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電能質(zhì)量范文第1篇

[關(guān)鍵詞]電能 分析 改善

進(jìn)入21世紀(jì)，電能質(zhì)量(頻率、電壓、波形、不對(duì)稱度和各種瞬態(tài)的波動(dòng))問題將越來越受到重視，主要原因是：(1)用戶越來越注重供電質(zhì)量問題并能更清楚地認(rèn)識(shí)到斷電、電壓下跌、切換操作的瞬態(tài)擾動(dòng)等的后果：(2)裝有微機(jī)控制器和電力電子裝置的用電設(shè)備迅速增多，而這些設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的擾動(dòng)是很敏感的；(3)一些跨國公司或大型國有企業(yè)為增加其總生產(chǎn)率而安裝高效率設(shè)備。例如調(diào)速控制和功率因數(shù)校正裝置，這種做法的本身又造成了注入電力系統(tǒng)的諧波有所增加，最后不得不考慮其對(duì)電力系統(tǒng)的影響。電能質(zhì)量需要在概念上轉(zhuǎn)變，從“以電力部門的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)定”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙杂脩羲杏X到的為標(biāo)準(zhǔn)”。電能質(zhì)量不好會(huì)對(duì)用戶生產(chǎn)過程起破壞作用；相反，用戶的生產(chǎn)過程會(huì)影響電能質(zhì)量。因此，為改善電能質(zhì)量，用戶、電力公司和設(shè)備制造商之間的合作是十分需要的。下面就上述電能質(zhì)量指標(biāo)所涉及到的幾方面內(nèi)容作一些介紹。

1　頻率偏移

1.1　頻率過低

意味著輸出功率增加而輸入功率沒有改變時(shí)，或者輸入功率減少而輸出功率尚未改變時(shí)造成。它的影響主要有如下幾點(diǎn)：使發(fā)電機(jī)的出力受到限制；造成發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子繞組和鐵心的溫度升高；使廠用電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降，進(jìn)而引起機(jī)械出力下降；汽輪機(jī)低壓級(jí)葉片將會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)加大而導(dǎo)致裂紋；引起異步電動(dòng)機(jī)和變壓器激磁電流增加，從而使其所消耗的無功功率增加，進(jìn)而有可能惡化電力系統(tǒng)的電壓水平；對(duì)無線電廣播，電影制片等工作也有影響。

1.2　頻率過高

意味著輸出功率減少而輸入功率沒有改變時(shí)，或者輸入功率增加而輸出功率尚未改變時(shí)造成。它的影響主要有如下幾點(diǎn)：使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子承受過大的應(yīng)力；使與頻率有關(guān)的測(cè)控設(shè)備降低了其性能，甚至不能正常工作：引起系統(tǒng)中濾波器的失諧和電容器組發(fā)出的無功功率變化。

2　電壓偏移

2.1　長(zhǎng)期電壓偏移

定義為持續(xù)時(shí)間超過1min，穩(wěn)態(tài)工頻電壓有效值超過規(guī)定限值的所有電壓偏移。

2.1.1　欠電壓

是指典型電壓幅值在(0.8-0.9)p.u之間。它的影響主要有如下幾點(diǎn)：將降低發(fā)電機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，定子繞組的溫度可能升高；降低廠用電動(dòng)機(jī)的出力，而且使它的定子繞組溫度升高，加速絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)甚至可能會(huì)燒毀電動(dòng)機(jī)：使照明設(shè)備發(fā)光效率降低，如電壓降低5％時(shí)，其光通量將減少18％，電壓降低10％時(shí)，其光通量將減少30％；甚至有可能引起對(duì)燈光敏感的電子設(shè)備不能正常工作。

2.1.2　過電壓

是指典型電壓幅值在(1.1～1.2)p.u之間。它的影響主要有如下幾點(diǎn)：將損害電氣設(shè)備的絕緣，使變壓器、發(fā)電機(jī)等電氣設(shè)備工作在飽和狀態(tài)。從而引起激勵(lì)電流增加，設(shè)備過熱并產(chǎn)生有害的諧波電流：使定子鐵心部分磁通逸出軛部，在支持筋、機(jī)座、鹵壓板形成環(huán)路而產(chǎn)生渦流，從而使定子機(jī)座的這些結(jié)構(gòu)部件出現(xiàn)局部過熱，甚至熔化。

2.2　短期電壓偏移

2.2.1　電壓跌落

指的是工頻電壓降低到(0.1-0.9)p.u之間，持續(xù)時(shí)間在2s～1min之間的電壓質(zhì)量問題。瞬時(shí)性故障往往以電壓跌落開始，大電力負(fù)荷的投入、大容量電容器組的投入、大電機(jī)的起動(dòng)或多個(gè)電機(jī)的同時(shí)起動(dòng)都有可能引起鄰近負(fù)荷的電壓跌落：變電站內(nèi)某條配電線路的單相接地故障也有可能引起同母線的配電線路的電壓跌落。

2.2.2　失去電壓

指的是供電電壓或電流降到0.1p.u以下，持續(xù)時(shí)間不超過1min的電能質(zhì)量問題。失去電壓的主要原因是由于雷擊輸電線路或配電線路、樹木傾倒、刮風(fēng)等引起的電力系統(tǒng)瞬時(shí)性故障，也有可能是因?yàn)樵O(shè)備失效或控制裝置的誤動(dòng)作。對(duì)失去電壓和電壓跌落二者的重視是近年來的事情，主要原因是計(jì)算機(jī)的大規(guī)模應(yīng)用和自動(dòng)控制系統(tǒng)的不斷精細(xì)化。對(duì)于計(jì)算機(jī)操作來說，兩秒鐘的失去電壓或電壓跌落會(huì)造成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作紊亂，甚至有可能使計(jì)算機(jī)處理了幾個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)丟失。對(duì)于一些大型跨國公司或國有企業(yè)而言，0.1s的失去電壓或電壓跌落就有可能引起大面積的產(chǎn)品質(zhì)量問題。實(shí)際上，失去電壓和電壓躍落超過兩個(gè)或三個(gè)周波。電機(jī)、機(jī)床或機(jī)器人就無法保持對(duì)由其驅(qū)動(dòng)的過程的精確控制。

3　電磁暫態(tài)

指的是指電力系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，電壓或電流數(shù)值的暫時(shí)性變化的電能質(zhì)量問題。它產(chǎn)生的主要原因有雷電沖擊和電力系統(tǒng)故障等，又分為兩種：沖擊暫態(tài)和振蕩暫態(tài)。前者定義為電壓或電流在穩(wěn)態(tài)下的突然的非工頻變化，變化是單方向的。常用其上升和延遲時(shí)間來描述，其產(chǎn)生的主要原因是閃電。由于涉及到的頻率很高，所以產(chǎn)生的沖擊電壓或電流衰減很快，同一個(gè)沖擊暫態(tài)事件，在電力系統(tǒng)的不同點(diǎn)會(huì)觀察到不同的結(jié)果。沖擊暫態(tài)常常引起設(shè)備因過電壓而損壞，甚至還有可能激發(fā)電力系統(tǒng)的固有振蕩而導(dǎo)致振蕩暫態(tài)。后者定義為電壓或電流在穩(wěn)態(tài)下的突然的非工頻變化，變化是雙方向的，根據(jù)其頻譜范圍又可分為高、中、低三種。高頻振蕩是由本地沖擊暫態(tài)所引起的，頻率一般在(0.5～5)MHz之間，持續(xù)時(shí)間約為幾個(gè)微秒。中頻振蕩是由背靠背電容器的充電引起的，頻率一般在(5～500)kHz之間，持續(xù)時(shí)間約為幾十個(gè)毫秒。低頻振蕩是由配電網(wǎng)中的鐵磁諧振現(xiàn)象和變壓器充電產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流所產(chǎn)的，頻率低于5kHz，持續(xù)時(shí)間在(0.3～50)ms之間。

