对配电网电能质量控制技术的相关分析

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 对配电网电能质量控制技术的相关 分析 【摘 要】在新的发展时期，无 论是生产还是生活，人们对于配电网电 能质量都提出了更高的要求。基于此， 本文就配电网电能质量控制技术进行分 析，首先介绍了在配电网运行过程中， 常见的质量问题，进而提出了应用较为 广泛的配电网电能质量控制技术，包括 无功补偿技术与谐波抑制技术，并进一 步对其在配电网运行过程中的综合运用 办法进行了总结分析。 中国论文网 /8/view-12933648.htm 【关键词】配电网；电能质量控 制技术；无功补偿 0 前言 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 目前，国内外的电力电子技术的 研究与发展都趋于成熟，应用范围也在 逐渐扩大，这对配电网电能质量的提升 起到了显著作用。但就目前的技术应用 现状来看，还存在一些不足，必须通过 相应的技术办法对其进行综合治理，由 此才能更好的满足用户对用电质量的高 标准要求，同时，科学用配电网电能 质量控制技术，还能通过节能效果，实 现配电网运行成本降低、企业经营效益 最大化的管理目标。 1 常见的配电网电能质量问题 业内常说的电能质量问题大多与 电压、频率有关，电压或频率发生偏差， 导致直接电气设备故障或损坏，进而降 低整个配电网的电能质量。具体的电能 质量问题，包括不同程度的电压或频率 偏差、波形畸变、短时电压中断、电压 波动和闪变等。而在配电网运行过程中， 影响配电网电能质量的主要因素，与无 功波动、非线性负载大量适用相关，由 此导致的电压质量与谐波问题，会严重 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 影响配电网的电能质量。 异步电机、变压器等是配电网的 重要用电设备，具有感性负载特性，在 实际运行过程中，需要吸收大量的无功 功率。就公共电网来看，若有功功率保 持不变，一旦无功功率增加，则会进一 步增大系统电流，间接影响发电机与变 电器等设备的容量增大，最终导致配电 网中用电设备的总制造成本大幅度增加； 而在电网运行过程中，设备与线路的损 耗也会增加，最终导致电力投资成本与 运营成本相应增加，影响相关电力企业 的经营效益与环保节约效益都受到极大 的抑制1。 由谐波导致的配电网电能质量问 题，也都源于配电网的构成设备，包括 电焊机、电力电子变流器、电弧炉等， 都是主要的谐波源。它们所产生的谐波， 容易形成波形畸变现象，若治理不及时， 使其流入电网，形成的电网污染将会对 其他设备的正常运行造成严重威胁；同 时，这种大范围的电网污染，还会增加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 损耗，致使大量设备过热甚至损坏；也 有可能与系统阻抗发生谐振，最终形成 更为严重的安全事故。 2 配电网电能质量控制技术 配电网在运行过程中，无功补偿 的作用在于提高系统的功率因数，进而 降低用电设备的容量，对稳定电网电压、 提升电能质量具有重要意义。无功补偿 的基本原理，就是将一定量的容性设备， 与感性负载并联，在形成的新模式当中， 能量可以互相装换，这样一来，线路当 中的无功功率就会明显减少。 某配电网设计过程中，为保证电 能质量的综合优化，采用了电能质量综 合优化装置，简称 MEC，并有效结合 了底层与应用层综合控制技术，其中， 底层控制即为直接电流控制技术，主要 作用，就是将指定的霍尔采样电流和内 环电流进行 PI 反馈运算，然后将其叠 加到前馈电压当中，达到稳定电流的控 制效果；而应用层，则主要用于生成指 令电流，最终解耦被控系统当中的治理 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 方案，融合有功电流、谐波电流以及无 功电流，最终得到合成后的指令电流， 将其限幅之后，能够达到防止 MEC 内 部电力电子器件过流的控制效果。在控 制技术应用过程中，主要涉及到如下内 容： 1）无功补偿；无功补偿技术的 应用原理，就是利用电网中电流的超前 或滞后电压状态，对电网的感性与容性 进行准确判断，并相应发出同频但相反 的无功电流，达到相互抵消的效果。就 是在电网处于感性状态时，MEC 发出 容性电流；当电网为容性状态时，MEC 则发出感性无功电流，由此实现补偿无 功的目的。但在配电网运行过程中，由 于功率因数无法统一为 1.0，所以需要 MEC 依据实际设定参考值进行相关运 算，最终得到切合电网运行实际的无功 指令电流，以满足其补偿目标。 2）谐波抑制；MEC 通过检测， 明确配电网当中谐波电流的整体状况， 进而发出与谐波电流相反的电流，最终 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 实现抑制并消除谐波目的。针对谐波抑 制需求，装设滤波装置，也是主要的控 制手段，常用的设备类型包括无源电力 滤波器与有源电力滤波器。PPE 是最早 的无源滤波装置，由电容、电阻以及电 感元件组成，在实际应用过程中，将 PPF 的谐振频率与需要滤除的谐波频率 进行一致设置，利用谐振点低阻抗分流 作用，即可将相同频率处的大部分谐波 电流，引入到 PPF 中，实现谐波消除。 另外一种有源电力滤波器为 APF，是一 种较为新型的电力电子滤波设备，具有 响应速度快、控制灵活，且能够实现动 态补偿的特点，能够有效消除 PPF 这类 传统设备的固有缺点2。在实际应用过 程中，利用 APF 不仅能够实现滤波， 通过适当的控制，更是能够实现对无功 的有效补偿，且在补偿过程中，能够保 证不会再发生谐振现象，当配电网当中 的阻抗变化，对 APF 的滤波效果不会 产生影响时，则能够进一步实现对快速 变化的谐波，进行自动跟踪补偿。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 3）电压补偿；MEC 的内外环控 制相应速度十分快，所以在其应用过程 中，能够实现对电网的及时跟踪，并依 据获取的实时跟踪数据，对电（下转第 104 页） （上接第 86 页）网波动于闪变 及时做出响应输出。这样一来，当配电 网发生单项或三相骤升与骤降故障时， MEC 相应发出感性或容性的无功电压， 就可实现稳定配电网电能质量的目的。 3 配电网电能质量控制技术的综 合运用 在配电网电能质量优化过程中， 采用 MEC 能够达到预期的治理效果， 在实际应用过程中，MEC 一般都安装 在变压器的下侧，便于集中补偿。在装 置运行过程中，对容量的补偿需要以变 压器的电压越限状况、额定容量、短路 容量、不平衡率以及谐波电流含量等参 数为依据。在某试点配电变台区的运行 测试当中，采用了 100kvar 的 MEC，对 其进行补偿治理，投运前后 24h，需要 对配电变压器低压侧治理装置的运行变 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 化数据进行采集，利用了日制 3197 测 试仪，详细收集电压与电流、有功与无 功、功率因数、电流频率含量与电压等。 在国际标准当中，三相不平衡度的计算 如下： I=100% 式中的 Imax 是最大三相电流；I 则为三相电流的平均值。 经过实际测验显示，在 MEC 投 运前，电网系统的三相不平衡度为 59.4%， 而在投运之后，明显下降至 7.6%；另 外，中性线电流也由 110.5A，降到了 26.8A，由此可见，配电网当中的三相 不平衡问题得到有效改善。 除三相不平衡问题，配电网电能 质量中的其他问题也得到了有效解决， 包括实现了对电压的精准控制，能够保 证电压满足运行范围；而变压器的利用 效率也得到了显著提升，在负载高峰时 期提升约 23.5%；在不平衡严重状况下， 提高了约 36%。 4 结束语 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 综上所述，对配电网电能质量控