供电质量的主要指标 您真的了解设备供电的质量吗

　　为什么要关心供电质量 　　 　　在办公室和家里的“单相”供电环境里，总希望有持续不断的220V电源为电路中的设备供电。事实上，供电电压是持续变化的。为更好地理解电能质量，可以用路上行驶的汽车做比喻。道路质量影响着汽车的寿命，有些影响会立即被看到(如轮胎磨损)，但有些影响需要一定时间后才会显露。同理，电源质量不好会增加设备的耗电、增加质保成本、增加停机时间、减少设备寿命。当电源指标超限时，电压／谐波监测仪(例如美国理想工业公司的电压／谐波监测仪61－830，简称VPM)将及时告知给您具体信息。
　　
　　为何电压会出现异常
　　
　　在很多情况下，接入建筑内的“电路”是相对平坦的，由于设备之间相互影响，“路面”会变得崎岖不平。图1是电压(所谓“电路”)的变化情况。
　　例如，当您开启家用空调时，灯会变暗，就是由于电路中负荷短暂增加，影响了维持电灯亮度的电压。如图1所示，电路中电压与电流的关系是，负载电流增加，使电压在相应时段内降低。类似这类事件可能导致计算机死机、敏感加工程序中断、数据传输错误以及其他很多问题。
　　电能质量不好可能造成很多不易诊断的、时有时无的问题。电能质量的影响因设备敏感度及其对电压的适应能力而异。通常设备都被设计为对供电有一定的适应范围。只有当电压超出设备设计范围时，问题才会被注意到，就如同某些汽车只适于在平坦路面行驶，而某些车能越野一样。电压／谐波监测仪能捕捉导致出现问题的事件，利用它就能确定设备问题是否与电源性能相关，并可验证现有电路能否支持添加敏感设备。
　　目前电能故障定位工具不是太简单就是太复杂。简单的数据记录设备通常是对电压进行周期性采样，只能提供有限信息。事件捕获有可能影响您的设备，而重要的事件可能被错过。复杂的电能分析仪需要进行设置并对记录数据进行解读，而且不是为墙壁插座而设计的。由于电器直接接入墙壁插座，所以这里是测量电压最重要的地方。
　　
　　何谓电能质量
　　
　　除非离变电站距离太远而受到过多因素的影响，电源接入建筑物时通常是干净的。影响电源质量的情况往往发生在插座处。如果用示波器给交流电拍照的话，您就会发现，其波形是正弦波，这与交流电的发电原理有关。平滑或完好的正弦波形说明交流电源的质量很好。负载、导线及外在因素可能干扰平滑的正弦波形，使电源入口附近和下游设备的供电质量下降。电压事件和谐波都会造成电能质量下降。
　　还用行驶中的汽车比喻，对运行在有电压事件的电路中设备而言，就如同在“颠簸的道路”上行驶的汽车。为了更好地理解电压事件的不同形式，首先要对它们有个明确的定义。电压事件是根据其规模和持续时间来描述的。所谓规模，即事件有多么严重；持续时间，即事件存在了多久。
　　
　　●电压骤降(Voltage Sags)
　　电压瞬间降低称为骤降。其降低值可能很小(比如，降10％)或持续很短的时间。电压下降持续超过1分钟，则称为“欠压”；完全停电，则称为“中断”。电压骤降可能因重负载启动造成，例如：电机、重型机械甚至吸尘器启动。电力系统的容量以及电路阻抗都会影响电压骤降的规模。
　　
　　●电压骤升(Voltage Swells)
　　电压骤升与电压骤降正好相反。电压短暂升高，并持续0．5秒至1分钟。这种能量的释放是由于电机或重型机械突然关断引起的。电压骤升较电压骤降不常见但危害更大。持续超过1分钟的电压骤升，被称为“过压”。有时，在负载开启时会出现电压骤降，由于系统过补偿作用，紧跟着会出现电压骤升。
　　
　　●脉冲(Impulses)
　　短时的非常高的电压骤升或尖峰被称为脉冲，其规模可能从正常电压的2倍到几千伏，持续时间从不足微秒到几百微秒甚至几秒。脉冲的特征是在正常电压波形上叠加了极高的电压尖峰，脉冲是由于在电力系统中，蓄积在电感或电容里的能量短时间释放造成的。
　　
　　●谐波(Harmonics)
　　与道路的颠簸起伏不同，谐波产生的影响是一系列重复出现的小波动，就像在路肩上驾驶。电路中存在的谐波会造成额外的发热、干扰通信线路、造成电子设备误动作、降低功率因数。
　　非线性负载，如：计算机、复印机、调速设备，会产生谐波，这些设备在电路中产生高于50Hz的频率。电压波形出现连续的“平顶”，意味着电源不能为负载提供其运行所需要的电压峰值。
　　使用电子设备越多，电压受干扰的可能性越大。谐波影响传统负载和导线，使其发热量增加、误触发、通信设备产生噪声。谐波存在的数量以总谐波含量(Total Harmonic Distortion(THD))的百分数表示。THD超过5％就应调查其原因。
　　电压性能和电能质量是等价的。了解电压骤降、骤升、脉冲及总谐波含量(％THD)，可以节约时间和金钱。
　　
　　电压超限的影响
　　
　　●电压骤降
