电能质量，让我拿什么拯救你？

2019年9月25日，被誉为“新世界七大奇迹”之首的北京大兴国际机场正式投运，面向未来、引领创新，这座“展翅飞翔”的钢铁凤凰俨然已成为中国乃至世界基建行业的风向标。“能源管理”在这个超级工程中的完美应用，更是彰显了未来建筑的特性：绿色节能。

据推算，北京大兴国际机场航站楼比同等规模的机场航站楼能耗降低20%，每年可减少二氧化碳排放2.2万吨，相当于种植119万棵树，节约8850吨标煤……成效显著的能源管理背后，电能的“开源节流”则是关键。因为在电气化势不可挡的浪潮之下，电能，已成为整个基建当之无愧的动力核心。

高效利用太阳能光伏等各种分布式可再生能源，实现利用比例超过10%，此可谓“开源”；采用高能效设备、智能照明，结合数字化系统，显著提升节能增效水平，此可谓“节流”。作为能源管理最直观的表现之一，开源和节流不难理解。当前，这两点的发展方向主要围绕节能增效，而我们往往忽视了实现能源管理所必需的基础保障：安全、稳定、连贯的供配电系统，这正是能源管理体系的基石：电能质量管理。

电能质量，尤为重要

为什么说电能质量管理是能源管理体系的基础？随着楼宇、工厂、医疗设施、数据中心等基建的规模要求越来越高、设备越来越复杂多样，以及非线性荷载比重的迅速增大，供电的稳定性和连贯性愈发重要。由于电能质量问题造成非正常停机、设备故障、甚至是设备损坏等情况日益凸显，若没有可靠的电能质量，其他基于供电系统的能源管理也难以可靠。

电能质量问题的具体体现往往是供电中断、电压骤降和谐波污染等，一旦发生则会使各方面的业务发展受到极其严重的影响。例如在工业领域，由于电能质量问题造成非正常停机的经济损失可以达到该工厂百分之四左右的年营业额；谐波、电压暂降可能对制造设备、UPW、HVAC、过程冷却水等系统造成巨大的损耗和危险，造成的生产损失可高达百万美元……而在建筑领域，我们备受困扰的很多电气问题，往往也是由于电能质量引起，诸如：变压器及电缆N线过电流、过热，而三相负荷并非严重不平衡；断路器无故跳闸；PLC通讯或过程控制器工作受干扰；突然断电或电压波动；变压器噪音不正常偏大；功率因数低，电费帐单高……

对于电能质量问题，现代电力系统总结的概念是：“任何出现的电压、电流以及频率偏移导致的用户设备损坏或运行不正常的电能问题”。究其问题本源是因为，对于理想状态下的电力系统，电能是以恒定频率和幅度的三相正弦电压供电，而对于实际状态下的电力系统，由于负荷的变化及非线性，三相电压的频率、幅度以及相位差不能保持恒定，电压波形不再是单一正弦波。

针对电能质量问题的原因对症下药，可通过无功补偿、谐波治理、稳压治理，改善电气系统的性能：功率因数、谐波、三相平衡及电压稳定。这也是电能质量管理的最终落脚点。

电能质量的有效管理，拿什么拯救你？

如何实现电能质量管理？在数字化及物联网技术不发达的过去，这并不容易，因为隐藏在供电系统中的电能质量问题并不是显而易见的，而是需要采集全面且准确的现场数据，并加以分析计算，进而预判问题所在及防范措施，不然的话只能被动治理，而不能防患于未然。

数字化及物联网技术，使得电能质量管理变得更为“主动”，可将电能质量问题扼杀于摇篮，避免事故损失：电气系统中的设备之间互联互通，并通过传感器技术，可全面准确地监测系统各层面的关键数据；强大的数据传输、存储及计算技术，使得本地数据进行云端分析十分便捷；有了监测数据的分析结果，便可预判问题进而采取防范措施。这便是主动式电能质量管理的逻辑：“监测-分析-治理”，将价值经过层层把控，最终落地实践。

监测 – “价值捕手”

监测作为电能质量控制的初始环节，仪器仪表对各项参数测试的准确性以及测量方法的规范性则至关重要，直接关系到数据的准确有效性。利用电力仪表和电能质量分析仪，监测并记录配电系统及其关键回路上的以下主要电气参数等，从而评估其用电效率、系统可靠性和危险程度：功率、电压、电流、频率；功率因数、谐波和电压/电流畸变率；瞬态、闪变、三相不均衡以及电压跌落和失电。这将为监测带来更高效、更准确的数据，为分析环节提供真正有价值的信息。

分析 – “价值过滤器”

基于监测所得信息，分析的目的是为了提出有效的解决方案。因此，数据平台以及领域专家的协同配合所提供的分析要到位，才能发现问题并找到原因，进而为用户提供切实可行的方案报告。

数据平台对采集的数据进行分析诊断，有效识别电能质量问题，电能质量专家据此提出建议，从而可采取方案来优化电能质量水平，提高电源可用性、系统可靠性、供电连续性，结合全生命周期的专家服务为配电系统保驾护航，也为电能质量的治理提供有力支撑。

治理 – “价值实践方”

治理是最后落地实施的硬件环节，治理设备的性能及质量直接关系着问题能否得以解决，高适配性及低故障率是基本要点。基于分析成果，治理阶段可通过安装终端治理设备改善相应问题，比如：安装无功补偿电容组改善功率因数，进而削减电费，减少变压器和电缆过载风险；安装谐波滤波器降低波形畸变率，减少线路损耗，避免意外跳闸；安装电压暂降治理设备，修复深度电压暂降，保证供电的连续性和可靠性；安装UPS或备用发电系统保证对敏感用电设备的持续供电；加装防电涌避雷器和/或电容组防止设备在浪涌过电压情况下受到损坏。

基于上述分析，可以想见，“监测-分析-治理”三个环节均非常重要，形成闭环，周而复始持续为电气系统的安全可靠运行保驾护航。

电能质量管理如何运筹帷幄？

电能质量管理，正越来越受到电力用户的关注。电力市场需求也逐渐从数量的需求转变为质量的需求，在低碳化、电气化及数字化时代背景下，具有前瞻性的电器厂商也早已开始引领行业变革。作为电气行业电能质量专家，从电力系统监测、问题分析诊断，到工程安装治理，保证电力系统在更好的环境和更优的成本下运行。