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電能質量范文第1篇

[關鍵詞]電能 分析 改善

進入21世紀，電能質量(頻率、電壓、波形、不對稱度和各種瞬態的波動)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量問題并能更清楚地認識到斷電、電壓下跌、切換操作的瞬態擾動等的后果：(2)裝有微機控制器和電力電子裝置的用電設備迅速增多，而這些設備對電能質量的擾動是很敏感的；(3)一些跨國公司或大型國有企業為增加其總生產率而安裝高效率設備。例如調速控制和功率因數校正裝置，這種做法的本身又造成了注入電力系統的諧波有所增加，最后不得不考慮其對電力系統的影響。電能質量需要在概念上轉變，從“以電力部門的標準來評定”轉變為“以用戶所感覺到的為標準”。電能質量不好會對用戶生產過程起破壞作用；相反，用戶的生產過程會影響電能質量。因此，為改善電能質量，用戶、電力公司和設備制造商之間的合作是十分需要的。下面就上述電能質量指標所涉及到的幾方面內容作一些介紹。

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，或者輸入功率減少而輸出功率尚未改變時造成。它的影響主要有如下幾點：使發電機的出力受到限制；造成發電機定、轉子繞組和鐵心的溫度升高；使廠用電動機的轉速下降，進而引起機械出力下降；汽輪機低壓級葉片將會產生振動加大而導致裂紋；引起異步電動機和變壓器激磁電流增加，從而使其所消耗的無功功率增加，進而有可能惡化電力系統的電壓水平；對無線電廣播，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，或者輸入功率增加而輸出功率尚未改變時造成。它的影響主要有如下幾點：使發電機轉子承受過大的應力；使與頻率有關的測控設備降低了其性能，甚至不能正常工作：引起系統中濾波器的失諧和電容器組發出的無功功率變化。

2　電壓偏移

2.1　長期電壓偏移

定義為持續時間超過1min，穩態工頻電壓有效值超過規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：將降低發電機運行的穩定性，定子繞組的溫度可能升高；降低廠用電動機的出力，而且使它的定子繞組溫度升高，加速絕緣老化，嚴重時甚至可能會燒毀電動機：使照明設備發光效率降低，如電壓降低5％時，其光通量將減少18％，電壓降低10％時，其光通量將減少30％；甚至有可能引起對燈光敏感的電子設備不能正常工作。

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：將損害電氣設備的絕緣，使變壓器、發電機等電氣設備工作在飽和狀態。從而引起激勵電流增加，設備過熱并產生有害的諧波電流：使定子鐵心部分磁通逸出軛部，在支持筋、機座、鹵壓板形成環路而產生渦流，從而使定子機座的這些結構部件出現局部過熱，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，持續時間在2s～1min之間的電壓質量問題。瞬時性故障往往以電壓跌落開始，大電力負荷的投入、大容量電容器組的投入、大電機的起動或多個電機的同時起動都有可能引起鄰近負荷的電壓跌落：變電站內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，持續時間不超過1min的電能質量問題。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、刮風等引起的電力系統瞬時性故障，也有可能是因為設備失效或控制裝置的誤動作。對失去電壓和電壓跌落二者的重視是近年來的事情，主要原因是計算機的大規模應用和自動控制系統的不斷精細化。對于計算機操作來說，兩秒鐘的失去電壓或電壓跌落會造成計算機系統的工作紊亂，甚至有可能使計算機處理了幾個小時的數據丟失。對于一些大型跨國公司或國有企業而言，0.1s的失去電壓或電壓跌落就有可能引起大面積的產品質量問題。實際上，失去電壓和電壓躍落超過兩個或三個周波。電機、機床或機器人就無法保持對由其驅動的過程的精確控制。

3　電磁暫態

指的是指電力系統從一個穩定狀態過渡到另一個穩定狀態時，電壓或電流數值的暫時性變化的電能質量問題。它產生的主要原因有雷電沖擊和電力系統故障等，又分為兩種：沖擊暫態和振蕩暫態。前者定義為電壓或電流在穩態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間來描述，其產生的主要原因是閃電。由于涉及到的頻率很高，所以產生的沖擊電壓或電流衰減很快，同一個沖擊暫態事件，在電力系統的不同點會觀察到不同的結果。沖擊暫態常常引起設備因過電壓而損壞，甚至還有可能激發電力系統的固有振蕩而導致振蕩暫態。后者定義為電壓或電流在穩態下的突然的非工頻變化，變化是雙方向的，根據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所引起的，頻率一般在(0.5～5)MHz之間，持續時間約為幾個微秒。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，持續時間約為幾十個毫秒。低頻振蕩是由配電網中的鐵磁諧振現象和變壓器充電產生的勵磁涌流所產的，頻率低于5kHz，持續時間在(0.3～50)ms之間。

4　三相不平衡

它定義為相電壓或電流對于三相電壓或電流平均值偏移的最大幅度，它的產生一是設計方面的原因，如單相電氣設備三相嚴重不對稱，二者也有存在大容量單相負荷的客觀原因，如單相電氣機車，電爐等。再者電網故障也會導致三相不平衡的產生。在三相電力系統中，三相不平衡的程度常用電壓負序分量與正序分量有效值之比來表征。根據國家規定，電力系統公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2％，短時不得超過4％。負序和零序分量的存在會對電力設備的運行產生如下影響：凸極式同步發電機對負序分量存在很強的諧波變換效應，三相不平衡會導致同步發電機產生電力諧波，污染電廠周圍的運行環境；負序電流流入同步發電機或異步電機，將消耗過多的無功功率，產生附加損耗而過熱，并因此產生附加轉矩而降低其出力：對直流輸電的換流器來說，三相不對稱不僅會增加其控制的難度，還會導致非特征諧波的產生；零序電流的存在還會對鄰近的通信線路產生很強的干擾。

