電源品質是什麼？

定義

電源品質（電力品質）是當交流電力超過一定限度的場合會對使用者的機器造成影響的事件。下圖1是顯示電源品質的波形圖。振幅、連續性、波形的形狀、頻率等都必須要穩定。

A : 振幅

追求電壓實效值的穩定性

B : 連續性

波形為連續，沒有中斷

C : 波形的形状

沒有畸變、歪斜

D : 頻率

追求穩定

圖1：電壓波形的範例

因為各種原因，導致其狀態改變、崩壞，電源品質就會下降。像是下圖２，所顯示的波形是電壓膨脹（脈衝）的現象。電源電壓的上升會導致機器電源損壞，或是重啟等故障問題。

圖2：電壓上升（脈衝）

為何需要測量電源品質呢？

像打雷等自然現象、電源負載分配不均、配線不良、錯誤接地等都會影響電源品質。近年來使用變頻器的機器增加，與系統連接的電動車充電器的設置、太陽能與風力發電等系統相關的新能源的普及。這些都會使電力網變得更加複雜，大幅影響電源品質。

當電源品質低落，就會使設備出現損壞或是電子控制儀器出現錯誤動作等情況。舉例來說，諧波會導致反應器燒毀或是電容器產生異常聲響，脈衝等雜訊或電壓降等因素會導致電腦控制系統出現故障。

由於電源品質低落導致的電源迴路的異常，不論是電力供給或是電力接收方都是共通的問題。目前電源異常檢測時難以立即確認是供給側或使用側的電力系統出現問題。需要找出問題點並有效地進行電源品質測量。

電源品質是使用甚麼方法進行測量？

電源品質常常會根據電力規範進行測量。電源品質規格可作為電力供給品質測量的評價標準。因此，可以確定測量數值的一貫性，並找出有甚麼樣的電源品質問題。另外，也可以確認電力系統的品質與信賴基準。透過評估電源品質，也可得知需改善的方向。
以下是關於電源品質（電力品質）的國際規格。

IEC 61000-4-30

IEC61000-4-30是關於交流電力供給系統的電源品質測量相關測試與測量技術相關的國際規格。

這個規格分為A，S兩個等級。最能信賴的電源品質測量，是使用對應等級Ａ的測量儀器測量。等級Ａ所要求的內容包含測量儀器的性能：測量精度、測量的演算、儀器的時間精度也需要滿足。
 

IEC 61000-4-7

主要規範電力供給系統中的諧波電流與諧波電壓，與裝置中放出的諧波電流的測量。同樣也規範測量儀器的性能。

IEC 61000-4-15

規範電壓變動、閃爍測量的測試手法、測量儀器的要求之規格。

EN 50160

定義電源電壓等極限值，歐洲使用的電源品質規格。

IEEE 1159

為了進行電源品質監視的推薦事項。

IEEE 519

關於諧波電壓與諧波電流之相關規格。

 

電力品質分析儀是測量電源品質時所使用的測量儀器。能夠觀測電源中各式各樣的參數。電壓、電流、頻率、諧波、瞬態等數據皆能記錄，並進行分析。透過這些數據，測量人員可以診斷電源品質的問題，並確認是否有符合規格，改善電力系統的性能。

HIOKI所提供的解決方案

HIOKI有生產能夠測量系統電力的測量儀器。詳細可參考下表。

產品名稱/記錄項目	PQ3198	PQ3100	PW3360-21	PW3365
電力與諧波的記錄	有	有	有 ※1	有 ※2
電源品質的測量	有	有	無	無
IEC 61000-4-30	Class A	Class S	—	—
EN 50160的測量	適用	適用	—	—
IEEE 519	適用	適用	—	—
推薦用途	針對機器故障原因的電源狀態之調查、診斷、改善等	檢測系統附載容量、系統電源品質的管理，或是需要調查電力系統	測量設備或系統的消費電力時	測量設備或系統的消費電力時

• ※1:40次為止
• ※2:13次為止

在朝著脫碳化社會前進的同時，各式各樣的系統與相關產業革新技術的出現，電力網正日漸複雜化。而省能源需求使得變頻器技術的成長。這些原因使得電力消耗與供給端雙方都需要確認電力的品質。HIOKI的電力品質分析儀能夠更快速測量且幫助改善電源品質。