浅谈电网电能质量的监测与防治.doc

1、浅谈电网电能质量的监测与防治内容摘要本文介绍了电能质量的相关概念和术语，并对其指标进行了分类，对电网电能质量超标带来的影响作了分析；对建立各种在线监测机制进行综合分析，并结合实际阐述电能质量的几种改善方法与措施,介绍了它们的基本组成和原理；强调对电能质量的管理，研究电能质量治理的技术，着重考虑谐波、电压波动和闪变问题的防治，以解决动态电能质量问题,并提出了系统化综合补偿治理是解决电能质量问题的根本措施.关键词：电能质量；电能质量监测；补偿装置；综合治理介绍了监测电能质量的一种新技术,全过程监测及其工作原理,该新技术为计算机技术和测量仪器的结合，通过连续跟踪监测、收集、记录、存储电能质量的信息，

2、建立起系统电能质量的数据库，辅以相应的通信软件和分析软件，在供配电系统和用电设备运行失效之前，捕获到早期的故障信息，以便于安排预防检修。摘 要：高新技术产业的发展对电能质量提出了新的要求。电能质量的研究与控制问题由此引起了人们的关注.文章概括介绍了与之有关的电能质量的定义及其等级划分的问题，并简要分析了干扰电能质量的原因，提出了在电能质量检测与控制中需要深入研究的问题。关键词 : 电能质量；补偿装置；检测；控制策略 摘要：随着科学技术和国民经济的快速发展，电能的需求量也极大增长，同时电能质量越来越显示其重要性，电力部门和用户对电能质量的关注也日益增加。文章概述了现代电能质量的基本问题,首先论述

3、电能质量的各种概念，然后综述电能质量受到关注的主要原因，最后总括了相关的几个问题，包括电能质量指标、电能质量恶化的危害、电能质量的检测、分析计算和改善的方法,以及标准和管理等。    关键词：电能质量电力供应 电力系统目 录内容摘要I引 言11 电能质量概念11。1 电能质量指标11.2 电能质量标准21。3 电能质量及其等级划分22 电能质量的影响42.1 电能质量超标的危害42。2 电能质量问题的原因52.2.1 电力系统元件存在的非线性问题52。2.2 非线性负荷52.2。3 电力系统故障52。2。4 电网系统干扰63 电能质量的监测技术73。1 电能质量的

4、分析73。1。1 基础理论的研究73.1。2 新型算法的开发73.1.3 电能质量监测的网络化、智能化73.2 电能质量的监测83。2。1 建立电能质量综合监测网83。2.2 设置电能质量监测点94 电能质量的综合治理104。1 基础性工作104。1.1 谐波治理104.1。2 电压波动与闪变的治理104.2 电能质量问题的防治114.2。1 电压质量的管理114.2.2 大力宣传维护电网电能质量的重要性114.2.3 加强对各种干扰电能质量的电气设备的运行监督114.2。4 防止无治理措施的大污染源接入电网114.2.5 把好设备订货关，防止新的污染源接入电网124。3 电能治理应用设备12

5、4.3。1 单调谐滤波器124。3。2 高通(宽频带)滤波器124.3.3 综合功能补偿装置124。3。4 单一功能补偿装置125 结论与展望14参考文献15引 言随着现代科学技术的发展，一方面，造成电能质量问题的因素不断增长，如以电力电子装置为代表的非线性负荷的使用、各种大型用电设备的启停等;另一方面,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及可靠性的要求越来越高。上述问题的矛盾越来越突出，这使得电能质量问题对电网和配电系统造成的直接危害和可能对人类生活和生产造成的损失也越来越大,电能质量直接关系到国民经济的总体效益。对供电质量及可靠性的要求日益提高是和用户的工艺