4　三相不平衡

它定義為相電壓或電流對(duì)于三相電壓或電流平均值偏移的最大幅度，它的產(chǎn)生一是設(shè)計(jì)方面的原因，如單相電氣設(shè)備三相嚴(yán)重不對(duì)稱，二者也有存在大容量單相負(fù)荷的客觀原因，如單相電氣機(jī)車，電爐等。再者電網(wǎng)故障也會(huì)導(dǎo)致三相不平衡的產(chǎn)生。在三相電力系統(tǒng)中，三相不平衡的程度常用電壓負(fù)序分量與正序分量有效值之比來表征。根據(jù)國家規(guī)定，電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2％，短時(shí)不得超過4％。負(fù)序和零序分量的存在會(huì)對(duì)電力設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生如下影響：凸極式同步發(fā)電機(jī)對(duì)負(fù)序分量存在很強(qiáng)的諧波變換效應(yīng)，三相不平衡會(huì)導(dǎo)致同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力諧波，污染電廠周圍的運(yùn)行環(huán)境；負(fù)序電流流入同步發(fā)電機(jī)或異步電機(jī)，將消耗過多的無功功率，產(chǎn)生附加損耗而過熱，并因此產(chǎn)生附加轉(zhuǎn)矩而降低其出力：對(duì)直流輸電的換流器來說，三相不對(duì)稱不僅會(huì)增加其控制的難度，還會(huì)導(dǎo)致非特征諧波的產(chǎn)生；零序電流的存在還會(huì)對(duì)鄰近的通信線路產(chǎn)生很強(qiáng)的干擾。

5　波形失真

它定義為正弦波的穩(wěn)態(tài)偏移，常用其頻譜含量來描述，主要包括5個(gè)方面的內(nèi)容：直流偏移、諧波、間諧波、陷波和噪聲。

5.1　直流偏移

交流電網(wǎng)中如果存在直流電，則稱為直流偏移，它產(chǎn)生的主要原因是由于地球雷暴產(chǎn)生的電磁干擾和電網(wǎng)中半波整流器設(shè)備的存在引起的。直流電流流過變壓器會(huì)引起變壓器的直流偏磁，從而產(chǎn)生附加損耗過熱并降低其使用壽命。直流電流還會(huì)導(dǎo)致接地體或其它聯(lián)接器的電化腐蝕。

5.2　諧波

定義為具有供電系統(tǒng)基波頻率整數(shù)倍頻率的正弦電。它的失真情況可以用每個(gè)單一諧波成份的幅度的相位來描述，而它的大小可用諧波失真度來描述，諧波失真度或畸變率是評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)中諧波含量的主要指標(biāo)，它定義為各次諧波分量總有效值與基波分量有效值之比。諧波污染對(duì)電力設(shè)備的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的，主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：(1)諧波電流在電機(jī)中流通，產(chǎn)生附加功率損耗而引起定子線圈過熱，并減少了轉(zhuǎn)矩出力：(2)可引起無功電容器組諧振和諧波電流增大，從而導(dǎo)致電容器組因過負(fù)荷或過電壓而燒毀，對(duì)電力電纜也會(huì)造成過負(fù)荷或過電壓而損傷絕緣；(3)集膚鄰近效應(yīng)的存在，使輸、配電線路、變壓器等產(chǎn)生附加損耗而過熱：(4)電壓或電流波形的畸變改變了電壓或電流的變化率，影響了斷路器額定電壓時(shí)的斷流容量；f5)對(duì)繼電保護(hù)和自動(dòng)控制裝置產(chǎn)生嚴(yán)重干擾者，可造成誤動(dòng)作或拒動(dòng)作；(6)使計(jì)量?jī)x表，特別是感應(yīng)電能表那種形式的表計(jì)產(chǎn)生計(jì)量誤差。

5.3　間諧波

定義為具有供電系統(tǒng)基波頻率非整數(shù)倍頻率的正弦波電壓或電流，常用離散頻率或?qū)拵ьl譜來表示。各級(jí)電網(wǎng)中均存在這種波，其產(chǎn)生的原因是靜止頻率變換器、變流器、感應(yīng)電機(jī)和電弧設(shè)備等，而電力線路的載波信號(hào)也可認(rèn)為是間諧波。間諧波會(huì)引起CRT等顯示設(shè)備的閃爍。

5.4　陷波

它的產(chǎn)生是由于變流器的換相而引起的，盡管可以用傅里葉變換將陷波分解成一系列諧波，但一般將陷波單獨(dú)處理，這是因?yàn)槠渲C波次數(shù)較高且幅值不大，難于用波形測(cè)量?jī)x器測(cè)得。

5.5　噪聲

它是指疊加在每相電壓或電流上，頻率超過200kHz的非期望電信號(hào)。電力電子設(shè)備、控制電路、電弧裝置、電機(jī)設(shè)備等投運(yùn)都會(huì)產(chǎn)生電磁噪聲。它會(huì)影響微機(jī)和可編程控制器的正常工作。

6　電壓波動(dòng)和閃變

電壓波動(dòng)是指電壓包絡(luò)線的規(guī)則變化或電壓的一系列隨機(jī)變化，但其變化范圍在額定值的±10％之內(nèi)。電壓閃變指的是電壓波動(dòng)對(duì)照明設(shè)備產(chǎn)生影響，而這個(gè)影響能為肉眼所感覺。電壓波動(dòng)的主要影響是引起白熾燈等照明設(shè)備、電視機(jī)顯示器設(shè)備的閃爍現(xiàn)象。電弧爐和軋鋼機(jī)等大容量沖擊性負(fù)荷的存在是引起電壓波動(dòng)和閃變的根本原因。

7　改善

以上所述的各種電能參數(shù)的偏移和諧波對(duì)電力設(shè)備用戶的影響很大，而且這些主要是通過配電線路發(fā)生的，為了使電能質(zhì)量在正常范圍內(nèi)運(yùn)行，我們可采取以下幾種新型裝置去改善供電質(zhì)量。

7.1　DSTATCOM及DUPS

DSTATCOM是采用脈寬調(diào)制技術(shù)和電力系統(tǒng)并聯(lián)的電壓源變換器，它能替代常規(guī)的電壓和無功控制裝置。在正常供電時(shí)，DSTATCOM可作為無功電源或處于低耗備用狀態(tài)。在發(fā)生電壓波動(dòng)時(shí)，DSTATCOM立即響應(yīng)，向電力系統(tǒng)注入具有適當(dāng)相角和幅值的電流使系統(tǒng)電壓立即恢復(fù)正常。它和固態(tài)斷路器及一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)聯(lián)用，也稱作動(dòng)態(tài)不間斷電源(DUPS)，從發(fā)生斷電到重新供應(yīng)電力的時(shí)間不超過0.5工頻周期。

7.2　SSCB及SSTS

SSCB由可斷開晶閘管(GTO)回路和晶閘管(SCR)加限流電抗器(或電阻器)回路兩部分并聯(lián)組成。在正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)荷電流基本上是經(jīng)過GTO回路向負(fù)荷供電，而SCR回路因阻抗極大而基本上無電流。發(fā)生上游故障時(shí)，電流大大超過定值，GTO立即斷開，發(fā)生下游故障時(shí)，GTO斷開后，故障電流就流經(jīng)限流電抗器和SCR，限制了故障電流?？衫肧SCB在0.5工頻周期內(nèi)快速完成切換的能力向負(fù)荷提供不間斷電源，這就是SSTS。

7.3　DVR

DVR由GTO及SCR組合起來再配以儲(chǔ)能裝置后與電力系統(tǒng)串接，能在不到0.5工頻周期內(nèi)將系統(tǒng)故障引起的電壓下跌恢復(fù)到正常。當(dāng)供電正常時(shí)，DVR處于低耗備用狀態(tài)，升壓變壓器的換流器是短路的。當(dāng)線路側(cè)發(fā)生電壓下跌(或上升)時(shí)，DVR立即響應(yīng)，分別向電網(wǎng)輸入電壓的三相串聯(lián)注入三個(gè)單相交流電壓，以補(bǔ)償故障后和故障前的電壓差，而注入的每相電壓可獨(dú)立控制其幅值及相角，從而恢復(fù)正常電壓。整個(gè)過程的持續(xù)時(shí)間小于0.5工頻周期。

電能質(zhì)量范文第2篇

關(guān)鍵詞 電能質(zhì)量；指標(biāo)；標(biāo)準(zhǔn)；影響

中圖分類號(hào)：TM933 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2013）20-0158-02

