动态电能质量范文

动态电能质量范文（精选8篇）

动态电能质量 第1篇

电能质量问题通常是指面向用户的供电可靠性和电压质量问题。在低压配电网中, 由于负荷电流的特性直接影响着供电电压的质量, 因此还可以将电能质量问题分为电压质量和电流质量2个方面。其中电压质量问题是指电压波动和闪变、电压谐波、电压三相不平衡、电压下跌和电压中断等问题。电流质量问题则是指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变、一些效率较低的电机设备所引入的大量无功电流、单相负荷引入的不平衡电流 (负序电流和零序电流) 、低频负荷变化造成的闪烁等。

安钢集团烧结厂4 0 0 m 2烧结系统普遍使用了变频器、软起动器和电除尘的整流设备, 由于这些设备种类多, 产生的各种谐波相互叠加, 严重影响了P L C等其他设备的运行, 造成控制系统误动作, 频繁停车。经过测量400m2主控楼低压配电室谐波比较严重。因此, 根据需要的谐波补偿电流情况采用了有源动态谐波补偿装置。

1 低压配电室电能质量改善前状况

安钢集团烧结厂400m2主控楼低压配电室3#变压器容量为1000kVA, 所带负荷为烧结机、环冷机等主要设备, 变频器多, 经过测量, 3#变压器所带的负荷中谐波电流较大, 谐波含量较高, 达到15% (负荷电流在280A时) 。补偿前5、7、8、10、11次谐波含量丰富, 5次谐波约32A, 7次谐波约22A, 电流总谐波畸变率约15%, 对PLC干扰大, 给系统引入了较大谐波, 污染了系统电流, 影响了系统电能质量, 因此需要进行谐波治理。

2 电能质量改善措施及效果

根据以上测量结果, 在400m2主控楼低压配电室采用有源动态滤波器 (APF) , 即在3#变压器出口处并联一台 (APF) 进行补偿, 补偿电流100A。APF现场安装图如图1所示。

A P F通过先进的检波技术检出负荷的无功、谐波、不平衡成分, 然后利用逆变技术发出需要补偿的成分从而实现补偿功能。有源电力滤波器相当于一个特殊的发电机, 特殊在它只输出无功、谐波、不平衡成分, 并且可以根据负荷的不同自动调整自己的输出。A P F电气原理如图2所示。

补偿前负荷A相总电流的波形如图3所示, A相电流中以5、7、11、19次谐波为主, 5次谐波约32A, 7次谐波约22A, 总谐波畸变率约15.7%。

APF投运后A相总电流的波形如图4所示。补偿后5次谐波约7A, 7次谐波约6A, 总谐波畸变率约5.74%。

补偿前、后400m2主控楼3#变压器系统电流测量结果分别如表1、表2所示。

3结语

电网电能质量监控系统 第2篇

摘要：通过电网电能质量监控系统，我们能对电网的电能质量指标做到实时监控，据此，可判定电网的哪些指标存在问题或有劣变的趋势，提出系统运行方式调整、指标控制治理的参考意见，确保系统稳定运行、功能完善。

关键词：质量监控系统 非线性符合 质量指标

1背景

非线性负荷特别是煤矿中的大型提升机、工业制造中的机床和家用的空调、电视和电脑等大量非线性负荷向电网中注入了大量的谐波，对用电设备造成严重伤害，如使增加变压器损耗，增加线路损耗，使电机负载加重，线圈消耗增加，加重集肤效应，使电机过热容易烧毁；产生电压波形畸变，使电力电子设备因电磁震荡而损坏，引起绝缘介质强度降低，缩短设备使用寿命；增加供电线路的损失，降低供电容量，加剧线路老化，泄露电流加大；谐波还会对通信设备，测量设备，仪器仪表，计算机，智能辅助监控，继保设备，智能装置等有很大的危害作用。同时，由于谐波通过电力线传输，因此影响面广，传播速度快，危害及其严重，其结果影响系统或设备的电气性能，甚至損坏设备，可见谐波危害与影响具有快速传播性。

本电能质量监控系统通过对电网电能质量的实时监测，能够评估电网中的谐波源及其危害大小，判断谐振发生的可能性及谐振电压，为电网的电能质量治理提供指标和决策服务。

2 需求分析

本系统的功能需求是在线采集电压、电流、供电可靠性等各种电能质量指标，进行谐波潮流计算，在全网范围内查找谐波源，并按照危害程度对谐波源进行排序。帮助运行人员更好地采取提高电能质量的措施，提高电能质量管理水平。

系统充分利用“三集五大”体系建设成果，通过电网信息支撑系统平台，对全网电能质量进行在线监测，全面了解电网情况，实现安全电网运行，并及时动态监测过程中异动及自动预警，为系统高层应用提供基础，为持续提升电网质量提供服务。

3 系统设计

跟进系统的需求分析，我们设计电能质量监控系统的具体功能如下：

①就地在线监测装置之间相互独立，单元的任意增加与缩减不影响整个系统的正常运行。②多功能监测终端，可通过终端图形界面任意配置监测通道，设置物理采集、软采集和函数采集通道。（图1）。③数据记录全面（表1）。④谐波潮流计算和显示。采用GPS同步各站采集的数据，能够得到精确的谐波潮流。⑤）谐波发射水平和谐波责任计算。能够分析任意谐波源对全网节点电压的影响，辅助确定谐波源的影响范围及影响程度。⑥谐波源全网定位。能够在全网范围内按照影响程度和影响范围对各个谐波源排序，并定位影响最大的谐波源（图2，图3）。⑦超限报警和事件追忆功能，能够帮助运行人员及时找到因谐波问题引起电网中故障的原因。具有录波功能。⑧高精度。符合国标A 级仪器要求。对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均采用基准算法，无近似计算，采用高精度A/D（12 位），同时采样，采集速率12.5 kHz。电压测量精度0.1级，电流测量精度0.2级，功率电度测量精度0.5级。⑨强大的通讯功能。监测单元具有RJ-45、RS-232/458、光纤、GPRS和zigbee等多种通讯方式，通讯距离不受限制。可以灵活的构建电力谐波潮流分散监测系统，同时提供灵活和便捷的数据转发设置功能（图4，图5）。⑩谐振模态分析。系统对采集的数据进行分析，找出系统的谐振模态，图5为谐振模态分析图。

4 结束语

动态电能质量 第3篇

现代社会是一个离不开电的世界, 无论是普通家庭还是工厂公司, 真是一刻也不能没有电。没有电, 公司的电梯、厂房不能正常运行, 就连普通家庭也不能正常的吃饭、娱乐, 因此全社会对电力的需求日益增大, 尤其计算机相关的电子设备在电网系统中被大量的使用。