5　波形失真

它定義為正弦波的穩態偏移，常用其頻譜含量來描述，主要包括5個方面的內容：直流偏移、諧波、間諧波、陷波和噪聲。

5.1　直流偏移

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

5.2　諧波

定義為具有供電系統基波頻率整數倍頻率的正弦電。它的失真情況可以用每個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價電力系統中諧波含量的主要指標，它定義為各次諧波分量總有效值與基波分量有效值之比。諧波污染對電力設備的危害是相當嚴重的，主要表現在如下幾個方面：(1)諧波電流在電機中流通，產生附加功率損耗而引起定子線圈過熱，并減少了轉矩出力：(2)可引起無功電容器組諧振和諧波電流增大，從而導致電容器組因過負荷或過電壓而燒毀，對電力電纜也會造成過負荷或過電壓而損傷絕緣；(3)集膚鄰近效應的存在，使輸、配電線路、變壓器等產生附加損耗而過熱：(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的斷流容量；f5)對繼電保護和自動控制裝置產生嚴重干擾者，可造成誤動作或拒動作；(6)使計量儀表，特別是感應電能表那種形式的表計產生計量誤差。

5.3　間諧波

定義為具有供電系統基波頻率非整數倍頻率的正弦波電壓或電流，常用離散頻率或寬帶頻譜來表示。各級電網中均存在這種波，其產生的原因是靜止頻率變換器、變流器、感應電機和電弧設備等，而電力線路的載波信號也可認為是間諧波。間諧波會引起CRT等顯示設備的閃爍。

5.4　陷波

它的產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，但一般將陷波單獨處理，這是因為其諧波次數較高且幅值不大，難于用波形測量儀器測得。

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。電力電子設備、控制電路、電弧裝置、電機設備等投運都會產生電磁噪聲。它會影響微機和可編程控制器的正常工作。

6　電壓波動和閃變

電壓波動是指電壓包絡線的規則變化或電壓的一系列隨機變化，但其變化范圍在額定值的±10％之內。電壓閃變指的是電壓波動對照明設備產生影響，而這個影響能為肉眼所感覺。電壓波動的主要影響是引起白熾燈等照明設備、電視機顯示器設備的閃爍現象。電弧爐和軋鋼機等大容量沖擊性負荷的存在是引起電壓波動和閃變的根本原因。

7　改善

以上所述的各種電能參數的偏移和諧波對電力設備用戶的影響很大，而且這些主要是通過配電線路發生的，為了使電能質量在正常范圍內運行，我們可采取以下幾種新型裝置去改善供電質量。

7.1　DSTATCOM及DUPS

DSTATCOM是采用脈寬調制技術和電力系統并聯的電壓源變換器，它能替代常規的電壓和無功控制裝置。在正常供電時，DSTATCOM可作為無功電源或處于低耗備用狀態。在發生電壓波動時，DSTATCOM立即響應，向電力系統注入具有適當相角和幅值的電流使系統電壓立即恢復正常。它和固態斷路器及一個儲能系統聯用，也稱作動態不間斷電源(DUPS)，從發生斷電到重新供應電力的時間不超過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)回路兩部分并聯組成。在正常運行時，負荷電流基本上是經過GTO回路向負荷供電，而SCR回路因阻抗極大而基本上無電流。發生上游故障時，電流大大超過定值，GTO立即斷開，發生下游故障時，GTO斷開后，故障電流就流經限流電抗器和SCR，限制了故障電流。可利用SSCB在0.5工頻周期內快速完成切換的能力向負荷提供不間斷電源，這就是SSTS。

7.3　DVR

DVR由GTO及SCR組合起來再配以儲能裝置后與電力系統串接，能在不到0.5工頻周期內將系統故障引起的電壓下跌恢復到正常。當供電正常時，DVR處于低耗備用狀態，升壓變壓器的換流器是短路的。當線路側發生電壓下跌(或上升)時，DVR立即響應，分別向電網輸入電壓的三相串聯注入三個單相交流電壓，以補償故障后和故障前的電壓差，而注入的每相電壓可獨立控制其幅值及相角，從而恢復正常電壓。整個過程的持續時間小于0.5工頻周期。

電能質量范文第2篇

關鍵詞 電能質量；指標；標準；影響

中圖分類號：TM933 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）20-0158-02

隨著現代社會的不斷發展進步，各地對電能的開發和利用不斷增多，電能的開發以及利用程度在一定程度上成為反映國家經濟發展水平的衡量標準。為此，我國必須進一步加強對電能能源的開發，不斷提高我國的電能質量。電力產品一個非常重要指標就是電網供電電能質量能否滿足要求。供電質量差，容易引起諧振和系統電壓的波動發生。電路中存在諧波電壓將造成配電系統損耗增加、電路發燙等問題，也會是變電設備頻繁發生設備故障問題；電壓畸變及電壓波動使儀器損壞；電能質量差致使科學實驗無法正常進行，影響科研測試的結果。