隨著現(xiàn)代社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，各地對(duì)電能的開發(fā)和利用不斷增多，電能的開發(fā)以及利用程度在一定程度上成為反映國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的衡量標(biāo)準(zhǔn)。為此，我國必須進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)電能能源的開發(fā)，不斷提高我國的電能質(zhì)量。電力產(chǎn)品一個(gè)非常重要指標(biāo)就是電網(wǎng)供電電能質(zhì)量能否滿足要求。供電質(zhì)量差，容易引起諧振和系統(tǒng)電壓的波動(dòng)發(fā)生。電路中存在諧波電壓將造成配電系統(tǒng)損耗增加、電路發(fā)燙等問題，也會(huì)是變電設(shè)備頻繁發(fā)生設(shè)備故障問題；電壓畸變及電壓波動(dòng)使儀器損壞；電能質(zhì)量差致使科學(xué)實(shí)驗(yàn)無法正常進(jìn)行，影響科研測(cè)試的結(jié)果。

1 電能質(zhì)量的定義

用戶的用電質(zhì)量、供電方供電質(zhì)量、線路傳輸電流質(zhì)量以及供電公司供給的質(zhì)量是電能質(zhì)量指標(biāo)中最重要的四個(gè)指標(biāo)。

1）電力質(zhì)量是指，人們?cè)谟秒娺^程中，能否做到按時(shí)、按量繳納所用電費(fèi)。

2）供電質(zhì)量是指電壓的質(zhì)量，電力的價(jià)格以及供電企業(yè)對(duì)用戶投訴供電問題時(shí)的反映速度等等。

3）電流的質(zhì)量是指電壓在線路傳輸過程中需保證電流信號(hào)一直都是良好的正弦信號(hào)，且頻率保證在50 Hz左右，電壓和電流的相位保證固定的關(guān)系，從而保證用戶用電安全、平穩(wěn)。

4）電能質(zhì)量還指向額定電壓與實(shí)際電壓之間的電壓波形和相位之間的偏差。

2 電能質(zhì)量的影響因素

電力系統(tǒng)的能否供電安全和供電質(zhì)量如何在很大程度上取決于電能質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，總體上來說，電能質(zhì)量好壞取決于以下3個(gè)因素。

1）自然環(huán)境，如臺(tái)風(fēng)、地震、泥石流等對(duì)電能傳輸質(zhì)量的影響。

2）電力系統(tǒng)中自動(dòng)保護(hù)裝置能否正常的運(yùn)行，如電力系統(tǒng)的啟動(dòng)和停運(yùn)、過電保護(hù)、防雷擊等。

3）客戶端的一些非線性負(fù)載機(jī)器，或者大功率用電設(shè)備的影響。

3 電能質(zhì)量的分析計(jì)算

在通常情況下，電能計(jì)算可以采用3種辦法，見表1。

4 電力系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性與電能的質(zhì)量的相關(guān)性

4.1 電路傳輸中電能傳輸質(zhì)量與電力系統(tǒng)計(jì)劃的評(píng)估

電力系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的能力在可以接受的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)保證連續(xù)的對(duì)用電用戶連續(xù)供電的能力稱之為電力系統(tǒng)的可靠性。電力系統(tǒng)的可靠性包含兩個(gè)方面：一是電力系統(tǒng)的充裕度是否達(dá)標(biāo)；二是電力系統(tǒng)的安全性是否達(dá)標(biāo)。

電力系統(tǒng)的充裕度用來衡量電路中一些線性負(fù)荷模型的靜態(tài)參數(shù)，電力系統(tǒng)的充裕度體現(xiàn)了在工作條件下電力系統(tǒng)提供電量滿足系統(tǒng)要求的能力。當(dāng)電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，電力系統(tǒng)電能的質(zhì)量電壓是否有偏差、電壓的頻率是否有偏差以及供電電壓是否連續(xù)都取決于電力系統(tǒng)的充裕度。電力系統(tǒng)的安全性是指在重要元器件在發(fā)生故障時(shí)，電力系統(tǒng)仍然是否可以正常工作的能力。在現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)，暫態(tài)型電能質(zhì)量的好壞取決于電力系統(tǒng)的安全性是否很高，還有當(dāng)電力系統(tǒng)的安全系數(shù)低時(shí)也會(huì)造成部分電力使用者長(zhǎng)時(shí)間的斷電。

從電力系統(tǒng)出現(xiàn)到現(xiàn)在為止，電力使用者和電力部門把重點(diǎn)都放在電力系統(tǒng)中電壓是否偏差、電壓頻率是否穩(wěn)定及其電力供電系統(tǒng)是否連續(xù)等問題上面。隨著電力系統(tǒng)的逐漸改善，人們慢慢的認(rèn)識(shí)到電力系統(tǒng)的安全性也在很大程度上影響著電力系統(tǒng)可靠性的運(yùn)行，特別是當(dāng)電壓出現(xiàn)突然地降低，甚至電壓突然消失，都會(huì)影響電力使用者的體驗(yàn)。

為了使電力系統(tǒng)更加平穩(wěn)的運(yùn)行，保證電力使用的良好用戶體驗(yàn)，目前電力部門除了對(duì)電力系統(tǒng)的安全性和充裕行做出嚴(yán)格要求外，還對(duì)一些非線性的負(fù)荷、可能造成突變電荷的電器及其會(huì)造成沖擊性負(fù)載的電力設(shè)備的使用條件都做出了嚴(yán)格的規(guī)定，從而保證電力系統(tǒng)可以在規(guī)定的條件下按照預(yù)定目標(biāo)安全的運(yùn)行。

4.2 電力使用者用電的可靠性和電力系統(tǒng)的供電可靠性

按照可靠性來劃分，電力系統(tǒng)可以分為很多類，比如在從配電系統(tǒng)上來說，電力系統(tǒng)的可靠性主要電網(wǎng)的充裕度能否保證電網(wǎng)的可靠性運(yùn)行。電網(wǎng)的充裕度是用來檢驗(yàn)電力系統(tǒng)的可靠性的重要指標(biāo)。

配電系統(tǒng)的可靠性是從多個(gè)方面來衡量的，例如電力系統(tǒng)的系統(tǒng)容量、電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、還有電力系統(tǒng)的元器件的可靠性等方面。配電系統(tǒng)的可靠性是用來衡量配電系統(tǒng)中元器件負(fù)荷功率的平衡，通過檢驗(yàn)配電系統(tǒng)的可靠性來指導(dǎo)電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程、還有運(yùn)行狀況

在電力系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行的情況下，電力系統(tǒng)最經(jīng)常出現(xiàn)的問題是電力系統(tǒng)供電不平穩(wěn)的問題。從以前到現(xiàn)在，設(shè)計(jì)人員大都認(rèn)為電力系統(tǒng)只要長(zhǎng)時(shí)間不出現(xiàn)斷電，電力系統(tǒng)供電就是可靠地。然而隨著越來越多事故的發(fā)生，人們漸漸的意識(shí)到以前評(píng)價(jià)電力系統(tǒng)是否安全可靠的指標(biāo)上存在一些不足，因而現(xiàn)在電力部門把電力系統(tǒng)是否能連續(xù)穩(wěn)定的長(zhǎng)時(shí)間工作也當(dāng)成了電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行的一個(gè)硬性指標(biāo)。

5 結(jié)束語

電能質(zhì)量問題一直困擾著很多研究學(xué)者，電能質(zhì)量對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中電力系統(tǒng)建設(shè)提出了更多更高的要求。電能質(zhì)量作為一門新興研究對(duì)象，國外已經(jīng)在電能質(zhì)量方面進(jìn)行了深入的研究，并提出了有關(guān)的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，且取得了很多突破性的進(jìn)展。但是，在國內(nèi)，對(duì)于這方面的研究尚未進(jìn)行深入的研究。這一方面是因?yàn)閲覍?duì)這個(gè)課題并未足夠的重視，另一方面還因?yàn)閲鴥?nèi)現(xiàn)在的研究手段和工具的缺乏，還有有關(guān)人員對(duì)電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的極端輕視。隨著人們對(duì)電能質(zhì)量的要求逐漸提高，電能質(zhì)量問題的研究和技術(shù)應(yīng)用將成為大家普遍討論的話題，將逐步影響到我們的生活。因此，國家應(yīng)該給與經(jīng)濟(jì)上和政策上的支持。