6、过程水平的发展相联系的，近代科技进步又促进生产过程的自动化和智能化，对电能质量提出了更高更新的要求.一个计算中心失去电源2s就可能破坏几十小时的数据处理结果而造成上百万元的经济损失。在大型机器制造厂，0.1s的电压突降就可能造成异常的生产状况和质量破坏。当今自动化设备控制的连续精加工生产线，它们对配电系统中的干扰异常敏感，几分之一秒的不正常供电就可能在工厂内部造成混乱,其损失是难以估量的.这些用户对不合格电力的容许度可严格到只有12周波。现代化的商贸中心、银行、医院也是如此。谐波的严重危害和所造成的损失经常被人们所提及,而无人值守变电站中计算机系统突然出现的死机现象，大多属于电能质量问题。在我

7、国，虽然总体经济和技术水平还比较落后，但在部分经济发达地区电能质量问题的影响已比较突出。而且，由于各种原因，在供电可靠性和电网电压幅度的稳定水平等指标上，我国的情况尤其落后。如何提高和保证电能质量,已成为国内外电工领域迫切需要解决的重要课题之一。电能质量与国民经济的各个部门和人民日常生活有着密切的关系和重要意义。电能作为一种商品，具有它本身的特殊性，电能的生产和消费必须同时进行，且电能的生产、传输和使用设备必须紧密地连接在同一电网上.因此,作为电力部门的产品-电能的质量，不仅与电力部门有关，而且与成千上万的电力用户有关.连续收集、记录、存储电能质量的信息，可以帮助供电公司在规划中正确地改善供用

8、电系统的基础结构，提高系统运行的稳定性以及合理地扩大系统的容量和确定投资水平。供电公司和工业用户都已建立起相当规模的供用电基础结构和设施，当供用电系统发生故障或被损坏,需要更换的情况下，无论供电公司或工业用户都要承担巨大的经济损失。随着现代科学技术的发展，电能质量监测的新技术-全过程监测的出现，使电能质量监测的意义赋予了新的内容。通过全部时间内连续的跟踪监测，建立起表征电能质量的，真正有用的数据库，在供配电系统和用电设备运行失效之前，捕获到其早期的故障信息，以便在毁灭性打击之前，提醒人们对供、用电设备的运行状态进行调整和预防检修.随着科学技术和国发经济的发展，电能的需求量也极大的增长，同时电能

9、质量也越来越显示它的重要性,电力部门和用户也对电能质量的要求越来越高。电能质量涉及从供电到用电的整个过程，要全面保障电网电能质量需要各方面的共同努力。随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多.冶金、化学工业及电气化铁路的发展，大型电弧炉、电力机车、整流设备、变频装置等非线性用电设备越来越多。随着计算机技术的日益普及,大量基于计算机系统的控制设备和电子装置不仅对供电电能质量异常敏感，同时也加剧了电能质量的进一步恶化.这些非线性负荷及冲击性负荷,对电力系统的“污染”日趋严重，造成系统电压、电流波形的严重畸变，三相电压、电流的不平

10、衡度加大，电能质量下降，给发、供电设备及用户用电设备带来严重危害，并使国民经济遭受损害.由此而产生的供电电能质量严重下降，表现得越来越突出。电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境，危及电网及其供电设备的安全稳定运行,严重的影响电力企业及广大用户的经济效益，因此对电能质量进行治理十分重要。事实证明，电能质量问题会严重破坏电力系统运行和工业生产,导致巨大的经济损失。我国正在不断完善和陆续颁发有关电能质量的标准,目前为止我国已对频率允许偏差、供电电压允许偏差、电压波动和闪变、公用电网谐波、三相电压允许不平衡度、暂态过电压和瞬态过电压等指标制定了六个限制标准。为了向电力客户提供符合国家标准的电能和满

11、足部分电力客户特殊需要的电能，我们供电企业应当研究解决电能质量问题以及建立各种在线监测机制。本文就此进行综合分析。1 电能质量的定义与指标定义电能质量(Power Quality），从严格意思上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变(谐波)、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。具体指标电网频率我国电力系统的标称频率为50Hz ，GB/T159452008电能质量

12、 电力系统频率偏差中规定:电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0。2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限.在全国供用电规则中规定”供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5HZ。实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于±0.1HZ范围内。 电压偏差GB/T 12325-2008电能质量 供电电压偏差中规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%；20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的