1 電能質量的定義

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

1）電力質量是指，人們在用電過程中，能否做到按時、按量繳納所用電費。

2）供電質量是指電壓的質量，電力的價格以及供電企業對用戶投訴供電問題時的反映速度等等。

3）電流的質量是指電壓在線路傳輸過程中需保證電流信號一直都是良好的正弦信號，且頻率保證在50 Hz左右，電壓和電流的相位保證固定的關系，從而保證用戶用電安全、平穩。

4）電能質量還指向額定電壓與實際電壓之間的電壓波形和相位之間的偏差。

2 電能質量的影響因素

電力系統的能否供電安全和供電質量如何在很大程度上取決于電能質量是否達標，總體上來說，電能質量好壞取決于以下3個因素。

1）自然環境，如臺風、地震、泥石流等對電能傳輸質量的影響。

2）電力系統中自動保護裝置能否正常的運行，如電力系統的啟動和停運、過電保護、防雷擊等。

3）客戶端的一些非線性負載機器，或者大功率用電設備的影響。

3 電能質量的分析計算

在通常情況下，電能計算可以采用3種辦法，見表1。

4 電力系統可靠性和穩定性與電能的質量的相關性

4.1 電路傳輸中電能傳輸質量與電力系統計劃的評估

電力系統根據系統的能力在可以接受的質量標準范圍之內保證連續的對用電用戶連續供電的能力稱之為電力系統的可靠性。電力系統的可靠性包含兩個方面：一是電力系統的充裕度是否達標；二是電力系統的安全性是否達標。

電力系統的充裕度用來衡量電路中一些線性負荷模型的靜態參數，電力系統的充裕度體現了在工作條件下電力系統提供電量滿足系統要求的能力。當電力系統正常工作時，電力系統電能的質量電壓是否有偏差、電壓的頻率是否有偏差以及供電電壓是否連續都取決于電力系統的充裕度。電力系統的安全性是指在重要元器件在發生故障時，電力系統仍然是否可以正常工作的能力。在現場工作時，暫態型電能質量的好壞取決于電力系統的安全性是否很高，還有當電力系統的安全系數低時也會造成部分電力使用者長時間的斷電。

從電力系統出現到現在為止，電力使用者和電力部門把重點都放在電力系統中電壓是否偏差、電壓頻率是否穩定及其電力供電系統是否連續等問題上面。隨著電力系統的逐漸改善，人們慢慢的認識到電力系統的安全性也在很大程度上影響著電力系統可靠性的運行，特別是當電壓出現突然地降低，甚至電壓突然消失，都會影響電力使用者的體驗。

為了使電力系統更加平穩的運行，保證電力使用的良好用戶體驗，目前電力部門除了對電力系統的安全性和充裕行做出嚴格要求外，還對一些非線性的負荷、可能造成突變電荷的電器及其會造成沖擊性負載的電力設備的使用條件都做出了嚴格的規定，從而保證電力系統可以在規定的條件下按照預定目標安全的運行。

4.2 電力使用者用電的可靠性和電力系統的供電可靠性

按照可靠性來劃分，電力系統可以分為很多類，比如在從配電系統上來說，電力系統的可靠性主要電網的充裕度能否保證電網的可靠性運行。電網的充裕度是用來檢驗電力系統的可靠性的重要指標。

配電系統的可靠性是從多個方面來衡量的，例如電力系統的系統容量、電力系統的網絡結構、還有電力系統的元器件的可靠性等方面。配電系統的可靠性是用來衡量配電系統中元器件負荷功率的平衡，通過檢驗配電系統的可靠性來指導電力系統的設計流程、還有運行狀況

在電力系統超負荷運行的情況下，電力系統最經常出現的問題是電力系統供電不平穩的問題。從以前到現在，設計人員大都認為電力系統只要長時間不出現斷電，電力系統供電就是可靠地。然而隨著越來越多事故的發生，人們漸漸的意識到以前評價電力系統是否安全可靠的指標上存在一些不足，因而現在電力部門把電力系統是否能連續穩定的長時間工作也當成了電力系統可靠運行的一個硬性指標。

5 結束語

電能質量問題一直困擾著很多研究學者，電能質量對經濟發展中電力系統建設提出了更多更高的要求。電能質量作為一門新興研究對象，國外已經在電能質量方面進行了深入的研究，并提出了有關的評估標準，且取得了很多突破性的進展。但是，在國內，對于這方面的研究尚未進行深入的研究。這一方面是因為國家對這個課題并未足夠的重視，另一方面還因為國內現在的研究手段和工具的缺乏，還有有關人員對電力系統電能質量問題的極端輕視。隨著人們對電能質量的要求逐漸提高，電能質量問題的研究和技術應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，國家應該給與經濟上和政策上的支持。

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電能質量范文第3篇

關鍵詞：電力系統；電能質量；諧波治理；電壓穩定；無功補償

中圖分類號：TM711　文獻標識碼：A　文章編號：1009－2374(2011)19－0115－05

一、課題背景及意義

現代社會中，電能是一種最為廣泛使用的能源，其應用程度成為一個國家發展水平的主要標志之一，電能質量問題在許多國家已經引起電力部門和用戶的廣泛關注。

近幾年，宜興地區興建了許多高耗能企業，這些企業在帶來經濟效益和帶動地區經濟發展的同時，也帶來一些負面影響，造成地區電網電壓不穩定及諧波污染，已對電力系統的安全穩定運行構成威脅，如何改善宜興地區的電能質量成為一個亟需關注的問題。