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電能質(zhì)量范文第3篇

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；電能質(zhì)量；諧波治理；電壓穩(wěn)定；無功補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TM711　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A　文章編號(hào)：1009－2374(2011)19－0115－05

一、課題背景及意義

現(xiàn)代社會(huì)中，電能是一種最為廣泛使用的能源，其應(yīng)用程度成為一個(gè)國家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一，電能質(zhì)量問題在許多國家已經(jīng)引起電力部門和用戶的廣泛關(guān)注。

近幾年，宜興地區(qū)興建了許多高耗能企業(yè)，這些企業(yè)在帶來經(jīng)濟(jì)效益和帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來一些負(fù)面影響，造成地區(qū)電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定及諧波污染，已對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成威脅，如何改善宜興地區(qū)的電能質(zhì)量成為一個(gè)亟需關(guān)注的問題。

二、電網(wǎng)電能質(zhì)量國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

目前，各國在電能質(zhì)量問題的研究方面，取得了一些進(jìn)展，但仍有很多問題難以達(dá)成共識(shí)。較為突出的有：電能質(zhì)量的定義及以此為基礎(chǔ)的電能質(zhì)量等級(jí)的劃分；對(duì)各瞬變量的實(shí)時(shí)檢測(cè)及有效補(bǔ)償；為改進(jìn)電能質(zhì)量問題，變電站、用戶及裝置生產(chǎn)廠家之間的合作與協(xié)調(diào)；合理的電能質(zhì)量評(píng)估體系建立等。

電能質(zhì)量問題雖然同時(shí)存在于輸電系統(tǒng)與配電系統(tǒng)中，但由于輸電系統(tǒng)可靠性高，發(fā)生故障的概率較低，因此，大部分的故障、異?，F(xiàn)象出現(xiàn)在配電系統(tǒng)。系統(tǒng)中各種擾動(dòng)引起的電能質(zhì)量問題又可分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)兩大類。

穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題以波形畸變?yōu)橹饕卣鳎掷m(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，又可以分為以下幾種類型：諧波、間諧波、電壓不平衡、過電壓和欠電壓。

暫態(tài)電能質(zhì)量問題通常是以頻譜和持續(xù)時(shí)間為特征，包括脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩類，其表現(xiàn)形式有：電壓瞬變、電壓閃變、電壓驟升、驟降、短時(shí)斷電。

(一)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定研究現(xiàn)狀

在過去的幾十年中，學(xué)者們注重對(duì)電壓穩(wěn)定分析方法的研究，提出了許多靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和中長(zhǎng)期電壓穩(wěn)定的分析方法。在電壓穩(wěn)定的數(shù)學(xué)模型、系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)元件對(duì)電壓穩(wěn)定的影響、判別電壓穩(wěn)定性的指標(biāo)、電壓崩潰的預(yù)防和校正控制等方面都取得了一系列的研究成果。

對(duì)電壓穩(wěn)定問題的認(rèn)識(shí)集中表現(xiàn)在對(duì)電壓失穩(wěn)機(jī)理的認(rèn)識(shí)上，研究人員從不同的層面對(duì)電壓穩(wěn)定現(xiàn)象進(jìn)行了研究，主要的結(jié)論可以分為以下兩個(gè)方面：

1.電壓失穩(wěn)的靜態(tài)機(jī)理。認(rèn)為電壓穩(wěn)定是一個(gè)靜態(tài)問題，從靜態(tài)的觀點(diǎn)來解釋電壓失穩(wěn)的原因。鑒于實(shí)際系統(tǒng)中的高x／r值，系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓主要與無功功率分布有關(guān)?；诖硕岢隽薲Q／du判據(jù)，但它的應(yīng)用是有條件的，即只有在不考慮系統(tǒng)頻率變化，并且無功非常缺乏時(shí)才能采用這一判據(jù)。

此外，還有學(xué)者提出了用PV曲線和QV曲線來解釋電壓失穩(wěn)機(jī)理，與之對(duì)應(yīng)也提出電壓穩(wěn)定判據(jù)dP／dQ。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為，當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷逐漸增加達(dá)到極限時(shí)，想要再增加時(shí)系統(tǒng)將失去穩(wěn)定平衡點(diǎn)，如圖1所示。還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為PV曲線的上半支和QV曲線的右半支是系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行的平衡點(diǎn)集，而另外半支是不穩(wěn)定平衡點(diǎn)集，在拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的臨界狀況，兩種觀點(diǎn)本質(zhì)上是統(tǒng)一的。

以上這些觀點(diǎn)都是從靜態(tài)的角度來解釋電壓失穩(wěn)機(jī)理的，認(rèn)為系統(tǒng)中有功和無功的不平衡是造成電壓失穩(wěn)的根本原因，研究結(jié)果已經(jīng)取得了應(yīng)用，但由于沒有考慮發(fā)電機(jī)及各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，而和實(shí)際的系統(tǒng)情況有一定的差距。

2.電壓失穩(wěn)的動(dòng)態(tài)機(jī)理。電壓崩潰包括電壓失穩(wěn)和崩潰兩個(gè)階段，在發(fā)生電壓崩潰之前常伴隨有一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的電壓失穩(wěn)過程，對(duì)失穩(wěn)過程的研究有助于從動(dòng)態(tài)的角度理解電壓失穩(wěn)的真正原因。但目前這一課題的研究還僅局限于理論探討，離實(shí)用的階段還有相當(dāng)?shù)木嚯x。

(二)電網(wǎng)諧波治理研究現(xiàn)狀

針對(duì)諧波污染造成的電能質(zhì)量問題，主要的解決措施有兩個(gè)方向：一種方法是對(duì)電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其不產(chǎn)生諧波。例如目前己出現(xiàn)的羅賓康公司生產(chǎn)的高壓大容量完美無諧波變頻器，但大多數(shù)產(chǎn)品還做不到；另一種方法就是安裝諧波補(bǔ)償設(shè)備。關(guān)于諧波補(bǔ)償設(shè)備，目前國內(nèi)外有很多種技術(shù)方案。其中，較為典型的有三種：無源濾波裝置、有源濾波裝置和綜合濾波裝置。

(三)電網(wǎng)無功補(bǔ)償研究現(xiàn)狀

現(xiàn)有的功率理論可分為圖3所示的三大類。迄今為止的各種功率理論只是較好地解決了上述一兩個(gè)方面的問題，而未能滿足所有要求。Depenbrock的工作對(duì)無功功率的辨識(shí)起了較大的促進(jìn)作用；赤木泰文等人提出的瞬時(shí)無功功率理論解決了諧波和無功功率的瞬時(shí)檢測(cè)，和不用儲(chǔ)能元件實(shí)現(xiàn)諧波和無功補(bǔ)償?shù)葐栴}，對(duì)諧波和無功補(bǔ)償裝置的研究和開發(fā)起到了很大的推動(dòng)作用，但這一理論的物理意義較為模糊，與傳統(tǒng)理論的關(guān)系不夠明確，在解決第一類和第三類問題是遇到困難；對(duì)于第三類理論的研究雖然取得了一定成果，但至今未能取得較大突破。

三、宜興電網(wǎng)電能質(zhì)量存在問題分析

隨著宜興電網(wǎng)快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增加，其中由于沖擊性，非線性負(fù)荷容量和數(shù)量不斷增加，造成了電力系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，電壓、電流正弦波畸變和電能質(zhì)量的下降，給用戶的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了危害和影響。

(一)宜興電網(wǎng)概況

至2010年，宜興市供電公司擁有35kV及以上變電所74座，主變125臺(tái)，容量652.13萬千伏安；35kV及以上輸電線路143條，總長(zhǎng)1365公里。有地方及小熱電裝機(jī)容量157兆瓦。

(二)當(dāng)前電網(wǎng)發(fā)展中存在的問題

總體上來講，經(jīng)過多年的發(fā)展，宜興電網(wǎng)在供電容量、供電可靠性、電能質(zhì)量上能夠基本滿足用電市場(chǎng)的需要，但是仍然存在著不少問題：

1.220kV電網(wǎng)運(yùn)行方式可靠性差。宜興的10座220kV變電站的主供電源為常州的500kV武南站和新建成的500kV岷珠站。如果岷珠變電站出現(xiàn)故障，因220kV鵝運(yùn)4581、4582線線徑小、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，220kV美溧2548線受方式制約可供能力有限，所以宜興的220kV電網(wǎng)運(yùn)行方式仍然是薄弱的。