13、土7%；220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%,-10%。 三相电压不平衡GB/T15543-2008电能质量 三相电压不平衡中规定：电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2，短时不得超过4;低压系统零序电压限值暂不做规定，但各相电压必须满足GB/T 12325的要求。接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。 公用电网谐波GB/T1454993电能质量 公用电网谐波中规定：6220kV各级公用电网电压（相电压)总谐波畸变率是0。38kV为5。0,610kV为4.0，3566kV为3。0,110kV为2。

14、0%;用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐波电压在限值范围内，所以国标规定各级电网谐波源产生的电压总谐波畸变率是：0.38kV为2.6% , 610kV为2。2，3566kV为1.9，110kV为1。5%。对220kV电网及其供电的电力用户参照本标准110kV执行. 公用电网间谐波GB/T 24337-2009电能质量 公用电网间谐波中规定：间谐波电压含有率是1000V及以下<100Hz为0.2，100800Hz为0。5，1000V以上100Hz为0.16，100800Hz为0.4，800Hz以上处于研究中。单一用户间谐波含有率是1000V及以下<100Hz为0。16%，1

15、00800Hz为0。4，1000V以上<100Hz为0。13%,100800Hz为0.32。 波动和闪变GB/T 123262008电能质量 电压波动和闪变规定：电力系统公共连接点,在系统运行的较小方式下,以一周（168h）为测量周期，所有长时间闪变值Plt满足：110kV，Plt=1；110kV，Plt=0。8。以及单个用户的相关规定。指标含义电压不平衡是指三相电压的幅值或相位不对称。不平衡的程度用不平衡度（电压负序分量和正序分量的均方根值百分比）来表示，典型的三相不平衡是指不平衡度超过2%，短时超过4。在电力系统中,各种不平衡工业负荷以及各种接地短路故障都会导致三相电压的不平衡。 过

16、电压是指持续时间大于1分钟，幅值大于标称值的电压.典型的过电压值为1。11。2倍标称值。过电压主要是由于负载的切除和无功补偿电容器组的投入等过程引起，另外，变压器分接头的不正确设置也是产生过电压的原因。 欠电压是指持续时间大于1分钟，幅值小于标称值的电压.典型的欠电压值为0。80.9倍标称值。其产生的原因一般是由于负载的投入和无功补偿电容器组的切除等过程。另外，变压器分接头的错误设置也是欠电压产生的原因。 电压骤降是指在工频下，电压的有效值短时间内下降。典型的电压骤降值为0.10。9倍标称值，持续时间为0.5个周期到1分钟。电压骤降产生的原因主要有电 力系统发生故障，如系统发生接地短路故障;大

17、容量电机的启动和负载突增也会导致电压骤降。 电压骤升是指在工频下，电压的有效值短时间内上升.典型的电压骤升值为1.11.8倍标称值，持续时间为0.5个周期到1分钟.电压骤升产生的原因主要有电力系统发生故障，如系统发生单相接地等故障;大容量电机的停止和负载突降也是电压骤升的重要原因。 供电中断是指在一段时间内,系统的一相或多相电压低于0.1倍标称值。瞬时中断定义为持续时间在0.5个周期到3秒之间的供电中断，短时中断的持续时间在360 秒之间，而持久停电的持续时间大于60秒。 电压瞬变又称为瞬时脉冲或突波,是指两个连续的稳态之间的电压值发生快速的变化,其持续时间很短。电压瞬变按照电压波形的不同分为

18、两类:一是电压瞬时脉冲，是指叠加在稳态电压上的任一单方向变动的电压非工频分量；二是电压瞬时振荡，是指叠加在稳态电压的同时包括两个方向变动的电压非工频分量。电压瞬变可能是由闪电引起的,也可能是由于投切电容器组等操作产生的开关瞬变。 电压切痕是一种持续时间小于10ms的周期性电压扰动。它是由于电力电子装置换相造成的，它使电压波形在一个周期内有超过两个的过零点.由于其频率非常高，用常规的谐波分析设备无法测出，因此以前一直末把此项作为电压质量的一个指标。 电能质量标准体系指标目前我国组织制定电能质量标准的单位是:全国电压电流等级和频率标准化技术委员会（TC1)和全国电磁兼容标准化技术委员会（TC246

