电能质量标准的概况及发展林海雪

（中国电力科学研究院 北京 海淀区 100192）

摘要：扼要地介绍和分析了目前国际电工技术委员会（ IEC）、美国电气电子工程师协会（ IEEE）和欧洲电能质量标准概况，论述了电磁兼容性标准和电能质量标准关系，综述我国电能质量标准现状并提出进一步完善的建议。

1 概述

电能质量关系到电力系统及其电气设备的安全和效率，关系到节能降耗，关系到生产和生活以及国民经济的总体效益。实施对电能质量的科学监管是建设节约型社会的重要条件之一。电能质量标准是保障电能质量的基本技术依据。

2 IEC 电磁兼容标准 IEC/TC 77 的工作成果以 IEC61000 系列电磁兼容（ EMC ）标准文件出版， EMC 的范围既有低频也有高频，既包括传导性也包括空间电磁场干扰。该系列标准，目前包括六大部分，每个部分又可分若干项，以国际标准或技术报告形成出版。技术报告（ TR ）按其内容有的（注意：并不是所有）标明类型，共分三类，性质上有所不同 [2]。 2000 年以后， IEC61000 文件的技术报告又取消了类型划分。 EMC 水平是为了协调目的而定出的一个参考值，不能把 EMC 水平完全等同于电能质量的限值，两者既有密切联系，又有所区别。

2.1 电磁兼容性标准和电能质量标准的关系

（ 1 ）电磁兼容性标准是针对电气装置、设备或系统（以下简称为“设施”）在电磁环境中“和谐”工作而制定一个参考值。 电磁兼容性标准既包括传导性干扰指标，也包括空间干扰（辐射性）的指标。而电能质量标准针对电网中的“电”是一种产品，规定其各种指标限值，作为电网运行和供用电合同中相应条款的依据。 电能质量标准只针对电网中特定点上传导性干扰指标（频率除外）。

（ 2 ）在限值上，电能质量标准受制于电磁兼容性标准，一般不应超过它，因此电能质量指标限值和电磁兼容中的发射总限值（在中、高压系统为规划值）概念等同 。 （ 3 ）为了电气产品的贸易和交流， IEC制定的电磁兼容性标准是国际性的，各国基本上通用。而电能质量标准则不然，并不强求统一。 （ 4 ）作为电能质量一个基本指标——供电电压偏差，并未包括在电磁兼容性的低频传导骚扰指标范围内。

2.2 与电能质量有关的 IEC 标准

表 1 与电能质量有关的 IEC 61000 系列标准及对应的国家标准

序号

NO IEC标准编号 标准名称 对应的国家标准

1 IEC 61000-1-1：1992

（TR）

电磁兼容基本术语和定义的应用与

解释 GB/T 17624.1—1998

2 IEC 61000-2-1：1990

（TR3）

公用供电系统低频传导骚扰及信号

传输的电磁环境 GB/Z 18039.5—2003

3 IEC 61000-2-2：2002

（国际标准）

公用低压供电系统低频传导骚扰及

信号传输的兼容水平

GB/T 18039.3--2003

（ idt: IEC

61000-2-2：1990）

4 IEC 61000-2-4：2002

（国际标准） 工厂低频传导骚扰的兼容水平

GB/T 18039.4—2003

（idt: IEC 61000-2-4:

