从频发大面积停电事故看监测电流波特性的必要性(1)

最近一段时间世界各地因短时间用电需求量快速增加原因又频繁发生大面积停电事故，一再证明现在最先进的电能参数测量仪表，电力质量，安全监测系统仍没有预防事故发生的功能。

任何异常的大小停电事故发生过程均与电力系统内运行短时间电流剧幅增加，骤降有关，除自然灾害，人为，电力设备的缺陷因素外，事故的发生都有隐患的潜伏累积，临界爆发的过程。为什么电力系统配置有非常先进的电参数监测设备，及严格的操作规程仍然无法避免大面积停电事故的发生，在停电事故发生后仍然难以建立停电事故的数据模型，多年来发生的大多数重大事故原因没有定论，只能花很大的精力，财力完善应急预案呢?

一，大面积停电事故是电能质量问题的极端表现

本人认为大面积停电事故的实质是用电测负荷的用电方式引发的电能质量发生问题的极端表现，因电力行业对恶劣的电能质量对电力系统运行的不利影响并没引起的足够的重视，对接入电网负载的电能使用特性控制不严，忽视现在的用电设备脉冲电流特性对电网的危害性研究，治理。(虽然也有引起有关部门的关注，也仅局限对极少数脉冲谐波电流十分明显的负载范围，)因现有电能质量监控设备因技术条件的限制也难以对电网主要电力输出线路的的脉冲电流大幅变化的冲击现象进行有效监测，电力系统许多故障和大面积停电事故是没有建立各用电区域电网内脉冲电流巨幅突变的应对措施造成的。

几十年来世界各国都在用电侧大力发展，推广节电新技术，新产品，虽然现场测量有较好节电效果，但用电方式给供电系统的安全运行有严重影响，因为绝大多数的节能技术，节能型电器的主要耗能方式基本上利用电子控制技术对用电设备主回路采取自动断，续电流来达到节能目的，目前已经成了最庞大的脉冲式电流波运行特征的电力负荷群，比如：电子荧光灯照明，节能型家电(电视，电脑)，变频空调，电机变频器控制，电子调压，调速，充电设备等电器产品。另一部分利用脉冲电弧产生热量的负荷，如冶炼电弧炉，弧光灯(纳灯，汞灯)，电焊机等也占有相当大的耗电比例，以上例举的用电器工作时耗电是以超过额定电流数倍以上瞬间脉冲电流循环往复运行，实际功率因数很低，大幅增加了发电机转子轴的阻力矩与内阻电耗，使发电机为维持正常频率，比较合理的负荷量需要的功角度很大，运行在不稳定状态。因为脉冲式耗能的电器设备使用量大面广，大，中小型容量全备，用途各异，在三相电源中累积形成了各种不同形式的波畸变电流冲击波，三相电力平衡也难以控制，对不同用电区域的负荷电流特性的差异以及不同时间用电量变化差别，现有的电能参数监测仪表，电能质量分析仪由于采样方法和量程限制已经难以分辨和提供准确的各种脉冲电流变化信息，难以发现区分发电机，变压器负荷能力的变化趋势，当电网内负荷率较高，如果负荷又快速增加，易引起某台发电机组发生震荡，失步，一但处理不当，不及时就可能发生大面积崩溃式停电事故。同样在变电环节因不间断的脉冲电流会大幅增加变压器的内耗，当负荷量较高时异常温升可导致配电变压器发生燃烧爆炸的事故，因此电力系统内脉冲电流冲击现象是导致大面积停电发生的最直接因素。所以应在现代智能电网电力安全体系统中必须对输电线路的脉冲电流强度波进行监控。

二，怎样准确测量观察电力线路的工作脉冲电流波

发电机输出的电势的强弱按正弦波形态变化，如果在用电侧的用电设备消耗电能的工作电流也是正弦波形态侧是理想的平衡状态，电能质量也是最好的，但因各种电力设备的用途需要改变正弦波电流来达到功能要求，并且电流变化的幅度很大，速度极快，形态各异，最灵敏的电磁，数显式仪表均不能准确测量，实验证明如果要捕捉记录人眼可直接观察电力负载的运行电流波特性曲线必须严格到两个电压周波的时间，并有足够的量程选择的要求，在现代电能参数分析仪中，数字示波器在测试电量时可以在显示屏面上描绘出被测电信号瞬时值变化曲线的功能是首屈一指的，其它的电能质量监测分析仪表因电信号的采样方式及量程的关系其显示器测量显示输出波形曲线一般要经过技术处理，失真度高，特别是在测量电流波形效果很不理想。新型负荷电流特性示波仪装置利用示波器能够观察电流随时间变化波形量程大，扫描时基选择灵活，采集电信号方式多样的特点，以多通路数字示波器为主，适当配置电流互感器，电流表，电阻器等辅助器件，就能够满足不影响电力运行的情况下对任何用容量供电线路的运行电流波波形特性的测量分析。

以下的几组照片是通过长沙天顶变压器厂研制的负载电流特性示波仪装置对常用的节能型家用电器，照明，工业电子调速电机以及在某厂配电间对三相电源的运行工作电流采样的波形图，基本可以反映现阶段电力负荷的电流波特性。示波器的扫描时基为5ms，全屏显示的时间坐标为2.5个电压周波(50ms)。

例图1是无电子控制的白炽灯，电热器等纯阻型电器接入电源在电路中用负荷电流特性示波装置采集的电流波形，波形流畅干净。没有中断，电流突变的情况。电流随电压呈标准正弦波变化，供电系统安全系数最高，能效比较理想，因为完全按正常供电原理消耗电能，可以作为衡量电能质量好坏标准。