浅谈电能质量分析方法与控制及发展方向

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 浅谈电能质量分析方法与控制及发 展方向 摘要：电能质量的重要性随着国 民经济的快速发展而不断增强，并日益 受到电力部门和消费者的重视。阐述了 电能质量的基本理论问题及其分析研究 方法，介绍了电能质量的相关控制策略 和技术，并对该领域的发展方向进行了 初步探讨。 中国论文网 /2/view-12911579.htm 关键词：电能质量分析方法控制 技术 0 引言 随着国民经济的发展，科学技术 的进步和生产过程的高度自动化，电网 中各种非线性负荷及用户不断增长；各 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 种复杂的、精密的，对电能质量敏感的 用电设备越来越多。上述两方面的矛盾 越来越突出，用户对电能质量的要求也 更高，在这样的环境下，探讨电能质量 领域的相关理论及其控制技术，分析我 国电能质量管理和控制的发展趋势，具 有很强的观实意义。1 衡量电能质 量的主要指标由于所处立场不同，关注 或表征电能质量的角度不同，人们对电 能质量的定义还未能达成完全的共识， 但是对其主要技术指标都有较为一致的 认识。(1) 电压偏差（voltage deviation）：是电压下跌(电压跌落)和 电压上升(电压隆起）的总称。(2) 频率 偏差（friquency deviation）：对频率质 量的要求全网相同，不因用户而异，各 国对于该项偏差标准都有相关规定。(3) 电压三相不平衡（unbalance）：表现为 电压的最大偏移与三相电压的平均值超 过规定的标准。(4) 谐波和间谐波 （harmonics & inter-hamonics）：含有 基波整数倍频率的正弦电压或电流称为 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电 压或电流称为间谐波，小于基波频率的 分数次谐波也属于间谐波。(5) 电压波 动和闪变（fluctuation & flicker）：电压 波动是指在包络线内的电压的有规则变 动，或是幅值通常不超出 0.91.1 倍电 压范围的一系列电压随机变化。闪变则 是指电压波动对照明灯的视觉影响。 2 对电能质量的分析根据监测数据和 结果分析： (1) 从谐波电压总畸变率表 4 可看出，该监测点谐波电压总畸变率 严重超标。国家标准为 4%，实际情况 为三相总畸变依次是： 6.89%、 6.50%、7.24%。对于并联无功 补偿装置，10kV 电容器应进行容量及 参数计算，适当改变电容参数，避免产 生谐振，防止谐波对电容器造成损坏。 对该站以后新增负荷时，应严格控制谐 波源，以避免谐波分量进一步提高，给 电网造成较大的安全隐患。 (2) 从各次 谐波电压含有率水平表 1 可见：3 次谐 波含有率较高，A 相为 6.7%，其次是 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 5、7 次谐波，这对并联无功补偿电容器 串联电抗百分数的选择，有重要的参考 价值。 (3) 谐波电流均不超标，主要谐 波频次为：3、5、7、9 次，这为谐波治 理提供了基础数据。 (4) 根据上述分析 可判断，该监测点存在严重的 3 次谐波 谐振现象，应改变系统运行方式，分析 并联补偿电容器对谐波的影响。 (5) 根 据无功功率数据大小、方向及功率因数 判断，该站 10kV 母线安装的并联无功 补偿装置，其基波无功功率偏大（各种 工况下功率因数基本保持 1，某些工况 下出现少量的无功倒送） ，因此，整体 10kV 母线电压偏高。 (6) 根据基波电压最大最小值、 电压偏差最大最小值、零序负序电压最 大值、总谐波电压畸变率最大值、各次 谐波电压、电流含量最大值、闪变最大 值等参数判断，检测中出现过大的电网 冲击，10kV 母线接有大的冲击性负荷， 或出现 B 相经中间物接地现象（出现过 很高的零序、负序电压） 。 (7) 根据电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 压偏差可知各相电压合格率：A 相 2.69%、 B 相 97.8%、C 相 94.6%，A 相 合格率较低，且绝大部分为正偏差。 由以上分析可看出，该变电站存在严重 的谐波污染，3 次谐波存在谐振，并且 10kV 并联补偿电容器对谐波有放大作 用，应调整其运行参数。 