不过在运行过程中, 也显示出一些问题, 比如对手机电磁波的干扰都十分得敏感, 只要出现运行一遇问题就会被迫中断, 造成重大的经济损失和不良的社会影响。所以在这种情况下就要用到动态电压恢复器进行补救, 它可以有效降低对用电电源的波动和各种干扰。本文主要研究对动态电压恢复器的控制优化电能质量技术。

2 动态电压恢复器

动态电压恢复器, 英文简写做DVR, 实质是指带有储能装置 (系统) 的串联补偿装置, 不过并没有无功功率, 但是拥有补偿有功功率的能力, 现代电力电子技术在运行过程中, 可以实现对电能质量的控制, 从而为每一位用电者提供特定的电能电力供应, 使得电力能够正常运行, 目前要用到的设备主要有配电系统静止补偿器, 有源电力滤波, 以及串联电能质量控制器 (DVR) 等设备。

系统电压受到干扰时, 会发生变化, 负荷侧电压短时跌落, 如果这时出现了几个周波至几十个周波就会造成敏感负荷, 这种现象就是计算机设备故障产生的主要原因, 而动态电压调节器 (DVR) , 在短时间之内就会产生补偿电压, 抵消系统运行电压所受到的运行干扰, 但是负荷侧电压并不会发生变化, 这样就有效保证了敏感负荷, 计算机负荷的安全可靠运行。动态电压调节器的响应速度快, 可以保证负荷产生的侧电压波形为标准的正弦, 消除电压谐波和电压波动与闪变对负载的影响。

总体说来, 动态电压恢复器具有调剂电压电流动态和稳态的跌落、上升、闪变, 具有良好的动态电压补偿能力, 可以有效抑制谐波、三相不平衡, 提高电能质量的优点, 可以串联在敏感负荷与系统电源两种系统之间, 防止干扰造成的运行工作异常.比如半导体工厂供电时, 在电源与用电负荷之间, 防止系统电压波动, 跌落和上升会造成半导体工厂产生大量废品及巨大的经济损失。

3 控制优化电能质量技术

电能质量问题的提出由来已久, 在电力系统发展的早期电力负荷的组成比较简单主要由同步电动机异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成的, 因此这个时候衡量电能质量的指标也比较简单, 所以在运行的过程中, 也马上显示出一些问题, 比如对用电器的作用和各种外界干扰都十分得敏感, 只要使用过程中, 出现任何的电能质量问题, 都会引发一系列的变化, 比如造成产品质量下降或管理秩序的紊乱, 进一步造成重大的经济损失和不良的社会影响。所以因为严峻的现实, 在这种情况下就不得不用到动态电压恢复器, 不过动态电压恢复器的长时间使用也暴露出很多问题, 需要用到控制优化电能质量技术进行改进, 对动态电压恢复器进行不断的完善和发展。

控制优化电能质量工作原理可以简述为:电流电压输入之后, 通过检测电路网络检测网络的运行速度, 测出来之后, 相应的输入电压信号, 然后根据电压计算方法和电流公式, 进一步确定出出哪些的电压指令信号是有问题的, 将有问题的信号特别关注起来, 将直流转化成交流补偿电压, 再接入到电网中运行, 消除电网电压中的有问题的变量, 使高质量的正弦电压系统重新注入新鲜血液。所以要想对动态电压恢复器进行控制优化电能质量技术, 就要从原理开始着手, 进一步深入。

4 动态电压恢复器的电能控制解决方案

在长期的运行过程中, 传统的电能电压控制方法普遍暴露出动态响应速度慢, 并且安全性差等缺点。为了达到使电压系统在兼顾保护运行者生命财产安全的前提下, 并且能够具有很好的稳定性和把握精确度的目的, 这种情况下, 所以对电力电压供电系统的控制策略进行系统优化就尤为重要, 运用传统的d-q检测算法, 能够实现低通滤波器对基波和谐波的分离, 故此检测结果无一例外地都被滤波器延时和衰减所影响。若此种情况不能同时满足幅频响应和相频响应的要求, 将会导致相关剩下的操作非常困难。

所以研究人员在实际研究过程中, 为了达到使系统能够兼顾安全性能的前提下, 还能具有很好的稳定性和控制精度的目的, 对系统的控制策略进行优化就尤为重要。要实现电压变速逆变器正常的运行工作, 必须同时对电压和电流进行监控, 将电压作为外环控制量, 电流用于内环控制, 其中要注意对电压的控制为精确控制, 电流控制与之相反, 为粗略控制。同时在运行系统的准备通道中加入了超前校正环节。不仅进行了试验, 还必须辅助进行高度的的模拟操作, 据此验证算法的实用性。

通过其实可行的算法分析可知, 将优化的检测算法和传统的控制算法同时应用于电压变量的稳定控制技术, 可以有效地提高电压谐波检测的精度, 同时还可以大幅度地降低事故的发生, 使得整个系统在效率高超的响应的前提下, 具有很好的优越性和可操作性。

5 结语

随着我国国民经济及科技水平的快速发展, 各行各业对电能质量的要求越来越高, 研究配电网电能质量稳定控制技术已经成为当务之急文中所阐述的优化的电能质量稳定控制技术的控制器算法采用新的发电式, 使系统在兼顾稳定性和安全性的同时, 并将这种新算法应用到配电网谐波检测中, 有效地提高了整体检测的精度。

摘要：随着现代社会科学技术的不断发展和工业规模的扩大, 尤其是第三次科技革命之后以信息技术为先导的知识经济时代的到来, 全社会对电能需求日益增加, 这种背景下, 电子设备在电力系统中大量投入使用。这些设备对电源的波动和各种干扰十分敏感, 而电能质量一旦出现问题可能会造成产品质量下降或管理秩序的紊乱, 从而造成重大的经济损失和不良的社会影响。动态电压恢复器是解决配电系统动态电能质量的新型装置, 在其中发挥着重要作用。

关键词：动态电压恢复器,电能质量技术,新型装置,优化技术

参考文献

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动态电能质量 第4篇

电气与电子工程师协会(IEEE)是一个国际性的电气、电子技术与信息科学工程师的协会,致力于电气、电子、计算机工程等科学技术领域的开发和研究,在太空、计算机、电信、生物医学、电力及消费性电子产品等领域已制定了上千个行业标准,现已发展成为具有较大影响力的国际学术组织。其下属的动力与能源协会(PES)提供了一个大型的世界电力行业论坛,分享最新的技术发展,制定标准,指导设备和系统的发展。