19、)。 TCI制定的标准及其主要指标（1)GB12325-1990供电电压允许偏差 35KV及以上正、负偏差的绝对值之和小于10 10KV及以下小于±7 220V小于+7、-10 (2)GB/T15945-1995电力系统频率允许偏差 允许偏差±0。2?HZ 系统较小±0.5?HZ (3)GB/T15543-1995三相电压允许不平衡度 三相电压允许不平衡度为2%、短时不超过4 用户引起不平衡度为1。3 （4)GB123261990电压允许波动和闪变 电压允许波动:10KV2。5 35110KV2% 220KV1.6% 闪变:要求较高0。4【FS：PAGE】 一般0

20、.6% （5）GB/T14549-1993公用电网谐波 电网谐波电压限值 电网电压/KV0.386、1035、66110 畸变率/5。04.03.02.0 该标准就用户向电网注入谐波电流限值也作了规定。 (6）GB/T18481-2001暂时过电压和瞬态过电压 标准规定了交流电力系统中作用于电气设备的暂时过电压和瞬态过电压要求、电气设备的绝缘水平,以及过电压保护方法。 暂时过电压：包括工频过电压和谐振过电压。 瞬态过电压：包括操作过电压和雷电过电压。电压质量标准3.1农网电力系统各级电压网络系统额定电压值为： 110kV、66kV、35kV、10kV、6kV、380V、220V。3.2电压允许

21、偏差值3.2。1变电站的母线电压允许偏差值：3。2。1。1变电站的35110kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压的3%+7%；事故运行方式时为系统额定电压的-10%+10.3。2.1.2变电站的10(6)kV母线电压允许偏差值差为相应系统额定电压的0+7%。3。2。2用户受电端的电压允许偏差值:3。2.2.1 35110kV kV高压用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10。3。2。2.2 10（6）kV高压用户受电端电压允许偏差值为额定电压的-7+7.3。2。2。3 380V电力用户电压允许偏差值为额定电压的-7%+7（353407V）。220V电力用户的电压允

22、许偏差值为系统额定电压的-10%+7%（198236V）。3。2。2。4 对电压质量有特殊要求的用户，供电电压允许偏差值由供用电协议确定.电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的质量。理想状态的公用电网应以恒定的频率、标准正弦波和额定电压对用户供电。同时,在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值大小应相等、相位对称且相差120度。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称、负荷性质多变,加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态并不存在。因此，产生了电网运行电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。电能质量包括四个方面的相关术语和概念

23、:电压质量(Voltagequality)即用实际电压与额定电压间的偏差(偏差含电压幅值,波形和相位的偏差)，反映供电企业向用户供给的电力是否合格；电流质量（Current quality）即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率因数运行，这个定义有助于电网电能质量的改善，并降低网损；供电质量 (qualityofsupply)包含技术含义和非技术含义两个方面：技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量（qualityofservice)包括供电企业对用户投诉的反应速度和电力价格等;用电质量(qualityofconsumptio

24、n)包括电流质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等，它反映供用双方相互作用与影响用电方的责任和义务。文档为个人收集整理,来源于网络个人收集整理，勿做商业用途1.1 电能质量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五个方面的国家标准，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，以及供电频率允许偏差等的指标限制。电能质量问题不仅仅关系到用电设备运行的可靠性和安全性，而且还关系到供用电市场的规范化。它的产生可能来源于

25、供电方的输配电系统,也可能来源于用户端的不合理用电,还可能来源于雷电等自然现象。只有对电能质量进行有效地监测才会对问题的产生和影响有清楚的认识，这样才能为电能质量的改善供用电双方的协调和供用电市场的规范提供真实依据，以便采取有效的解决措施。电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述,不同的指标有不同的定义,参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下:1）低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电,电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；2）低频辐射现象：磁场、电场；3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡

