電能質量分析儀認證：標準解讀與METAS認證流程詳解
發布時間：
2025-07-17 11:32
來源：
電能質量分析儀認證：標準解讀與METAS認證流程詳解
電能質量分析儀的認證
電能質量對于設備和電網的平穩運行至關重要。使用電能質量分析儀對干擾進行監測。METAS最近完成了對Camille Bauer AG 公司在瑞士開發的商用電能質量分析儀的首次認證。這項認證新服務是建立在過去幾年積累的復雜信號生成，采集和分析專業知識之上的。
Jean-Pierre Braun and Charles Ané
自托馬斯·愛迪生和尼古拉·特斯拉之間的爭論以來，電能的輸送一直以交流電(AC)的形式提供。在此類系統中，電壓和電流波形是正弦波，頻率為50Hz 或 60Hz 。這種波形的選擇是源于使用了感應電機來發電。電流也是正弦的，因為大多數傳統負載(如電燈，加熱裝置和電機)主要是線性負載。
什么是電能質量？
70年代晶閘管和三端雙向可控硅開關等電力電子設備的出現導致了現代控制系統的發展，例如調光器，電機驅動器，這些系統顯著提高了效率和靈活性。缺點是這些負載
是非線性的，并且消耗非正弦電流。這導致了電力系統中的諧波污染穩步增加，從而增加了系統損耗。在80年代，計算機和基于微處理器的系統激增，使現代負載對電力系統中存在的擾動更加敏感了。負載敏感度和擾動發射同時發生增加的問題導致了《電能質量》一詞的產生。光伏發電的普及進一步加劇了產生更高頻率干擾的問題。
1：電能質量是電網及其負載正常運行的重要因素。
2: 電磁兼容的原理 : 必須限制電能質量干擾的發射，同時必須降低連
接到電力系統的設備的敏感性。
標準化
與其他電磁兼容性問題一樣，電源質量干擾的發射必須受到限制，同時必須降低連接到電力系統的設備的敏感性。圖 2 說明了電磁兼容性的基本原理。
該原則依賴于為每種類型的干擾建立用于協調發射和抗干擾限值的兼容性等級。兼容性等級基于經濟和技術的權衡。出于標準化目的，電能質量被視為從DC到9KHz范圍內的低頻干擾，并正在計劃將此范圍擴展到 150KHz。IEC委員會 SC 77A 負責制定各種標準。
除了設定發射和敏感性的限值外，還必須標準化各種干擾的測量方法。在90年代后期之前，一些干擾沒有標準化的測量方法。 今天，通常使用一套標準來測量電能質量干擾，大多數電能質量分析儀都符合這些標準。
然而，測量方法的嚴格標準化并沒有導致電能質量分析儀的統一實施。在某些情況下，基于上述標準的不同儀器沒有產生可比的結果。這迫使制定定義儀器類別和標準化測試方法的附加標準。
電力系統中存在的主要干擾：
大多數相關標準有
IEC 61000-4-30:
測試和測量技術
電能質量測量方法
本標準定義了電能質量分析儀應如何測量前面描述的各種電能質量干擾。標準定義了兩種等級的儀器：A和S級。A級用于需要測量連續性或需要兩臺或多臺儀器進行時間同步測量的情況，比如在訴訟的情況下。S級在流程處理方面需求較少，用于調查或電能質量評估。
IEC 61000-4-15:
測試和測量技術
閃變計 – 功能和設計規范
本標準定義了如何測量閃變。閃變可能是最復雜的電能質量測量，它基于一個模型，此模型包括受電壓波動影響的 60W白織燈的表現，頻帶通過人眼的響應以及人類視覺敏感度對光調制的Rashbass模型。
IEC 61000-4-7:
測試和測量技術
諧波和間諧波測量和儀器的一般指南，用于電源系統和設備連接的
本標準指定了電源系統中諧波的測量。此方法基于FFT分析，但使用一種分組方法將相鄰的箱子最小化，以最大程度地減少幅值波動的影響。此方法還用于最大程度地減少間諧波測量的遺漏。
EN 50160:
公共配電系統的電壓特性