2015年度IEEE-PES联合技术委员会会议于2015年1月11日至14日在美国洛杉矶召开,涉及输配电委员会、变电站委员会、电力系统保护委员会和电力系统通信委员会等。电能质量分委员会隶属于输配电委员会。会议期间,电能质量分委员会各项目组召开了一系列工作会议,讨论了技术标准的制定工作,交流了智能电网对于电能质量的新需求,研讨了其 准备向国 际大电网 会议/国际供电 会议(CIGRE/CIRED)提交的专题 技术报告C4.24《未来电网的电能质量》的部分内容。

1 标准项目

电能质量分委员会主要讨论的标准项目包括电能质量监测、电能质量数据传输、电压暂降、谐波、闪变、电压质量和节能设备等标准。各项目组非常关注智能电网中的电能质量新问题和新需求。电能质量监测项目组关注快速电压变化、电弧监测和内外部谐波源的辨识等课题;数据传输项目组扩充了快速电压变化等数据标签,并讨论如何优化电能质量数据交换格式;电压暂降项目组正研究馈线重配置和故障定位技术;闪变项目组关注新能源对于电压闪变的影响;节能设备项目组刚成立不久,正研究节能设备的评估和检测技术。

1.1 电能质量监测

电能质量监测工作组主要讨论如何修订IEEE1159—2009标准[1]。IEEE 1159—2009标准涵盖单相和多相交流系统的电气特性,包括电力系统的电磁现象描述。其描述了电网额定状态和 由于电源、负荷及电源、负荷的相互作用造成的额定状态偏移,探讨了电能质量监测设备、技术和监测结果的表述及电能质量事件对于电力系统和终端用户的影响,提供合适的测量技术来获取有用、精确的数据,指导监测布点、监测结果的表述来增强电能质量监测价值。

IEEE标准修订周期一般 为10年。电能质量监测工作组2014年启动修订IEEE 1159—2009标准工作,计划2018年向IEEE标准协会(IEEE-SA)提交草稿,2019年完成修订。

IEEE 1159—2009标准描述和定义了许多电能质量参数,并推荐了精确测量这些参数的方法。近几年的实践和技术发展使得该标准部分内容落后。新标准将参考IEC 61000-4-30标准[2],其是欧洲电能质量标准,包含测试和测量技术、电能质量测量方法等。同时需和关口计量、继电保护等其他工作组进行联系。此次会议讨论需要修订的内容主要有:1和IEC 61000-4-30标准协调;2更新定义;3电弧监测;4快速电压变化;5波形分析;6内外谐波源辨识;7协调计量和电能质量测量。

1.2 电能质量数据传输

电能质量数 据传输项 目组负责 维护IEEE1159.3—2003标准[3]。该标准采用电能质量数据交换格式在计算机硬件和软件系统中交互测量结果,采用二进制格式,特点是应用zlib无损压缩格式。初始标准于2003年发布,并于2008年再次确认,计划2018年完成修订。

2014年3月,项目组向IEEE的新标准委员会(NesCom)提交了IEEE 1159.3—2003标准的修订项目授权申请(PAR)。PAR是指IEEE-SA内启动新的标准项目,定义项目的范围和目的等。该PAR于2014年8月21日在北京的NesCom会议中通过,此后电能质量数据传输项目组成为一个工作组,开始标准修订工作,计划2018年12月完成标准修订。

该修订工作的目标是:1完成IEEE 1159.3—2003标准的编辑性修订;2扩充现有电能质量数据交换格式(PQDIF)标签的标记符(ID)数据;3增加新的PQDIF标签和ID数据;4增加用可扩展标记语言 (XML)表示PQDIF的附件;5增加关于PQDIF和IEC 61850标准之间关系的附件;6增加关于PQDIF和IEEE C37.111电力系统暂态数据交换(COMTRADE)标准之间关系的附件。

PQDIF文件是目前关注的重点,包含电压的均方根值、短时闪变值、长时间闪变值、负序以及用于电压暂降、暂升、快速电压变化事件的电压均方根值偏移。挪威电力监管机构(NVE)要求所有的公司于2015年2月1日前必须提交至少一种用于电能质量监测的PQDIF文件。

会议讨论了修改、扩充部分PQDIF数据类型元素,如扩充PQDIF的ID_QT_MAGDURTIME元素。根据IEEE 1159.3—2003标准,ID _QT _MAGDURTIME系列数据类型用于高水平描述通道采集的数值,并保障读取兼容性,主要包括时间(time)、值(val)和持续时间(dur)。本次修订除保留原有数据外,要求扩充数据,包括最小(min)、平均(ave)及最大(max),用于提供均方根值的偏移,并产生偏移事件、暂态事件和快速电压变化事件。

会议讨论了扩充的新数据标签,尤其关注快速电压改变(RVC),其定义为2个稳定状态间电压快速变化,但未超过 电压暂降 及暂升限 值,其ID为ID_QC_RVC_DELTA。

CIGRE/CIRED电能质量联合 工作组C4.112对PQDIF有一个反馈,认为电力行业需要一种简单的,不同于C++,COM或.NET的文件格式来描述PQDIF,使其更加易于实现。目前PQDIF是精确的,但需要较高的专业水平。推荐的解决方法是在目前使用XML冗长且完全表述PQDIF文件的基础上,定义一种XML文件,表示PQDIF观测记录。其只有足够的信息表示数据记录,包括测量名称、通道定义、额定电压、额定电流等。

会议讨论了PQDIF和IEC 61850标准之间的关系。IEC 61850-8-1标准[4]定义文件 类 (如PQDIF文件、COMTRADE文件等)可以映射至制造报文规范(MMS)。IEC TC57和IEC TC85工作组正合作制定一个新的技术报告,即IEC 61850-90-17应用IEC 61850传输电能质量数据,第1版已开始征求意见。IEC 61850-7-4标准[5]还将增加新的逻辑节点用于表示持续电能质量记录。工作组需要对此进行反馈,并采纳其中的内容至IEEE 1159.3标准的附件中。

会议讨论了IEEE/IEC COMTRADE[6]标准和PQDIF之间的关 系。COMTRADE具有IEEE/IEC双徽标(logo),电力系统H26工作组于2014年12月完成COMTRADE一致性测 试文件,计划完成的附件包含PQDIF和COMTRADE的比较。附件的材料可以引用IEEE电力系统继电保护委员会H5C工作组《关于IED采样值公共数据格式的报告》[7],其总结了PQDIF,COMTRADE和IEC61850标准,并解释了这几种数据格式转换的一些问题。

1.3 电压暂降

IEEE 1564—2014电压暂降指标指南[8]发布于2014年6月,规范了电压暂降的指标、特性和测量方法,提供了量化单个事件严重性的方法,用于量化单个特定位置的现象(单点指标)和系统现象(系统指标)。这些方法适用于输电、配电和用电系统。