　　如图2所示：某电压在连续7天内的变化，在第1天出现了1次电压短暂跌落。有人会问，如果电压随时都在变化，为何用电设备没有随即出现故障?其原因是，电子设备的电压适应范围是正常电压的±10％。而且，设备类型不同其承受电压变化的持续时间也不同。电压的首次变化不一定使设备损坏，但如果电压波动持续时间过长或电压事件频繁出现，超出了设备的耐受能力，设备就会损坏。
　　当电压不满足设备供电指标要求时，设备运行就会变得困难、过热或导致绝缘性能不能满足实际电压的变化。例如某冰箱的电压适应范围是正常电压的±10％，如果出现上图所示的电压骤降，冰箱的输入电压降为108V(以北美120V电压制式为例)，则电机就会发热、效率降低。长期的或反复的电压骤降会降低冰箱电机的使用寿命，导致电压下降的原因有多种，包括线径过细、线路过长、用电设备过多等。
　　
　　●电压骤升
　　电压骤升对电力系统的影响与电压骤降不同，但结果是类似的。如图3所示，带有若干台计算机的线路，反复出现电压骤升的情形。这些反复出现的电压骤升可能导致硬件损坏、死机、异常，而一旦得知是由于电源问题导致的，这些故障都可以迅速排除。
　　
　　●谐波
　　如图4所示，开关电源干扰了交流电波形。电流的正弦波波峰处产生了下陷。根据欧姆定律，电压与电流成反比，一旦电流波形变成这样的非正弦波，电压波形也会收到影响。产生谐波的设备也会受到谐波的影响。如上所述，如果多台设备都在用电，电压波形的波峰处就会出现平顶，整流稳压电源就无法输出稳定的直流电。换言之，谐波会影响线路中的其他负载。
本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文 　　电压／谐波监测仪
　　
　　用电设备越来越多，对电压、谐波、供电质量的要求也各不相同，因此电压／谐波监测仪是用户的必备工具之一。下面是一些典型用户的使用需求。
　　●设备安装与维护人员需要观察电压参数；
　　●设备制造商要进行成本管理，检查所安装设备的供电是否满足运行要求；
　　●物业管理要对耗电费用与停电故障进行管理与维护，鉴别是否由于电能质量差造成设备故障，验证昂贵设备的供电环境是否存在隐患，验证UPS供电系统性能；
　　●电工需要提高工作效率，快速定位停电故障原因；
　　●医疗卫生设备维护人员需要确认设备性能，检查敏感设供电质量；
　　●实验室设备／IT设备管理人员要查看敏感设备的供电质量；
　　●普通用电户要查看电能表之后设备的用电情况；
　　●UPS维护人员需要协助用户获得-用电需求情况。
　　美国理想工业公司新近推出的电压／谐波监测仪61－830是一款功能强大的故障定位工具，它能探测到电压骤降、骤升、漂移、脉冲和谐波，无论是内在的还是外在的，它能有效地衡量导致设备故障的电能质量问题，并能验证电源是否符合设备运行要求。无须用户进行设置，也不需要计算机或特殊软件辅助，电压／谐波监测仪61-830即可及时报告电压事件出现的时间、持续的时间、严重程度。所有这些信息都可通过浏览菜单的方式读取。
　　
　　中美联合IC设计研究生项目结出硕果
　　
　　2007年3月17日，北京航空航天大学与美国FloridaInternational University(FIU)合作的集成电路设计双硕士项目毕业典礼在北航新主楼举行。双方教授为该项目的04、05两届共120名毕业生授予了硕士学位。
　　随着我国集成电路产业的超高速发展，集成电路专业技术和管理人才的严重不足现象日益凸现。而集成电路人才是高层次人才，一般要达到硕士层次才能符合企业对人才的要求。北航与FIU的联合IC设计项目就是为了快速培养合格的Ic设计优秀人才。加入该项目的学生两年内可获得北航软件工程硕士和美国FIU电子工程硕士两个学位。自2007年起，学生也可单独申请美国FIU电子工程硕士学位。另外，学生还将有机会获得全额奖学金，直接赴美攻读硕士学位。
　　该项目的毕业生就业情况良好。他们受雇的公司有英特尔、威盛电子、中星微、英飞凌等知名芯片企业。另有些赴美攻读博士学位。2006年毕业生全部就业，平均月薪7000元左右。
　　北航软件学院院长、集成电路设计方向专业主任孙伟博士毕业于美国伊利诺伊大学，曾任FIU多媒体和数据库实验室主任。FIU位于美国佛罗里达州迈阿密市，有38000多名学生，1000多名全职教员。北航与FIU的联合IC设计项目包括美方6名和中方4名教员。2007年的第一批申请材料截止日期是6月20日，最终申请截止日期是8月20日。咨询电话是010-82338137。
　　注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。 本文为全文原貌 未安装PDF浏览器用户请先下载安装 原版全文