26、瞬态；4）高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态）;5）静电放电现象.对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述,非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。1。2 电能质量标准综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准,中低压电能质量标准分5大类13个指标。1）频率偏差：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国对于该项偏差标准都有相关规定,包括在互联电网和孤立电网中两种.2)电压幅值:慢速电压变化(即电压偏差）;快速电压变化(电压波动和闪变）；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短

27、时间(10mslmin）内下降到90的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿）；短时断电(又称电压中断,是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失（3min,电压中断使用户生产停顿，甚至混乱）；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压。3）电压不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电压的平均值超过规定的标准。4）电压波形：谐波电压；间谐波电压；含有基波整数倍频率的正弦电压或电流称为谐波。含有基波非整数倍频率的正弦电压或电流称为间谐波，小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起,如大功率的交一交变频,间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次

28、谐波）.5）信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制）.1。3 电能质量及其等级划分电能质量等级的划分是以电能质量的定义为基础，以用户的要求为根据,以变电站的承受能力为条件所制订的。每个变电站所连接的负荷类型是各不相同的，而不同的负荷必然会对电能质量提出不同的要求.在这些要求高于电站所能达到的水平时，电站就要进行代价利益分析：或者低于用户提出的标准，或者采取措施，提高本身的供电质量,满足用户的要求。权衡折衷之后，对上面提到的各个方面规定出不同的补偿目标，制定出合适的电能质量等级.一般而言，常将电能质量分为常质（ normal quality ）、优质（ premium quality

29、 )、高质( high quality ）电力三个级别1。虽然人们不断地提及“电能质量"这个术语，但是对电能质量的定义仍未能 达成共识.文献认为“电能质量”是“任何明显引起电压、电流或频率偏移并由此导致用户装置故障或误动作的电能问题".IEC ( 10002-2/4 ）标准将“电能质量”定义为“供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性”。 IEEE Std。11001999将“电能质量”定义为“满足电子装置的运行条件，并能够以一种与主布线系统及其它相关装置相协调的方式驱动、保护电子装置”。 不论如何表达，“电能质量”的概念中应包括电能供应中所要考虑的一切方面

30、，这些方面可以分成如下三类： 1）电压和频率的偏差:过电压、欠电压、频率偏差。 2）电压和电流的 波形：电压跌落、电压突升、电压波动和闪变、谐波、三相不对称。 3)供电连续性：瞬时断电,暂时断电，持续断电.2 电能质量的影响随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化,电网中各种非线性负荷不断增长；各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多.随着计算机技术的日益普及，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置不仅对供电电能质量异常敏感,同时也加剧了电能质量的进一步恶化.导致用户电力设备故障或误操作的电压电流或频率的静态偏差和动态扰动都统称为电能质量问题.其表现为：电压、频率有

31、效值的变化；电压波动和闪变、电压暂降、短时中断和三相电压不平衡、谐波；暂态和瞬态过电压以及这些参数变化的幅度。电能和其他产品有所不同，发、输、变、配和用是同时完成的，发、输、变、配和用电设备是连接在一个系统.因此，电能质量不但取决于发、输、变和配这些环节，而且还取决于用电这个环节；电能质量不但取决于发、输、变和配的勘测、设计、施工、运行这些环节，而且取决于用电的勘测、设计、施工、运行这些环节。如果说电能质量是一个环境，那么这个环境需要上述各方特别是电力部门和各个环节的协调配合，共同努力来创造。目前城市和农村配网存在低功率因数和谐波污染问题.大量无功电流在电网中的流动会导致线路损耗增大，变压器利

32、用率降低，用户电压跌落严重。谐波污染则会使用电设备所处的环境恶化，也对周围的通信系统和公用电网以外的设备带来危害。谐波对公用电网和其他系统的危害大致由以下几个方面:1。谐波使公用电网中的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率，大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发生火灾.2.影响各种电气设备的正常工作.谐波对电机的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使变压器局部严重过热。谐波使电容器、电缆等设备过热、绝缘老化、寿命缩短，以致损坏。3.谐波会引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而使谐波放大，使谐波危害大大增加，甚至引起严重事故。4.谐波会导致继电