会议讨论了电压暂降技术未来的发展方向,包括:1智能电网中的电压暂降,即单相跳闸和三相跳闸的用电政策,重合闸跳闸相对于熔断器熔断的用电政策,馈线重配置和故障定位(含隔离和恢复、故障探测和恢复与精确定位);2严重性指标和能量指标;3新的指标,即经济指标、安全指标等。

1.4 谐波

谐波工作组 负责的是IEEE 519—2014标准[9]。该标准用于推荐建立包含线性和非线性负荷的电力系统设计目标,描述电压和电流的波形,建立电力系统波形畸变的设计目标,并进行观测,减少电力设备间的干扰。

该标准设定了公共耦合点(PCC)的电能质量要求,不包括射频干扰的影响,但包含有线电话系统指南。项目组非常关注电力公司和用户的接口,研究讨论了电压谐波和电流谐波的推荐限值,使用户、终端设备不受谐波畸变影响。会议中有专家介绍了Roxboro Bowmantown变电站用 户和设备 之间谐波互相影响的案例。该站接入3个大用户,一个已正常运行10年且负荷为8 MW的用户,在2006年负荷为4 MW的新用户接入后,由于谐波的影响,其使用软 件启动电 动机时,可编程逻 辑控制器(PLC)会无任何指示关停机组。

IEEE还成立了P519.1项目组,研究编制电力系统谐波限值指南。该文件将描述在用电系统中进行谐波控制的方法、滤波器的应用以及不同用户间可能的相互作用,提供信息帮助用户和用电公司满足谐波限值要求,控制谐波水平,避免电能质量问题。由于IEEE 519—1992标准已应 用多年,出现许多不合适的推荐限值情况。项目组将关注IEEE519—2014标准中推荐的限值应用场合,提供应用信息以合理应用IEEE 519—2014标准。

1.5 闪变

项目组正在修订IEEE 1453—2011标准[10],目前已到第6稿,下一步将进入投票流程。

会议探讨了短时间闪变值Pst和长时间闪变值Plt的应用。Plt平滑了Pst中的异常值,虽然Pst得到普遍认可,但欧洲为了监管的目的也应用Plt,修订的标准中需要增加Plt的用例。

会议还探讨了风电和光伏对电压闪变的影响。瑞典的专家介绍了其关于风电和光伏对于电压闪变影响的研究,认为风电对于电压闪变几乎没有影响,而光伏有少量的影响。

1.6 电压质量

电压质量工作 组的任务 是修订IEEE 1250—2011标准[11]。由于大量应用的计算机等新设备对于配电网浪涌、故障、重合闸等造成的电压扰动耐受能力有限,因此该标准描述了在交流配用电系统中经常出现瞬时电压扰动现象对于新的、敏感的用户设备的影响,以及如何减少这些影响的指南。工作组计划于2016年8月向IEEE-SA提交草稿,并于2018年10月完成修订。

该标准的主要内容包括:1电压质量水平;2影响电力系统性能的因素;3提升电力系统性能的方法;4推荐当前相关的有深度的IEEE标准和其他文献,如同一个“路由”文档,指向领域内的其他文档。该标准的目的是帮助系统设计和运行单位为终端用户提供电压质量合格的电能,同时指导电力用户实施电能质量解决方案。

讨论后初步确定的标准修订内容包括:1概述;2电力系统(增加分布式能源);3电压质量、性能指标和电压不平衡;4供电公司与电能质量;5系统负荷的易感性;6终端用户与电能质量(用户接线和接地、改进提升方法和谐波控制);7设备。

1.7 节能设备

节能设备项目组成立不久,项目名称为评估和检测节能设备电气性能指南,其PAR和范围已被IEEE通过。该项目的目标是提供测试和测量节能设备的标准,定义公共术语,涵盖能源、电力和如何计算能源效率,以及相关术语。项目将引用IEEE1459标准和IEC标准,以及美国供热、制冷、空调工程师协会(ASHRAE)的标准,不涉及燃料(如汽油、天然气等)的节能,只关注电能效率。

会议讨论了后续工作内容,包括:1研究能源之星文档;2研究浪涌保护器(SPD)/瞬态电压浪涌抑制器(TVSS)节能相关文档;3研究IEC标准;4研究ASHRAE标准;5研究美国国家标准技术研究所(NIST)文档。

会议探讨了节能的定义,强调节能不是改变能源。标准中的设备可以采用主动或被动的方法实现节能,但其内部不能具有能源。该标准只关注节能的比较而不是能源的比较,例如其不比较天然气发电机和柴油发电机的效率。该标准将提供方法客观比较电气节能设备的效率。

强调节能不是改变负载。不同负载的节能比较超出标准范畴。该标准假设一个负载已经存在,判断增加节能设备后是否节能,节约多少能源。例如标准不会比较紧凑型节能 灯 (CFL)和白炽灯的效率,因为没有节能设备增加到负荷中,而是一种负荷被另一种负荷取代。

会议提到后续将讨论其他特性的权衡。例如发光二极管(LED)灯比白炽灯节能,但其具有不同的发光频谱,同时可能引入谐波。节能设备项目组将描述这些特性,但将重点关注节能而不是评估其他特性。

该标准关注交 流设备而 不是直流 设备,关注50Hz或60Hz交流功率损耗,将探讨功率因数和无功功率对节能的影响。

会议探讨了该标准的章节,包括:1概述,含范围和目的;2规范性引用;3定义,包含标准中的能源、节能设备和改进型节能设备;4基本节能和测量概念;5节能设备类型;6测试方法;7附件。

会议中,美国电科院(EPRI)介绍了“80+模型(80plus model)”。“80+模型”是关于台式计算机和服务器的项目,已持续多年。由于计算机大量应用,因此提高计算机的电源效率对于节能非常重要。该项目要求计算机电源在20%,50%,100%负载情况下都具有80%的效率,并要求在100%负载条件下具有高于0.9的功率因数。EPRI作为第三方对计算机厂家进行测试。现在制造商已经克服了挑战,并于最近几年开始挑战90%的效率,这些工作提高了整体电源效率和功率因数。

2 CIGRE/CIRED C4.24报告

电能质量分委员会讨论了2015年准备提交给CIGRE/CIRED的专题报告《C4.24未来电网的电能质量》。其内容涉及:电力电子新发展、智能电网与电能质量、新的排放政策、输电、新的抗干扰性、微网、馈线再配置、需求侧管理和电能质量、新的测量方法等。会议讨论了其中的部分内容。