2.220kV電網(wǎng)容載比較小、變電所布點(diǎn)少。宜興全市總面積為2038.7平方公里，但220kV變電所只有十座(18臺(tái)主變?nèi)萘抗灿?jì)294萬千伏安)。根據(jù)2010年的網(wǎng)供最高負(fù)荷(127.1萬千瓦)與地方電廠的情況，220kV電網(wǎng)的容載比處于較低的水平。由于220kV電網(wǎng)的容載比較小、變電所布點(diǎn)少，制約了110kV和35kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的完善和供電可靠性的提高。

3.電網(wǎng)結(jié)構(gòu)薄弱。宜興的41座110kV變電所主要是靠10座220kV變電所供電，供電線路部分靠支接，有的110kV線路甚至支接了3座變電所。因此整個(gè)宜興地區(qū)的110kV電網(wǎng)是比較薄弱的。

由于整個(gè)宜興地區(qū)220kV電源點(diǎn)的缺乏，所以還有 較高，電容器長(zhǎng)期無法投入。35kV變電所經(jīng)過歷年的主變調(diào)換和擴(kuò)容，大部分變電所無功補(bǔ)償容量偏小，局部需要增加無功補(bǔ)償容量。

客戶新上時(shí)嚴(yán)格按照{(diào)35kV及以下客戶端變電所建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中無功補(bǔ)償裝置的要求配置，電容器的安裝容量，根據(jù)用戶的自然功率因素計(jì)算后確定。當(dāng)不具備設(shè)計(jì)計(jì)算條件時(shí)，電容器安裝容量：35kV變電所按照變壓器容量的10％～30％確定；10kV變電所按照變壓器容量的20％～30％確定。35kV及以上客戶絕大部分無功補(bǔ)償較好，但有小部分客戶由于存在沖擊負(fù)荷或非線性設(shè)備，無功補(bǔ)償裝置投入有缺陷，使得少數(shù)線路無功需求大，力率低。

線路力率方面，由于低壓補(bǔ)償器安裝不是很多，用戶的無功管理還需要加強(qiáng)，因此各電壓等級(jí)的線路力率合格率不是很高，10kV線路84％力率可達(dá)0.90，35kV線路80％力率可達(dá)0.95。加強(qiáng)用戶側(cè)無功管理，合理安裝低壓無功補(bǔ)償，提高線路力率是我們今后降損工作的一個(gè)方向。

(2)無功電壓優(yōu)化。根據(jù)無錫市供電公司的統(tǒng)一安排，自2004年7月起，宜興供電公司的無功電壓調(diào)整裝置陸續(xù)接入泰州蘇源的地區(qū)無功電壓優(yōu)化系統(tǒng)。該服務(wù)器設(shè)在調(diào)度通訊中心，監(jiān)控中心設(shè)一客戶端。現(xiàn)在公司電容器的投切、有載開關(guān)的調(diào)檔，以及本地區(qū)無功電壓的配合都由該系統(tǒng)來完成。該系統(tǒng)的控制原則是，確保220kV主變高壓側(cè)力率合格率；確保10kV母線電壓合格率；確保設(shè)備動(dòng)作次數(shù)最少；保證110kV、35kV母線電壓合格率。使用效果為，220kV主變高壓側(cè)力率合格率保持95.12％左右；10kV母線電壓合格率保持在99.17％左右；220kV變電所電容器動(dòng)作次數(shù)明顯減少，而110kV、35kV變的電容器動(dòng)作、主變調(diào)檔次數(shù)增多；人員勞動(dòng)強(qiáng)度明顯減輕。

六、主要結(jié)論

隨著電力工業(yè)負(fù)荷的不斷發(fā)展，越來越多的高耗能用戶負(fù)荷進(jìn)入供電系統(tǒng)，例如電弧爐、軋機(jī)、大容量晶閘管整流裝置等。這些負(fù)荷的工作過程不同程度地呈現(xiàn)如下特性：有功和無功負(fù)荷不規(guī)則地上下波動(dòng)；平均功率因數(shù)偏低；產(chǎn)生大量的高次諧波進(jìn)入供電系統(tǒng)，其危害在于加劇了公用供電系統(tǒng)的電壓波動(dòng)；引起電壓不穩(wěn)定；使得電網(wǎng)電壓畸變，供電質(zhì)量下降。有些非線性負(fù)荷所呈現(xiàn)的三相不對(duì)稱產(chǎn)生的負(fù)序分量對(duì)電網(wǎng)的危害是異?？膳碌?。為此本文對(duì)宜興電網(wǎng)中若干電能質(zhì)量問題的現(xiàn)狀及改善措施進(jìn)行了深入探討和研究。

1.詳細(xì)分析了宜興電網(wǎng)近幾年負(fù)荷增長(zhǎng)情況以及電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定現(xiàn)狀，結(jié)合宜興經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)際，預(yù)測(cè)了未來幾年宜興電網(wǎng)的負(fù)荷增長(zhǎng)趨勢(shì)。指出其電力負(fù)荷的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電網(wǎng)的建設(shè)速度，負(fù)荷的快速增長(zhǎng)極有可能引起電壓崩潰事故的發(fā)生。

電能質(zhì)量范文第4篇

關(guān)鍵詞：太陽能；原理；電網(wǎng)；電能質(zhì)量；

根據(jù)能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，截至2014年末，我國并網(wǎng)光伏裝機(jī)容量達(dá)到2805萬千瓦，同比2013年增長(zhǎng)60%。光伏發(fā)電量約250億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)200%。此外，根據(jù)國家電網(wǎng)公司《關(guān)于做好分布式電源并網(wǎng)服務(wù)工作的意見》，6MW以下光伏電站可以接入10kV及以下電壓等級(jí)，以實(shí)現(xiàn)電能的就地利用。可以預(yù)見，隨著國家對(duì)于分布式電源的重視，并入電網(wǎng)的光伏電站將越來越多。然而，利用電力電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)與發(fā)電的太陽能電池，存在著諧波等干擾，并且，太陽能發(fā)電還存在著間歇性和波動(dòng)性等固有特征，因此，研究光伏并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響迫在眉睫。

1太陽能發(fā)電的基本原理

太陽能發(fā)電就是利用光伏電池實(shí)現(xiàn)太陽輻射能到電能轉(zhuǎn)變的發(fā)電形式。從入網(wǎng)方式看，有獨(dú)立運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種，其中，并網(wǎng)運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)太陽能大規(guī)模利用的主要形式，通過逆變器將太陽能產(chǎn)生的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟婐伻腚娋W(wǎng)。從并網(wǎng)系統(tǒng)的具體形式看，并網(wǎng)光伏系統(tǒng)主要有三種，即有逆潮流并網(wǎng)、無逆潮流并網(wǎng)和自立運(yùn)行切換型并網(wǎng)。

光伏電池是整個(gè)太陽能發(fā)電的核心和關(guān)鍵，其等效電路可如圖1所示，由恒流發(fā)生器、二極管和負(fù)載電阻組成。圖1中，Iph為光伏電池發(fā)出的光電流，其值與光伏板面積和入射光輻射強(qiáng)度成正比，IVD為經(jīng)過PN結(jié)的電流，IL為輸出的負(fù)載電流，Uoc為輸出的電壓，太陽能輸出的電流可見式（1）所示。

2太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電網(wǎng)存在的問題

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行具有不穩(wěn)定性，而由這種不穩(wěn)定性所帶來的將太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)接入電力輸配網(wǎng)的問題主要有以下幾個(gè)：

2.1電能質(zhì)量問題

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量直接受陽光的光強(qiáng)、光照時(shí)間所控制，因而輸出功率存在隨機(jī)性，而且由于其獨(dú)特的發(fā)電原理，容易產(chǎn)生諧波、三相電流不平衡問題。

