導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電能質(zhì)量，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一是電網(wǎng)頻率,我國電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率是50Hz,并且規(guī)定在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行條件下,其頻率偏差限值為±0.2Hz,如果電力系統(tǒng)的容量較小時(shí),這一偏差限值可以適當(dāng)放寬到±0.5Hz。二是電壓偏差,35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不得超過標(biāo)稱電壓的10%;20kV及以下三相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的±7%;220kV單相供電電壓偏差為標(biāo)稱電壓的+7%、-10%。三是三相電壓不平衡,在對(duì)應(yīng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定當(dāng)電網(wǎng)正常運(yùn)行時(shí),負(fù)序電壓不平衡度不能超過2%,短時(shí)不得超過4%;對(duì)于接于公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶引起該點(diǎn)負(fù)序電壓不平衡度允許值一般為1.3%,短時(shí)不超過2.6%。四是公用電網(wǎng)諧波,我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定6~220kV各級(jí)公用電網(wǎng)電壓總的諧波畸變率是0.38kV為5.0%,6~10kV為4.0%,35~66kV為0%,110kV為2.0%,并且要求注入電網(wǎng)的諧波電流允許值要和各級(jí)電網(wǎng)諧波電壓限值相匹配。五是公用電網(wǎng)間諧波,規(guī)定間諧波電壓含有率是1000V及以下小于1000Hz為0.2%,100~800Hz為0.5%,1000V以上小于100Hz為0.16%,100~800Hz為0.4%,800Hz以上目前尚處于研究之中。六是波動(dòng)和閃變,對(duì)于電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn),在系統(tǒng)運(yùn)行的較小方式下,以一周為測(cè)量周期,所有長時(shí)間閃變指Plt滿足小于等于110kV時(shí),Plt值為1,大于110kV時(shí),Plt值為0.8。

2電能質(zhì)量的改善措施

1完善監(jiān)督管理體系這是要求從宏觀管理的角度來提高對(duì)電能質(zhì)量的監(jiān)督管理水平。首先是要建立和完善電能質(zhì)量的相關(guān)規(guī)章制度,提高電能質(zhì)量監(jiān)督管理的正規(guī)性和有效性,在此基礎(chǔ)上建立科學(xué)合理的監(jiān)管體系,完善監(jiān)管手段,借助信息化管理手段和監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè);其次是要組織協(xié)調(diào)進(jìn)行大范圍的諧波檢測(cè)工作,收集大量原始的測(cè)量數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上形成針對(duì)電網(wǎng)諧波狀況的分析評(píng)估報(bào)告;最后是提高對(duì)電網(wǎng)事故的響應(yīng)速度,及時(shí)處理出現(xiàn)的各種嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題,最大限度地減少損失,并在以后的工作積累經(jīng)驗(yàn),做好事故預(yù)防工作。2安裝可靠的電能裝置目前國內(nèi)在抑制諧波、解決三相不平衡問題和降低電壓波動(dòng)等方面的研究技術(shù)相對(duì)來說已經(jīng)比較成熟,形成了一批相關(guān)的設(shè)備和裝置,并取得了一定的應(yīng)用范圍。比如研究成功的快速調(diào)節(jié)無功功率的SVC裝置已經(jīng)在采礦和冶金等行業(yè)中廣泛用于沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償。國外一些公司也有很多創(chuàng)新性的技術(shù)出現(xiàn)和成果轉(zhuǎn)化,這些都會(huì)很多電能質(zhì)量問題的解決提供了切實(shí)可行的途徑。我們?cè)陔娔苜|(zhì)量改善實(shí)踐過程中,要重視對(duì)這些電能裝置的使用,積極地嘗試各種最新的技術(shù),淘汰更換落后的技術(shù)裝備,應(yīng)及時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行改造,從而提高其技術(shù)水平,以上這些方案都對(duì)進(jìn)一步改善電能質(zhì)量起著非?；A(chǔ)性的作用。3加強(qiáng)電能質(zhì)量的相關(guān)研究工作電能質(zhì)量的提高在很大程度上離不開相關(guān)理論的創(chuàng)新和技術(shù)的進(jìn)步。最重要的是要注重對(duì)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的研究和制度工作,在標(biāo)準(zhǔn)方面一些國際組織,如國際電工委員會(huì)(IEC)、國際大電網(wǎng)會(huì)議(CIGRE)和國際電熱協(xié)會(huì)(UIE)等,都有專門的人員在研究和制定相應(yīng)的電能標(biāo)準(zhǔn)體系,我們一方面要緊跟國際標(biāo)準(zhǔn)的步伐,借鑒他們的最新研究成果;同時(shí)要結(jié)合自身的情況積極開展研究工作,根據(jù)實(shí)際需要制定出更加細(xì)化和使用的標(biāo)準(zhǔn),用來指導(dǎo)電能指標(biāo)的測(cè)量和分析工作。

篇2

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量節(jié)能技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

0引言

電能是一種經(jīng)濟(jì)、清潔、實(shí)用的能源形態(tài)，是電力部門向電力用戶提供的由發(fā)、供、用三方面共同保證質(zhì)量的特殊商品。電能作為商品，無疑應(yīng)講究質(zhì)量。電能質(zhì)量關(guān)系到電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的安全和效率，關(guān)系到節(jié)能降耗、關(guān)系到生產(chǎn)、日常生活以及國民經(jīng)濟(jì)的總體效益。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,電能質(zhì)量問題日益突出。一方面，各種非線性負(fù)荷及電力電子設(shè)備在電網(wǎng)負(fù)載中所占比例急劇增加，電能質(zhì)量污染引起供電品質(zhì)、供電可靠性下降，同時(shí)引起電能損耗增大；另一方面，技術(shù)的進(jìn)步使公用電網(wǎng)、高科技型用戶、精密負(fù)載等對(duì)供電可靠性、電能質(zhì)量的要求越來越高。電能質(zhì)量問題已日漸成為現(xiàn)代電網(wǎng)面臨的一個(gè)必需認(rèn)真對(duì)待并應(yīng)尋求有效措施改善的技術(shù)焦點(diǎn)。同時(shí)，著力構(gòu)建資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)，以提高電力能源利用效率為核心，努力營造有利于節(jié)電降耗的環(huán)境，以電力資源的高效利用，促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的全面提升和可持續(xù)發(fā)展，已成為我國廣大電力工作者孜孜以求的目標(biāo)。因此，電能質(zhì)量與節(jié)能技術(shù)問題備受關(guān)注。

1電能質(zhì)量的基本概念

一個(gè)理想的電力系統(tǒng)應(yīng)以恒定的頻率(50Hz)和正弦波形，按規(guī)定的電壓水平(標(biāo)稱電壓)對(duì)用戶供電。在三相交流電力系統(tǒng)中，各相的電壓和電流應(yīng)處于幅值大小相等，相位互差120°的對(duì)稱狀態(tài)。由于系統(tǒng)各元件(發(fā)電機(jī)、變壓器、線路等)參數(shù)并不是理想線性或?qū)ΨQ的，負(fù)荷性質(zhì)各異且隨機(jī)變化，加之調(diào)控手段的不完善以及運(yùn)行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)在實(shí)際當(dāng)中并不存在，而由此產(chǎn)生了電網(wǎng)運(yùn)行、電氣設(shè)備和用電中的各種各樣的問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量(Power QuaHty)的概念。

從普遍意義上講，電能質(zhì)量是指優(yōu)質(zhì)供電。但迄今為止，對(duì)電能質(zhì)量的技術(shù)含義還存在著不同的認(rèn)識(shí)，電力企業(yè)可能把電能質(zhì)量簡單地看成是電壓(偏差)與頻率(偏差)的合格率，并且用統(tǒng)計(jì)數(shù)字來說明電力系統(tǒng)電能99％是符合質(zhì)量要求的；電力用戶則可能把電能質(zhì)量籠統(tǒng)地看成是否向負(fù)荷正常供電；而設(shè)備制造廠家則認(rèn)為合格的電能質(zhì)量就是指電源特性完全滿足電氣設(shè)備正常設(shè)計(jì)工況的需要。相關(guān)文獻(xiàn)中對(duì)電能質(zhì)量的定義為：“導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差?！边@個(gè)定義簡明概括了電能質(zhì)量問題的成因和后果。

2電能質(zhì)量與節(jié)能的關(guān)系

隨著電網(wǎng)電能質(zhì)量污染日益嚴(yán)重，各種電能質(zhì)量治理措施提上日程，它們對(duì)系統(tǒng)的節(jié)能降耗又起到了積極作用。同時(shí)，電力市場(chǎng)化使的節(jié)能技術(shù)日益受到關(guān)注，而近年來，電力電子技術(shù)的進(jìn)步也帶動(dòng)了節(jié)能技術(shù)不斷發(fā)展，在電網(wǎng)中大量應(yīng)用的節(jié)能設(shè)備大都使用了電力電子技術(shù)，它們都對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生了一定的影響。由此，也引起了廣大電力科技工作者對(duì)電能質(zhì)量和節(jié)能之間的關(guān)系進(jìn)行研究。電能質(zhì)量與節(jié)能的關(guān)系，可以從兩個(gè)方面來論述，一是控制電網(wǎng)電能質(zhì)量會(huì)帶來節(jié)能效益，二是節(jié)能技術(shù)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量也有影響。

1、電能質(zhì)量控制的節(jié)能效益

在各種控制電能質(zhì)量的措施中，會(huì)帶來節(jié)能效益的有兩種：諧波抑制技術(shù)和無功補(bǔ)償技術(shù)。

諧波治理帶來的節(jié)能效益：諧波會(huì)在電網(wǎng)和各種電氣設(shè)備（旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器等）上造成大量諧波功率損耗，高次諧波分量比低次諧波分量更容易引起損耗（但電網(wǎng)中高次諧波含量一般遠(yuǎn)低于低次諧波，諧波損耗主要還是低次諧波引起）。因此，采用各種諧波治理措施消除公用電網(wǎng)諧波，可以有效降低諧波功率損耗，帶來重大節(jié)能效益。

無功補(bǔ)償措施帶來的節(jié)能效益：功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，用電設(shè)備在消耗有功功率的同時(shí)，還需大量的無功功率由電源送往負(fù)荷，功率因數(shù)反映的是用電設(shè)備在消耗有功功率的同時(shí)，所需的無功功率。對(duì)于農(nóng)村用電負(fù)荷來說，主要是一些小加工業(yè)及照明負(fù)荷，其中大部分設(shè)備為感性負(fù)載，其功率因數(shù)都很低，影響了線路及配電變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。通過合理配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備來提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，從而達(dá)到節(jié)約電能、降低損耗的目的。

2、 節(jié)能技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響

節(jié)能技術(shù)對(duì)電能質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是各種節(jié)能設(shè)備的使用有可能惡化電網(wǎng)電能質(zhì)量，二是各種擴(kuò)展節(jié)能技術(shù)的使用也會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量變差，如并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置參數(shù)配置不合理引起的電網(wǎng)諧振、分布式發(fā)電技術(shù)也會(huì)引起電網(wǎng)電壓和電流的畸變。

目前得到廣泛使用的節(jié)能設(shè)備有節(jié)能燈具、高效率空調(diào)和熱泵、高效率電動(dòng)機(jī)、高效率烘干機(jī)等，它們都使用了電子開關(guān)技術(shù)。

3電能質(zhì)量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、保護(hù)電氣環(huán)境、保障電力用戶正常使用電能的基本技術(shù)規(guī)范，是實(shí)施電能質(zhì)量監(jiān)督管理、推廣電能質(zhì)量控制技術(shù)、判斷電能質(zhì)量的基本技術(shù)依據(jù)，也是維護(hù)供用電雙方合法權(quán)益的法律依據(jù)。為了更好的監(jiān)測(cè)、控制、和治理電能質(zhì)量，國際電工委員會(huì)（IEC）、IEEE等制定并頒布了一系列規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。我國國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)察局也相繼制定并頒布了以下電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