1994）

5 IEC 61000-2-5：1996

（TR2） 电磁环境的分类 GB/Z 18039.1—2000

6 IEC 61000-2-6：1995

（TR3）

工业设备电源低频传导骚扰发射水

平的评估 GB/Z 18039.2—2000

序号

NO IEC标准编号 标准名称 对应的国家标准

7 IEC 61000-2-8：2002

（TR）

公用供电系统电压暂降和短时中断

的统计测量结果

8 IEC 61000-2-12：2003

（国际标准）

公用中压供电系统低频传导骚扰及

信号传输的兼容水平

9 IEC 61000-3-2：2001

（国际标准）

谐波电流发射限值（设备每相输入

≤电流 16A） GB 17625.1—2003

10 IEC 61000-3-3：2005

（国际标准）

≤对每相额定电流 16A 且无条件接

入的设备在公用低压供电系统中产

生的电压变化、电压波动和闪烁的

限制

GB 17625.2—2007

11 IEC 61000-3-4：1998

（TR）

对额定电流大于 16A的设备在低压

供电系统中产生的谐波电流的限制 GB/Z 17625.6—2003

12 IEC 61000-3-5：1994

（TR2）

对额定电流大于 16A的设备在低压

供电系统中产生的电压波动和闪烁

的限制

GB/Z 17625.3—2000

13 IEC 61000-3-6：2008

（TR）

畸变装置连接到中、高压及超高压

电力系统发射限值的评估

GB/Z 17625.4—2000

（ IEC 61000-3-6：

1996）

14 IEC 61000-3-7：2008

（TR）

波动负荷装置连接到中、高压及超

高压电力系统中波动负荷发射限值

的评估

GB/Z 17625.5—2000

（ IEC 61000-3-7：

1996）

15 IEC 61000-3-8：1997

（国际标准）

低压电气设施上的信号传输——发

射电平、频带和电磁骚扰水平

16 IEC 61000-3-11：2000

（国际标准）

公用低压供电系统中电压变化、电

压波动和闪烁的限值——额定电流

75A以上并需有条件连接的设备

序号

NO IEC标准编号 标准名称 对应的国家标准

17 IEC 61000-4-7：2002

（国际标准）

供电系统及所连设备谐波、谐间波

的测量和测量仪器导则 GB/T 17626.7—2008

18 IEC 61000-4-15：2003

（国际标准） 闪变仪——功能和设计规范

GB/T 17626.15 —

2009

19 IEC 61000-4-30：2008

（国际标准） 电能质量测量方法

GB/T17626.X—2009

（ IEC61000-4-30 ：

2003）

20 IEC 61000-5-1：1996

（TR3）

安装和缓减导则——第 1 节：一般

考虑

21 IEC 61000-5-2：1997

（TR3）

安装和缓减导则——第 2 节：接地

和电缆敷设

22 IEC 61000-6-1 住宅、商业和轻工业的环境干扰性

23 IEC 61000-6-2 适用于工业环境的干扰性

24 IEC 61000-6-3 住宅、商业和轻工业环境用发射标

准

序号

NO IEC标准编号 标准名称 对应的国家标准

25 IEC 61000-6-4 工业环境的发射标准

26 IEC 61400-21-2001

（国际标准）

风力发电机组电能质量测量和评估

方法 GB/T 20320-2006

27 IEC/TR 62510：2008 电特性的标准化 GB/Z 26854-2011

28 IEC 60038：2002 IEC标准电压 GB/T 156-2007

29 IEC/PAS 62559：2008 能源系统开发用户需求的智能电网

系统工程方法 待批（GB/Z类）