二、電網電能質量國內外研究現狀

目前，各國在電能質量問題的研究方面，取得了一些進展，但仍有很多問題難以達成共識。較為突出的有：電能質量的定義及以此為基礎的電能質量等級的劃分；對各瞬變量的實時檢測及有效補償；為改進電能質量問題，變電站、用戶及裝置生產廠家之間的合作與協調；合理的電能質量評估體系建立等。

電能質量問題雖然同時存在于輸電系統與配電系統中，但由于輸電系統可靠性高，發生故障的概率較低，因此，大部分的故障、異常現象出現在配電系統。系統中各種擾動引起的電能質量問題又可分為穩態和暫態兩大類。

穩態電能質量問題以波形畸變為主要特征，持續時間較長，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。

暫態電能質量問題通常是以頻譜和持續時間為特征，包括脈沖暫態和振蕩暫態兩類，其表現形式有：電壓瞬變、電壓閃變、電壓驟升、驟降、短時斷電。

(一)電網電壓穩定研究現狀

在過去的幾十年中，學者們注重對電壓穩定分析方法的研究，提出了許多靜態、動態和中長期電壓穩定的分析方法。在電壓穩定的數學模型、系統中動態元件對電壓穩定的影響、判別電壓穩定性的指標、電壓崩潰的預防和校正控制等方面都取得了一系列的研究成果。

對電壓穩定問題的認識集中表現在對電壓失穩機理的認識上，研究人員從不同的層面對電壓穩定現象進行了研究，主要的結論可以分為以下兩個方面：

1.電壓失穩的靜態機理。認為電壓穩定是一個靜態問題，從靜態的觀點來解釋電壓失穩的原因。鑒于實際系統中的高x／r值，系統各節點的電壓主要與無功功率分布有關。基于此而提出了dQ／du判據，但它的應用是有條件的，即只有在不考慮系統頻率變化，并且無功非常缺乏時才能采用這一判據。

此外，還有學者提出了用PV曲線和QV曲線來解釋電壓失穩機理，與之對應也提出電壓穩定判據dP／dQ。

一種觀點認為，當系統的負荷逐漸增加達到極限時，想要再增加時系統將失去穩定平衡點，如圖1所示。還有一種觀點認為PV曲線的上半支和QV曲線的右半支是系統能夠穩定運行的平衡點集，而另外半支是不穩定平衡點集，在拐點處對應系統的臨界狀況，兩種觀點本質上是統一的。

以上這些觀點都是從靜態的角度來解釋電壓失穩機理的，認為系統中有功和無功的不平衡是造成電壓失穩的根本原因，研究結果已經取得了應用，但由于沒有考慮發電機及各種調節系統的動態特性，而和實際的系統情況有一定的差距。

2.電壓失穩的動態機理。電壓崩潰包括電壓失穩和崩潰兩個階段，在發生電壓崩潰之前常伴隨有一個相對較長的電壓失穩過程，對失穩過程的研究有助于從動態的角度理解電壓失穩的真正原因。但目前這一課題的研究還僅局限于理論探討，離實用的階段還有相當的距離。

(二)電網諧波治理研究現狀

針對諧波污染造成的電能質量問題，主要的解決措施有兩個方向：一種方法是對電力電子裝置本身進行改造，使其不產生諧波。例如目前己出現的羅賓康公司生產的高壓大容量完美無諧波變頻器，但大多數產品還做不到；另一種方法就是安裝諧波補償設備。關于諧波補償設備，目前國內外有很多種技術方案。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)電網無功補償研究現狀

現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方面的問題，而未能滿足所有要求。Depenbrock的工作對無功功率的辨識起了較大的促進作用；赤木泰文等人提出的瞬時無功功率理論解決了諧波和無功功率的瞬時檢測，和不用儲能元件實現諧波和無功補償等問題，對諧波和無功補償裝置的研究和開發起到了很大的推動作用，但這一理論的物理意義較為模糊，與傳統理論的關系不夠明確，在解決第一類和第三類問題是遇到困難；對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、宜興電網電能質量存在問題分析

隨著宜興電網快速發展，電網負荷急劇增加，其中由于沖擊性，非線性負荷容量和數量不斷增加，造成了電力系統電壓不穩定，電壓、電流正弦波畸變和電能質量的下降，給用戶的安全經濟運行帶來了危害和影響。

(一)宜興電網概況

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，容量652.13萬千伏安；35kV及以上輸電線路143條，總長1365公里。有地方及小熱電裝機容量157兆瓦。

(二)當前電網發展中存在的問題

總體上來講，經過多年的發展，宜興電網在供電容量、供電可靠性、電能質量上能夠基本滿足用電市場的需要，但是仍然存在著不少問題：

1.220kV電網運行方式可靠性差。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故障，因220kV鵝運4581、4582線線徑小、運行時間長，220kV美溧2548線受方式制約可供能力有限，所以宜興的220kV電網運行方式仍然是薄弱的。

2.220kV電網容載比較小、變電所布點少。宜興全市總面積為2038.7平方公里，但220kV變電所只有十座(18臺主變容量共計294萬千伏安)。根據2010年的網供最高負荷(127.1萬千瓦)與地方電廠的情況，220kV電網的容載比處于較低的水平。由于220kV電網的容載比較小、變電所布點少，制約了110kV和35kV電網結構的完善和供電可靠性的提高。