GB/T 12325-2008《電能質(zhì)量 供電電壓偏差》

GB/T 12326-2008《電能質(zhì)量 電壓波動(dòng)和閃變》

GB/T 14549-1993《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波》

GB/T 15543-2008《電能質(zhì)量 三相電壓不平衡》

GB/T 15945-2008《電能質(zhì)量 電力系統(tǒng)頻率偏差》

GB/T 18481-2001《電能質(zhì)量 暫時(shí)過電壓和瞬態(tài)過電壓》

GB/T 24337-2009《電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)間諧波》

GB/T 19862-2005《電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備通用要求》

電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的頒布、貫徹及實(shí)施，為保證電能質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排提供了強(qiáng)力的技術(shù)支撐。

4電能質(zhì)量污染及其對(duì)節(jié)能的影響

4.1 影響電能質(zhì)量的原因

影響電能質(zhì)量的原因各種各樣，大體上可分為外部原因和內(nèi)部原因：

外部原因如：雷擊線路、外力破壞、樹枝影響、配電設(shè)備故障、電容器的投切、線路的切換等都可能干擾系統(tǒng)，造成斷電或電壓擾動(dòng)，甚至影響到相臨線路，導(dǎo)致有害影響蔓延。

內(nèi)部原因主要是指系統(tǒng)本身帶有的各種電能質(zhì)量污染，如電弧爐、整流器、單向負(fù)荷、大功率電動(dòng)機(jī)等干擾性負(fù)荷（包括沖擊性負(fù)荷、不對(duì)稱負(fù)荷和非線性負(fù)荷）。這些負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生負(fù)面影響，如諧波、無功沖擊、負(fù)序等，而且這些負(fù)面影響可能通過公共連接點(diǎn)（PCC）波及其它終端用戶。

電能質(zhì)量污染源又可按照它們?cè)陔娋W(wǎng)中所處的位置不同，分為電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量污染源和用戶側(cè)電能質(zhì)量污染源：

（1） 電網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量污染源。

電力設(shè)備及裝置的自動(dòng)保護(hù)和正常運(yùn)行。如大型電力設(shè)備的啟動(dòng)和停運(yùn)、自動(dòng)開關(guān)的跳閘及重合對(duì)電能質(zhì)量的影響，使額定電壓暫時(shí)降低、產(chǎn)生電壓波動(dòng)與閃變等。

（2） 用戶側(cè)電能質(zhì)量污染源。電力系統(tǒng)非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷等的大量投運(yùn)。如煉鋼電弧爐、電氣化機(jī)車運(yùn)行等對(duì)電能質(zhì)量的影響，使公用電網(wǎng)產(chǎn)生大量的諧波干擾、電壓波動(dòng)和閃變等。

4.2 電能質(zhì)量污染對(duì)節(jié)能的影響：

各種控制電能質(zhì)量污染問題中，對(duì)節(jié)能問題有直接影響的主要是電力系統(tǒng)諧波污染。諧波除了會(huì)造成電網(wǎng)污染外，還會(huì)產(chǎn)生諧波功率，在電網(wǎng)和電氣設(shè)備上造成附加損耗，帶來能源浪費(fèi)。采用相應(yīng)措施消除諧波是電網(wǎng)節(jié)能措施的一個(gè)重要方面。

（1）諧波由諧波源(非線性設(shè)備和負(fù)荷)注入系統(tǒng)，會(huì)損壞系統(tǒng)設(shè)備(如電容器、電纜、電動(dòng)機(jī)、電壓互感器等)，威脅系統(tǒng)的安全運(yùn)行(如繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置誤動(dòng))，增加系統(tǒng)的功率損耗(如線損)，增大測(cè)量儀表的誤差(如電能表)，干擾通信等。

（2）諧波的存在會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成損壞，加速絕緣老化。

（3）諧波疊加后的電壓峰值對(duì)節(jié)電器件老化有很大的影響，研究表明，諧波對(duì)其壽命的主要影響因素為電壓峰值、電壓均方根值和電壓波斜率。其中峰值對(duì)它的壽命影響最大。

（4）作為并聯(lián)成套裝置的節(jié)電設(shè)備，它都是在諧波干擾下運(yùn)行的，主要影響如下：

畸變的電壓波形使節(jié)電器件局部性能下降。

嚴(yán)重的諧波過電流使節(jié)電器件損耗功率增加，導(dǎo)致異常發(fā)熱。

5 電能質(zhì)量治理控制與節(jié)能效果

電能質(zhì)量治理控制是改善電能質(zhì)量指標(biāo)的唯一手段，是優(yōu)質(zhì)供用電的必要條件，也是節(jié)能降耗的主要手段。電能質(zhì)量污染的治理控制主要包括諧波抑制、無功補(bǔ)償、電壓調(diào)整、頻率調(diào)節(jié)、三相不平衡治理、閃變抑制、瞬態(tài)電壓事件的控制等。下面簡要介紹諧波抑制、無功補(bǔ)償、電壓調(diào)整、頻率調(diào)節(jié)等幾種治理控制技術(shù)，并對(duì)電能質(zhì)量控制的節(jié)能效果進(jìn)行簡單分析。

5.1 常規(guī)諧波抑制與無功補(bǔ)償技術(shù)

常規(guī)諧波抑制與無功補(bǔ)償技術(shù)，主要是無源型的LC濾波補(bǔ)償技術(shù)，是最為廣泛采用的電能質(zhì)量治理控制手段，也是實(shí)施節(jié)能降損的主要途徑。與該技術(shù)相關(guān)的研究內(nèi)容有無功補(bǔ)償量的確定、無源濾波器組的參數(shù)設(shè)計(jì)等。

無功補(bǔ)償量的確定：無功補(bǔ)償及諧波抑制中，所需基波無功補(bǔ)償量的確定是基礎(chǔ)，目前，有計(jì)算法及實(shí)測(cè)法兩種方法。無功補(bǔ)償量的計(jì)算法：無功補(bǔ)償量的計(jì)算有兩種，即根據(jù)功率因數(shù)的改善計(jì)算和目線運(yùn)行電壓的提高計(jì)算。

無源濾波器組的參數(shù)設(shè)計(jì)：無源濾波器組安裝在帶有非線性負(fù)荷的節(jié)點(diǎn)上，既能抑制諧波電流注入電力系統(tǒng)、降低節(jié)點(diǎn)的諧波電壓，又能提供該節(jié)點(diǎn)的無功補(bǔ)償。無源濾波器組參數(shù)的設(shè)計(jì)既要滿足注入系統(tǒng)的諧波電流限制、節(jié)點(diǎn)的諧波電壓及電壓總諧波畸變率限制和無功補(bǔ)償?shù)囊?，又要保證多個(gè)安全運(yùn)行條件，如電容器的過點(diǎn)壓、國電流及發(fā)熱約束，濾波器組內(nèi)并聯(lián)諧振約束及濾波器組與外部系統(tǒng)的并聯(lián)諧振約束，同時(shí)又能使投資最小。

5.2 自動(dòng)電壓控制技術(shù)

電壓質(zhì)量的控制是運(yùn)行關(guān)注的重點(diǎn)。近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)步發(fā)展，系統(tǒng)負(fù)荷增長較快，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，跨區(qū)域遠(yuǎn)距離輸電的交流輸電通道或交直流并聯(lián)輸電通道越來越多，在某些受端負(fù)荷中心動(dòng)態(tài)無功備用不足和輸電通道過于集中，增加了電壓調(diào)控的難度，降低了系統(tǒng)運(yùn)行電壓的電壓質(zhì)量和合格率；在發(fā)生系統(tǒng)故障時(shí)，增加了全網(wǎng)電壓失穩(wěn)和崩潰的可能性。同時(shí)，電網(wǎng)運(yùn)行損耗也將增大，降低系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

隨著電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)電網(wǎng)電壓的調(diào)控主要應(yīng)從以下幾方面考慮。

1、無功規(guī)劃

電網(wǎng)電壓調(diào)控手段主要依賴于無功，因此，合理的全網(wǎng)無功規(guī)劃和配置有效的調(diào)控手段是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)無功電壓優(yōu)化控制的基礎(chǔ)。

2、調(diào)控的設(shè)備和方式

傳統(tǒng)的無功電壓調(diào)控手段主要有電容器、電抗器、有載調(diào)壓分接開關(guān)等，控制方式也主要是就地控制。隨著運(yùn)行控制要求的提高，對(duì)調(diào)控手段也提出了新的要求，如動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)調(diào)控等，在此背景下，SVC、STATCOM等得到一定程度的運(yùn)用，控制方式也要求能實(shí)現(xiàn)區(qū)域性的分級(jí)自動(dòng)優(yōu)化控制。歐美等國以及國內(nèi)一些網(wǎng)省公司實(shí)施全網(wǎng)二級(jí)或三級(jí)電壓控制后，都取得了良好的效果。

3、電廠自動(dòng)電壓控制

電廠自動(dòng)電壓控制是通過優(yōu)化控制各機(jī)組的無功功率，達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)電廠高壓側(cè)母線電壓的目的。

5.3 串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)

隨著電力需求的不斷增長及電力工業(yè)的發(fā)展，電力系統(tǒng)已進(jìn)入大電網(wǎng)、大機(jī)組、高壓交直流輸電的新階段，應(yīng)用遠(yuǎn)距離大容量的高壓輸電技術(shù)，已成為電力工業(yè)發(fā)展的重要手段之一。其中，串聯(lián)（電容器）補(bǔ)償技術(shù)已日漸廣泛使用，該技術(shù)采用電容器組串聯(lián)于交流輸電線路中，用于補(bǔ)償交流輸電線路的電氣距離，來提高輸電線路的輸送功率，改善系統(tǒng)穩(wěn)定水平，減少線路回?cái)?shù)，降低輸電線路損耗的目的。

串聯(lián)補(bǔ)償技術(shù)主要分兩類：

1、固定串補(bǔ)（Fixde Series Compensator,FSC）.它是補(bǔ)償度（補(bǔ)償電容器組的容抗與補(bǔ)償線路的感抗之比）固定的串聯(lián)補(bǔ)償裝置。

2、 可控串補(bǔ)（Thyristor Controlled Series Compensater,TCSC）.它是利用電力電子手段調(diào)節(jié)補(bǔ)償度的串聯(lián)補(bǔ)償裝置。

5.4 按頻率、電壓減負(fù)荷技術(shù)

電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行工況下的電能質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)控制在標(biāo)準(zhǔn)允許的限值范圍內(nèi)，在異常工況或故障情況下，對(duì)相關(guān)電能質(zhì)量指標(biāo)也應(yīng)采取一定的手段或措施控制。系統(tǒng)在故障情況下，由于機(jī)組退出，線路斷路器分閘或網(wǎng)架的解列，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)有功、無功供需不平衡，引起系統(tǒng)頻率、電壓下降，如這種趨勢(shì)不能盡快遏制，繼續(xù)發(fā)展下去，將出現(xiàn)頻率崩潰或電壓崩潰。

按頻率、電壓減負(fù)荷技術(shù)是防止電力系統(tǒng)發(fā)生頻率、電壓崩潰的系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置技術(shù)，作為電力系統(tǒng)的第三道防線，其正確動(dòng)作與否將直接影響到能否實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，也是電力系統(tǒng)在嚴(yán)重事故情況下，保證系統(tǒng)頻率、電壓等電能質(zhì)量指標(biāo)維持在一定水平的主要手段。

目前，按頻率、電壓減負(fù)荷普遍采用基于反映檢測(cè)的穩(wěn)定控制原理，即按照預(yù)先規(guī)劃好切負(fù)荷的方案，包括切負(fù)荷頻率、電壓水平的確定，切負(fù)荷地點(diǎn)、切負(fù)荷量的確定，合適的切負(fù)荷時(shí)間等，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重故障擾動(dòng)時(shí)，引起的系統(tǒng)頻率、電壓降低到預(yù)先給定的某個(gè)水平并經(jīng)預(yù)定的時(shí)延后，實(shí)施切負(fù)荷。

5.5 電能質(zhì)量控制的節(jié)能效果分析

電能質(zhì)量控制的節(jié)能效果，應(yīng)從兩方面考慮，即電力用戶和電力系統(tǒng)。

一、電力用戶

1、直接經(jīng)濟(jì)效益

a)減少功率因素罰款，甚至有功功率因素獎(jiǎng)勵(lì)。b)節(jié)約能源。C)提高企業(yè)利潤。

2、企業(yè)內(nèi)部設(shè)備運(yùn)行可靠性提高

a)電動(dòng)機(jī)、電容器、電纜等故障率下降。b)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)。C)變壓器溫升下降，噪音明顯降低。d)企業(yè)內(nèi)部電子設(shè)備故障率下降，如計(jì)算機(jī)、數(shù)控設(shè)備等。e)減少生產(chǎn)成本。f)提高企業(yè)的整體生產(chǎn)率。