30 IEC 61850 变电站通信网络与系统 系列标准，目前分 10

部分，共 14个标准

3 IEC 关于低频传导方面的兼容水平规定（见表 2 ）

标准版本号 IEC61000-2-2：2002，IEC 61000-2-12：2003

名称（英文） Compatibility levels for low-frequency conducted disturbances and

signalling in public low（mid）-voltage power supply systems

适用范围

规定了公用低压（中压）供电系统（标称频率为 50Hz或 60Hz）中

频率范围为 0～9kHz（电源信号系统频率特别规定为 148.5kHz 及

以下）传导性骚扰电磁兼容水平，标准中的兼容水平适用公共连接

点

骚扰现象 ≤低压系统（ 1kV），中压系统（>1kV ≤， 35kV）

——电压波动和闪变 正常情况下电压波动不大于标称供电电压的 3%；短期闪变（10min）

Pst=1，长期闪变（2h）Plt=0.8

——电压谐波

3次谐波 5%；5次谐波 6%；7次谐波 5%；11次谐波 3.5%；13次

谐波 3%；总谐波畸变 8%。对于很短效应（3s以内），将上列值乘

k作为兼容水平，0.7

1.3 ( 5)45

k h ，总谐波畸变 THD=11%。

以上仅摘录了若干奇次谐波兼容值，详细规定见标准文本。

标准版本号 IEC61000-2-2：2002，IEC 61000-2-12

——电压间谐波

涉及间谐波电压的电磁骚扰问题仍在研究中。本标准中给出的兼容

水平仅对于工频（50Hz或 60Hz）附近使供电电压幅值调制，导致

闪变的现象而言，对于 Pst=1，图示了间谐波电压幅值和拍频关系。

——电压暂降和短时

中断

此是随机事件，电压暂降的影响随着暂降深度和持续时间而增加，

故为二维骚扰现象。大多数电压暂降持续时间为 0.5周至 1s；由架

空线馈电的农村地区每年暂降次数可达几百次，而由电缆网供电约

为 10～100次。短时中断往往先由电压暂降发生而致。目前尚无足

够资料确定兼容水平，详见 IEC 61000-2-8。

——电压不平衡 负序分量为正序分量的 2%；在某些地方，特别是有大的单相负荷

连接处，可达到 3%。

——瞬态过电压

就幅值和能量含有而论，考虑到瞬态过电压不同的来源（主要是雷

电和操作冲击波），未规定兼容水平。关于绝缘配合见 IEC 60664-1

（IEC60071）

——短时工频变化 ±短时频率变化为 1Hz；稳态的频率偏差要小得多（注：某些设备

对频率变化率很敏感）

标准版本号 IEC61000-2-2：2002，IEC 61000-2-12

——直流（DC）分量

公用供电系统的电压一般直流分量很小，但当连接某些不对称控制

的负荷，以及诸如地磁暴这类不可控事件发生时，DC 分量会明显

增大。DC 电压取决于 DC 电流及网络阻抗。尚未规定 DC 电压的

兼容水平。

——电网的信号传输

IEC 61000-2-2和 IEC 61000-2-12中所述的四种电网信号传输系统

兼容水平如下：

（1） 纹波控制系统（110Hz～3000Hz）注入的正弦波信号值为

标称电压的 2%～5%；有的国家用Meister曲线（见图 1）

作为限值；否则不应超过谐波（奇次、非 3 倍数次）的兼

容水平；

（2） 中频电力线载波（3kHz～20kHz）兼容水平在考虑中；

（3） 无线电频率电力线载波系统（20kHz～148.5Hz）兼容水平

在考虑中；

（4） 电网标志系统

因为各个系统特性不同，不能给出普遍性的指导，但制造商必

须保证这些系统和供电网的兼容性。

图 1 公用电网中纹波控制系统的 Meister 曲线 目前许多国家的电能质量标准中有的指标直接采用了 IEC 的兼容水平，例如低压电压谐波的规定就是如此。这意味着设备对谐波的耐受裕度（即抗扰度）应由产品制造考虑，而不在谐波的电能质量标准中预留。