2.2電網(wǎng)調(diào)度與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行問題

由于太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行依靠陽光，因而光照條件對(duì)于光伏發(fā)電的影響顯著，光伏發(fā)電的輸出功率是隨機(jī)的，這樣隨機(jī)的輸出功率不利于光伏發(fā)電的調(diào)度，增加了并網(wǎng)的難度。光伏與屋頂相結(jié)合：建筑物屋頂作為吸收太陽光部件有其特有的優(yōu)勢(shì)，日照條件好，不易受遮擋，可以充分接受太陽輻射，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以緊貼屋頂結(jié)構(gòu)安裝，減少風(fēng)力的不利影響，并且，太陽電池組件可部分替代保溫隔熱層遮擋屋面。

3太陽能發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

能源短缺是當(dāng)今世界面臨的重要問題，隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，能源缺口也將會(huì)持續(xù)增大。我閩的能源結(jié)構(gòu)以煤為主，燃煤造成的環(huán)境問題日益突出，溫室氣體排放量也居世界前列。太陽能是可持續(xù)利用的清潔能源，光伏發(fā)電將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能，有望成為朱來能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分。從能源生產(chǎn)及消費(fèi)實(shí)際出發(fā)，治理大氣環(huán)境污染，促進(jìn)節(jié)能減徘，積極開發(fā)光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電技術(shù)，已成為未來能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)展的戰(zhàn)略要求。

3.1發(fā)電量波動(dòng)問題

光伏發(fā)電的穩(wěn)定輸出需要平穩(wěn)的太陽光照輻射量，由式（1）可以看出，對(duì)于某塊光伏電池板來說，穩(wěn)定的光伏出力與太陽輻照度、環(huán)境溫度等因素直接相關(guān)。類似地，光伏電站出力也直接受太陽能輻照度影響，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，光伏出力最大值大都集中于正午12點(diǎn)至15點(diǎn)間。

3.2電壓無功問題

太陽能發(fā)電時(shí)，為了防止逆變器橋臂上、下開關(guān)管直通，需要在控制信號(hào)中加入死區(qū)時(shí)間，由于電感的存在，在死區(qū)時(shí)間內(nèi)，逆變器輸出電壓將由電感電流來決定。正是由于死區(qū)使得逆變器輸出的實(shí)際PMW波形與理想波形有一定偏差，形成方波輸出。結(jié)合開關(guān)元件的特點(diǎn)，在整數(shù)次倍數(shù)附近將有大量高次諧波，導(dǎo)致輸出電流產(chǎn)生畸變，一旦太陽能發(fā)電并入配電網(wǎng)，由于配網(wǎng)線路阻抗較大，將使電網(wǎng)中電壓出現(xiàn)畸變。

此外，為充分利用逆變器容量，太陽能發(fā)電量將主要向電網(wǎng)注入有功電流，通常使得逆變器輸出功率因數(shù)超過0.95。在旋轉(zhuǎn)dq0坐標(biāo)系下，理想交流分量所對(duì)應(yīng)的有功和無功電流均為直流，但是，一旦輸出電流和電壓包含了諧波電流時(shí)，輸出的有功和無功電流將必然包含交流量，傳統(tǒng)的PI控制將無法實(shí)現(xiàn)無靜差調(diào)節(jié)[2]。

另外，不得不提到的是，當(dāng)包含光伏發(fā)電系統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)的電壓降和發(fā)電機(jī)功角變化將比沒有光伏發(fā)電系統(tǒng)的電網(wǎng)更大。其原因在于光伏發(fā)電系統(tǒng)不存在旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件，導(dǎo)致系統(tǒng)總慣量減少并增大電壓降，并且，隨著光伏裝機(jī)在系統(tǒng)中比例的增加，會(huì)需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，為了提高包括光伏電池系統(tǒng)的電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，需增加額外的電壓控制設(shè)備和無功補(bǔ)償裝置。

3.3諧波問題

由于太陽能電池輸出的是直流，為了與交流電網(wǎng)連接，需要加裝合適的電力電子設(shè)備，將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，但由于電力電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生一定的諧波，從而影響并入電網(wǎng)的電能質(zhì)量。研究表明，光伏并網(wǎng)會(huì)產(chǎn)生不同比例的奇次和偶次諧波。尤其是在光伏含量較大的電網(wǎng)中，大量的諧波干擾會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中產(chǎn)生并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振問題。為了解決這些問題，可在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)控制技術(shù)以抑制相應(yīng)的諧波，例如，最大功率跟蹤、直流交流功率轉(zhuǎn)換、無功補(bǔ)償、諧波消除、隔離保護(hù)等。另外，為了防止諧波電流注入電力網(wǎng)絡(luò)，變流器控制方案中還可加入濾波器。另外，還需指出，當(dāng)逆變器輸出輕載時(shí)，諧波會(huì)變得更加明顯，比如，在10%額定出力以下時(shí)，電流總諧波失真率甚至?xí)^20%。

3.4直流偏置問題

在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，逆變器正弦波中的直流分量、控制回路中運(yùn)放的零點(diǎn)漂移以及開關(guān)元件、驅(qū)動(dòng)回路特性不一致等，將導(dǎo)致逆變器輸出電壓中存在直流分量。如果此類光伏發(fā)電系統(tǒng)并入電網(wǎng)，將導(dǎo)致直流分量注入電網(wǎng)中，對(duì)于電網(wǎng)中無隔離的變壓器，將導(dǎo)致變壓器正常工作點(diǎn)發(fā)生偏移，使得變壓器發(fā)生飽和。如果直流分量流入線路中，由于線路阻抗不一致，將會(huì)在光伏并網(wǎng)逆變器間形成一定量的直流環(huán)流，由于功率的不均勻，將使得直流環(huán)流影響光伏系統(tǒng)的運(yùn)行。此外，直流偏置問題還會(huì)導(dǎo)致絕緣老化，形成較高的電流峰值。

4結(jié)束語

分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)能夠有效的將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電力能源，目前在我們國家得到了較大范圍的推廣與應(yīng)用，而且經(jīng)濟(jì)效益顯著。但是通過分析我們也知道，在光伏發(fā)電推廣過程中存在著一些不利因素，加強(qiáng)相關(guān)技術(shù)的研究，解決對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響，加快我國光伏發(fā)電事業(yè)的全面、快速、健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]吳素農(nóng)，等.分布式電源控制與運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2012.

電能質(zhì)量范文第5篇

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；模糊數(shù)學(xué)；智能算法；綜合評(píng)估

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-0118（2012）07-0204-03

隨著用電負(fù)荷日趨復(fù)雜化和多樣化，大量具有沖擊性、非線性、不平衡性特征的負(fù)荷造成電網(wǎng)電能質(zhì)量的惡化。而大量基于計(jì)算機(jī)和微處理器裝置的應(yīng)用，使得一些諸如航天、通信、半導(dǎo)體制造等行業(yè)都對(duì)電能質(zhì)量表現(xiàn)出“敏感”的特征，電能質(zhì)量的擾動(dòng)有可能給這些行業(yè)造成嚴(yán)重的影響并導(dǎo)致巨大的損失。根據(jù)美國電力科學(xué)研究院估計(jì)，當(dāng)今由于電能質(zhì)量問題在美國引發(fā)的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)260億美元/年。因此，越來越多的電力用戶開始關(guān)注電能質(zhì)量，并且對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求。

電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時(shí)間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和暫態(tài)電能質(zhì)量問題兩類。穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題以波形畸變?yōu)橹饕卣?，一般持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，在一段時(shí)間內(nèi)(通常是1min以上)出現(xiàn)的電能質(zhì)量不正常的情況，主要有：過電壓、欠電壓、電壓不平衡和諧波。暫態(tài)電能質(zhì)量問題通常是以暫態(tài)持續(xù)時(shí)間為特征，包括脈沖暫態(tài)和振蕩暫態(tài)兩大類，脈沖型暫態(tài)電能質(zhì)量問題是指電壓、電流或兩者在穩(wěn)態(tài)情況下發(fā)展突然、非工頻且單方向（正或負(fù)極性）性質(zhì)的變化。振蕩型暫態(tài)電能質(zhì)量問題是指電壓、電流或兩者在穩(wěn)態(tài)情況下發(fā)生突然、非工頻且正級(jí)性和負(fù)極性兩方面的變化。根據(jù)IEEE的劃分，暫態(tài)電能質(zhì)量問題主要包括以下幾類：電壓暫降（也稱電壓跌落）、電壓暫升、短時(shí)斷電、電壓缺口、瞬時(shí)脈沖、電壓波動(dòng)和電壓閃變。