3、對(duì)電網(wǎng)及周邊用戶的影響減少

a)系統(tǒng)供電變電所內(nèi)電容器、變壓器問題減少。b)周邊用戶用電設(shè)備故障率下降。c)用戶投訴下降。

二、電力系統(tǒng)

技術(shù)降損的措施主要有：

1、通過指標(biāo)分析、測(cè)算、分解及優(yōu)化運(yùn)行，提高全網(wǎng)電壓質(zhì)量，實(shí)施全網(wǎng)及區(qū)域無功電壓優(yōu)化控制，加強(qiáng)無功、電壓、線損運(yùn)行管理等。

2、技術(shù)措施：簡化電壓等級(jí)，縮短供電半徑，減少迂回供電，合理選擇導(dǎo)線截面合變壓器規(guī)格、容量，防竊電等。

6 結(jié)論與建議

篇3

論文摘要：結(jié)合實(shí)際闡述電能質(zhì)量的幾種改善方法與措施；無源濾波器、有源濾波器、靜止型無功補(bǔ)償裝置，介紹了它們的基本組成和原理，這些方法可以有效地解決穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓質(zhì)量問題；文章還就電能質(zhì)量技術(shù)的改進(jìn)與提高，提出系統(tǒng)化綜合補(bǔ)償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問題的“治本”途徑，以解決動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題。

一、電能質(zhì)量指標(biāo)

電能質(zhì)量的定義：導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個(gè)定義簡單明晰，概括了電能質(zhì)量問題的成因和后果。隨著基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)備與電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負(fù)荷造成對(duì)電能質(zhì)量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會(huì)對(duì)電能質(zhì)量提出更高的要求，電能質(zhì)量已逐漸成為全社會(huì)共同關(guān)注的問題，有關(guān)電能質(zhì)量的問題已經(jīng)成為電工領(lǐng)域的前沿性課題，有必要對(duì)其相關(guān)指標(biāo)與改善措施作討論和分析。

電能質(zhì)量指標(biāo)是電能質(zhì)量各個(gè)方面的具體描述，不同的指標(biāo)有不同的定義，參考IEC標(biāo)準(zhǔn)、從電磁現(xiàn)象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現(xiàn)象分類如下：

(1)低頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：諧波、間諧波、電壓波動(dòng)、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時(shí)斷電，電網(wǎng)頻率變化，低頻感應(yīng)電壓，交流網(wǎng)絡(luò)中的直流；(2)低頻輻射現(xiàn)象：磁場(chǎng)、電場(chǎng)；(3)高頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：感應(yīng)連續(xù)波電壓與電流，單向瞬態(tài)、振蕩瞬態(tài)；(4)高頻輻射現(xiàn)象：磁場(chǎng)、電場(chǎng)、電磁場(chǎng)(連續(xù)波、瞬態(tài))；(5)靜電放電現(xiàn)象。

對(duì)于以上電力系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象，穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可以利用幅值、頻率、頻譜、調(diào)制、缺口深度和面積來描述，非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可利用上升率、幅值、相位移、持續(xù)時(shí)間、頻譜、頻率、發(fā)生率、能量強(qiáng)度等描述。

保障電能質(zhì)量既是電力企業(yè)的責(zé)任，供電企業(yè)應(yīng)保證供給用戶的供電質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)也是用戶(擁有干擾性負(fù)荷)應(yīng)盡的義務(wù)，即用戶用電不得危害供電；安全用電；對(duì)各種電能質(zhì)量問題應(yīng)采取有效的措施加以抑制。

電能質(zhì)量指標(biāo)國內(nèi)外大多取95％概率值作為衡量依據(jù)，并需指明監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這些指標(biāo)特點(diǎn)也對(duì)用電設(shè)備性能提出了相應(yīng)的要求。即電氣設(shè)備不僅應(yīng)能在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)正常運(yùn)行，而且應(yīng)具備承受短時(shí)超標(biāo)運(yùn)行的能力。

二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

綜合新頒布的電磁兼容國家標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，中低壓電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分5大類13個(gè)指標(biāo)。

(1)頻率偏差：包括在互聯(lián)電網(wǎng)和孤立電網(wǎng)中的兩種；

(2)電壓幅值：慢速電壓變化(即電壓偏差)；快速電壓變化(電壓波動(dòng)和閃變)；電壓暫降(是由于系統(tǒng)故障或干擾造成用戶電壓短時(shí)間(10ms～lmin)內(nèi)下降到90％的額定值以下，然后又恢復(fù)到正常水平，會(huì)使用戶的次品率增大或生產(chǎn)停頓)；短時(shí)斷電(又稱電壓中斷，是由于系統(tǒng)故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min，電壓中斷使用戶生產(chǎn)停頓，甚至混亂)；長時(shí)斷電；暫時(shí)工頻過電壓；瞬態(tài)過電壓；

(3)電壓不平衡；

(4)電壓波形：諧波電壓；間諧波電壓；(由較大的波動(dòng)或沖擊性非線性負(fù)荷引起，如大功率的交一交變頻，間諧波的頻率不是工頻的整數(shù)倍，但其危害等同于整數(shù)次諧波)。

(5)信號(hào)電壓(在電力傳輸線上的高頻信號(hào)，用于通信和控制)

三、電能質(zhì)量污染的治理

1、治理的基礎(chǔ)性工作

首先要掌握供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電能質(zhì)量開展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以掌握其動(dòng)態(tài)；第二是分析診斷其變化，即在詳細(xì)分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進(jìn)行計(jì)算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開展系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和改造，變電站的設(shè)計(jì)和投運(yùn)以及新的電力用戶投運(yùn)之前都要進(jìn)行諧波源負(fù)荷及電能質(zhì)量要求等方面的技術(shù)咨詢，線路網(wǎng)絡(luò)改造和建設(shè)也要結(jié)合運(yùn)行負(fù)荷的特點(diǎn)和措施，以降低線損，降低設(shè)備損失事故，最后才是開展濾波裝置或無功補(bǔ)償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以了解治理后的效果，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。

2、SVC裝置

近些年來發(fā)展起來的SVC裝置是一種快速調(diào)節(jié)無功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償，它可使所需無功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持在非線性、沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定。

Qi＝QD+QL-Qc (2)

式(2)中Qi、QD、QL、Qc分別為：系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的無功功率、負(fù)荷所需的無功功率、可調(diào)(可控)電抗器吸收的無功功率、電容器補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率，單位均為kvar。

當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生沖擊無功QD時(shí)，將引起

Qi＝QD+QL+Qc (3)

其中Qc=0，欲保持QC不變，即Qi＝0，則QD＝-QL，即SVC裝置中感性無功功率隨沖擊負(fù)荷無功功率作隨機(jī)調(diào)整，此時(shí)電壓水平能保持恒定不變。

SVC由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯(lián)而成，主要有四種型式：

(1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱TCR型)SVC，它用可控硅閥控制線性電抗器實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)，它具有反應(yīng)時(shí)間快(5～20ms)、運(yùn)行可靠、無級(jí)補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)，能平衡有功，適用范圍廣，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。TCR裝置還能實(shí)現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對(duì)稱負(fù)荷的能力，因而在電弧爐系統(tǒng)中采用最廣泛，但這種裝置采用了先進(jìn)的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對(duì)維護(hù)人員要專門培訓(xùn)提高維護(hù)水平。

(2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(TCT型)，優(yōu)點(diǎn)與TCR型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些。由于有油，要求一級(jí)防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30Mvar以上時(shí)價(jià)格較貴，不能得到廣泛采用。

(3)可控硅開關(guān)控制電容器型(TSC)：分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波，損耗小，但是它是有級(jí)調(diào)節(jié)，綜合價(jià)格比較高。

(4)自飽和電抗器型(SSR型)：維護(hù)較簡單，運(yùn)行可靠，過載能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補(bǔ)償不對(duì)稱電爐負(fù)荷自身產(chǎn)生較大諧波電流，無平衡有功負(fù)荷的能力。

3、無源濾波裝置

該裝置由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無源元件組成，以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達(dá)到抑制高次諧波的作用；由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū)，所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補(bǔ)償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響。

4、有源濾波器

雖然無源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡單及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)階段廣泛用于配電網(wǎng)中，但由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用，甚至諧振現(xiàn)象等因素，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(Active PowerFliter，縮寫為APF)。

APF即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有以下特點(diǎn)：

a.不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可抑制閃變，補(bǔ)償無功，有一機(jī)多能的特點(diǎn)，在性價(jià)比上較為合理；

b.濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)；

c.具有自適應(yīng)功能，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點(diǎn)。

篇4

【關(guān)鍵詞】分析；監(jiān)測(cè)；質(zhì)量；電壓；電能；電網(wǎng)。

【Abstract】 With the the the rapid development of of the economy, the the proportion of of the nonlinear load user in the the power grid continuously improve the, the power quality of arising therefrom the power supply a serious decline in, the performance of too more and more prominent.

Key words：analysis; monitoring; quality; voltage; electricity; grid.

中圖分類號(hào)：TJ765.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-2104（2012）

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負(fù)荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的供電電能質(zhì)量嚴(yán)重下降，表現(xiàn)得越來越突出。電能質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經(jīng)濟(jì)效益。

這種現(xiàn)象在北京孫河220kV變電站表現(xiàn)十分嚴(yán)重，它不但使變電設(shè)備的安全運(yùn)行無法保證，而且影響到當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)生產(chǎn)用電和居民生活用電。為此2002年在該站安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)10kV母線的電能質(zhì)量進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測(cè)。

1孫河220kV變電站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

為了加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的管理和監(jiān)控，2002年在孫河220kV變電站建立了電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。此前，該站經(jīng)常燒TV保險(xiǎn)，曾多次發(fā)生過TV爆炸的事故，存在嚴(yán)重的諧振現(xiàn)象。

采用電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能：(1) 三相各次諧波電壓、電流及其諧波含有率；

(2) 三相電壓、電流總諧波畸變率；

(3) 三相有功、無功功率及其方向；

(4) 總的有功功率、無功功率，功率因數(shù)及相位移功率因數(shù)；

(5) 電網(wǎng)頻率、線電壓、電壓偏差；

(6) 電壓不平衡度、負(fù)序電壓、負(fù)序電流。編輯： 。

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)單元，安裝在220kV孫河變電站10kVII段母線，服務(wù)器安裝在監(jiān)控中心，是集通訊/數(shù)據(jù)庫/Web于一體的服務(wù)器，與變電站監(jiān)控單元間通過光纖進(jìn)行通訊傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過Web服務(wù)器對(duì)MIS系統(tǒng)開放，支持Web瀏覽方式，做到數(shù)據(jù)共享，公司所有局域網(wǎng)內(nèi)的微機(jī)，均可通過Web瀏覽進(jìn)行訪問，查看電能質(zhì)量分析的各種報(bào)表和數(shù)據(jù)，了解監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓、電流波形、各次電流電壓的諧波分量等電能質(zhì)量情況。

2變電站概況及監(jiān)測(cè)結(jié)果

該變電站有主變壓器2臺(tái)，容量均為180MVA，220kV母線、110kV母線、10kV母線均分段并列運(yùn)行，有并聯(lián)補(bǔ)償電容器一組，容量為2700kvar，正常運(yùn)行方式為2號(hào)主變帶全站負(fù)荷。負(fù)荷主要是周圍一些工廠的工業(yè)用電、城市生活用電及周圍農(nóng)業(yè)負(fù)荷。工業(yè)用電主要集中棉廠、紗廠、變壓器廠、化工廠和木材加工廠等，這些也是該站主要的諧波源。

3對(duì)電能質(zhì)量的分析

根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析：

(1) 從諧波電壓總畸變率表4可看出，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)諧波電壓總畸變率嚴(yán)重超標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)為4%，實(shí)際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對(duì)于并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，10kV電容器應(yīng)進(jìn)行容量及參數(shù)計(jì)算，適當(dāng)改變電容參數(shù)，避免產(chǎn)生諧振，防止諧波對(duì)電容器造成損壞。對(duì)該站以后新增負(fù)荷時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制諧波源，以避免諧波分量進(jìn)一步提高，給電網(wǎng)造成較大的安全隱患。