本標準設定了低壓，中壓和高壓網絡中電能質量干擾的可接受限值。使用前三個標準中描述的方法測量實際值。本標準在整個歐洲都使用，通常在訴訟中被提及。
以上這些要求需要對相關儀器進行認證。電能質量分析儀的認證現在使用以下標準：
IEC 62586-1: 電源系統中的電能質量測量-第1部分：電能質量儀器
IEC 62586-2: 電源系統中的電能質量測量-第2部分：功能測試和不確定度要求
根據這兩個標準，METAS對電能質量分析儀進行了認證。符合這些標準可確保符合電能質量測量標準
METAS 電能質量認證基礎設施
為了測試，校準或認證電能質量分析儀，必須能夠生成單相或三相電壓和電流波形，其中可以添加各種電能質量干擾。此外，源必須有能力生成 IEC 62586-2標準要求的各種測試模型。還有所有生成的信號必須可追溯到SI。測試系統必須采集并存儲電能質量分析儀生成的大量數據。實際上，這種儀器在不同的時間間隔內以無間隙方式連續測量干擾，即超過10個周期，150個周期，10分鐘和2小時。更重要的是，所有這些測量都在所有相（電壓和電流）上進行。由于目前沒有標準定義這些數據格式，因此必須為每個特定儀器定制數據讀取。為了生成波形，福祿克三相校準器 6105A 與 METAS 開發的相量測量單元 （PMU）校準器結合使用。前者主要用于與時間沒有已知關系的信號，而后者用于 UTC 同步波形以及無法使用 Fluke 校準器生成的測試信號。雖然測試標準沒有嚴格要求，但一些干擾與 UTC 的同步極大地促進了下跌等事件的測試。
與普通電能測量相反，電能質量測量不是與參考儀器進行比較，而是與參數已表征的信號進行比較。6105A校準器的可追溯性是在另一個METAS項目的框架內建立的。6105A校準器的校準通過提供頻率為基頻整數倍的時鐘而大大方便。這允許使用3458A萬用表對波形進行同步采樣。樣本由針對每個干擾的特定算法進行處理。圖5 顯示了福祿克校準器的校準設置。
3: 為了生成波形，福祿克三相校準器 6105A 與 METAS開發的相量測量單元（PMU） 校準器結合使用。
5:電能質量測量不是與參考儀器進行比較，而是與參數已表征的信號進行比較。
電能質量認證過程
圖 6 展示了Camille Bauer PQ3000 三相（電壓和電流）電能質量分析儀。這款儀器設計用于50Hz和60Hz系統。這款儀器是IEC61000-4-30標準規定的A級電能質量分析儀。儀器可以通過Web瀏覽器直接配置，同時通過以太網端口導出數據。 開發了一款特殊的數據讀出軟件，以便將數據提取并保存在文件中。這款軟件允許同時讀取兩臺儀器。
圖 7展示了完整的測試儀器設置。PQ3000根據IEC 62586-2 標準進行了230 V / 50 Hz 和120 V / 60 Hz 的測試。這代表一套 150多項單獨的測試，必須應用在所有相。成功通過所有測試后，將頒發合格證書。電能質量分析儀的用戶通常需要獨立認證。隨著該認證項目的完成，METAS已成為為數不多的能夠對電能質量分析儀進行全面認證的實驗室之一。未來的計劃包括認證過程的完全自動化。這將類似于幾年前完成的計量儀表MID認證的自動化。這與Electrical Energy andPower實驗室的戰略一致，即開發新的測量專業知識并將其轉化為具有成本效益的服務。
6: Camille Bauer PQ3000: 三相 (電壓和電流) 電能質量分析儀設計用于50 Hz和60 Hz 系統
7:必須通過150多項單獨的測試才能根據 IEC 62586-2 標準對電能質量分析儀頒發證書。
METAS 關于電能質量分析儀的服務包含:
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