4 美国电磁兼容和电能质量标准表 3 美国 IEEE 电能质量标准（ 1990 年以后）序号

NO IEEE标准编号 标 准 名 称 说明

1 IEEE Std 399—1990 工业和商用电力系统分析推荐导则

2 IEEE Std C62.41 —

1991

低压交流电力回路中浪涌电压推荐

导则

3 IEEE Std 519—2005 电力系统中谐波控制推荐规程和要

求

是 1992 年标准的修

订版

4 IEEE Std 1100—1992 对于电力和接地敏感的电子设备推

荐规程

5 IEEE Std 1303—1994 静止无功补偿器现场试验导则 GB/T 20297-2006 的

主要参考标准

6 IEEE Std 446—1995 对于工业和商用紧急和备用电源系

统的推荐规程

序号

NO IEEE标准编号 标 准 名 称 说明

7 IEEE Std 1159—2009 电能质量监测推荐规程 是 1995年标准的修订

8 IEEE Std 1250—2002 对电压瞬时扰动敏感设备的服务导

则 是 1995年标准的修订版

9 P519A/D5，1996 电力系统中应用谐波限值的导则 NO3标准的补充细则

10 IEEE Std 1346—1998 电力系统与电子加工设备兼容性评

估的推荐规程

11 IEEE Std C57.110—

1998

供非线性负荷电流时，确定变压器

容量的推荐规程

12 IEEE Std 1031—2000 输电用静止无功补偿器的功能规范 GB/T 20298—2006的主要参考标准

13 IEEE Std 1459—2000

在正弦、非正弦，平衡或不平衡条

件下电能质量测量的定义（试用标

准）

14 P519.1/D8b，2003 电力系统中应用谐波限值的导则

（草案） NO.9标准的修改版

15 IEEE Std 1159.3 —

2003 电能质量数据交换格式推荐导则

序号

NO IEEE标准编号 标 准 名 称 说明

16 P1159.1 交流供电系统中电能质量测量的推

荐规程 未见正式文本

17 P1409 应用电力电子技术改善 1kV～38kV

配电系统电能质量导则 未见正式文本

18 P1453 交流电力系统中电压闪变测量和限

值的推荐规程 未见正式文本

19 P1564 确定电压暂降指标的推荐规程 未见正式文本

20 P1433/D5A，1999 电能质量术语汇总标准草案

21 IEEE Std.1547-2003 分布式电源和电力系统互联标准 正在制定相应配套的

系列标准

22 IEEE 1585-2002 用于中压（1～35kV）电压波动补偿

的电子串联装置功能规范导则

序号

NO IEEE标准编号 标 准 名 称 说明

23 IEEE Std 1531-2003 谐波过滤器的应用和规范指南

24 IEEE Std 1036-2010 并联电力电容器的应用指南

25 IEEE Std 1534-2009 晶闸管控制的串联电容器推荐规范

26 IEEE P2030

能源技术和信息技术与电力系统、

终端应用及负荷的智能电网互操作

性指南

涉及智能电网的系列

标准

从表 3 可以看出，美国对电能质量领域标准化工作起步较早，涉及面较广，和 IEC 61000 标准相比，虽然系统性方面欠缺一些，但内容上有一定的互补性，表现在：①针对敏感负荷供电，已发布多项标准（见表 3中 NO4， 8， 10 ）；②对于电能质量测量给予相当的关注（见 NO7， 15， 16，18 ）；③对谐波标准补充了实施导则（见NO9， 14 ）；④对于电能质量改善措施，制定了不少规程和导则（见 NO2， 5， 12， 17， 22～25 ）；⑤涉及电能质量术语、分析和关键的理论问题也制定了一些导则或标准（见 NO1， 13， 20 ）。⑥针对分布式电源的发展，制定了相关互联标准（见 NO.21 ）；⑦为智能电网的发展，制定了系列标准（见 NO26 ）。

5 欧洲配电网的电能质量规定 [7]