3.電網結構薄弱。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。因此整個宜興地區的110kV電網是比較薄弱的。

由于整個宜興地區220kV電源點的缺乏，所以還有 較高，電容器長期無法投入。35kV變電所經過歷年的主變調換和擴容，大部分變電所無功補償容量偏小，局部需要增加無功補償容量。

客戶新上時嚴格按照{35kV及以下客戶端變電所建設標準》中無功補償裝置的要求配置，電容器的安裝容量，根據用戶的自然功率因素計算后確定。當不具備設計計算條件時，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償較好，但有小部分客戶由于存在沖擊負荷或非線性設備，無功補償裝置投入有缺陷，使得少數線路無功需求大，力率低。

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

(2)無功電壓優化。根據無錫市供電公司的統一安排，自2004年7月起，宜興供電公司的無功電壓調整裝置陸續接入泰州蘇源的地區無功電壓優化系統。該服務器設在調度通訊中心，監控中心設一客戶端。現在公司電容器的投切、有載開關的調檔，以及本地區無功電壓的配合都由該系統來完成。該系統的控制原則是，確保220kV主變高壓側力率合格率；確保10kV母線電壓合格率；確保設備動作次數最少；保證110kV、35kV母線電壓合格率。使用效果為，220kV主變高壓側力率合格率保持95.12％左右；10kV母線電壓合格率保持在99.17％左右；220kV變電所電容器動作次數明顯減少，而110kV、35kV變的電容器動作、主變調檔次數增多；人員勞動強度明顯減輕。

六、主要結論

隨著電力工業負荷的不斷發展，越來越多的高耗能用戶負荷進入供電系統，例如電弧爐、軋機、大容量晶閘管整流裝置等。這些負荷的工作過程不同程度地呈現如下特性：有功和無功負荷不規則地上下波動；平均功率因數偏低；產生大量的高次諧波進入供電系統，其危害在于加劇了公用供電系統的電壓波動；引起電壓不穩定；使得電網電壓畸變，供電質量下降。有些非線性負荷所呈現的三相不對稱產生的負序分量對電網的危害是異常可怕的。為此本文對宜興電網中若干電能質量問題的現狀及改善措施進行了深入探討和研究。

1.詳細分析了宜興電網近幾年負荷增長情況以及電網的電壓穩定現狀，結合宜興經濟發展實際，預測了未來幾年宜興電網的負荷增長趨勢。指出其電力負荷的增長速度遠遠大于電網的建設速度，負荷的快速增長極有可能引起電壓崩潰事故的發生。

電能質量范文第4篇

關鍵詞：太陽能；原理；電網；電能質量；

根據能源局統計數據，截至2014年末，我國并網光伏裝機容量達到2805萬千瓦，同比2013年增長60%。光伏發電量約250億千瓦時，同比增長200%。此外，根據國家電網公司《關于做好分布式電源并網服務工作的意見》，6MW以下光伏電站可以接入10kV及以下電壓等級，以實現電能的就地利用。可以預見，隨著國家對于分布式電源的重視，并入電網的光伏電站將越來越多。然而，利用電力電子設備實現并網與發電的太陽能電池，存在著諧波等干擾，并且，太陽能發電還存在著間歇性和波動性等固有特征，因此，研究光伏并網對電能質量的影響迫在眉睫。

1太陽能發電的基本原理

太陽能發電就是利用光伏電池實現太陽輻射能到電能轉變的發電形式。從入網方式看，有獨立運行和并網運行兩種，其中，并網運行是實現太陽能大規模利用的主要形式，通過逆變器將太陽能產生的直流電轉變為交流電饋入電網。從并網系統的具體形式看，并網光伏系統主要有三種，即有逆潮流并網、無逆潮流并網和自立運行切換型并網。

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

2太陽能光伏發電系統接入電網存在的問題

太陽能光伏發電系統的運行具有不穩定性，而由這種不穩定性所帶來的將太陽能光伏發電系統接入電力輸配網的問題主要有以下幾個：

2.1電能質量問題

太陽能光伏發電系統的電能質量直接受陽光的光強、光照時間所控制，因而輸出功率存在隨機性，而且由于其獨特的發電原理，容易產生諧波、三相電流不平衡問題。

2.2電網調度與經濟運行問題

由于太陽能光伏發電系統的運行依靠陽光，因而光照條件對于光伏發電的影響顯著，光伏發電的輸出功率是隨機的，這樣隨機的輸出功率不利于光伏發電的調度，增加了并網的難度。光伏與屋頂相結合：建筑物屋頂作為吸收太陽光部件有其特有的優勢，日照條件好，不易受遮擋，可以充分接受太陽輻射，系統設計以緊貼屋頂結構安裝，減少風力的不利影響，并且，太陽電池組件可部分替代保溫隔熱層遮擋屋面。

3太陽能發電對電網電能質量的影響

能源短缺是當今世界面臨的重要問題，隨著我國經濟的持續發展，能源缺口也將會持續增大。我閩的能源結構以煤為主，燃煤造成的環境問題日益突出，溫室氣體排放量也居世界前列。太陽能是可持續利用的清潔能源，光伏發電將太陽能直接轉化為電能，有望成為朱來能源結構的重要組成部分。從能源生產及消費實際出發，治理大氣環境污染，促進節能減徘，積極開發光伏發電等可再生能源發電技術，已成為未來能源結構優化發展的戰略要求。

