一、引言

随着新能源并网、电动汽车充电站建设及工业负荷多样化，电力系统中电压波动、谐波畸变、频率偏移等问题日益突出，对电能质量提出了更高要求。电能质量测量技术作为电力系统监测和管理的重要手段，在保障电网安全、提升用电效率、实现能源优化调度等方面发挥着关键作用。

二、电能质量的基本概念与发展历程

电能质量主要涉及以下指标：

电压偏差：实际电压与额定电压之间的差异；

频率偏差：系统频率偏离标准值（如50Hz）的程度；

谐波含量：非线性负载引起的电压/电流畸变；

三相不平衡度：三相电压或电流不对称程度；

电压暂降与短时中断：突发性电压下降或断电现象；

闪变：照明设备因电压波动产生的视觉不适感。

传统电能质量分析依赖示波器与万用表，现代则普遍采用电能质量分析仪、智能电表等设备进行实时监测与数据采集。

三、核心技术与系统构成

1. 数字信号处理器（DSP）与FPGA

现代电能质量分析仪核心为高速数字信号处理芯片，可实现高精度波形采样与频谱分析。

2. 高速模数转换模块（ADC）

用于将模拟电压/电流信号转化为数字信号，是实现精确测量的基础。

3. 谐波分析算法

包括快速傅里叶变换（FFT）、小波分析、希尔伯特-黄变换（HHT）等方法，用于提取谐波成分。

4. 智能电表与远程通信模块

具备数据采集、本地存储、无线传输功能，广泛应用于配电自动化系统。

四、典型应用场景

1. 工业企业电力系统监测

大型制造企业通过电能质量监测系统识别谐波源，防止变压器过热、继电保护误动等问题。

2. 新能源并网控制

风电场、光伏电站接入电网前需进行电能质量评估，确保符合国家标准。

3. 智能楼宇能源管理

楼宇管理系统（BMS）集成电能质量监测功能，优化空调、电梯、照明等系统的能耗。

五、挑战与未来发展方向

当前面临的挑战包括：

复杂工况下多参数同步测量难度大；

高频谐波测量受采样率限制；

数据分析与故障定位智能化水平不高。

未来发展方向包括：

AI辅助电能质量分析与预警系统；

边缘计算电能质量监测终端；

标准化数据接口与协议统一；

与电力物联网融合构建智慧配电网平台；

微型化嵌入式测量模块开发。