结合欧盟国家特点制定电能质量标准主要是EN50160 ，此标准的规定见表 4 。 表 4 欧盟公用配电网供电电压的特性（摘要）

标准版本号 EN50160:2007

名称（英文） Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution networks

适用范围 正常运行状态下公用中压配电网（>1kV ≤， 35kV ≤）、低压配电网（ 1kV）

在用户供电端的电压主要特性

项 目 低 压 中 压

供电电压偏差

每周的 95%时间内 10min 平均

±有效值为 10%Un，任何 10min

平均有效值在+10%/-15%Un

同左

电力系统频率偏差

一年 99.5%时间内 10s ±平均为

1%（即 49.5Hz～50.5Hz）；100%

时间为-6%/+4%（即 47～52Hz）

同左

主要规定：包括电力

系统频率、电压幅值

（偏差、波动、过电

压、电压暂降）、电压

波形（谐波、电压不

平衡度以及电网的信

号电压）等限值 电压谐波

每周的 95%时间内，10min平均

有效值：

3次谐波 5%；11次谐波 3.5%

5次谐波 6%；13次谐波 3%

7次谐波 5%；总谐波畸变 8%

同左

标准版本号 EN50160:2007

电压不平衡度

每周的 95%时间内 10min 平均

有效值小于 2%，在个别地方可

达到 3%

同左

电压波动、闪变

正常情况下电压波动一般不大

于 5%，在某些情况下短时不大

于 10%；任一周 95%时间内，

长期闪变 Plt小于 1

正常情况下电压

波动不大于 4%，

在某些情况下短

时不大于 6%；长

期闪变 Plt小于 1

电压暂降

正常情况下预期暂降次数每年

为几十次至一千次，持续时间

小于 1s，暂降幅度要小于 60%，

有些地区由于用户设施的开关

操作，遭电压暂降幅度 10%～

15%非常频繁

同左

短时中断

正常情况下，每年出现几十到

几百次，约 70%持续时间不超

过 1s

同左

主要规定：包括电力

系统频率、电压幅值

（偏差、波动、过电

压、电压暂降）、电压

波形（谐波、电压不

平衡度以及电网的信

号电压）等限值

长时中断

正常情况下，持续时间超过

3min每年的长时中断只能有 10

到 50次

同左

标准版本号 EN50160:2007

相对地暂时工频过

电压

一般小于 1.5kV（有效值），持

续时间一般不超过 5s

直接接地或经阻

抗接地，不超过

1.7Un；不接地或

谐振接地的不超

过 2.0 Un

相对地瞬态过电压 一般情况下，不超过 6kV（峰值）

主要规定：包括电力

系统频率、电压幅值

（偏差、波动、过电

压、电压暂降）、电压

波形（谐波、电压不

平衡度以及电网的信

号电压）等限值 电网的信号电压 一天 99%以上时间，3s平均信

号电压不超过图 2中给定的值 同左

图 2 公用低压和中压配电网中信号频率的电压水平

6 我国电能质量标准概况至今由国内标准化技术委员会及相关行业标委

会组织制定的电能质量方面主要标准有：（ 1 ）电能质量指标国家标准八项：①供电电压偏差

（ GB/T 12325-2008 ）；②电压波动和闪变（ GB/T 12326-

2008 ）；③公用电网谐波（ GB/T 14549-1993 ）；④三相电压不平衡（ GB/T 15543-2008 ）；⑤电力系统频率偏差（ GB/T 15945-2008); ⑥暂时过电压和瞬态过电压（ GB/T

18481-2001 ）；⑦公用电网间谐波（ GB/T 24337-2009 ）； ⑧电能质量 电压暂降与短时中断（正在制定中）

（ 2 ）电能质量测量国家标准一项：电能质量监测设备通用要求（ GB/T 19862-2005 ）。

（ 3 ）相关设备的国家标准一项：半导体变流器与供电系统的兼容及干扰防护导则（ GB/T 10236-2006 ）。

（ 4 ）分布式电源接入电网的国家标准三项：①地热电站接入电力系统技术规定（ GB/T 19962-2005 ）；②风电场接入电力系统技术规定（ GB/T 19963-2011 ）； ③光伏发电站接入电力系统技术规定（ GB/Z 19964-2005 ）。④分布式电源配网并网标准 (2012 国家标准计划）

（ 5 ）电能质量治理设备（装置）国家标准四项：①静止型无功功率补偿装置（ SVC ）现场试验（ GB/T 20297-2006 ）；②静止型无功功率补偿装置（ SVC ）功能特性（ GB/T 20298-2006 ）；③输配电系统静止无功补偿器用晶闸管阀的试验（ GB/T 20995-200

7 ）。④高压滤波装置设计与应用导则（ GB/T 26868-2011 ）。

（ 6 ）能源行业国家标准八项（正在制定中）① 电能质量现象分类② 电能质量控制设备特性要求 通则③ 配网动态无功谐波综合补偿装置④ 交流电弧炉供电技术导则 第 1 部分：通则⑤ 交流电弧炉供电技术导则 第 2 部分：供电设计与技术⑥ 交流电弧炉供电技术导则 第 3 部分：电能质量测试评估技术