(2) 從各次諧波電壓含有率水平表1可見：3次諧波含有率較高，A相為6.7%，其次是5、7次諧波，這對(duì)并聯(lián)無功補(bǔ)償電容器串聯(lián)電抗百分?jǐn)?shù)的選擇，有重要的參考價(jià)值。

(3) 諧波電流均不超標(biāo)，主要諧波頻次為：3、5、7、9次，這為諧波治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

(4) 根據(jù)上述分析可判斷，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在嚴(yán)重的3次諧波諧振現(xiàn)象，應(yīng)改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，分析并聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)諧波的影響。

(5) 根據(jù)無功功率數(shù)據(jù)大小、方向及功率因數(shù)判斷，該站10kV母線安裝的并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置，其基波無功功率偏大（各種工況下功率因數(shù)基本保持1，某些工況下出現(xiàn)少量的無功倒送），因此，整體10kV母線電壓偏高。

(6) 根據(jù)基波電壓最大最小值、電壓偏差最大最小值、零序負(fù)序電壓最大值、總諧波電壓畸變率最大值、各次諧波電壓、電流含量最大值、閃變最大值等參數(shù)判斷，檢測(cè)中出現(xiàn)過大的電網(wǎng)沖擊，10kV母線接有大的沖擊性負(fù)荷，或出現(xiàn)B相經(jīng)中間物接地現(xiàn)象（出現(xiàn)過很高的零序、負(fù)序電壓）。

(7) 根據(jù)電壓偏差可知各相電壓合格率：A相2.69%、B相97.8%、C相94.6%，A相合格率較低，且絕大部分為正偏差。

由以上分析可看出，該變電站存在嚴(yán)重的諧波污染，3次諧波存在諧振，并且10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)諧波有放大作用，應(yīng)調(diào)整其運(yùn)行參數(shù)。

4影響電能質(zhì)量的因素及其對(duì)策

影響電能質(zhì)量的主要因素是各種非線性用電設(shè)備、變壓器和各類鐵心電抗器，它們可分為以下幾類：

(1) 電力電子裝置，這是最嚴(yán)重的諧波源。這些裝置在整流、逆變、調(diào)壓及變頻過程中產(chǎn)生大量的諧波；

(2) 電弧爐，如煉鋼用的交流電弧爐；

(3) 家用電器，如日光燈、電視機(jī)、調(diào)速風(fēng)扇、空調(diào)、電冰箱等；

(4) 高新技術(shù)應(yīng)用的多種設(shè)備，如電子計(jì)算機(jī)、功率調(diào)節(jié)器、節(jié)能燈等。

對(duì)220kV孫河站來說，周圍工廠的大量電力電子設(shè)備、各種大容量電動(dòng)機(jī)是其最主要的諧波源，其次是大量城市生活用電設(shè)備等。

諧波不但影響用戶設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和自動(dòng)化裝置有很大的影響。諧波對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化裝置的影響，要從改進(jìn)自動(dòng)化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強(qiáng)裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動(dòng)作。整理： 。

但這對(duì)改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量并無任何作用，只能是減少電網(wǎng)諧波對(duì)自動(dòng)化裝置影響，因此電能質(zhì)量的治理，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)用戶諧波源的治理和改變電網(wǎng)參數(shù)，降低或消除諧波諧振。

(1) 對(duì)于電動(dòng)機(jī)控制器產(chǎn)生的諧波，諧波的形狀很分明，可以裝設(shè)諧波濾波器來降低諧波電流。

(2) 對(duì)于特殊需要的用戶，可裝用隔離變壓器：限制均衡的3次諧波，可以采用一臺(tái)D，yn接法的隔離變壓器。

(3) 安裝有源的諧波調(diào)節(jié)器：在工作時(shí)注入一個(gè)電流來精確地補(bǔ)償由負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，就會(huì)獲得一個(gè)理想的正弦波。這種濾波設(shè)備，靠數(shù)字信號(hào)處理(DSP)技術(shù)，控制快速絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。因?yàn)樵O(shè)備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)工作，它只控制諧波電流，基波電流并不流過濾波器。目前有源濾波器正在日益推廣應(yīng)用。

(4) 對(duì)于電網(wǎng)，應(yīng)優(yōu)化電網(wǎng)參數(shù)，改變運(yùn)行方式，優(yōu)化無功補(bǔ)償?shù)陌惭b地點(diǎn)、方式和容量，消除電網(wǎng)諧振或減小電網(wǎng)對(duì)諧波的放大作用。

為了改善220kV站的電能質(zhì)量狀況，對(duì)該站采取了一系列措施：

在10kV TV、110kV TV的一次側(cè)中性點(diǎn)加裝非線性電阻；

在10kV母線加裝消諧裝置；

在2號(hào)主變110kV側(cè)中性點(diǎn)加裝消諧裝置；

改變10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器的參數(shù)，消除諧振，減少對(duì)諧波的放大作用。

經(jīng)過治理，現(xiàn)在已很少燒TV保險(xiǎn)，也沒有發(fā)生TV爆炸事故，而且電能質(zhì)量狀況較以前有較大的改善。

5結(jié)束語

為了保護(hù)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和用戶的安全用電，針對(duì)目前電網(wǎng)電能質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)且正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行的問題，對(duì)典型變電站電能質(zhì)量進(jìn)行了實(shí)測(cè)和綜合分析，并采取了有效的防范措施，取得了成效，從而限制了污染電網(wǎng)的強(qiáng)干擾源（如諧波源），確保電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保護(hù)電力用戶的合法權(quán)益。

［參考文獻(xiàn)］：

篇5

近年來，大量電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)的建立，使得電能質(zhì)量數(shù)據(jù)增加，為處理大量的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提出了一種基于方向小波變換的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)壓縮方法。將一維的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維的數(shù)據(jù)，得到經(jīng)過此變換分解的二維數(shù)據(jù)的小波系數(shù)，再將這些小波系數(shù)應(yīng)用圖像壓縮中的SPIHT（多級(jí)樹集合分裂）編碼算法，壓縮二維表示的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此方法具有壓縮率高、速度快，控制壓縮比和特征不變的特點(diǎn)，有利于根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的狀況調(diào)節(jié)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。

關(guān)鍵詞：

電能質(zhì)量；方向小波變換；多級(jí)樹集合分裂編碼（SPIHT）

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-3824（2014）01-0032-04

0 引 言

近年來，由于用戶對(duì)電能質(zhì)量要求的提高，電力部門組建了不同規(guī)模的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間傳送的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)量十分龐大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)中心之間的通信量也很大，無論是傳給監(jiān)控中心還是就地存儲(chǔ)都非常困難，必須對(duì)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。比如，日本富士公司的PowerSataliteII計(jì)測(cè)終端記錄了一段長為2 s的電能質(zhì)量故障，生成的記錄文件有948 kB。由此可以看出，龐大的數(shù)據(jù)量占用了大量的有限存儲(chǔ)空間和網(wǎng)絡(luò)資源。如果能對(duì)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮，將更有利于組建大規(guī)模的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)。

Santoso等提出了小波系數(shù)閾值壓縮方法，通過小波變換，提取小波系數(shù)，再利用閾值法選取小波系數(shù)中的有用成分，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。Panda等運(yùn)用改進(jìn)小波的閾值處理方法來進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。Gerek等將一維的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維形式進(jìn)行壓縮，此方法更加形象，相關(guān)度更高，獲得了很好的壓縮效果。以上方法都運(yùn)用了小波變換，但小波變換的計(jì)算復(fù)雜度高，計(jì)算時(shí)需要消耗大量的內(nèi)存，成本高[1]。Ahmed等提出了離散余弦變換（DCT）方法，借助了電能質(zhì)量的周期性和DCT算法的簡便性，簡化了電能質(zhì)量壓縮算法。因此，受到圖像壓縮方法的啟發(fā)，采用方向小波變換的方法，并結(jié)合SPIHT編碼對(duì)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，在取得高壓縮比的同時(shí)，也保持了信號(hào)的關(guān)鍵信息。

1 二維表示的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)是由電流或電壓采樣來的一維數(shù)據(jù)。一維數(shù)據(jù)并不能直接運(yùn)用圖像的壓縮方法，但由于電能質(zhì)量數(shù)據(jù)具有周期性，因此將采集得到的一維電能質(zhì)量數(shù)據(jù)按其波形數(shù)據(jù)軸距的周期性進(jìn)行整數(shù)倍截?cái)?，將截?cái)嗟南嗤L度的數(shù)據(jù)排列成二維矩陣，得到二維數(shù)據(jù)[2]，如圖1所示。以采樣點(diǎn)為行，信號(hào)周期為列，幅值用灰度值表示，二維矩陣等同于灰度圖，如圖2 所示。

電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)具有周期性，因此變換為二維矩陣的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)在行列間均存在冗余性。二維矩陣與一維向量相比，大大增加了數(shù)據(jù)間的冗余性，二維矩陣經(jīng)過方向小波變換后，降低了其行列間的冗余度，與傳統(tǒng)的小波變換相比，提高了壓縮性能[3]。

二維表示的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)與一維數(shù)據(jù)相比，有其無法比擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)未發(fā)生電力故障時(shí)，電能質(zhì)量數(shù)據(jù)在水平和垂直方向均幾乎沒有明顯的變化，采樣時(shí)間足夠短時(shí)，二維數(shù)據(jù)在水平方向的變換也是緩慢的。但當(dāng)發(fā)生電力故障時(shí)，一維數(shù)據(jù)只在水平方向發(fā)生變換，而二維數(shù)據(jù)在水平和垂直方向上均有明顯變化，因此二維表示的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)能更直觀形象地反映電力故障[4]。

2 方向小波變換

〖BJ（，，，〗〖BJ）〗

傳統(tǒng)的小波變換是采用改變時(shí)間―頻率窗口形狀的方法，解決了時(shí)間分辨率和頻率分辨率的矛盾，在時(shí)頻平面，母小波通過伸縮和平移構(gòu)成小波簇，使其在時(shí)間域和頻率域都具有很好的局部化性質(zhì)，在信號(hào)的低頻部分，采用寬的時(shí)間窗，得到高的頻率分辨率，對(duì)信號(hào)中的高頻部分，采用窄的時(shí)間窗，得到低的頻率分辨率[5]。

小波變換定義為

f（a，b）=∫f（t）Ψ* a，b（t）dt （1）

3 SPIHT算法

SPIHT算法是由A.Said和A.Pearlman根據(jù)Shapior零樹編碼思想提出的基于分層樹集合分割排序的編碼算法。SPIHT算法是一種非常有效的高性能編碼算法。其主要特點(diǎn)是計(jì)算復(fù)雜度極低，圖像恢復(fù)質(zhì)量高，解決了傳統(tǒng)圖像編碼算法計(jì)算復(fù)雜度隨編碼效率的提高而增加的問題，充分利用了小波變換的空間―頻率特性。SPIHT算法的內(nèi)嵌編碼特征，使其在編碼時(shí)能按照?qǐng)D像的質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)而自行停止編碼的要求[10]。

圖像經(jīng)方向小波變換后[11]，具有以下特征：

1）在低頻部分聚集了大量的能量，且能量的分布趨勢(shì)是由高頻到低頻遞增；

2）高頻部分的能量主要集中在原始圖像的邊緣，輪廓等位置。

SPIHT算法將所有的系數(shù)按空間方向樹的結(jié)構(gòu)組織起來，分成3張鏈表，這3張鏈表也在隨著編碼的進(jìn)行而不斷更新[12]。

重要系數(shù)表（list of significant pixels，LSP）：LSP存放已通過顯著性閾值測(cè)試判斷出的重要節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

不重要系數(shù)表（list of insignificant pixels，LIP）：LIP存放已通過顯著性閾值測(cè)試的非重要節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。

不重要集合表（list of insignificant sets，LIS）：它的每一項(xiàng)都是一個(gè)D型或L型節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)所在子集內(nèi)的所有系數(shù)的絕對(duì)值均小于所有曾使用過的顯著性測(cè)試閾值。