3.1發電量波動問題

光伏發電的穩定輸出需要平穩的太陽光照輻射量，由式（1）可以看出，對于某塊光伏電池板來說，穩定的光伏出力與太陽輻照度、環境溫度等因素直接相關。類似地，光伏電站出力也直接受太陽能輻照度影響，統計數據顯示，光伏出力最大值大都集中于正午12點至15點間。

3.2電壓無功問題

太陽能發電時，為了防止逆變器橋臂上、下開關管直通，需要在控制信號中加入死區時間，由于電感的存在，在死區時間內，逆變器輸出電壓將由電感電流來決定。正是由于死區使得逆變器輸出的實際PMW波形與理想波形有一定偏差，形成方波輸出。結合開關元件的特點，在整數次倍數附近將有大量高次諧波，導致輸出電流產生畸變，一旦太陽能發電并入配電網，由于配網線路阻抗較大，將使電網中電壓出現畸變。

此外，為充分利用逆變器容量，太陽能發電量將主要向電網注入有功電流，通常使得逆變器輸出功率因數超過0.95。在旋轉dq0坐標系下，理想交流分量所對應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，輸出的有功和無功電流將必然包含交流量，傳統的PI控制將無法實現無靜差調節[2]。

另外，不得不提到的是，當包含光伏發電系統的電力網絡發生故障時，系統的電壓降和發電機功角變化將比沒有光伏發電系統的電網更大。其原因在于光伏發電系統不存在旋轉機械部件，導致系統總慣量減少并增大電壓降，并且，隨著光伏裝機在系統中比例的增加，會需要更長的時間才能恢復到穩態，為了提高包括光伏電池系統的電力系統電壓穩定性，需增加額外的電壓控制設備和無功補償裝置。

3.3諧波問題

由于太陽能電池輸出的是直流，為了與交流電網連接，需要加裝合適的電力電子設備，將直流電逆變為交流電，但由于電力電子設備會產生一定的諧波，從而影響并入電網的電能質量。研究表明，光伏并網會產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中，大量的諧波干擾會導致系統中產生并聯諧振和串聯諧振問題。為了解決這些問題，可在系統中設計控制技術以抑制相應的諧波，例如，最大功率跟蹤、直流交流功率轉換、無功補償、諧波消除、隔離保護等。另外，為了防止諧波電流注入電力網絡，變流器控制方案中還可加入濾波器。另外，還需指出，當逆變器輸出輕載時，諧波會變得更加明顯，比如，在10%額定出力以下時，電流總諧波失真率甚至會超過20%。

3.4直流偏置問題

在太陽能發電系統中，逆變器正弦波中的直流分量、控制回路中運放的零點漂移以及開關元件、驅動回路特性不一致等，將導致逆變器輸出電壓中存在直流分量。如果此類光伏發電系統并入電網，將導致直流分量注入電網中，對于電網中無隔離的變壓器，將導致變壓器正常工作點發生偏移，使得變壓器發生飽和。如果直流分量流入線路中，由于線路阻抗不一致，將會在光伏并網逆變器間形成一定量的直流環流，由于功率的不均勻，將使得直流環流影響光伏系統的運行。此外，直流偏置問題還會導致絕緣老化，形成較高的電流峰值。

4結束語

分布式光伏發電系統能夠有效的將太陽能資源轉化為電力能源，目前在我們國家得到了較大范圍的推廣與應用，而且經濟效益顯著。但是通過分析我們也知道，在光伏發電推廣過程中存在著一些不利因素，加強相關技術的研究，解決對電網電能質量的影響，加快我國光伏發電事業的全面、快速、健康發展。

參考文獻

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

電能質量范文第5篇

關鍵詞：電能質量；模糊數學；智能算法；綜合評估

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A

文章編號：1009-0118（2012）07-0204-03

隨著用電負荷日趨復雜化和多樣化，大量具有沖擊性、非線性、不平衡性特征的負荷造成電網電能質量的惡化。而大量基于計算機和微處理器裝置的應用，使得一些諸如航天、通信、半導體制造等行業都對電能質量表現出“敏感”的特征，電能質量的擾動有可能給這些行業造成嚴重的影響并導致巨大的損失。根據美國電力科學研究院估計，當今由于電能質量問題在美國引發的經濟損失高達260億美元/年。因此，越來越多的電力用戶開始關注電能質量，并且對電能質量提出了更高的要求。

電能質量問題按產生和持續時間可分為穩態電能質量問題和暫態電能質量問題兩類。穩態電能質量問題以波形畸變為主要特征，一般持續時間較長，在一段時間內(通常是1min以上)出現的電能質量不正常的情況，主要有：過電壓、欠電壓、電壓不平衡和諧波。暫態電能質量問題通常是以暫態持續時間為特征，包括脈沖暫態和振蕩暫態兩大類，脈沖型暫態電能質量問題是指電壓、電流或兩者在穩態情況下發展突然、非工頻且單方向（正或負極性）性質的變化。振蕩型暫態電能質量問題是指電壓、電流或兩者在穩態情況下發生突然、非工頻且正級性和負極性兩方面的變化。根據IEEE的劃分，暫態電能質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、短時斷電、電壓缺口、瞬時脈沖、電壓波動和電壓閃變。

