案報告。

數(shù)據(jù)平臺對采集的數(shù)據(jù)進行分析診斷，有效識別電能質量問題，電能質量專家據(jù)此提出建議，從而可采取方案來優(yōu)化電能質量水平，提高電源可用性、系統(tǒng)可靠性、供電連續(xù)性，結合全生命周期的專家服務為配電系統(tǒng)保駕護航，也為電能質量的治理提供有力支撐。

治理 – “價值實踐方”

治理是最后落地實施的硬件環(huán)節(jié)，治理設備的性能及質量直接關系著問題能否得以解決，高適配性及低故障率是基本要點。基于分析成果，治理階段可通過安裝終端治理設備改善相應問題，比如：安裝無功補償電容組改善功率因數(shù)，進而削減電費，減少變壓器和電纜過載風險；安裝諧波濾波器降低波形畸變率，減少線路損耗，避免意外跳閘；安裝電壓暫降治理設備，修復深度電壓暫降，保證供電的連續(xù)性和可靠性；安裝UPS或備用發(fā)電系統(tǒng)保證對敏感用電設備的持續(xù)供電；加裝防電涌避雷器和/或電容組防止設備在浪涌過電壓情況下受到損壞。

基于上述分析，可以想見，“監(jiān)測-分析-治理”三個環(huán)節(jié)均非常重要，形成閉環(huán)，周而復始持續(xù)為電氣系統(tǒng)的安全可靠運行保駕護航。

電能質量管理如何運籌帷幄？

電能質量管理，正越來越受到電力用戶的關注。電力市場需求也逐漸從數(shù)量的需求轉變?yōu)橘|量的需求，在低碳化、電氣化及數(shù)字化時代背景下，具有前瞻性的電器廠商也早已開始引領行業(yè)變革。作為電氣行業(yè)電能質量專家，從電力系統(tǒng)監(jiān)測、問題分析診斷，到工程安裝治理，保證電力系統(tǒng)在更好的環(huán)境和更優(yōu)的成本下運行。