SPIHT的編碼過程如下[13]：

1）初始化：確定初始量化門限值T0=2no，其中n0=[Ib（max{cij}）]，LSP為空表，而LIP和LIS表中存放的全為低頻子帶的所有系數(shù)。

2）分類過程：分類過程只針對(duì)LIP和LIS 2個(gè)鏈表。LIP鏈表中，如果它的全部系數(shù)點(diǎn)都小于該級(jí)的量化門限值，則輸出為0，否則輸出為1，則這個(gè)系數(shù)成為重要系數(shù)點(diǎn)，并對(duì)其符號(hào)和最高有效位進(jìn)行編碼，最后將其轉(zhuǎn)移到LSP鏈表中。LIS鏈表中，對(duì)LIS鏈表中的所有系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，若其所有系數(shù)均小于該級(jí)的門限值，則該空間方向樹編碼為0，否則編碼為1，如此形成新的空間方向樹，并更新相應(yīng)的LIP和LIS。

3）分類細(xì)化過程：該過程只對(duì)LSP進(jìn)行。輸出LSP中的每個(gè)系數(shù)在該級(jí)編碼平面的值，但并不包括在同級(jí)編碼分類過程中新加入LSP鏈表的系數(shù)。

4）更新門限值：調(diào)轉(zhuǎn)到步驟2），更新門限值，進(jìn)行下一步編碼。

4 結(jié)果分析

利用方向小波變換對(duì)圖像提取水平，垂直，對(duì)角線的系數(shù)，然后利用SPIHT編碼進(jìn)行壓縮，如圖5和圖6所示。

5 結(jié) 論

電能質(zhì)量數(shù)據(jù)通過二維表示，應(yīng)用SPIHT編碼進(jìn)行壓縮，此編碼過程不需要進(jìn)行訓(xùn)練，也不需要事先了解數(shù)據(jù)，二維編碼可以在任意比特率或目標(biāo)失真時(shí)終止，解碼也可以在比特流中的任意點(diǎn)終止。通過實(shí)驗(yàn)，此方法可以獲得較高的壓縮率，并且同時(shí)保證了數(shù)據(jù)特征不變，不影響對(duì)電能質(zhì)量的分析?？傊?，此算法實(shí)現(xiàn)簡單、編碼解碼速度快，有利于電能質(zhì)量的存儲(chǔ)和傳輸。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：

何 豐（1962-），男，重慶人，教授，主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)壓縮和物聯(lián)網(wǎng)；曾春夏（1987-），女，四川瀘州人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)壓縮；管 春（1976-），男，重慶人，副教授，主要研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量和數(shù)據(jù)壓縮。

Two-dimensional power quality data compression

HE Feng1，ZENG Chunxia2，GUAN Chun1

（1.School of Optoeletronics，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，P.R.China2.College of Communication and Information，Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，P.R.China）

Abstract：

In recent years， to create a large number of power quality monitoring， the power quality data increase. To deal with a large amount of electric energy quality monitoring data， put forward a directional wavelet transform for power quality data compression based on. The one-dimensional power quality data into two-dimensional data， get some wavelet coefficient though this decomposition of 2-D data， SPIHT coding algorithm in image compression， compression of a two-dimensional representation of the power quality data. The experimental results show that， this method has high compression ratio， speed ，control the compression ratio and feature invariant，it is conducive to adjusting the amount of data transmission according to the status of the network.

篇6

關(guān)鍵詞： 電能質(zhì)量； 評(píng)估模型； 支持向量機(jī)； 支持向量回歸機(jī)

中圖分類號(hào)： TN915.853?34； TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）23?0148?04

Electric power quality assessment based on support vector regression

WU Zhengling1， ZHANG Nannan2

（1. Jilin Institute of Chemical Technology， Jilin 132022， China；

2. The Forty?seventh Division of the Army Reserve of the People′s Liberation Army， Jilin 132013， China）

Abstract： The traditional method and neural network method have the shortcomings in the aspect of electric power quality evaluation， a new electric power quality evaluation method based on support vector regression is proposed. The electric power quality evaluation indicator system was established according to the electric power quality standards and relevant literatures. The grade interval of the electric power quality evaluation indicator is given. On the basis of the principle of support vector regression and electric power quality evaluation indicator， the electric power quality evaluation model based on support vector regression was established. The simulation results of the application examples show that the established evaluation model has strong generalization ability， and the obtained evaluation result is more reasonable and reliable than that of other evaluation methods.

Keywords： electric power quality； assessment model； support vector machine； support vector regression

0 引 言

近年來隨著電力工業(yè)和電力電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，電力用戶采用了大量時(shí)變控制的非線性設(shè)備，電網(wǎng)中接入了大量的沖擊、非線性負(fù)載及不平衡負(fù)荷，引起了日益嚴(yán)峻的電能質(zhì)量問題。同時(shí)，智能電網(wǎng)建設(shè)及新能源的發(fā)展又對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求。對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行科學(xué)地評(píng)估是提升電能使用效率、電能商品按質(zhì)計(jì)價(jià)和電能質(zhì)量治理等的重要保障，已成為電能質(zhì)量研究中的熱點(diǎn)問題。電能質(zhì)量評(píng)估屬于多指標(biāo)非線性評(píng)估問題，在評(píng)估過程中指標(biāo)權(quán)重確定的是否科學(xué)合理直接影響到評(píng)估結(jié)果的合理性和有效性，文獻(xiàn)[1?7]分別采用改進(jìn)雷達(dá)圖法、模糊集對(duì)分析法、模糊層次分析法、灰色關(guān)聯(lián)度和理想解法相結(jié)合的方法、區(qū)間數(shù)理論、云物元分析理論和可拓云理論對(duì)電能質(zhì)量評(píng)估問題進(jìn)行了深入研究。上述研究方法分別采用主觀賦權(quán)法、客觀賦權(quán)法或主客觀相結(jié)合的組合賦權(quán)法確定各評(píng)估指標(biāo)的權(quán)重值，由于不同的權(quán)重確定方法計(jì)算出的指標(biāo)權(quán)重差異較大，僅從評(píng)估結(jié)果的合理性很難推斷出各種權(quán)重確定方法的有效性。為了避免權(quán)重計(jì)算的復(fù)雜性和不確定性，文獻(xiàn)[8?9]分別采用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)的智能評(píng)估方法研究電能質(zhì)量評(píng)估問題，克服了傳統(tǒng)評(píng)估方法在權(quán)重確定方面的不足，并取得了較好的效果。

雖然神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性逼近能力和較強(qiáng)的泛化能力，但神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法自身存在著許多不足，如學(xué)習(xí)效率不高、樣本需求量大、收斂速度慢和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)難確定等問題。支持向量回歸機(jī)（Support Vector Regression，SVR）是支持向量機(jī)在回歸領(lǐng)域的具體應(yīng)用，具有泛化能力強(qiáng)、訓(xùn)練時(shí)間短、全局優(yōu)化和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因其出色的預(yù)測(cè)效果，被廣泛應(yīng)用于解決小樣本、非線性預(yù)測(cè)問題[10]。文獻(xiàn)[11]采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和支持向量機(jī)相結(jié)合的方法對(duì)110 kV高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量評(píng)估問題進(jìn)行研究，取得了較好的評(píng)估結(jié)果。鑒于此，本文嘗試采用支持向量回歸機(jī)對(duì)380 kV高壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量評(píng)估問題進(jìn)行研究。

4 應(yīng)用實(shí)例

這里以文獻(xiàn)[4?7]中的評(píng)估數(shù)據(jù)為例，對(duì)構(gòu)建的電能質(zhì)量評(píng)估模型的有效性進(jìn)行驗(yàn)證，其中5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

首先利用計(jì)算機(jī)在1，2，3，4四個(gè)電能質(zhì)量等級(jí)區(qū)間隨機(jī)各選取3個(gè)訓(xùn)練樣本，按照評(píng)估模型的規(guī)范化方法規(guī)范化后的樣本數(shù)據(jù)如表3所示。在計(jì)算機(jī)上利用Matlab 7.0軟件編寫基于SVR的電能質(zhì)量評(píng)估模型算法，通過對(duì)規(guī)范化訓(xùn)練樣本的訓(xùn)練，將支持向量回歸機(jī)的參數(shù)設(shè)置為：[C=1 000，][ε]=0.001，[σ=]10。以后5個(gè)訓(xùn)練樣本為例，評(píng)估模型預(yù)測(cè)的電能質(zhì)量等級(jí)分別為3.000 1，3.000 1，4.000 1，3.999 9和3.999 9，從中可以看出，評(píng)估模型預(yù)測(cè)的等級(jí)誤差極小，訓(xùn)練效果較好。

為了檢驗(yàn)所建立評(píng)估模型的推廣能力，對(duì)表2中的5個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理，利用基于SVR的電能質(zhì)量評(píng)估模型進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到的電能質(zhì)量評(píng)估結(jié)果和文獻(xiàn)[4?7]的評(píng)估結(jié)果見表4。

從表4中可以看出，本文的評(píng)估結(jié)果與其他方法得出的評(píng)估結(jié)果相一致，這里以觀測(cè)點(diǎn)1為例進(jìn)行說明。按照電能質(zhì)量的等級(jí)區(qū)間，觀測(cè)點(diǎn)1的電壓閃變、諧波畸變率、三項(xiàng)不平衡度、頻率偏差和需求側(cè)服務(wù)5個(gè)評(píng)估指標(biāo)為2級(jí)，電壓偏差、電壓波動(dòng)、暫態(tài)壓降和供電可靠性4個(gè)評(píng)估指標(biāo)為3級(jí)，但電壓偏差和暫態(tài)壓降2個(gè)評(píng)估指標(biāo)值均處于3級(jí)的下界即向2級(jí)的上界靠近，所以總體上評(píng)估為2.32級(jí)較為合理。

5 結(jié) 論

針對(duì)傳統(tǒng)電能質(zhì)量評(píng)估方法在指標(biāo)權(quán)重確定方面存在的不足，以及基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電能質(zhì)量評(píng)估方法存在的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不好確定、容易陷入局部極值和處理小樣本推廣性欠佳等問題，提出了一種新的基于支持向量回歸機(jī)的電能質(zhì)量評(píng)估方法。最后給出的應(yīng)用實(shí)例結(jié)果表明，本文建立的基于SVR的電能質(zhì)量評(píng)估模型具有較強(qiáng)的泛化能力，得出的評(píng)估結(jié)果更加合理具有較強(qiáng)的說服力，該評(píng)估模型具有一定的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

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篇7

【關(guān)鍵詞】電能質(zhì)量因素

一、電能質(zhì)量

當(dāng)前世界上還尚未對(duì)電能質(zhì)量的概念給出確切的定論?？傮w而言，電能質(zhì)量主要受到電壓、頻率以及供電三個(gè)主要方面因素的影響。

1.1電能質(zhì)量的衡量指標(biāo)

（1）電壓發(fā)生中斷。在供電過程中如果出現(xiàn)某一瞬間或者某一時(shí)段內(nèi)一相、多相沒有電壓的情況我們就稱之為斷電。（2）頻率出現(xiàn)偏差。不同國家對(duì)于電能質(zhì)量的頻率偏差均已做出了相關(guān)規(guī)定。頻率的偏差越大，電能質(zhì)量越低。（3）電壓發(fā)生下降或者上升（二者又合稱為電壓發(fā)生偏差）。其中，電壓下降的時(shí)間低于一分鐘并且下降幅值介于0.1到0.9之間，系統(tǒng)的頻率仍然處在標(biāo)稱值范圍內(nèi)的情況叫做電壓下降；電壓上升的時(shí)間也不超過一分鐘且上升幅值介于1.1到1.8之間，系統(tǒng)的頻率也是在標(biāo)稱值的范圍之內(nèi)的情況叫做電壓上升。（4）電壓發(fā)生波動(dòng)或者閃變。我們把包絡(luò)線當(dāng)中的電壓規(guī)律性變化并且變化其幅值一般介于0.9到1.1之間的情況稱為電壓的波動(dòng)。（5）出現(xiàn)瞬時(shí)脈沖。瞬時(shí)脈沖是指在瞬間出現(xiàn)在相鄰的穩(wěn)態(tài)之間的電壓或者電流發(fā)生變化的情況。瞬時(shí)脈沖的頻率越高點(diǎn)電能質(zhì)量越不穩(wěn)定。（6）電壓出現(xiàn)切痕，衡量是否出現(xiàn)這種情況的標(biāo)準(zhǔn)是電壓擾動(dòng)不超過半個(gè)周期。其發(fā)生原因是在電流進(jìn)行相位轉(zhuǎn)換的時(shí)候因?yàn)榇嬖谒矔r(shí)短路的情況而導(dǎo)致的。