3 影响电能质 量的因素及其对策影响电能质量的主要 因素是各种非线性用电设备、变压器和 各类铁心电抗器，它们可分为以下几类： (1) 电力电子装置，这是最严重的谐波 源。这些装置在整流、逆变、调压及变 频过程中产生大量的谐波； (2) 电弧炉， 如炼钢用的交流电弧炉； (3) 家用电器， 如日光灯、电视机、调速风扇、空调、 电冰箱等； (4) 高新技术应用的多种设 备，如电子计算机、功率调节器、节能 灯等。 对 220kV 孙河站来说，周围工 厂的大量电力电子设备、各种大容量电 动机是其最主要的谐波源，其次是大量 城市生活用电设备等。 谐波不但影响 用户设备的正常运行，而且对电网设备 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 和自动化装置有很大的影响。谐波对电 网自动化装置的影响，要从改进自动化 装置的制作工艺和工作原理入手，加强 装置的抗干扰能力，防止装置误动作。 但这对改善电网的电能质量并无任何作 用，只能是减少电网谐波对自动化装置 影响，因此电能质量的治理，应加强对 用户谐波源的治理和改变电网参数，降 低或消除谐波谐振。 (1) 对于电动机控 制器产生的谐波，谐波的形状很分明， 可以装设谐波滤波器来降低谐波电流。 (2) 对于特殊需要的用户，可装用隔离 变压器：限制均衡的 3 次谐波，可以采 用一台 D，yn 接法的隔离变压器。 (3) 安装有源的谐波调节器：在工作时注入 一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐 波电流，就会获得一个理想的正弦波。 这种滤波设备，靠数字信号处理(DSP) 技术，控制快速绝缘栅双极晶体管 (IGBT)。因为设备是与供电系统并联工 作，它只控制谐波电流，基波电流并不 流过滤波器。目前有源滤波器正在日益 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 推广应用。 (4) 对于电网，应优化电网 参数，改变运行方式，优化无功补偿的 安装地点、方式和容量，消除电网谐振 或减小电网对谐波的放大作用。 为了 改善 220kV 站的电能质量状况，对该站 采取了一系列措施： 在 10kV TV、110kV TV 的一次侧中性点加装非 线性电阻； 在 10kV 母线加装消谐装 置； 在 2 号主变 110kV 侧中性点加 装消谐装置； 改变 10kV 并联补偿电 容器的参数，消除谐振，减少对谐波的 放大作用。 经过治理，现在已很少烧 TV 保险，也没有发生 TV 爆炸事故， 而且电能质量状况较以前有较大的改善。 4 电能质量控制的发展方向 4.1 研究电能质量分析控制领域的基础性工 作一方面要深入探索电能质量领域的基 础性研究工作，包括电能质量的定义、 评价标准与体系，电能质量问题的表现 形式、影响因素、防治方法等。同时， 积极研究电能质量控制的新方法、新技 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 术和新策略，将更为先进、科学的控制 理念和控制思想借鉴到电能质量管理领 域。4.2 推广使用数字化电能质量控制 技术以 DSP 为基础的实时数字信号处 理技术在控制领域得到广泛应用，其优 点为：可提高系统稳定性、可靠性和 灵活性；由程序控制，改变控制方法 或算法时不必改变控制电路；可重复 性好，易调试和批量生产；易实现并 联运行和智能化控制。随着 DSP 性能 的不断改善和价格的下降，电能质量控 制装置将用 DSP 来实现实时信号处理 从而取代模拟量控制。4.3 对电能 质量检测技术的新要求传统的检测仪器 一般局限于持续性和稳定性指标的检测， 而且仅测有效值已不能精确描述实际的 电能质量问题，因此需要发展新的监测 技术。具体要求包括：能捕捉快速 (ms 级甚至 ns 级)瞬时干扰的波形； 需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、 相位；需要有足够高的采样速率，以 便能和得相当高次谐波的信息。建立 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 有效的分析和自动辩识系统，反映各种 电能质量指标的特征及其随时间的变化 规律。 4.4 大力发展应用新技术电 力电子技术的应用可以大大提高电网的 电能质量，FACTS、CusPow 等新技术 更是为解决电能质量问题开拓了广阔的 前景，同时一些非电力电子技术的发展 也很迅猛，将这些技术融合发展，并合 理使用、大力推广，必然会逐步满足电 力负荷对电能质量日益提高的要求。 5 结束语 为了保护电网的安全运