33、保护和自动装置的误动作,并会使电气测量仪表计量不准确.5.谐波对临近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量；重者导致信息丢失，使通信系统无法正常工作。电能质量指标包括频率波动、电压正弦波畸变和电压偏差等项。对农村电力网来说，主要是电压质量问题。保证电压质量，使用户端电压波动范围在允许电压偏差范围之内，是农村电网建设、改造和运行中的主要任务之一。从1998年开始的农网改造工程，使农村高低压配电网得到了根本性改善，基本解决了线路老化、线损大、电压偏低等问题。 1电压偏低问题 部分地区电压偏低,主要原因有: (1）线路导线截面小。由于农网改造过程中有些地区对负荷预测不准，导致导线截面选择过小

34、，经过两年的运行,负荷发展较快,线路截面已不能满足载流量的要求. （2）无功补偿容量不足。由于农村低压电力网中有大量异步电动机和配电变压器，而且负载率不高，无功负荷相对比较高，所以自然功率因数偏低。当补偿并联电容器容量不足时,导致线路输送大量无功功率，而产生电压损耗，引起电压偏低。 (3)10kV或低压配电线路供电半径长。当供电半径超过合理的长度时,线路末端电压损耗太大，导致电压偏低。 (4)每逢春季农业负荷特别集中，造成各级电网电压偏低。 (5）电网中现有主变压器,有载调压装置投运率低或调压操作不及时。 (6)有的农村用户所用配变容量小，负荷高峰时出现了超负荷情况，影响了电压质量。 (7)由

35、于配电变压器三相负载不平衡，引起中性点电压位移，造成负载轻的一相电压偏高，而负载重的一相电压偏低。电压偏高问题 农网改造使线路结构进一步优化，即配电线路导线截面增大、供电半径相对缩短、无功补偿容量增加，而伴随着产生新的问题，一部分低压用户电压偏高。以我县为例，最近两个月，10个D类电压监测点记录的数据显示：电压超高时间50.5、超低时间1.4、合格时间48。1，且二次侧最高电压高达269V.为什么会发生以上情况呢？分析其中原因，总结如下： FS:Page （1）变压器分接头位置不合理。配变出厂时分接头在额定分头，即II分头,但用户为了保证配变二次电压较高，将分头调到III分头的位置，造成用户电

36、压偏高.当变电所10kV出口电压在规定范围的上限时,配变二次出口最高电压可到258。4V;当变电所少数情况下瞬时电压高于允许值,二次最高电压可高达269V。 (2)由于有些10kV配电线路负荷波动很大，而线路中又安装了大量的无功补偿电容，当负荷较小时，在线路上形成过补偿，导致10kV线路电压升高。问题的由来    改善电能质量对于电网和电气设备的安全、经济运行，保障产品质量和科学实验以及人民生活和生产的正常等均有重要意义。电能质量直接关系到国民经济的总体效益。因此人们对电能质量问题的重视并非近几年的事，只不过早期对此认识比较简单，主要局限在保持电网频率和电压水平（

37、即静态或平均偏差不过大)上。自20世纪80年代以来，随着新型电力负荷迅速FS：Page发展以及它们对电能质量的要求不断提高，电能质量才逐渐成为电力企业和用户共同关心的问题。目前电能质量中某些问题已成为电工领域的前沿性课题,吸引了许多高等院校、科研院所和一大批电力科技工作者投入其中从事开拓性或开发性工作。归纳起来，电能质量成为热门课题的主要原因有以下几方面：    （1) 为了提高劳动生产率和自动化水平，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置投入使用，这些装置对电能质量非常敏感。一个计算中心失去电压2s就可能破坏几十个小时的数据处理结果或者损失几十万美元的产值。当今

38、自动化设备的连续精加工生产，不论是变速拖动还是机器人,工作母机还是自动化生产线，例如柔性制造系统(FMS）或计算机综合制造系统（CIMS），它们对配电系统中的干扰和异常非常敏感，甚至几分之一秒的不正常就可能在工厂内部造成混乱，这些用户对不合格电力的容许度可严格到12个周波。    （2) 现代电力系统中用电负荷结构发生了重大变化，诸如半导体整流器、晶闸管调压及变频调整装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和家用电器等负荷迅速发展，由于其非线性、冲击性以及不平衡的用电特性，使电网的电压波形发生畸变或引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等，对供电电能质量造成严