二、影響電能質(zhì)量的多種因素

隨著用電單位的劇增，大量電器不斷增多且用電量逐步提高，供電單位面臨巨大的供電缺口，這也給電能質(zhì)量造成了不好的影響。此外，越來越多的非線性負(fù)荷出現(xiàn)在供用電的系統(tǒng)中。例如大量的節(jié)能裝置的出現(xiàn)和變頻設(shè)備的出現(xiàn)，還有煉鋼電弧爐、起重機(jī)等在電網(wǎng)中產(chǎn)生了非線性的負(fù)荷；其次，高速電梯、高速鐵路等會(huì)產(chǎn)生高速變化的沖擊性負(fù)荷，這都影響了電能質(zhì)量。諧波的產(chǎn)生是指因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)中存在的一些新型的用電設(shè)備會(huì)產(chǎn)生線性阻抗，產(chǎn)生非線性的和沖擊性的負(fù)荷電氣設(shè)備在工作時(shí)把諧波傳送到電網(wǎng)中，以此產(chǎn)生諧波電壓，使電力系統(tǒng)中的正弦波偏離正弦。

三、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

3.1供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)

電壓偏差是在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)際電壓偏離理想電壓的程度。電壓偏差越大則說明電能質(zhì)量越差。電壓偏差允許在一定范圍內(nèi)浮動(dòng)，隨著實(shí)際電壓大小的變化，這個(gè)范圍也不斷變化。一般來說，偏差值范圍在額定電壓上下的7%范圍內(nèi)。根據(jù)供電電壓偏差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12325―2003）規(guī)定，高于35 kV的供電電壓的電壓偏差值不超過10%；低于20 kV的三相供電電壓的電壓偏差不超過7%；220 V的單相供電電壓的電壓偏差在- 10%～+7%范圍內(nèi)波動(dòng)。

3.2電壓波動(dòng)和閃變標(biāo)準(zhǔn)

由于諧波的注入，電力系統(tǒng)的電壓受到影響，尤其是當(dāng)大量的沖擊性負(fù)荷設(shè)備運(yùn)用時(shí)，造成了電壓不穩(wěn)，電壓時(shí)高時(shí)低，給電子產(chǎn)品正常工作造成了巨大的危害。電氣設(shè)備在工作時(shí)，時(shí)而功率大于額定值，時(shí)而低于額定值，不僅電氣設(shè)備的工作效率降低，而且大大降低了電氣設(shè)備的使用壽命。電壓波動(dòng)和閃變標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 12325―2003）對(duì)電壓波動(dòng)和閃變的允許值進(jìn)行了限定。例如對(duì)電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)閃變限值的限定值為：當(dāng)供電電壓小于或者等于110 kV時(shí)，閃變限值為1，當(dāng)供電電壓大于110 kV時(shí)，閃變限值為0.8。

3.3三相電壓不平衡標(biāo)準(zhǔn)

在電力系統(tǒng)中，經(jīng)常出現(xiàn)三相電壓不平衡的問題，這是因?yàn)槿嘭?fù)荷不均衡等因素造成的，消除三相電壓不平衡對(duì)減少設(shè)備故障有重要的作用。三相電壓不平衡標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15543―2008）對(duì)三相電壓的不平衡度得限值做了限定，正常運(yùn)行時(shí)三相電壓的不平衡可以存在，但負(fù)序電壓不平衡度小于2%，短時(shí)小于4%。單個(gè)用電單位對(duì)電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)產(chǎn)生的負(fù)序電壓不平衡度小于1.3%，短時(shí)小于2.6%。

3.4電力系統(tǒng)頻率偏差標(biāo)準(zhǔn)

在我國，電力系統(tǒng)中電流的頻率為50 Hz，這樣大量的用電設(shè)備的額定頻率大部分按照50 Hz的標(biāo)準(zhǔn)制造，因此，限定電力系統(tǒng)中的頻率對(duì)提高用電設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高設(shè)備的使用壽命具有重要的作用。電力系統(tǒng)頻率偏差標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 15945―2008）對(duì)電力系統(tǒng)中頻率的偏差限值做了規(guī)定。例如電力系統(tǒng)的頻率偏差一般要限定在50±0.2 Hz的范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，偏差值可以放寬到±0.5 Hz；用戶沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動(dòng)一般不超過±0.2 Hz。

四、電能質(zhì)量問題實(shí)例分析及提高電能質(zhì)量設(shè)備介紹

4.1汽車充電樁

它是一種非線性設(shè)備，在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生諧波，諧波注入供電系統(tǒng)后會(huì)造成電網(wǎng)電能質(zhì)量降低等負(fù)面影響。充電樁具體工作流程如圖1，電網(wǎng)10 kV的電壓輸入充電站，經(jīng)過匝數(shù)比為10 000/380的變壓器，得到380 V的電壓，該電壓經(jīng)過電度計(jì)量等充電樁內(nèi)部裝置后，對(duì)充電車進(jìn)行正常充電。

4.2提高電能質(zhì)量的設(shè)備

不間斷的電源，在電力系統(tǒng)正常工作時(shí)，對(duì)電網(wǎng)起到穩(wěn)壓的作用，當(dāng)電力系統(tǒng)突然中斷時(shí)，作為新的電能來源，保證用電單位電能不中斷。配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償器，抑制配電系統(tǒng)中的電壓閃變，從而保證配電系統(tǒng)中電流與電壓的相互平衡；動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器，顧名思義，調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)中的電壓，避免電壓過度不平衡，減小諧波的影響等。

4.3提高電能質(zhì)量的措施

1.基于電力電子技術(shù)，抑制諧波。安裝諧波補(bǔ)償裝置；采用新型整流電路；利用相數(shù)倍增法抑制諧波。2.利用配電網(wǎng)靈活交流輸電系統(tǒng)（D-FACTS）提高電能質(zhì)量。目前具有代表性的裝置有靜止無功補(bǔ)償裝置（SVC）、可控串聯(lián)補(bǔ)償電容器（TCSC）。3.加強(qiáng)電力管理，采用合理的政策。建立完善的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)預(yù)警體系；在生產(chǎn)和輸送電能過程中加強(qiáng)規(guī)范化做作業(yè)；統(tǒng)籌管理、安排其他國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)部門的用電情況，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。

五、結(jié)語

筆者通過分析產(chǎn)生電能質(zhì)量問題的多種因素，總結(jié)了電能質(zhì)量的分析方法，對(duì)如何提高電能質(zhì)量，提供一些建議。我們要隨時(shí)檢測(cè)電能質(zhì)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，用科學(xué)的方法解決問題，保證用電設(shè)備的正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量；污染來源；影響

中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）17-0113-02

隨著我國電力工業(yè)的飛速發(fā)展，新能源發(fā)電廣泛接入電網(wǎng)以及發(fā)電機(jī)本身制作工藝的原因，電網(wǎng)電源出現(xiàn)了非線性干擾。此外，大量的非線性負(fù)荷和不對(duì)稱負(fù)荷接入電網(wǎng)，也導(dǎo)致了電能質(zhì)量不斷惡化。電能質(zhì)量的惡化及其所帶來的問題已經(jīng)引起電力運(yùn)行部門和對(duì)電能質(zhì)量敏感用戶的關(guān)注，因而對(duì)電能質(zhì)量的研究尤為重要。

1 電能質(zhì)量的定義及其主要評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.1 電能質(zhì)量定義

由于看待問題的角度和對(duì)電能質(zhì)量的具體要求不同，電力企業(yè)和電力用戶對(duì)電能質(zhì)量的定義往往會(huì)產(chǎn)生很大的區(qū)別。為了方便監(jiān)管和控制，電力企業(yè)更傾向于認(rèn)為：電能質(zhì)量問題是各種電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，其實(shí)質(zhì)是電壓和頻率質(zhì)量問題。電力用戶是以生產(chǎn)為目標(biāo)的，他們認(rèn)為合格的電能質(zhì)量是指電源特性能夠完全滿足生產(chǎn)的需要。

1.2 電能質(zhì)量主要評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.2.1 電壓偏差

電壓偏差是指供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，某一節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之間的差值，一般也表示為節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱電壓之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)，數(shù)學(xué)表達(dá)式為：電壓偏差=（實(shí)際電壓-系統(tǒng)標(biāo)稱電壓）/系統(tǒng)標(biāo)稱電壓×100%，電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行要求電壓偏差在允許的范圍內(nèi)。

1.2.2 頻率偏差

頻率偏差是對(duì)頻率質(zhì)量的全網(wǎng)要求。其定義為：電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱值之差，表達(dá)式為：頻率偏差=實(shí)際頻率-標(biāo)稱頻率。頻率偏差小于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，系統(tǒng)才能夠穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

1.2.3 三相不平衡

三相不平衡可以從兩個(gè)角度來看，三相平衡是指三相電量（電壓或電流）數(shù)值相等，頻率相同，相位互差120°的情況，不同時(shí)滿足這三個(gè)條件即為三相不平衡。另外，三相不平衡也定義為在電力系統(tǒng)中三相電流（或電壓）幅值不一致，且幅值差超過規(guī)定范圍。為了充分利用系統(tǒng)資源，降低不對(duì)稱運(yùn)行對(duì)系統(tǒng)的干擾，一般不允許電力系統(tǒng)長期運(yùn)行在三相不對(duì)稱狀態(tài)。

1.2.4 諧波和間諧波

諧波一般是指對(duì)周期性的非正弦電量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解，頻率是基波頻率整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流。頻率是基波頻率非整數(shù)倍的正弦電壓或電流稱為間諧波，小于基波頻率的分?jǐn)?shù)次諧波也屬于間諧波。諧波將對(duì)系統(tǒng)各設(shè)備產(chǎn)生干擾，因而要求系統(tǒng)諧波控制在一定的范圍內(nèi)。

2 電能質(zhì)量污染主要來源及其影響

導(dǎo)致電能質(zhì)量產(chǎn)生問題的原因是多種多樣的，但歸納起來主要有以下兩點(diǎn)：

①變動(dòng)幅度大、變化周期長的用電設(shè)備，目前，我國電力系統(tǒng)中存在著大量快速變化的負(fù)荷，如電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等，它們的電力負(fù)荷具有沖擊性而且是難以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的，可能導(dǎo)致系統(tǒng)的不對(duì)稱運(yùn)行和電壓、頻率偏差等問題。

②電源的部分非線性和電力負(fù)荷的非線性，非線性電源和設(shè)備在使用過程中會(huì)產(chǎn)生非正弦波形電流，非正弦電量經(jīng)傅里葉分解后將給電網(wǎng)引入諧波污染，這就會(huì)導(dǎo)致母線連接點(diǎn)的電壓波形發(fā)生畸變，從而影響到電能質(zhì)量。

2.1 電壓偏差問題的來源及其影響

一般來講，引起電壓偏差的原因大致可以分為無功功率不平衡、線路電抗過大、電力負(fù)荷偏離額定負(fù)荷過大等，其中無功功率不平衡是造成電壓偏差的主要原因。

電壓偏差對(duì)用電設(shè)備和電力系統(tǒng)都會(huì)造成較大的影響。用電設(shè)備是按照額定電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造的。當(dāng)用電設(shè)備長期偏離正常工作電壓范圍工作，將降低其運(yùn)行效率和使用壽命。例如洗衣機(jī)、電風(fēng)扇等使用到單相異步電動(dòng)機(jī)的家用電器，電壓過低會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)，使其轉(zhuǎn)速降低、電流增大，增加了線損，嚴(yán)重的甚至?xí)龤Ю@組；電壓過高則有可能損壞絕緣或由于勵(lì)磁過大而發(fā)生過電流。

根據(jù)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性理論，在單機(jī)無窮大系統(tǒng)中，電力系統(tǒng)的靜態(tài)極限功率也與電網(wǎng)電壓水平有很大關(guān)系。三相功率：