目前，世界各國對(duì)電能質(zhì)量都制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)。我國國家技術(shù)監(jiān)督局制定并頒布了共6項(xiàng)電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)，它們分別是《供電電壓允許偏差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12325-2003）》、《電壓波動(dòng)和閃變標(biāo)準(zhǔn)（GB 12326-2000）》、《公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 14549-1993）》、《三相電壓不平衡度標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15543-1995）》、《電力系統(tǒng)頻率偏差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15945-1995）》、《暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 18481-2001）》。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了各項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的限值范圍，但是由于電能質(zhì)量是一個(gè)多指標(biāo)的綜合體，單純的判斷某項(xiàng)是否合格，并不能反映整體的電能質(zhì)量情況。同時(shí)，在激烈競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)環(huán)境下，電能作為發(fā)輸配電企業(yè)與用戶交易的商品，同其他任何商品一樣，必須講究質(zhì)量。于是如何衡量電能質(zhì)量的優(yōu)劣，即對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估就成為了必然。

電能質(zhì)量的評(píng)估有如下現(xiàn)實(shí)意義：

(1）是評(píng)價(jià)某個(gè)電網(wǎng)或某個(gè)供電點(diǎn)電能質(zhì)量?jī)?yōu)劣的主要方法。

(2）是進(jìn)行電能質(zhì)量治理的先決條件。

(3）是調(diào)查干擾源的發(fā)射干擾和敏感用戶所承受干擾的手段。

(4）是供用電雙方制定供電合同及明確電能質(zhì)量責(zé)任的重要依據(jù)。

(5）是電能商品按質(zhì)定價(jià)的重要參考。

一、電能質(zhì)量評(píng)估方法分析

（一）電能質(zhì)量評(píng)估的特點(diǎn)

1、電能質(zhì)量指標(biāo)的不確定性

電能質(zhì)量主要包括電壓質(zhì)量、頻率質(zhì)量和供電可靠性3個(gè)方面。IEEE第22標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)委員會(huì)和其他國際委員會(huì)最新采用了11種專業(yè)術(shù)語來說明電能質(zhì)量的主要擾動(dòng)。電能質(zhì)量的每項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電力系統(tǒng)的影響過程都是一個(gè)隨機(jī)過程。

2、電能質(zhì)量綜合評(píng)估的高度非線性

隨著電能質(zhì)量指標(biāo)體系的不斷完善和細(xì)化，電能質(zhì)量綜合評(píng)估將體現(xiàn)出高度非線性的特點(diǎn)。

（二）現(xiàn)有的電能質(zhì)量評(píng)估方法

由于電能質(zhì)量具有模糊性，因此產(chǎn)生了基于模糊數(shù)學(xué)的電能質(zhì)量綜合評(píng)估方法。文獻(xiàn)［1］利用模糊綜合評(píng)判的方法，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)的二級(jí)評(píng)判。這種方法首先是對(duì)電能質(zhì)量的各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)，然后從最低一級(jí)開始評(píng)判，在評(píng)判完這一級(jí)之后再進(jìn)入下一級(jí)，直到最后獲得綜合評(píng)判結(jié)果。在每一級(jí)的評(píng)判中引入了相應(yīng)的權(quán)重，最后一級(jí)的綜合評(píng)判采用了加權(quán)平均法。文獻(xiàn)［2］提出了基于概率統(tǒng)計(jì)和模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的電能質(zhì)量評(píng)估方法。文中將電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)根據(jù)國標(biāo)的要求平均分為10級(jí)，運(yùn)用概率統(tǒng)計(jì)的方法得到各個(gè)指標(biāo)各級(jí)的概率分布P，將每個(gè)指標(biāo)的第k級(jí)概率分布Pk按順序排列成矩陣B8×10，然后把矩陣B與相應(yīng)的權(quán)重矢量A1×10相乘得矩陣C，最后對(duì)矩陣C應(yīng)用加權(quán)平均法處理得到一個(gè)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)就是電能質(zhì)量評(píng)估的唯一量化指標(biāo)。文獻(xiàn)［1、2］都采用了模糊綜合評(píng)判方法以及加權(quán)平均法，并在其中引入了權(quán)重矢量，避免了對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)單調(diào)的“一視同仁”的缺點(diǎn)，能夠體現(xiàn)電能質(zhì)量的模糊性。但是對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重的確定沒有說明，主觀因素對(duì)最后的評(píng)估結(jié)果有很大的影響。

文獻(xiàn)［3-5］在對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合的評(píng)價(jià)過程中，對(duì)上述方法進(jìn)行了改進(jìn)，引入了可變權(quán)重，將主觀權(quán)重和客觀權(quán)重相結(jié)合，在一定程度上克服了主觀因素對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果的影響。文獻(xiàn)［3、5］將層次分析法AHP（Analytic Hierarchy Process）和模糊方法相結(jié)合，首先利用AHP方法確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重，然后將電能質(zhì)量的指標(biāo)分四類模糊化：偏差類指標(biāo)模糊化、持續(xù)時(shí)間模糊化、計(jì)數(shù)類指標(biāo)模糊化和電能質(zhì)量的服務(wù)性指標(biāo)模糊化，再根據(jù)不同評(píng)價(jià)對(duì)象的具體情況對(duì)這些權(quán)重進(jìn)行修正，得到可變綜合權(quán)重，最后利用模糊綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)判。文獻(xiàn)［4］提出了序列綜合G1法來確定權(quán)重，再對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行模糊綜合評(píng)價(jià)。文中提出了電能質(zhì)量?jī)?nèi)涵性權(quán)重和結(jié)構(gòu)性權(quán)重的概念，首先根據(jù)相鄰指標(biāo)之間的相對(duì)重要程度來確定內(nèi)涵性權(quán)重W1=(W1,1，W2,1,…，Wm,1),然后利用序列綜合法則，確定各指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)性權(quán)重W2=(W1,2，W2,2,…，Wm,2)，最后根據(jù)下式即可求得指標(biāo)的最終權(quán)重值：Wi=Wi,1Wi,2∑mj=1Wj,1Wj,2。其中i=1,2,…，m，m為評(píng)價(jià)的指標(biāo)個(gè)數(shù)。

在模糊評(píng)價(jià)過程中引入可變權(quán)重，克服了單一賦權(quán)法的缺點(diǎn)，得出了比較科學(xué)的權(quán)重系數(shù)，在一定程度上減少了主觀因素對(duì)評(píng)估結(jié)果的影響，但是評(píng)估結(jié)果還是會(huì)受到權(quán)重取值的影響，如果能夠克服權(quán)重取值的人為因素影響，將會(huì)有更好的可行性。

針對(duì)電能質(zhì)量綜合評(píng)估不確定性與高維、高度非線性的特點(diǎn)，一些文獻(xiàn)將智能算法應(yīng)用到了電能質(zhì)量的綜合評(píng)估當(dāng)中。智能算法能夠克服常規(guī)評(píng)估方法種的人為主觀因素的影響，通過智能搜索提取高維非線性評(píng)估指標(biāo)的特性，能夠最大限度的反映評(píng)估指標(biāo)對(duì)綜合評(píng)估結(jié)果的作用。文獻(xiàn)［6，7］利用了遺傳算法對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估。文獻(xiàn)［6］提出了將基于遺傳算法的投影尋蹤理論應(yīng)用于電能質(zhì)量評(píng)估。文中對(duì)電能質(zhì)量的9項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行等級(jí)評(píng)定，將電能質(zhì)量分為優(yōu)、良、中、合格、不合格5個(gè)等級(jí)，對(duì)均勻隨機(jī)產(chǎn)生的1000個(gè)指標(biāo)樣本進(jìn)行并歸處理，求得其最佳投影值，最后采用全局收斂的格雷碼加速遺傳算法優(yōu)化投影方向，根據(jù)最佳投影值及其對(duì)應(yīng)等級(jí)的關(guān)系構(gòu)建了用于電能質(zhì)量綜合評(píng)估的遺傳投影尋蹤插值模型。文獻(xiàn)［7］提出了遺傳算法的Shepard插值理論用于電能質(zhì)量的評(píng)估，并用加速遺傳算法解決了模型中的非線性優(yōu)化問題。同文獻(xiàn)［10］相似，先對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)隨機(jī)生成電能質(zhì)量等級(jí)樣本序列，對(duì)樣本序列進(jìn)行優(yōu)化估計(jì)，最后得出綜合評(píng)估。文獻(xiàn)［8］則是利用非線性逼近能力很強(qiáng)的徑向函數(shù)（Radial Basis Function，RBF）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立電能質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)的模型。首先根據(jù)電能質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)，將電能質(zhì)量的各單相指標(biāo)分為5級(jí)，同時(shí)文中還把不合格的電能質(zhì)量分為了4級(jí)，等級(jí)越高，電能質(zhì)量情況越差，最后一級(jí)為電能嚴(yán)重不合格。文中采用了專用的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析軟件進(jìn)行分析，7項(xiàng)單項(xiàng)電能指標(biāo)作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，輸出值為電能質(zhì)量的等級(jí)值。軟件利用RBF網(wǎng)絡(luò)，采用K-Means算法，隱層采用高斯函數(shù)，輸出采用了線性函數(shù)。

