了解如何监控、分析供电质量以及如何修正问题分配系统的基本知识。

　　控制工程师也许会天真地认为，设备管理者会像变魔术般为他们搭建好的自动化系统提供数量充足、质量上乘的电能。但事实是，这些自动化系统很可能会打乱电力分配体系的平衡状态，并降低供电质量。同时，控制工程师时常会过分追求供电质量，从而心生报怨。
　　因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，对控制工程师而言，了解一些监控、分析供电质量以及修正问题分配系统方面的基本知识是很有必要的。
　　正如独立供电系统分析师Gerald Hajek所言：“供电分析需要将几乎所有与电力有关的东西考虑在内，上到一个发电站，下到一节装在直流设备内的电池。做供电分析时，需要将我们的预计与实际情况作比较，或者将我们遇到的问题与引起问题的原因放在一起分析。”
　　Fluke公司主管供电质量方面产品的市场经理Frank Healy指出：“谐波往往不是引起问题的罪魁祸首。当设备莫名其妙出现故障时，往往是由电压跳变所造成。导致电压跳变的原因可能是电机启动、工作模式切换、断路等等……”
　　Eaton公司负责供电质量解决方案的主管Dan Carnovale说：“除此之外控制工程网版权所有，还包括能源管理和运转效益方面的问

题。我们通常将一个问题分解成现象、原因和解决方案几部分。这是我们做分析时采取的一贯做法。”
　　Eaton公司软件及测量组的高级商业经理Brandon Ekberg说：“控制整个电力分配体系就是我们所谓的‘电源链管理’。其目的旨在为客户提供工具、设备和服务，帮助他们优化电源链。基本的电源链管理包括了一个设备监控装置控制工程网版权所有，用来掌握电流状况、系统的危险承受能力以及运输损耗承受能力。”
　　Carnovale说：“许多人都把谐波作为首要问题看待。不可否认，谐波确实是一个重要的问题。但事实上，影响供电质量的主要因素有4个，谐波只是其中之一。另外3大因素是瞬态跳变、电压变化（电压下降、电压中断、电压增大）以及接地影响。”
　　我们只有将供电异常的问题量化，才可能知道它们产生的原因，进而提出改进措施。量化要由测量来完成。简单地收集一些表面现象是不够的。你无法知道问题的严重程度以及持续时间。如果不把现象量化处理，很难提出改进。
　　只有用专门的记录设备作测量才算得上量化。我们所指的测量强调要用到“记录设备”，这种设备在一长段时间内获取供电异常状况，等待后续分析。

　　第一步：测量
　　Ekberg说：“通过测量能够掌握供电质量的详细情况。你需要得到基本信息以及异常信息CONTROL ENGINEERING China版权所有，从而在采取改进措施之前掌握供电情况。”
　　如果正常情况下电压值为恒定的480V，那么有两个变量反映了电压的偏移程度：偏移幅度和偏移持续时间。这种偏移会对后级设备产生各种影响。有时候，电压偏移可能会造成电源自行切断或其他负面影响。长时间电压过高或过低可能引起电机过热。
　　Healy表示：“我们正寻找采用开放式方案的用户。他们采用所谓的基准测试，安装设备之前先进行测量，然后再分析新设备安装之后可能带来的影响。”
　　安装监控设备顺应了Julius Caesar的“分割解决”策略。当设备发生故障时，我们可以在故障设备周围安装一个或多个监控装置，用以发现问题。但是，若要监控电力分配体系的整体健康状况，首先需要关注主功能面板。然后，你可以为各种各样的负载安装监控设备，并一级一级向后延伸。
　　Healy说：“据我们所知，许多用户采用了大量监控设备。他们的工作就是把一大堆监控设备安置在系统的各个部分，过3到4天后取下它们。上周，我接触了一位客户，他使用了至少12台监控装置来观察系统的电源输入部分以及每一个负载上的供电情况。”
　　监控装置采集电压输入信号和电流输入信号。对于电压信号，监控三相电需要占用五个输入端：地线、零线以及3个电压相位。一般而言，对电流信号的监控也应该如此。Healy推荐至少对4组电流进行测量。测量零线电流非常必要CONTROL ENGINEERING China版权所有，它能够显示谐波的影响，因此需要反复测量。
　　供电监控装置采用高阻抗模拟电压放大器采集电压数据，从而最大程度地减轻它对电力分配系统的影响。测量电流时，监控装置采用可夹断传感器来感应相位线、地线和零线周围的磁场。
　　一般情况下，监控装置靠电流转换器(CT)接收导线周围变化的磁场，从而间接接收变化的电流。CT按照法拉第电磁感应定律接收导线上的电流：

　　其中E代表CT次级绕组感应到的电动势(EMF)，k是一个与CT结构有关的常数，I代表变流器线圈上流过的电流，t代表时间。
　　显然，CT只能反映变化的电流，不能用来测量直流电流。法拉第定律同时证明EMF的幅度随频率变化，因此CT会使包含谐波的波形发生扭曲。
　　我们可以使用霍尔效应电流夹测量直流电流或者交流电流中的直流分量。霍尔效应传感器中装有名为霍尔效应磁力计的半导体芯片。这种芯片直接反映磁场大小。因此CONTROL ENGINEERING China版权所有，它既可以测量直流电流又可以测量交流电流，并