目前，世界各國對電能質量都制定了一系列的標準。我國國家技術監督局制定并頒布了共6項電能質量國家標準，它們分別是《供電電壓允許偏差標準（GB/T 12325-2003）》、《電壓波動和閃變標準（GB 12326-2000）》、《公用電網諧波標準（GB/T 14549-1993）》、《三相電壓不平衡度標準（GB/T 15543-1995）》、《電力系統頻率偏差標準（GB/T 15945-1995）》、《暫時過電壓和瞬態過電壓標準（GB/T 18481-2001）》。這些標準規定了各項電能質量指標的限值范圍，但是由于電能質量是一個多指標的綜合體，單純的判斷某項是否合格，并不能反映整體的電能質量情況。同時，在激烈競爭的電力市場環境下，電能作為發輸配電企業與用戶交易的商品，同其他任何商品一樣，必須講究質量。于是如何衡量電能質量的優劣，即對電能質量進行綜合評估就成為了必然。

電能質量的評估有如下現實意義：

(1）是評價某個電網或某個供電點電能質量優劣的主要方法。

(2）是進行電能質量治理的先決條件。

(3）是調查干擾源的發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量責任的重要依據。

(5）是電能商品按質定價的重要參考。

一、電能質量評估方法分析

（一）電能質量評估的特點

1、電能質量指標的不確定性

電能質量主要包括電壓質量、頻率質量和供電可靠性3個方面。IEEE第22標準協調委員會和其他國際委員會最新采用了11種專業術語來說明電能質量的主要擾動。電能質量的每項指標對電力系統的影響過程都是一個隨機過程。

2、電能質量綜合評估的高度非線性

隨著電能質量指標體系的不斷完善和細化，電能質量綜合評估將體現出高度非線性的特點。

（二）現有的電能質量評估方法

由于電能質量具有模糊性，因此產生了基于模糊數學的電能質量綜合評估方法。文獻［1］利用模糊綜合評判的方法，對電能質量進行了綜合評價的二級評判。這種方法首先是對電能質量的各個指標進行分級，然后從最低一級開始評判，在評判完這一級之后再進入下一級，直到最后獲得綜合評判結果。在每一級的評判中引入了相應的權重，最后一級的綜合評判采用了加權平均法。文獻［2］提出了基于概率統計和模糊數學相結合的電能質量評估方法。文中將電能質量的各項指標根據國標的要求平均分為10級，運用概率統計的方法得到各個指標各級的概率分布P，將每個指標的第k級概率分布Pk按順序排列成矩陣B8×10，然后把矩陣B與相應的權重矢量A1×10相乘得矩陣C，最后對矩陣C應用加權平均法處理得到一個數據，該數據就是電能質量評估的唯一量化指標。文獻［1、2］都采用了模糊綜合評判方法以及加權平均法，并在其中引入了權重矢量，避免了對各項指標單調的“一視同仁”的缺點，能夠體現電能質量的模糊性。但是對電能質量各項指標的權重的確定沒有說明，主觀因素對最后的評估結果有很大的影響。

文獻［3-5］在對電能質量進行模糊綜合的評價過程中，對上述方法進行了改進，引入了可變權重，將主觀權重和客觀權重相結合，在一定程度上克服了主觀因素對評價結果的影響。文獻［3、5］將層次分析法AHP（Analytic Hierarchy Process）和模糊方法相結合，首先利用AHP方法確定各項指標的權重，然后將電能質量的指標分四類模糊化：偏差類指標模糊化、持續時間模糊化、計數類指標模糊化和電能質量的服務性指標模糊化，再根據不同評價對象的具體情況對這些權重進行修正，得到可變綜合權重，最后利用模糊綜合評價方法對電能質量進行綜合評判。文獻［4］提出了序列綜合G1法來確定權重，再對電能質量進行模糊綜合評價。文中提出了電能質量內涵性權重和結構性權重的概念，首先根據相鄰指標之間的相對重要程度來確定內涵性權重W1=(W1,1，W2,1,…，Wm,1),然后利用序列綜合法則，確定各指標的數據結構性權重W2=(W1,2，W2,2,…，Wm,2)，最后根據下式即可求得指標的最終權重值：Wi=Wi,1Wi,2∑mj=1Wj,1Wj,2。其中i=1,2,…，m，m為評價的指標個數。

在模糊評價過程中引入可變權重，克服了單一賦權法的缺點，得出了比較科學的權重系數，在一定程度上減少了主觀因素對評估結果的影響，但是評估結果還是會受到權重取值的影響，如果能夠克服權重取值的人為因素影響，將會有更好的可行性。

針對電能質量綜合評估不確定性與高維、高度非線性的特點，一些文獻將智能算法應用到了電能質量的綜合評估當中。智能算法能夠克服常規評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估指標的特性，能夠最大限度的反映評估指標對綜合評估結果的作用。文獻［6，7］利用了遺傳算法對電能質量進行綜合評估。文獻［6］提出了將基于遺傳算法的投影尋蹤理論應用于電能質量評估。文中對電能質量的9項指標進行等級評定，將電能質量分為優、良、中、合格、不合格5個等級，對均勻隨機產生的1000個指標樣本進行并歸處理，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化投影方向，根據最佳投影值及其對應等級的關系構建了用于電能質量綜合評估的遺傳投影尋蹤插值模型。文獻［7］提出了遺傳算法的Shepard插值理論用于電能質量的評估，并用加速遺傳算法解決了模型中的非線性優化問題。同文獻［10］相似，先對電能質量進行分級，根據電能質量評估指標隨機生成電能質量等級樣本序列，對樣本序列進行優化估計，最后得出綜合評估。文獻［8］則是利用非線性逼近能力很強的徑向函數（Radial Basis Function，RBF）神經網絡建立電能質量綜合評價的模型。首先根據電能質量的國家標準，將電能質量的各單相指標分為5級，同時文中還把不合格的電能質量分為了4級，等級越高，電能質量情況越差，最后一級為電能嚴重不合格。文中采用了專用的神經網絡分析軟件進行分析，7項單項電能指標作為網絡的輸入，輸出值為電能質量的等級值。軟件利用RBF網絡，采用K-Means算法，隱層采用高斯函數，輸出采用了線性函數。