2.1 输电

分布式能源将是一个新的挑战,由于配电网中的分布式能源一般不会均衡分布在三相,电压不平衡问题会比较突出。扰动负荷、单相负荷和非换相线路是电压不平衡的主要原因。输电/配电网应采取措施使新的分布式能源能够均衡分布在三相。输电系统的设计单位应该确保在长距离非换相输电线路中的负荷流动不造成电压不平衡。

输电电压的控制包括电压和无功控制,长线路中已开始应用静止无功补偿器(SVC),部分同步调相器、变压器在线分接头调节也在大量应用。无功补偿主要 考虑谐振 情况,柔性交流 输电系统(FACTS)中也开始应用。

地下电缆具有较高的电容,是架空线的20倍,可能造成谐波谐振,谐振频率较低,可能放大普通谐波。输电网的谐波源主要是低压系统通过变压器输入和高压直流换流站。风电是另一种干扰源,可能产生谐波和间谐波。

电压暂降可能造成高压直流(HVDC)输电换相失败,取决于剩余电压大小和持续时间。基于电压源换流器(VSC)的HVDC不会因为电压暂降而换相失败,但其换流器也不会完全不受电压暂降的影响。电力电子器件一般都对电压暂降敏感,HVDC变换器可能由于电压暂降或过流而损坏。输电公司应该设定抗干扰需求。

2.2 微电网

微电网应关注是否具有分布式能源,是否和主网相连,以获得更好的电能质量和效率。需要提升高压电网的操作性能,通过智能电表、实时定价增强和电力用户的交互,研究新的分布式电源等。

2.3 馈线再配置

当配电网发生故障时,如果故障被迅速定位,可以快速投切断路器来重新配置馈线线路。一般配电网是辐射结构,馈线再配置允许配电网结构动态变化,关键是故障快速定位和隔离。开关的快速变位和重合闸造成电压均方根值的变化和畸变。单相重合闸和三相重合闸都会造成电压暂降。由于分布式电源的随机性,还需要控制有功、无功功率的流动以保证电能质量在限值范围内。馈线再配置后,需要持续的评估电能质量。

2.4 新的测量方法

会议探讨了电能质量监测设备的布点,可将传感器和智能电子设备(IED)集成以增加电网电能质量监测能力。由于电网中大量部署计量表计,在计量表计中实现电能质量监测功能将显著增加电网的电能质量监测能力。会议还探讨了在先进计量系统(AMI)的计量表计中集成电能质量监测功能的可行性。电网公司的专家主张计量表计中集成电能质量监测功能,并进行测试。制造企业的专家提出如果表计增加电能质量功能将大幅提高表计成本,不仅涉及表计CPU速度、采样频率,还涉及前端的互感器和模拟电路的频率特性设计,影响很大。

会议研究了监测硬件的发展,认为目前传感器具有更大范围线性特性、不饱和性、大范围动态性能以及温度、湿度的监测等。监视软件和后续处理软件可以计算出更多的指标满足新的需求。

3 结语

本次会议中电能质量分委员会各工作组进行了多项标准的修订工作,非常关注智能电网新技术、新需求对于电能质量领域标准制修订工作的影响。快速电压变化的监测、电弧监测、内外部谐波源的辨识等成为电能质量监测项目组研究的课题;电能质量数据传输项目组扩充了快速电压变化等数据标签,将采纳IEC 61850标准的内容;电压暂降项目组正在研究馈线重配置、故障定位等技术;闪变项目组关注新能源对于电压闪变的影响;节能设备项目组正研究节能设备的评估和检测技术。

分布式能源的接入、用户和供电企业的互动、用电设备的节能技术等对电能质量产生的影响和提出的新要求都已成为未来研究的方向。随着计算机和通信技术的发展,在计量表计中集成电能质量监测功能将大幅增强电网电能质量监测能力,可能成为电能质量监测设备的发展方向。

摘要：2015年度IEEE-PES联合技术委员会电能质量分委员会召开了一系列工作会议,制定和修订多项电能质量核心标准。各项目组关注智能电网中的电能质量新问题和新需求。电能质量监测指标增加了快速电压变化和电弧监测,电能质量数据交换格式进行了相应的扩充,新能源对电能质量的影响、节能设备的评估和检测技术成为新的研究领域。与会专家研讨了《未来电网的电能质量》技术报告,探讨在计量表计中集成电能质量监测功能的可行性。

动态电能质量 第5篇

随着电力系统中非线形负荷的大量增加和时变性电子装置的大量应用,由此带来的谐波和无功问题也日益严重,对电力系统安全、稳定、经济运行带来了极大的威胁。一般办公楼宇、医疗机构、通信机房、公共设施、银行金融、生产制造、水处理厂的配电系统中的谐波电流含量可达15%~35%。

TEDRI系列电力有源滤波及无功补偿装置(APF/SVG,220V-690V 50A—2400A),是一种用于动态抑制谐波、无功补偿、降低三相不平衡的新型电力电子装置,通过对装置输出电流及电压相位的控制,对电力系统的网络参数和网络结构实施灵活、快速的控制。它能够对大小和频率都变化的谐波进行动态跟踪补偿,从而减少设备和线路的电能损耗;从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节,快速补偿系统对无功功率的需求,从而抑制电压波动、提高功率因数并增强系统稳定性。具有响应速度快、补偿无功连续、损耗低等优点,抑制谐波范围可达2~50次,谐波滤除率85%以上,产品技术总体达到国际先进水平。

适用范围 Scope of Application

电力有源滤波及无功补偿装置应用范围广泛,在医疗、电弧炉、电力机车、整流、变频、工频及中频感应加热、高频感应加热、焊接、低压大功率电解、电镀、电弧炉等混合负载现场改善电能质量和节能效果十分明显,使用后可节能5%~8%,降容减少变压器、断路器、电缆等投资,保护设备,提高生产率和连续供电时间,具有显著的经济社会效益。

性能特点 The Performance Characteristics

实时采集电力系统数据,实现自适应动态在线检测,充分并合理利用能源;

改善电力品质因数,对电源进行无功补偿的功能,从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节。达到快速补偿系统对无功功率的需求,可将功率因数强制补偿到0.95以上,具有节能与环保的双重功效;

对谐波、浪涌冲击、闪变等诸多电能质量问题同时进行改善,减少能源的附加损耗,从而有效提高电能的质量;

设备与系统并联,运用简单、灵活,具有良好的诸如变流器过流、过热、电源过载、过压等保护功能,运行安全、可靠、稳定,能够适应各种复杂工业现场的要求;