39、重的干扰或“污染”。    （3) 电能作为商品在电力市场运行机制下不同的发电公司包括独立电能生产者在发电侧实行竞争,输配电系统（即电力公司）与发电分离独立经营管理，为发电公司和用户提供转送电能服务,用户侧也可以作为独立实体参加价格控制。这样一个开放和鼓励竞争的运行环境必然对电能质量提出越来越高的要求，并促使电能质量标准化的发展和不断完善。影响电能质量的电力污染电能从生产到消耗是一个整体，发供用始终处于动态平衡中，因此，发、输、供、用各个环节都会对电能质量产生影响.相对而言，电压偏差和频率偏差主要决定于电网的结构、系统无功补偿设备和调压、调频手段以及电网调度的合理

40、性。而电力污染（包括电力谐波、电压波动和闪变、三相电压不平衡)主要由各种非线性负荷、冲击性负荷和不对称负荷引起的.传统上,对电能质量关注的指标是频率偏差和电压偏差，而对电力污染的重视不够，致使这些指标不断恶化，严重威胁着电力系统的安全经济运行。近年，已有多起电力污染引起的事故，逐渐引起重视。但是，应该看到电力污染在很多方面类似于环境污染，需要全社会共同努力，从治理污染源入手,才能取得较好的效果。以下介绍几种主要的污染源。2.1整流装置整流装置是典型的谐波源，电力负荷中的整流设备很多,如电解槽、电池充电器、直流电动机等。应用最广的三相六脉动整流装置的主要谐波发生量如表1所列。 表1整流装置各次谐

41、波含量谐波次数571113含量237532.2炼钢电弧炉炼钢电弧炉既是电压波动、闪变的肇事者，也是谐波源，同时是不对称负荷。在电弧炉的熔化期,由于电弧燃烧极不稳定，电极经常短路和断路，因而它的基波电流和谐波电流变化都很大，三相不平衡很严重。电弧炉产生的电压波动可用下式估算：式中Sk电弧炉最大短路容量;SC-公共供电点上系统最小短路容量。电压闪变估算式为：电弧炉通常是33 kV用电负荷,我国钢厂50 t以上电弧炉的33 kV母线电压的电压波动在治理前为6%12%，电压闪变为23%，严重超标.FS：Page电弧炉产生的谐波统计平均值见表2。表2电弧炉产生的各次谐波含量谐波次数23456789含量5

42、。05。83.04.21.21。11.10。8由于在电弧炉的熔化期，经常出现短路和断路,所以电弧炉电流的不平衡度最大可达100。 2.3电力机车电力机车采用单相整流供电，所以它既是谐波源，又产生不平衡电流。由于电气化铁道的容量很大,目前大约占总负荷的10%以上，而且分布很广，因此，电力机车是影响面较大的污染源.国产的韶山系列型机车产生的谐波统计值如表3所示。电力机车电流不平衡度最大达60。表3电力机车产生的各次谐波含量谐波次数3579111315含量20。110.16.53.73。31。51。22.4家用电器现代化的家用电器（包括电子计算机)电源多采用二极管整流,会产生很大的谐波。有些家用电器

43、如洗衣机、电视机、电冰箱等工作时的电流变化很大,也影响电压的稳定。家用电器大都是单相负荷,同样产生不平衡电流. 2.1 电能质量超标的危害1）供电电压偏差照明设备的发光和寿命;电动机的力矩、转速、发热、工效以及产品质量；变压器的发热、温升、损耗；并联电容器无功出力、寿命;家用电器如电视机的视感、寿命；电子计算机和控制设备不正常。2）电力系统频率偏差电动机转速变化，影响纺织、造纸等产品质量；传动机械出力变化，影响生产效率；对测量、控制和计时等电子设备精度和性能影响；使感应式电能表计量误差加大;影响发电机和电力系统安全;冲击负荷对近区电网的危害。3）谐波降低电力设备的利用率，使电气设备(如旋转电机