基于遺傳算法和神經網絡的電能質量綜合評估方法，在評估過程中無需任何人為賦權，模型建模簡單，計算速度快，克服了模糊數學、概率論法以及層次分析法中的主觀因素影響，能夠對不同的電能質量評估對象快速準確的做出評估，評估結果更客觀，具有一定的可行性。

除了上述的利用模糊數學和智能化方法對電能質量進行綜合評估外，一些文獻還提出了以下的電能質量綜合評估方法。

文獻［9］首次提出了基于物元分析法的電能質量綜合評估方法。根據電能質量綜合評估的復雜性以及單因素識別和等級劃分之間的不相容性特點，應用物元可拓集方法，構造物元矩陣，根據計算出的關聯度大小對電能質量的等級進行可拓識別。物元分析法克服了模糊評價中隸屬度近似時難于取舍的問題，評估結果清晰，方法簡單，易于編程實現，但是此種方法在確定目標權重時，仍然不能避免人為主觀因素的影響。文獻［10］運用p-q-r坐標變換的方法將電壓電流從abc三相轉換到p-q-r坐標系中，然后重新定義瞬時功率并將瞬時功率細分，并在此基礎上定義了一些電能質量指標，以此來評價電能質量。文獻［11］提出了基于日周期的電能質量量化的評價方法，這種方法以概率統計和矢量代數為基礎，先將電能質量的分項指標量化和歸一化，再采用矢量代數將分項指標歸一量化，得出了電能質量的綜合唯一量化指標，但是這種方法對電能質量的評價不夠細致、清晰和全面。文獻［12］將模糊多目標決策理論運用到了電能質量評估中，基本思路是：根據各指標的相應目標類型，將實測值轉換成相對優屬度；其次將各指標的相對優屬度合并成評判矩陣；最后通過運用極大極小方法對評判矩陣進行評判，得到電能質量組的優劣排序。但是這種評估方法只能對電能質量的優劣進行排序，而無法得知某一電能質量的好壞程度，而且對于不同電能質量指標值之間的優屬度文中沒有討論。

在這些評估方法中，出發點不同，但所得指標在一定程度上都反映了電能質量的優劣。

二、電能質量評估方法今后的研究方向和主要內容

目前，國內外對電能質量的評估研究相對較少，對電能質量給出綜合的技術與經濟評價仍然是非常困難，至今尚無一個準確的和普遍認可的定量綜合評估方法。隨著人們對電能質量越來越重視以及電力市場的發展，這方面的研究會越來越多，有許多問題需要進行深入廣泛的調查和研究。今后的研究主要包括：

（一）廣泛的調研

需要廣泛進行調研，了解不同用戶對電能質量問題的敏感程度以及不同的電能質量問題對用戶的影響和對用戶造成的損失。

（二）單項評估指標的建立

目前，我國僅對供電電壓允許偏差、電壓波動和閃變、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電力系統頻率偏差、暫時過電壓和瞬態過電壓制定并頒布了相應的國家標準。對于近年來用戶比較重視的暫態電能質量問題如電壓暫降、短時斷電等尚未給出標準，有關這方面的問題需要深入的研究。

（三）綜合評估指標的確定

現有的一些對電能質量的評估方法當中，大多數只涉及到了國標規定的6項電能質量指標。然而，隨著高科技以及新興技術產業的發展，越來越多的電能質量問題受到了用戶的重視，尤其是暫態電能質量指標越來越引起人們的關注。因此，如何確定電能質量的評估指標以及如何將這些指標引入到評估當中，是一個亟待解決的問題。

（四）評估指標權重的確定

電能質量各項指標對電力系統以及運行在電力系統中的設備的影響是復雜的、不同的，同時同一指標對不同性質的電力用戶的影響也不一樣。在電能質量綜合評估的過程中，各項指標權重值的確定對評估結果會產生很大的影響。因此如何使電能質量各項指標的權重值更為客觀、合理，是電能質量綜合評估必須要解決的問題，也是未來的一個重要的研究方向。

（五）按質定價

隨著電力市場的發展和成熟，電能的按質定價將是一個必然趨勢。電能質量綜合評估的結果將作為按質定價的依據。只有實行電能的按質定價，才能滿足電力用戶對電能的不同要求，同時也能激勵供電公司改善電能質量，實現優質供電。因此，如何尋找一種切實有效的方法以實現電能的按質定價是對國內外研究人員的一項重大挑戰。

三、結論

隨著電力市場的不斷發展，電能質量的綜合評估是必然趨勢。目前國內外對電能質量的評估研究還比較少，現有的評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量的水平，但還存在一些需要進一步解決的問題，還有很多理論和實際問題需要研究。本文在概述了國內外研究現狀的基礎上，提出了今后研究的主要內容和方向。

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