上位机HMI显示功能,可显示天水电传TEDRI系列设备的电流有效值和补偿前后负载的电流有效值、电压有效值、有功功率、电流基波值、电压基波值、无功功率、电流谐波值、电压谐波值和视在功率等一系列电气参数;

采用个性化设计,量身定制,容量选取灵活,最大容量可达2400A,可满足不同用户的要求。

地址:天水经济技术开发区廿铺工业园22号

电能质量与节能 第6篇

关键词：电能质量,节能,标准化

改革开放以来,我国已经由一个工业化水平落后的国家快速步入工业化水平较发达的国家。伴随着计算机控制技术及半导体技术的广泛应用,各类制造业负荷及民用负荷用电特性发生了深刻变化。除传统的钢铁、煤炭、化工等电能质量工业污染源之外,又增添了大量的基于半导体整流逆变技术的新型民用污染源负荷,计算机、空调、电视机、各种节能型照明电器等家用及办公负荷比例大幅提高,电气化铁道、地铁、轻轨电车等现代化的交通工具使得负荷用电特性日趋复杂。所有这一切变化在带给我们利益及便利的同时,也悄悄地使电网供电环境日趋恶化,电能质量问题引起了广泛的关注。

电能质量问题之所以受到普遍重视,是与电能质量这一议题的技术经济特征密切相关的。具体而言,可将其归纳为广义的能源节约与浪费问题。首先,就供应一定容量的负荷而言,劣质的电能传输需要消耗更大的电力供应;其次,劣质的电能将会引起工业生产周期的延长或产生劣质产品,相当于一次能源的浪费;第三,劣质电能供应引起的事故、经济损失同样可折合为能源的巨大浪费。可见,电能质量与能源节约存在千丝万缕的联系。本文就此议题进行讨论,以期抛砖引玉,引起共鸣,为进一步建设资源节约型社会献计献策。

1 电能质量问题的经济性特征

据介绍,在美国,每年由于电能质量下降所引起的经济损失高达数百亿美元。据美国电力科学研究院Jane Clmensen的粗略估计,当今电能质量相关问题在美国造成的损失每年为260亿美元。英国1995年就电能质量问题对容量超过1MW的100家用户做的调查结果显示,在过去的12个月里,69%的用户生产过程因电能质量问题而受到破坏。IBM公司的市场调查表明,48.5%的计算机数据丢失是由于电能质量引起的。

目前,中国还没有电能质量经济损失的权威调研分析。但是,相关文献所提供的部分数据已足以说明问题。例如,就电能质量的重要指标谐波污染而言,不管谐波是由用户流入系统,还是系统流入用户,只要有谐波流动,就必然在系统谐波阻抗上产生网络损耗。有分析认为10kV供电系统中,当用户谐波电流注入水平及供电公共连接点谐波电压总畸变率均满足国家标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》的条件下,谐波损耗占用户基波用电量的0.29%。据国家能源局2010年9月14日发布的数据显示,1～8月,全社会用电量达27,949亿千瓦时,若谐波源用户按50%计(实际上大部分高耗能工业负荷为非线性负荷),谐波功率平均按0.3%计,每千瓦时电按0.5元计,则谐波造成的全年网络损耗折合人民币为21亿元。

在注重稳态电能质量经济损失的同时,暂态电能质量的经济性特征得到了业界的普遍重视。例如:上海市东局的电能质量分析报告指出,上海华虹NEC生产硅晶片,任何持续时间超过10ms、电压降超过10%的电压暂降对企业而言相当于一次供电中断,损失超过上百万美元。但这样的电压暂降事件,传统的电力系统监测根本无法感知,更不可能影响供电可靠性指标。

2007年11月,由全国电压电流等级和频率标准化技术委员会组织的某高新技术开发区电能质量调查报告有这样一个实例:某大型企业有大量的数控机床加工中心,电压暂降问题对加工中心的影响较大,瞬间的失压将造成加工中心停止工作,昂贵的刀头损坏,接触器欠压脱扣动作,损失大概在100万人民币左右。工厂为了减少损失,被迫取消低压开关的失压保护。

2 电能质量问题与能源节约的关系

目前,能源节约已经是上升到国家战略层面的大问题,由此鼓励与带动的技术革新迅速发展,产生了较好的技术经济效益。但同时,我们也应该密切注意其与电能质量的关系,使得节能技术进步能够更加健康快速地发展。

首先,不可否认,节能技术多涉及电力电子器件的应用。从技术上而言,其运行过程产生的电能质量污染已经非常小,例如:以前的晶闸管控制电力机车就是一个较大的谐波污染源。目前的新型电力机车由于采用了全控器件及PWM技术,理论上已经不产生(或很少)国家标准所限定的谐波。其次,节能技术在避免产生传统电能质量危害的同时,可能带来新的电能质量问题,例如:电力电子器件高速开关频率的切换将产生与此开关频率相关的更高次波形畸变(更高次的整数、非整数次谐波),而这样的现象以前我们没有更多的运行经验,需要引起更大的关注;第三,反过来,许多节能设备的运行控制过程对电能质量指标的下降又非常敏感,对供电质量的要求更加苛刻,例如:目前大量运行的变频设备,受电压暂降的影响很大。第四,许多电能质量指标的改善、控制又需要大量的可控电力电子器件的应用,例如:有源滤波(APF)、静止无功补偿器(STATCOM)等等。

可见,能源节约技术与电能质量控制在一定程度上是互相制约、相辅相成的,需要密切关注,广泛研究,积累经验,达到技术经济双丰收。

3 电能质量与清洁能源利用

随着全球对气候变化的关注,节能减排已经提到了各国的主要日程表上。据相关媒体报道,正在编制的国家新能源计划规定,到2020年太阳能光伏发电发展规模要达到1,000～2,000万千瓦,风电总装机也计划达到1.5亿千瓦。国家能源局相关负责人称,中国在新能源领域的总投资将超过3万亿元。而新能源和可再生能源具有随机性和间歇性等特性,保证电网的电能质量是摆在科技工作者面前的新问题。所以说,新能源和可再生能源的大力发展,在局部地区的电网会出现不可忽视的电能质量问题。

目前,风力发电及太阳能光伏发电带来的诸如并网问题、低电压穿越问题、电能质量问题、分布电源稳定运行问题、系统备用及调节问题等己引起了业界的广泛关注与研究。就电能质量问题而言,无论是风力发电还是太阳能光伏发电,其影响主要表现在:

产生谐波:励磁回路或主回路的整流、逆变设备的引入;

功率波动:风速、日光的波动引起;

电压冲击:风力发电感应电机的启动产生;