P=■sinδ

其中E代表發(fā)電機(jī)電動(dòng)勢(shì)，U為系統(tǒng)線電壓，δ代表E、U之間的相位角，X■是線路總阻抗。

可以看出在其他條件保持不變的情況下，系統(tǒng)功率和系統(tǒng)電壓成正比關(guān)系，電壓偏低時(shí)，靜態(tài)穩(wěn)定極限功率將降低，電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性也隨之降低。

此外，如果電壓偏差類型為電壓跌落，將不利于電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在傳輸功率一定的情況下，電壓越小，流過線路的電流就越大，電力線路和變壓器繞組的損耗也會(huì)隨之大大增大，實(shí)際可輸送到用戶端的功率減少，電力系統(tǒng)運(yùn)行效率下降，供電成本上升。

2.2 頻率偏差的產(chǎn)生原因及其影響

引起電力系統(tǒng)頻率偏差的主要原因是負(fù)荷的波動(dòng)，負(fù)荷波動(dòng)主要有三種類型，第一種是變動(dòng)幅度小，變化周期短，偶然性很大的負(fù)荷；第二種是變化幅度大，周期也較長的負(fù)荷；第三種負(fù)荷變動(dòng)幅度最大，周期也最長。第二種負(fù)荷變動(dòng)變化周期一般在10 s～3 min，它是引起系統(tǒng)頻率偏差的最主要因素，一般包括電爐、壓延機(jī)械、電氣機(jī)車等帶有沖擊性的負(fù)荷變動(dòng)。

用戶使用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和系統(tǒng)頻率有關(guān)。頻率偏差將引起電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，從而影響產(chǎn)品的質(zhì)量。系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定甚至?xí)斐呻娮釉O(shè)備無法工作。頻率偏低時(shí)，對(duì)變壓器而言，為保持電壓不變，磁通密度將增大，變壓器的鐵芯損耗和勵(lì)磁電流相應(yīng)增大。頻率偏高時(shí)，發(fā)電機(jī)將高于額定轉(zhuǎn)速運(yùn)行，降低了系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。高頻運(yùn)行還將增加汽輪機(jī)葉片所受的應(yīng)力，引起葉片的共振，縮短葉片的使用壽命，甚至是葉片斷裂。因此，電力系統(tǒng)的頻率偏差必須控制在一個(gè)合理的范圍內(nèi)。

2.3 三相不平衡問題的來源及其影響

現(xiàn)在電力系統(tǒng)都是三相運(yùn)行的，盡管電力部門在裝接單相用戶時(shí)已充分考慮到負(fù)荷的均衡分布，但在實(shí)際工作及運(yùn)行中，由于大功率單相負(fù)載的接入以及單相負(fù)載用電的不同時(shí)特性等，都有可能造成三相負(fù)載的不平衡。

三相不平衡運(yùn)行的主要影響體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①電能損耗增加。在三相四線制供電網(wǎng)絡(luò)中，三相不平衡運(yùn)行時(shí)，中性線上將有電流流過，由于中性線阻抗的存在，中性線電流將產(chǎn)生電能損耗，輸電效率也相應(yīng)降低。此外，三相不對(duì)稱運(yùn)行還會(huì)增加配電變壓器的電能損耗，配電變壓器的繞組結(jié)構(gòu)是按負(fù)載平衡運(yùn)行工況設(shè)計(jì)的，三相不平衡時(shí)，對(duì)于超出單相額定值的相，流過繞組的電流將超出額定范圍，從而造成配變損耗的增加。

②影響用電設(shè)備的安全運(yùn)行。在三相負(fù)載不平衡時(shí)，三相輸出電流也不再保持平衡，根據(jù)基爾霍夫電流定律，中性線上也會(huì)有電流流過，由于線路阻抗的存在，中性線電流將在中性線上產(chǎn)生壓降，中性點(diǎn)將偏離三相電壓構(gòu)成的三角形的中心，向負(fù)載重的相所代表的點(diǎn)移動(dòng)，即中性點(diǎn)將產(chǎn)生位移，各相相對(duì)于中性點(diǎn)的相電壓也隨之發(fā)生變化。一般來說，負(fù)載重的相電壓降低，而負(fù)載輕的相電壓升高。電力系統(tǒng)在這樣的條件下運(yùn)行很容易造成負(fù)載有的相電壓高于用電設(shè)備額定電壓而損壞設(shè)備，而有的相電壓可能遠(yuǎn)低于額定電壓而不能正常工作。

2.4 諧波的產(chǎn)生及其影響

諧波一般是由設(shè)備和負(fù)荷的非線性產(chǎn)生的。設(shè)備和負(fù)荷的非線性是指流過的電流和所產(chǎn)生的電流不成正比，即使輸入的波形為正弦，輸出波形仍將偏離正弦波形。

電力系統(tǒng)中，設(shè)備的非線性主要包括發(fā)電機(jī)和變壓器的非線性導(dǎo)致電動(dòng)勢(shì)波形偏離正弦波形，在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，他們產(chǎn)生的諧波干擾只占系統(tǒng)諧波的一小部分。電力系統(tǒng)中的諧波更多來源于包括變頻調(diào)速設(shè)備、整流器、不間斷電源UPS、直流電源等在內(nèi)的電力電子設(shè)備，這些設(shè)備在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波并注入到電網(wǎng)中。由于本身的工作特性，無論給這些設(shè)備提供怎樣標(biāo)準(zhǔn)的正弦電壓，他們都會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生比較可觀的諧波干擾，在進(jìn)行電力系統(tǒng)諧波分析時(shí)，一般把他們看作諧波源，諧波源的存在將導(dǎo)致電流和電壓波形產(chǎn)生畸變，電能質(zhì)量也隨之下降。

諧波對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能造成危害。在發(fā)電部分，諧波的存在會(huì)使電力變壓器和發(fā)電機(jī)損耗增大，電纜過熱，產(chǎn)生過熱損壞，絕緣老化等損害；在輸配電環(huán)節(jié)，諧波則會(huì)造成電網(wǎng)的品質(zhì)變壞，波形失真增大，頻率發(fā)生改變，過度地消耗電網(wǎng)中的無功功率和電流有效值，電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)也將加重，可用容量下降；電能的生產(chǎn)和輸配都是為用戶服務(wù)的，電能質(zhì)量的好壞也是有用戶決定的，因此在用電環(huán)節(jié)諧波表現(xiàn)出來的影響最大，諧波會(huì)造成敏感性負(fù)載受干擾，計(jì)算機(jī)出錯(cuò)甚至死機(jī)；保護(hù)裝置異常動(dòng)作，開關(guān)誤跳閘；伺服電機(jī)產(chǎn)生脈動(dòng)，交流電機(jī)產(chǎn)生振動(dòng)，噪音增大；產(chǎn)生線路傳導(dǎo)電磁干擾，數(shù)字傳輸故障；照明設(shè)備和顯示器產(chǎn)生閃爍等。

3 結(jié) 語

隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和生產(chǎn)過程的高度自動(dòng)化，電網(wǎng)電源存在非線性，各種非線性負(fù)荷不斷增長，電能質(zhì)量的干擾因素越來越多。各種復(fù)雜的、精密的，對(duì)電能質(zhì)量敏感的用電設(shè)備不斷接入電網(wǎng)，電能用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來越高，因此系統(tǒng)運(yùn)行人員必須采取有效措施分析和監(jiān)控電力系統(tǒng)電能質(zhì)量。

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篇9

基于無線通信的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示．該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)由監(jiān)測(cè)終端和監(jiān)測(cè)主站兩部分組成，包括近距點(diǎn)監(jiān)測(cè)和遠(yuǎn)距點(diǎn)監(jiān)測(cè)兩種類型監(jiān)測(cè)點(diǎn)．其中，近距離監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊電纜實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)和主站控制命令的傳輸；遠(yuǎn)距監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用無線通信模塊實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)主站控制命令的遠(yuǎn)程傳輸管理．監(jiān)測(cè)終端采用多功能綜合電能質(zhì)量測(cè)試儀表，用于采集配電變壓器的各種電力參數(shù)．該電表可測(cè)量電流、電壓、有功功率、無功功率、視在功率、線路頻率、電能、諧波量等多種電量參數(shù)，且?guī)в蠷S485輸出，采用國際標(biāo)準(zhǔn)Modbus通訊協(xié)議．監(jiān)測(cè)點(diǎn)與智能電表間的硬件接線如圖2所示。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)遠(yuǎn)距點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和傳輸功能，本文采用了SM5X系列工業(yè)級(jí)無線通信模塊，帶有RS485接口，可實(shí)時(shí)收發(fā)通信，傳輸距離大于6000m．通過SM5X系列無線通信模塊將所采集的數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)測(cè)主站．同時(shí)，也可以接收由監(jiān)測(cè)主站發(fā)送的控制命令，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的無線數(shù)據(jù)傳輸．監(jiān)測(cè)主站的功能是根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)配電網(wǎng)供電質(zhì)量的要求，實(shí)時(shí)地將無線通信模塊發(fā)送來的各配變電監(jiān)測(cè)終端所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、記錄、分析、計(jì)算與處理．同時(shí)，通過無線通信模塊將監(jiān)測(cè)主站的監(jiān)測(cè)命令發(fā)送給各配變電監(jiān)測(cè)終端，包括數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制等．

2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開發(fā)

2．1軟件設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)可監(jiān)測(cè)的電能質(zhì)量參數(shù)有各相、線的電壓值、電流值、電壓諧波量、電流諧波量、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、累計(jì)有功電量、累計(jì)無功電量等．所有被監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)都需實(shí)時(shí)傳送給監(jiān)測(cè)主站計(jì)算機(jī)．系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思路，采用RS485串口通訊模式，使用VB6．0高級(jí)面向?qū)ο笳Z言編寫，包括系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)記錄與分析、歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表打印和實(shí)時(shí)監(jiān)控報(bào)警等模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、分析（諧波診斷）、顯示、記錄和選擇打?。捎诒鞠到y(tǒng)主要面向于配電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，可忽略瞬時(shí)、突變的諧波污染．因此，日均記錄數(shù)據(jù)量不大．故本文中數(shù)據(jù)的記錄、查詢、生成報(bào)表打印等都采用了較為簡便的方法，通過VB6．0調(diào)用MicrosoftExcel實(shí)現(xiàn)．監(jiān)測(cè)主站系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖如圖3所示．

2．2軟件實(shí)現(xiàn)多功能綜合電量測(cè)試電表采用Modbus通信協(xié)議進(jìn)行通訊．該協(xié)議定義了兩種不同的傳輸模式：ASCII模式和遠(yuǎn)程測(cè)控終端系統(tǒng)（RemoteTer－minalUnit，RTU）模式．電表支持RTU模式，該模式以十六進(jìn)制形式傳送和接收數(shù)據(jù)，其發(fā)送、接收數(shù)據(jù)幀格式見表1．軟件編程采用觸發(fā)MSCommOnComm事件方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集，其主流程圖如圖4所示．文中以某一電表對(duì)應(yīng)的軟件流程為例進(jìn)行說明．系統(tǒng)啟動(dòng)后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化．若初始化不成功，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)；反之，則確認(rèn)是否下達(dá)數(shù)據(jù)采集指令．在確認(rèn)數(shù)據(jù)采集指令后，創(chuàng)建Excel并打開Excel工作簿，之后打開、激活Excel工作表．完成Excel工作表初始化后，由定時(shí)器定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求．當(dāng)串口接收緩存區(qū)中數(shù)據(jù)長度滿足要求時(shí)，串口發(fā)生中斷，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和記錄；若條件不滿足，則表示未能采集到數(shù)據(jù)或設(shè)備通信故障，再次發(fā)送數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求等待串口接收數(shù)據(jù)．若連續(xù)五次以上采集數(shù)據(jù)不成功，即（a＞5），則報(bào)警提示系統(tǒng)或設(shè)備通信故障。