基于遺傳算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量綜合評(píng)估方法，在評(píng)估過程中無需任何人為賦權(quán)，模型建模簡(jiǎn)單，計(jì)算速度快，克服了模糊數(shù)學(xué)、概率論法以及層次分析法中的主觀因素影響，能夠?qū)Σ煌碾娔苜|(zhì)量評(píng)估對(duì)象快速準(zhǔn)確的做出評(píng)估，評(píng)估結(jié)果更客觀，具有一定的可行性。

除了上述的利用模糊數(shù)學(xué)和智能化方法對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估外，一些文獻(xiàn)還提出了以下的電能質(zhì)量綜合評(píng)估方法。

文獻(xiàn)［9］首次提出了基于物元分析法的電能質(zhì)量綜合評(píng)估方法。根據(jù)電能質(zhì)量綜合評(píng)估的復(fù)雜性以及單因素識(shí)別和等級(jí)劃分之間的不相容性特點(diǎn)，應(yīng)用物元可拓集方法，構(gòu)造物元矩陣，根據(jù)計(jì)算出的關(guān)聯(lián)度大小對(duì)電能質(zhì)量的等級(jí)進(jìn)行可拓識(shí)別。物元分析法克服了模糊評(píng)價(jià)中隸屬度近似時(shí)難于取舍的問題，評(píng)估結(jié)果清晰，方法簡(jiǎn)單，易于編程實(shí)現(xiàn)，但是此種方法在確定目標(biāo)權(quán)重時(shí)，仍然不能避免人為主觀因素的影響。文獻(xiàn)［10］運(yùn)用p-q-r坐標(biāo)變換的方法將電壓電流從abc三相轉(zhuǎn)換到p-q-r坐標(biāo)系中，然后重新定義瞬時(shí)功率并將瞬時(shí)功率細(xì)分，并在此基礎(chǔ)上定義了一些電能質(zhì)量指標(biāo)，以此來評(píng)價(jià)電能質(zhì)量。文獻(xiàn)［11］提出了基于日周期的電能質(zhì)量量化的評(píng)價(jià)方法，這種方法以概率統(tǒng)計(jì)和矢量代數(shù)為基礎(chǔ)，先將電能質(zhì)量的分項(xiàng)指標(biāo)量化和歸一化，再采用矢量代數(shù)將分項(xiàng)指標(biāo)歸一量化，得出了電能質(zhì)量的綜合唯一量化指標(biāo)，但是這種方法對(duì)電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)不夠細(xì)致、清晰和全面。文獻(xiàn)［12］將模糊多目標(biāo)決策理論運(yùn)用到了電能質(zhì)量評(píng)估中，基本思路是：根據(jù)各指標(biāo)的相應(yīng)目標(biāo)類型，將實(shí)測(cè)值轉(zhuǎn)換成相對(duì)優(yōu)屬度；其次將各指標(biāo)的相對(duì)優(yōu)屬度合并成評(píng)判矩陣；最后通過運(yùn)用極大極小方法對(duì)評(píng)判矩陣進(jìn)行評(píng)判，得到電能質(zhì)量組的優(yōu)劣排序。但是這種評(píng)估方法只能對(duì)電能質(zhì)量的優(yōu)劣進(jìn)行排序，而無法得知某一電能質(zhì)量的好壞程度，而且對(duì)于不同電能質(zhì)量指標(biāo)值之間的優(yōu)屬度文中沒有討論。

在這些評(píng)估方法中，出發(fā)點(diǎn)不同，但所得指標(biāo)在一定程度上都反映了電能質(zhì)量的優(yōu)劣。

二、電能質(zhì)量評(píng)估方法今后的研究方向和主要內(nèi)容

目前，國內(nèi)外對(duì)電能質(zhì)量的評(píng)估研究相對(duì)較少，對(duì)電能質(zhì)量給出綜合的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)仍然是非常困難，至今尚無一個(gè)準(zhǔn)確的和普遍認(rèn)可的定量綜合評(píng)估方法。隨著人們對(duì)電能質(zhì)量越來越重視以及電力市場(chǎng)的發(fā)展，這方面的研究會(huì)越來越多，有許多問題需要進(jìn)行深入廣泛的調(diào)查和研究。今后的研究主要包括：

（一）廣泛的調(diào)研

需要廣泛進(jìn)行調(diào)研，了解不同用戶對(duì)電能質(zhì)量問題的敏感程度以及不同的電能質(zhì)量問題對(duì)用戶的影響和對(duì)用戶造成的損失。

（二）單項(xiàng)評(píng)估指標(biāo)的建立

目前，我國僅對(duì)供電電壓允許偏差、電壓波動(dòng)和閃變、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電力系統(tǒng)頻率偏差、暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓制定并頒布了相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于近年來用戶比較重視的暫態(tài)電能質(zhì)量問題如電壓暫降、短時(shí)斷電等尚未給出標(biāo)準(zhǔn)，有關(guān)這方面的問題需要深入的研究。

（三）綜合評(píng)估指標(biāo)的確定

現(xiàn)有的一些對(duì)電能質(zhì)量的評(píng)估方法當(dāng)中，大多數(shù)只涉及到了國標(biāo)規(guī)定的6項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)。然而，隨著高科技以及新興技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，越來越多的電能質(zhì)量問題受到了用戶的重視，尤其是暫態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)越來越引起人們的關(guān)注。因此，如何確定電能質(zhì)量的評(píng)估指標(biāo)以及如何將這些指標(biāo)引入到評(píng)估當(dāng)中，是一個(gè)亟待解決的問題。

（四）評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定

電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)電力系統(tǒng)以及運(yùn)行在電力系統(tǒng)中的設(shè)備的影響是復(fù)雜的、不同的，同時(shí)同一指標(biāo)對(duì)不同性質(zhì)的電力用戶的影響也不一樣。在電能質(zhì)量綜合評(píng)估的過程中，各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重值的確定對(duì)評(píng)估結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的影響。因此如何使電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值更為客觀、合理，是電能質(zhì)量綜合評(píng)估必須要解決的問題，也是未來的一個(gè)重要的研究方向。

（五）按質(zhì)定價(jià)

隨著電力市場(chǎng)的發(fā)展和成熟，電能的按質(zhì)定價(jià)將是一個(gè)必然趨勢(shì)。電能質(zhì)量綜合評(píng)估的結(jié)果將作為按質(zhì)定價(jià)的依據(jù)。只有實(shí)行電能的按質(zhì)定價(jià)，才能滿足電力用戶對(duì)電能的不同要求，同時(shí)也能激勵(lì)供電公司改善電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)供電。因此，如何尋找一種切實(shí)有效的方法以實(shí)現(xiàn)電能的按質(zhì)定價(jià)是對(duì)國內(nèi)外研究人員的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)。

三、結(jié)論

隨著電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展，電能質(zhì)量的綜合評(píng)估是必然趨勢(shì)。目前國內(nèi)外對(duì)電能質(zhì)量的評(píng)估研究還比較少，現(xiàn)有的評(píng)估方法主要是基于模糊理論和智能化的方法，這些方法在一定程度上都反映了電能質(zhì)量的水平，但還存在一些需要進(jìn)一步解決的問題，還有很多理論和實(shí)際問題需要研究。本文在概述了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了今后研究的主要內(nèi)容和方向。

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