电压偏差。

可见,尽管可再生清洁能源的利用是能源节约的有效途径,但是,在使用过程中也应该充分关注电能质量问题,以达到更好的技术经济效益。

4 提高电能质量是能源节约的技术手段之一

“节约能源,保护资源”是我国新时期实现可持续发展伟大战略的保证和手段。国家发展和改革委员会分别于2008年和2009年发布了两批《国家重点节能技术推广目录》,旨在推动我国节能技术的发展。概括起来,节约能源的技术一般包括以下三个方面:一是提高现有能源的利用率;二是选用新材料以达到节能的目的;三是研究储能技术,将暂时用不完的能源储存起来。这三个方面均与电能质量问题密切相关。

能源利用率涉及到能量转换、功率因数等问题,与电能质量密切相关;新材料节能,例如:电力电子器件的应用实现的变频节能技术等与电能质量密切相关;储能技术可以说更涉及到广泛的电能质量控制技术。可见,重视电能质量问题,采用更好的技术路线可实现良好的能源节约。国家发展和改革委员会节能效率中心的研究表明,从提高电能质量入手的节能方法将会使转动性负载节约潜力20%～60%、冲击性负载节约潜力5%～15%,用无功补偿和谐波治理技术可获得3%～5%节能量。下面仅通过功率因数及谐波补偿的部分实例加以说明。

4.1 无功补偿与节能

在电力传输过程中,有功功率和无功功率都会造成功率损耗。与电网中的有功损耗相比,无功损耗要大得多。这是因为高压线路、变压器的等值电抗要比电阻大得多,并且变压器的励磁无功损耗也要比励磁有功损耗更大。事实证明,电网最基本的无功电源远远满足不了电网对无功的需求。因此,对电网进行无功补偿显得尤为必要。另外,对电网采取适当的无功补偿可以稳定受端及电网的电压,在长距离输电线路中选择合适的地点设置无功补偿装置,还可以改善电网性能,提高输电能力。在负荷侧合理配置无功补偿装置,可以提高供用电系统的功率因数,减少功率损耗。因此,电网中无功补偿的作用已得到普遍重视。上海宝钢利用无功补偿技术在宝钢二原料变电站进行了应用,项目实施后原料变电站每年可节省电能42.82万千瓦时。

4.2 谐波抑制与节能

如果公用电网的谐波超标,不但会使接入该电网的设备(电视机、计算机等)无法正常工作,甚至会造成故障,而且还会造成向公用电网的中性线注入更多电流,造成超载、发热,影响电力正常输送。

谐波电流会造成变压器绕组发热,进而影响其正常工作。在谐波的长期作用下,电网中金属化膜电容器会加速老化;高次谐波电流会使输电线路功耗增加;谐波会增加旋转电机的损耗,谐波严重时会影响或干扰测量控制仪器、通讯系统工作等一系列危害。治理谐波的方案有很多,有利用串联电抗器抑制谐波、无源滤波、有源滤波或混合滤波等。例如,某汽车制造厂冲压车间大量使用电焊机、激光焊机和大容量感性负荷(以电动机为主)等非线性负荷,导致了变压器负荷电流存在严重的谐波电流,以5次、7次、.9次和11次为主,400V低压母线的电压总畸变率达到5%以上,电流总畸变率(THD)达到了40%左右,造成400V低压供配电系统电压总谐波畸变率严重超标,并导致了用电设备和变压器存在严重的谐波功率损耗。通过对该车间进行安全补偿加有源滤波治理,电压畸变率由原来的5%下降到1%,电流畸变率从20%下降到3%,功率因数由0.7上升到0.92,企业年节约电费14.04万元。

5 加强电能质量标准化建设是实现电能质量综合治理的有力保证

一个良好质量的电能应该是连续的,电源的电压和频率总是保持在允许范围内,且电压和电流具有纯正的正弦波曲线。电能质量可以由电能的特征参数如频率、电压偏差、电压不平衡、电压波动、谐波、间谐波、电压暂降等参数描述。当然,良好的电能质量需要严谨的管理规范约束,只有有章可循,才能达到电能质量的综合治理。

目前,全国电压电流等级和频率标准化技术委员会(SAC/TC 1)受国家标准化管理委员会的委托制定电能质量方面的标准,截至到目前,已制定的电网电能质量国家标准如下:

GB/T 12325-2008电能质量供电电压偏差

GB/T 12326-2008电能质量电压波动和闪变

GB/T 15543-2008电能质量三相电压不平衡

GB/T 15945-2008电能质量电力系统频率偏差

GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波(该标准正在修订中)

GB/T 18481-2001电能质量暂时过电压和瞬态过电压

GB/T 24337-2009电能质量公用电网间谐波

GB/T 19862-2005电能质量监测设备通用要求

GB/T 20297-2006静止无功补偿装置(SVC)现场试验

GB/T20298-2006静止无功补偿装置(SVC)功能特性。

电的特性标准化(报批稿)

这些标准形成了相对完整的电能质量标准体系。2010年4月,全国电压电流等级和频率标准化技术委员会秘书处组团参加了IEC/TC 8年会,加强了我国电能质量标准化专家与国际电工委员会的专家在电能质量技术和标准化方面的交流与沟通。

为了全面配合国家能源发展政策的实施,全国电压电流等级和频率标准化技术委员会(SAC/TC 1)将在十二五期间主要研究公用电网电压暂降、暂升、短时干扰等电能质量现象及控制技术与标准;有针对性地研究对电能质量较为敏感的工业负荷特点和运行规律,从供电侧、用户端保证电网的安全;电能质量数据测量,电能质量经济性评估导则,电能质量规划导则等,从电能质量方面为节约能源提供技术支撑,为促进我国国民经济可持续发展贡献力量。

参考文献

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[2] Dugan RC etc Electrical Power Systems Quality [M].New York. MCGraw-hill. 1996

[3] 吴竟昌.供电系统谐波[M].中国电力出版社.

