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闪变测量检测

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发布时间：2025-07-06 18:23:32 更新时间：2025-07-05 18:23:32

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

闪变测量检测

闪变（Flicker）是电力系统中一种由电压波动引起的人眼可感知的灯光亮度或光谱分布随时间变化的现象。它主要源于大功率波动性负荷（如电弧炉、轧机、电焊机、大型电机启动、某些可再生能源并网设备等）的快速、重复性投切或功率变化，导致电网电压发生短时、周期或非周期的波动。这种电压波动虽然幅度可能不大，但会对照明设备的发光稳定性造成显著影响，导致灯光“闪烁”。长期或强烈的闪变不仅会引起人的视觉疲劳、不适甚至头痛，影响工作效率和生活舒适度，还可能干扰对视觉敏感的设备（如摄像监控系统、精密仪器显示器）的正常工作。因此，对电力系统和用电设备产生的闪变水平进行准确的测量、评估和控制，是保障电能质量、维护用电设备安全可靠运行以及优化用户用电体验的关键环节。

闪变测量检测的核心目的在于量化评估电压波动引起灯光闪烁的严重程度，并判断其是否符合相关标准限值要求。这需要进行专业的测试与分析。

主要的检测项目

闪变测量的核心项目是计算和评估两个关键参数：

1. 短时闪变严重度 (P_st - Short-term Flicker Severity): 这是评估在相对较短时间内（通常为10分钟）电压波动引起的闪变对人眼刺激程度的量化指标。P_st = 1 被定义为对50%的观察者产生可察觉闪变的阈值（基准曲线）。

2. 长时闪变严重度 (P_lt - Long-term Flicker Severity): 这是对较长观察期内（通常为2小时）闪变严重程度的评估。它通常由连续12个（或所需的个数）P_st值通过立方均值计算得出： P_lt = ∛[(∑ⁿ_i=1 P³_st,i) / n]。

检测的目标是获取在特定测量点（如公共连接点PCC、用户接入点、设备端子等）的P_st和P_lt值，并分析其随时间的变化趋势。

核心检测仪器

闪变测量需要专门的、符合国际标准的仪器：

1. 电能质量分析仪 / 闪变仪 (Flickermeter): 这是最核心的设备。现代的高精度电能质量分析仪通常都内置了符合IEC 61000-4-15标准的闪变测量功能模块（即闪变仪）。其主要功能包括：

电压信号采集： 高精度采样电网电压波形。
模拟人眼-脑对光闪变的响应：
- 输入适配与平方解调：将电压波动转换为模拟灯光强度波动。
- 带通滤波与加权滤波：模拟人眼对光波动的频率响应特性（最敏感范围0.05Hz - 35Hz）和人对不同频率闪变的敏感度曲线（视感度系数）。
- 平方与滑动平均：模拟人脑神经对光刺激的非线性处理和暂留效应。
统计分析： 对处理后的瞬时闪变视感度S(t)进行统计累积（通常在几个百分数水平，如P_0.1%, P_1%, P_3%, P_10%, P_50%），最终计算出P_st值。
计算与显示： 实时计算并显示P_st、P_lt，并记录历史数据、趋势图、统计报表等。

2. 电压互感器(PT) / 测试钳： 用于安全、准确地将电网高电压信号转换为分析仪可接受的低电压信号。

3. 数据记录与处理软件： 配合仪器使用，用于配置测试参数、数据、生成专业报告。

代表性仪器： Fluke 1750系列、Hioki PW3198、ZLG致远电子 PA8000、OMICRON CPC 100 + 闪变模块等品牌的高端电能质量分析仪。

标准检测方法

闪变测量的标准方法严格遵循国际电工委员会(IEC)制定的规范：

核心标准： IEC 61000-4-15 《电磁兼容(EMC) 第4-15部分：试验和测量技术闪变仪 – 功能和设计规范》。该标准详细定义了闪变仪模拟人眼-脑对由电压波动引起的白炽灯亮度变化的响应特性所需的测量原理、功能模块设计、性能要求和校准方法。

基本检测流程：

仪器准备与校准： 确保闪变仪（或电能质量分析仪的闪变模块）经过有效校准，并在有效期内。设置正确的系统额定电压(V_nom)和频率。
测试点选择： 根据评估目的（如用户兼容性评估、设备扰动特性测试、电网监测）选择合适的测量点，通常是PCC或设备接入点。
接线： 使用合适的PT或测试钳，将分析仪安全、准确地连接到被测电路的三相或单相电压上。确保接线正确，相序无误。
参数设置： 在分析仪上设置测量参数，包括：
- 测量模式：通常选择符合IEC 61000-4-15标准的闪变测量。
- 额定电压和频率。
- P_st计算周期（默认10分钟）。
- P_lt计算周期（默认2小时，基于12个P_st）。
- 数据记录间隔和存储设置。
开始测量： 启动仪器进行连续监测。测量持续时间需足够长，以覆盖被测负荷或系统的典型运行周期（尤其是对于波动性负荷），通常要求至少持续一周或根据相关标准/协议要求。
数据采集与记录： 仪器自动采集电压数据，按照IEC 61000-4-15定义的算法实时计算S(t)、P_st、P_lt，并存储结果。
数据分析： 测量结束后，数据。分析内容包括：
- P_st和P_lt的最大值、最小值、平均值、95%概率大值(95%值)等统计信息。
- P_st/P_lt随时间的变化趋势图。
- 将结果与限值标准进行对比。
- 结合负荷运行工况分析闪变来源和超标原因。
报告编制： 根据分析结果，编制包含测试条件、仪器信息、测量数据、统计结果、趋势图、结论与建议的正式报告。