3系統(tǒng)試驗(yàn)與應(yīng)用實(shí)踐

本文設(shè)計(jì)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，驗(yàn)證了它的可靠性．測(cè)試軟件子界面如圖5所示．試驗(yàn)結(jié)果表明樓內(nèi)電壓諧波量平均值為2．3％，電流平均值為5％，最高達(dá)到7．9％．這是因?yàn)闃莾?nèi)實(shí)驗(yàn)室中加入了很多電力電子等儀器和設(shè)備，使得整棟樓內(nèi)的諧波偏高，但保持在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)．目前，該電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已成功應(yīng)用于某大型煉銅廠．由于煉銅工業(yè)引入了大型的三相半波可控整流帶電解池負(fù)載，產(chǎn)生了大量高次諧波，惡化了電能質(zhì)量，對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生了不可忽視的影響．供電局要求加載無功補(bǔ)償裝置以減少諧波的影響，并提供可靠的實(shí)際電力運(yùn)行數(shù)據(jù)作為有效證明．因此，本文提出了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)．該煉銅廠有3個(gè)高低壓配電室共5組監(jiān)測(cè)點(diǎn)，如圖6所示．其中3組遠(yuǎn)距監(jiān)測(cè)點(diǎn)，2組近距監(jiān)測(cè)點(diǎn)．電流傳感器CT和電壓傳感器PT的變比均依待測(cè)點(diǎn)電網(wǎng)參數(shù)選?。糠诌\(yùn)行參數(shù)見表2．經(jīng)長時(shí)間的實(shí)踐運(yùn)行，積累的歷史數(shù)據(jù)表明，該煉銅廠電壓諧波量達(dá)到18％左右，電流諧波竟高達(dá)60％左右．這是由于該煉鐵廠使用大功率整流裝置進(jìn)行煉銅所致．截至目前，該系統(tǒng)尚未出現(xiàn)軟件和硬件方面的問題，說明本系統(tǒng)可以滿足長時(shí)間不死機(jī)、不軟件重啟等要求，具有高度穩(wěn)定性．

4結(jié)論

篇10

關(guān)鍵詞：逆變焊機(jī) 電能質(zhì)量 檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TG433 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2014）05（a）-0119-02

電焊機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)必不可少的重要工藝裝備。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種性能優(yōu)良的功率器件相繼出現(xiàn)，逆變技術(shù)得到了迅猛發(fā)展。由于具節(jié)省銅、硅鋼片等原材料，大幅度降低制造成本，減少電耗，改善焊接性能，易于實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化等特點(diǎn)，逆變焊機(jī)自問世以來得到了廣泛應(yīng)用。目前，發(fā)達(dá)國家和中國的許多焊機(jī)制造企業(yè)幾乎全部進(jìn)入到逆變式焊機(jī)時(shí)代。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)電能質(zhì)量的要求越來越高，電網(wǎng)電能質(zhì)量的好壞直接影響到逆變焊機(jī)的工作質(zhì)量、工作效率甚至能否正常工作；另一方面由于逆變焊機(jī)其電源部分帶有整流逆變環(huán)節(jié)，在作業(yè)過程中其輸入、輸出電流存在非正弦、非周期現(xiàn)象，使電網(wǎng)中產(chǎn)生大量的高次諧波，引起電網(wǎng)電壓波形畸變或電壓波動(dòng)和閃變，對(duì)供電電能質(zhì)量造成干擾或污染，對(duì)其他鄰近設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

1 逆變焊機(jī)原理

逆變焊機(jī)其原理為：工頻交流電經(jīng)整流、濾波后變成直流電，再通過大功率開關(guān)電子元件（如場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET或IGBT）的交替開關(guān)作用，把直流電逆變幾千赫茲到幾萬赫茲的中頻交流電壓，經(jīng)主變壓器降壓后，再經(jīng)整流濾波獲得平穩(wěn)的直流輸出焊接電流。其工作過程簡單表示為：工頻交流-直流-中頻交流-直流。

2 逆變焊接機(jī)對(duì)電能質(zhì)量的影響

在供電線路末端，大功率逆變焊接機(jī)在焊接工作時(shí)往往會(huì)引起電壓的跌落，引起電壓的偏差，這種偏差是穩(wěn)態(tài)的。其原因是電流流經(jīng)供電線路阻抗產(chǎn)生壓降所致。電壓偏差大小與傳輸導(dǎo)線的線徑、傳輸距離、調(diào)壓手段、負(fù)荷用電特性等有關(guān)。電壓偏差過大會(huì)對(duì)焊機(jī)的額定性能和電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成危害。

大部分焊機(jī)在實(shí)際工作中是間歇通電的波動(dòng)性負(fù)荷，它會(huì)引起一系列的電壓波動(dòng)；而逆變焊機(jī)這種非線性的波動(dòng)負(fù)荷在工作中又可能產(chǎn)生間諧波，其危害之一就是可能引起照明閃爍（閃變）。電壓波動(dòng)和閃變不僅影響人體健康，還會(huì)中斷照明電源，使設(shè)備效率降低，電腦系統(tǒng)運(yùn)行不正常，引起變頻調(diào)速系統(tǒng)停頓等事故。

大量單相逆變焊機(jī)的使用導(dǎo)致電力系統(tǒng)三相電壓的不平衡。三相供電電壓不平衡將使電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備熱損耗增加、絕緣壽命降低、電機(jī)發(fā)生振動(dòng)，干擾保護(hù)、控制設(shè)備的運(yùn)行，對(duì)多相變流器還會(huì)產(chǎn)生非特征諧波。如6脈沖整流器，其特征諧波為6k±1次，當(dāng)電壓不平衡時(shí)還會(huì)出現(xiàn)6k±3次非特征諧波，且隨著電壓不平衡度的增加，6k±3次非特征諧波也加大。

諧波的產(chǎn)生。逆變焊機(jī)其電路輸入部分為整流電路，為非線性負(fù)載，當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加電壓不呈線性關(guān)系，形成非正弦電流，交流輸入電流波形嚴(yán)重失真，從而產(chǎn)生諧波。而諧波電流在系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生電壓降，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)諧波電壓。諧波將使電氣設(shè)備及導(dǎo)線過載運(yùn)行，縮短使用壽命并可能導(dǎo)致繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置誤動(dòng)作。公用電網(wǎng)諧波不能超過一定的限值。

逆變焊機(jī)在焊接時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量高次諧波，高次電壓和電流諧波之間存在相移，使無功功率增大，導(dǎo)致焊機(jī)的功率因數(shù)降低，增加了線路損耗，降低了電壓質(zhì)量，使一些用戶增加了電費(fèi)支出。

3 逆變焊機(jī)電能質(zhì)量的檢測(cè)

3.1 電壓電流檢測(cè)

逆變焊機(jī)輸入電壓波形為周期性非正弦波。將其分解成基波和諧波電壓，基波周期與非正弦電壓周期相同。以電壓半周期的方均根值來衡量電壓的大小。將工頻電壓半周期T/2分成N個(gè)等分點(diǎn)，每隔T/2N逐點(diǎn)取電壓瞬時(shí)值。設(shè)在KT/2N時(shí)刻電壓的瞬時(shí)值為uk，于是方均根值電壓

（1）

同理

測(cè)量應(yīng)采用真有效值儀器，真有效值測(cè)量適用于所有正弦波和非正弦波電路。如采用平均響應(yīng)儀器，對(duì)于單相整流的測(cè)量結(jié)果會(huì)比真有效值儀器測(cè)得的結(jié)果低40%以上。

3.2 電壓偏差檢測(cè)

電壓是電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電壓產(chǎn)生偏差，將會(huì)給用電負(fù)荷帶來很多的影響，所以在電能質(zhì)量檢查中，電壓需要保證其合格性，產(chǎn)生的偏差需要在允許的范圍內(nèi)。

電壓偏差為實(shí)際運(yùn)行電壓對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的偏差相對(duì)值，以百分?jǐn)?shù)表示。

獲得電壓有效值的基本測(cè)量時(shí)間窗口應(yīng)為10周波。

電壓偏差過大，會(huì)給焊接機(jī)帶來嚴(yán)重的影響，不僅會(huì)影響其性能，還會(huì)造成焊機(jī)的損壞。

3.3 電壓波動(dòng)檢測(cè)

電壓波動(dòng)值為相鄰電壓方均根值的兩個(gè)極值Umax和Umin之差，以與標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)表示。公式為

3.4 功率檢測(cè)

通過對(duì)逆變焊機(jī)功率的檢測(cè)可知焊機(jī)的功能和能效是否滿足設(shè)計(jì)要求。功率分為三種：有功功率、無功功率、視在功率。有功功率又稱之為平均功率，非正弦系統(tǒng)中一個(gè)周期內(nèi)瞬時(shí)功率的平均值為有功功率，其公式為

基于傅立葉變換，以諧波形式表示為

即

視在功率定義為

功率因數(shù)為

在交流正弦波形、線性負(fù)載電路中，有功功率為

其中，為電壓與電流相位角

三相系統(tǒng)可采用兩表法或三表法測(cè)量總功率。但在三相非正弦系統(tǒng)中，視在功率的定義還沒有統(tǒng)一，計(jì)算公式不同使計(jì)算出來的功率因數(shù)也有很大差別，不能正確反映設(shè)備的利用率。

3.5 諧波檢測(cè)

諧波是一個(gè)周期里傅立葉級(jí)數(shù)中次數(shù)高于1的分量。根據(jù)傅立葉理論，任何重復(fù)波形都可以分解為含基波頻率和一系列頻率為基波整數(shù)倍的正弦波分量。諧波是正弦波，每個(gè)諧波都有不同的頻率、幅度和相角。

在逆變焊接機(jī)焊接的過程中，使用大功率進(jìn)行焊接工作時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，進(jìn)而影響焊機(jī)的焊接質(zhì)量和焊接機(jī)自身的性能和運(yùn)行的安全性，為此檢測(cè)逆變焊接機(jī)的電能質(zhì)量，應(yīng)對(duì)焊接機(jī)工作中產(chǎn)生的諧波進(jìn)行檢測(cè)[3]。發(fā)生畸變的波形有諧波含有率、諧波含量、畸變率等特征量，畸變波形諧波電壓含有率：

Uh為發(fā)生第h次諧波的電壓，U1為基波電壓。在第h次諧波時(shí)，諧波電流含有率：

Ih為第五次諧波時(shí)的電流，I1為基波電流。諧波電壓含量：

電壓諧波畸變率反應(yīng)了系統(tǒng)電壓的質(zhì)量水平，其公式為

在我國380V標(biāo)稱電壓系統(tǒng)中，電壓總諧波畸變率限值為5%。

逆變焊機(jī)電能檢測(cè)要獲得滿意準(zhǔn)確的結(jié)果，所使用的儀器儀表必須滿足相應(yīng)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求，如IEC61000系列標(biāo)準(zhǔn)等。

4 供電容量和供電電源阻抗對(duì)電能質(zhì)量檢測(cè)的影響

在一些逆變焊機(jī)使用現(xiàn)場(chǎng)，觀察三相輸入電壓波形，常常可以看到正弦波的頂部變得平坦，也就是說出現(xiàn)了平頂現(xiàn)象。其原因是由于供電電源容量太低，致使整流負(fù)載的脈沖型電流引起電源電壓的波形畸變。加大電源容量后這種現(xiàn)象就改善。因此，加大供電系統(tǒng)容量可以抑制諧波影響，減小諧波造成的危害。供電容量越大，系統(tǒng)短路阻抗就越小，諧波電壓水平就越低。

同樣，輸入電流的峰值和真有效值測(cè)量結(jié)果也受供電電源阻抗的影響。GB15579.1-2004《弧焊設(shè)備安全要求 第一部分：焊接電源》規(guī)定測(cè)量輸入電流真有效值時(shí)供電電源阻抗應(yīng)小于等于焊接電源輸入阻抗的4%。

因此，提高供電系統(tǒng)容量是保障焊機(jī)電能質(zhì)量檢測(cè)準(zhǔn)確性，也是抑制諧波影響和危害的主要措施之一。

在對(duì)逆變焊機(jī)的電能質(zhì)量檢測(cè)中要保證供電電壓符合要求，包括供電電壓的幅值、頻率和波形。

5 結(jié)語

本文分析了逆變焊機(jī)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響和產(chǎn)生原因，并對(duì)電能質(zhì)量和電能檢測(cè)做了介紹，指出提高電能質(zhì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，除使用的儀器儀表應(yīng)滿足相應(yīng)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的要求以外，還要關(guān)注供電電源的容量和電源阻抗的影響，使供電電壓滿足測(cè)試要求。對(duì)逆變焊機(jī)的質(zhì)量提高、電能質(zhì)量的檢測(cè)和改善以及逆變焊機(jī)的節(jié)能檢測(cè)有一定的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 康偉.電能質(zhì)量檢測(cè)方法及應(yīng)用研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2008.