⑦ 交流电弧炉供电技术导则 第 4 部分：电能质量控制技术

⑧ 交流电弧炉供电技术导则 第 5 部分：供电运行技术

（ 7 ）电能质量行业标准计有二十三项：①高压静止无功补偿装置（ DL/T 1010.1～ 1010.5-2006 ）；②电能质量测试分析仪检定规程（ DL/T 1028-2006 ）；③电能质量技术监督规程（ DL/T 1053-2007 ）；④电能质量术语（报批稿）；⑤电能质量监测装置运行规程（报批稿）；⑥电能质量监测装置技术规程（报批稿）；⑦串联电容器补偿装置 一次设备预防性试验规程（ DL/T 366-2010 ）；⑧串联电容器补偿装置 控制保护系统现场检验规程（ DL/T 365-2010 ）；⑨低压有源电力滤波装置（报批稿）；⑩链式STATCOM 系列标准（报批稿）； 11 电能质量评估技术导则（制定中）； 12 电压监测仪使用技术条件（ DL/T 500-2009 ）； 13 低压无功功率动态补偿装置（ JB/T 10695-2007 ）； 14 配电网静止同步补偿装置技术规范（报批稿）； 15 电力系统电能质量技术管理规定（报批稿）； 16 固态切换开关技术规范（报批稿）； 17 动态电压恢复器技术规范（报批稿）。

18 低压晶闸管投切滤波装置技术规范（ DL/T 379-2010 ）；19 高压并联电容器使用技术条件（ DL/T 8400-2003 ）； 20 高压并联电容器装置使用技术条件（ DL/T 604-2009 ）； 21 低压并联电容器装置使用技术条件（ DL/T 842-2003 ）； 22 35kV～ 220kV变电站无功补偿设计技术规定（ DL/T 5242-2010 ）； 23 330kV～ 750kV变电站无功补偿设计技术规定（ DL/T 5014-2010 ）。

7 关于完善我国电能质量标准体系若干建议

2004 年，全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书处主持完成了《电能质量标准体系完善化研究》，该项目是由国家发改委下达的。研究报告提出的电能质量标准框架如下 [8] ：（ 1 ）术语；（ 2 ）限值和基本要求系列标准，包括以下十个指标；①供电电压偏差；②电力系统频率偏差；③谐波（包括间谐波）；④电压不平衡度；⑤电压波动和闪变；⑥电压暂升、暂降；⑦短时和长时断电；⑧暂时过电压和瞬态过电压；⑨电压波形缺口；⑩信号电压；（ 3 ）监视、测量、评估方法系列标准；（ 4 ）监视、测量、分析仪器设备系列标准；

（ 5 ）电能质量控制装置及应用导则系列标准：包括用于吸收电网谐波、改善电网静态和动态电能质量特性的设备、装置及其应用的标准，例如：①静止无功补偿装置（ SVC ）；②串联补偿装置（ SC ）；③无源滤波兼无功补偿装置（ PF ）；④晶闸管投切电容器或电抗器（ TSC或 TSR ）；⑤有源电力滤波器（ APF ）；⑥静止无功发生器（ SVG ）等。（ 6 ）电能质量管理的系列标准，此系列标准需结合电力监管体制的改革和完善，在不断总结国内外电力市场运行经验基础上逐渐形成。

8 总结电能质量标准化工作随着电能质量重要

性的提高，电能质量产业的崛起，智能电网的建设，分布式电源接网以及电力市场的发展，受到广泛的关注。本文论述了近年来国外电能质量标准的一些新进展。主要介绍了IEC 61000 系列标准、美国 IEEE 和欧洲相关标准，以及国内电能质量标准的现状，并提出进一步完善的建议，可供相关专业人员参考。

参考文献[1] 姚世全等 . 电磁兼容标准实施指南（ M） . 北京：中国标准出版社，

1999[2] 林海雪 . 谈 IEC 61000 系列标准文件对电网谐波国标的指导作用（ J） . 电力设备， 2003， 4（ 2 ）： 45～ 48

[3] IEC: Technical Committee No8: System Aspects of Electrical Energy Supply[R], 2003-06-27

[4] IEC： Report on the activity of AHG3 of TC8 ：“ Characteristics of energy supplied”[R], 2004-09-17

[5] IEC： Technical Report IEC/TR 62510 “Standardizing the characteristics of electricity”[S], Edition 1.0 2008-06

[6] 李世林，刘军成 . 电能质量国家标准应用手册 [M]. 北京：中国标准出版社， 2007.10

[7] EN50160： Voltage characteristics of electricity supplied by public distribution networks[S]. 2007 CENELEC

[8] 《电能质量标准体系完善研究》项目研究报告 [R]. 全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书处 , 2004年 11月