[4] 汝方济.提高电能质量与节能[C].电能质量国家标准宣贯及欧亚电能质量高峰论坛.2009,9

中国电能质量市场概览 第7篇

从目前现存的电能质量问题的设备和解决方案看,主要可以分为三类:电能质量监测系统,帮助用户了解电网供电或用电的状态;电能质量治理设备,从电压、谐波、功率因数等方面对电能质量问题进行修正和完善;软件系统帮助企业实现电能质量监控和治理的自动化。各类别产品主要包括:无功补偿设备、滤波器、电量仪表等。(详见图2)

近年来,电能质量市场在各方推动下增长迅速。尤其是滤波设备和无功补偿设备,复合年增长率超过16%。2009年,中国电能质量市场总销售额达到了67亿人民币,比上一年增长10%。Frost&Sullivan预计未来5年,该市场仍将保持12%左右的增长速度。至2015年,电能质量市场规模将接近2009年规模的两倍,超过120亿人民币。

由于我国尚处于电能质量产品的初级阶段,而且很多建厂较早的大型企业尚未完成自动化改造,因此电能质量治理设备在所有产品中需求最高,约占整体的70%。而监控设备和软件、服务大约各占整体市场的15%左右,监控设备的比例略高。未来,随着工业自动化水平的提高,和电能质量意识的增强,软件和监控设备的比例将有所提高。

电能质量控制与分析方法 第8篇

一、电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因

1. 电力系统元件存在的非线性问题。

电力系统元件的非线性问题主要包括:发电机产生的谐波;变压器产生的谐波;直流输电产生的谐波。此外, 还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中, 直流输电是目前电力系统最大的谐波源。

2. 非线性负荷。

在工业和生活用电负载中, 非线性负载占很大比例, 这是电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉 (包括交流电弧炉和直流电弧炉) 是主要的非线性负载, 它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起的。居民生活负荷中, 荧光灯的伏安特性是严重非线性的, 会引起较为严重的谐波电流, 其中3次谐波的含量最高。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流, 对电网造成严重污染, 同时也使功率因数降低。

3. 电力系统故障。

电力系统运行的各种故障也会造成电能质量问题, 如各种短路故障、自然灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。

衡量电能质量的主要指标:由于所处立场不同, 关注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。主要指标为国家技术监督局相继颁布的涉及电能质量六个方面的国家标准, 即:供电电压允许偏差, 供电电压允许波动和闪变, 供电三相电压允许不平衡度, 公用电网谐波, 暂时过电压和瞬态过电压以及供电频率允许偏差等的指标限制。

二、电能质量控制策略与技术

1. PID控制。

这是应用最为广泛的调节器控制规律, 其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便, 易于在工程中实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握, 或得不到精确的数学模型时, 应用PID控制技术最为方便。其缺点是:响应有超调, 对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。

2. 空间矢量控制。

空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是:将基于三相静止坐标系 (abc) 的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系 (dq) 的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理, 具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。

3. 模糊逻辑控制。

知道被控对象精确的数学模型是使用经典控制理论的“频域法”和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法, 无需对系统建立精确的数学模型。它通过模拟人的思维和语言中对模糊信息的表达和处理方式, 对系统特征进行模糊描述, 来降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。

4. 非线性鲁棒控制。

超导储能装置 (SMES) 实际运行时会受到各种不确定性的影响, 因此可通过对SMES的确定性模型引入干扰, 得到非线性二阶鲁棒模型。对此非线性模型, 既可应用反馈线性化方法使之全局线性化, 再利用所有线性系统的控制规律进行控制, 也可直接采用鲁棒控制理论设计控制器。

5. FACTS技术。

FACTS, 即基于电力电子控制技术的灵活交流输电, 是上世纪80年代末期由美国电力研究院 (EPRI) 提出的。它通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流, 使输送容量更接近线路的热稳极限。采用FACTS技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力。

目前有代表性的FACTS装置主要有:可控串联补偿电容器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮流控制器等。

6. 用户电力 (Custom Power) 技术。

用户电力技术就是将电力电子技术、微处理机技术、自动控制技术等运用于中低压配电系统和用电系统中, 其目的是加强配电系统的供电可靠性, 并减小谐波畸变, 改善电能质量。该技术的核心器件IGBT比GTO具有更快的开关频率, 并且关断容量已达MVA级, 因此DFACTS装置具有更快的响应特性。

三、电能质量分析方法

电力系统中的各种扰动引起的电能质量问题主要可分为稳态事件和暂态事件两大类。稳态电能质量问题以波形畸变为特征, 主要包括谐波、间谐波、波形下陷及噪声等;暂态事件通常是以频谱和暂态持续时间为特征, 可分为脉冲暂态和振荡暂态两大类。

电能质量的分析方法主要有时域仿真法、频域分析方法和基于变换的方法。

1. 时域仿真法。

时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛, 其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。对于电压下跌、电压上升、电压中断等有关电能质量暂态问题, 由于其持续时间短、发生时间不确定、对频域分析提出了较高的要求, 较多采用时域仿真方法。

2. 频域分析法。

频域分析方法主要用于电能质量稳态问题。比如谐波、电压波动和闪变、三相不平衡等。相对于暂态问题, 此类事件具有变化相对较慢、持续事件较长等特点。对称分量法是最常用的方法。它的优点是概念清晰、建模简单、算法成熟, 但耗时长。

3. 基于变换的方法。

在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有复立叶变换、神经网络、二次变换、小波变换和Prony分析等5种方法。

(1) 傅立叶变换。傅立叶变换是电能质量分析领域中的基本方法, 傅立叶变换的优点是算法快速简单, 但其缺点也很多。傅立叶变换是经典的频谱分析和信号处理方法。其对含有短时高频分量与长时间低频分量的电能质量信号分析具有一定的局限性。目前经改进的快速傅立叶变换 (FFT) 和 (STFT) 已经成为电能质量分析的基础。

(2) 神经网络法。神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础, 它既是高度非线性动力学系统, 又是自适应组织系统, 可用来描述认知、决策及控制的智能行为。

神经网络法的优点是:可处理多输入-多输出系统, 具有自学习、自适应等特点;不必建立精确数学模型, 只考虑输入输出关系即可。缺点是:存在局部极小问题, 会出现局部收敛, 影响系统的控制精度;理想的训练样本提取困难, 影响网络的训练速度和训练质量;网络结构不易优化。

(3) 二次变换法。二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。

二次变换的优点是:可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻;精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是:无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值;不具有时域分析功能。

(4) 小波分析法。小波变换是近年来兴起的一种算法, 由于具有时域局部化的优点, 特别适合于突变信号和不确定信号的分析。目前国内外已经有许多文献应用小波变换对谐波监测、电磁暂态波形分析、电力系统扰动建模等电能质量问题进行了研究。

小波变换的优点是:具有时-频局部化的特点, 特别适合突变信号和不平稳信号分析;可以对信号进行去噪、识别和数据压缩、还原等。缺点是:在实时系统中运算量较大, 需要采用DSP等高价格的高速芯片;小波分析有“边缘效应”, 边界数据处理会占用较多时间, 并带来一定误差。

(5) Prony分析法。Prony分析衰减的思想类似于小波。在该方法中, 信号总是被认为可以由一系列的衰减的正弦波构成, 这些衰减正弦波类似于小波函数。所以Prony分析方法和小波一样, 可以做多尺度的信号分析。Prony分析的主要缺点是计算时间过长。