44、、电容器、变压器)以及导线（如低压中性线、电缆、母排等）过载运行（发热、振动、异常声响等），缩短使用寿命、增加线损;降低断路器遮断容量.例如，馈供给整流负荷的普通电力变压器，其出力应相应的降低.降低值和变压器的杂损比（即附加损耗与基本损耗之比)有关，干扰继电保护、自动装置和计算机系统；使电子设备工作不正常；使测量和计量仪器（感应式电度表)、仪表误差加大；降低信号传输质量，干扰通信系统；增加电力网中谐振可能性，诱发过电压或过电流的危害;减少白炽灯使用寿命.4）电压波动和闪变照明灯光闪烁，引起人的视觉疲劳；电视机屏幕图像失真、摆动翻滚和亮度变化；电动机转速不均匀、振动、异响，影响产品质量；电子计算

45、机、监测和控制设备等工作不正常。5）三相电压不平衡电机附加发热，并引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低,引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作;换流设备产生附加的谐波电流(非特征谐波）；变压器负载能力下降；在低压配电线路中,引起照明灯的寿命缩短或烧损、电视机损坏、中性线过负荷等；引起线损及线路电压损失增大；影响正常通信质量.6）电压暂降(包括短时中断)引起变速驱动装置（ASD）跳闸、程序逻辑控制器(PLC)损坏、各种数字式自动控制装置误动、计算机系统失常，数据丢失;导致相关加工生产线（例如塑料、玻璃、石化、纺织、造纸、半导体以及橡胶等）停顿，大型场所照明失电（例如镝灯，灯灭后需冷却好几

46、分钟后才能启动）等等。7)电压波形缺口由变流装置换相过程造成的电压波形缺口可能影响交流装置的同步或以电压过零进行控制的电子装置正常工作.注意，电压缺口虽然属于波形畸变，但不能用谐波分析来说明它的影响。一般用缺口的深度和面积描述。2.2 电能质量问题的原因2。2.1 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。 2.2.2 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（

47、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。2.2。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的工作状态的改变、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.电能质量问题不仅仅关系到用电设备运行的可靠性和安全性，而且还关系到供用电市场的规范化。它的产生可能来源于

48、供电方的输配电系统，也可能来源于用户端的不合理用电，还可能来源于雷电等自然现象。只有对电能质量进行有效地监测才会对问题的产生和影响有清楚的认识，这样才能为电能质量的改善供用电双方的协调和供用电市场的规范提供真实依据，以便采取有效的解决措施。在这样的环境下，探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术,分析我国电能质量管理和控制的发展趋势,具有现实意义.2.2。4 电网系统干扰雷电、外力破坏、树枝影响、配电设备故障、电容器投切、线路切换等都可能干扰系统,造成断电或电压变动，甚至影响到相邻线路，导致有害影响蔓延。现在采取的措施，一是减少故障发生的次数和改变排除故障的方式，目前配电系统中的线路主保护是电流

49、保护，该保护最大的缺陷是线路中相当大部分区域上的故障不能无时延地予以切除,此外即使无时延保护，从检测出故障到断路器开断故障，最快也需要36 个周波 。若是永久性故障,多次重合闸则导致电压的不断波动。二是降低装置对电能质量问题的敏感性，主要是用户侧在敏感负荷或关键负荷处安装补偿装置，这种方法对单个负荷可有直接和明显的效果，但是受限于补偿装置的容量,应用范围也受到限制。3 电能质量的监测技术3.1 电能质量的分析 电能质量的分析和监测是一个复杂的系统工程。它设计到电力系统、自动控制、现代通信等多个方面.目前乃至今后一段时间内，它在发展中要解决以下几方面的问题:电压监测与统计4.1电压监测点设置原则

50、4。1.1农村电网所属的110kV（66kV）变电站的10（6）kV母线,35kV变电站的10kV母线及35kV用户受电端，都应设定电压监测点。对两台主变并列运行的只选其中一台主变的二次侧母线为电压监测点。对双母线的只选主母线为电压监测点。4。1.2每一座110kV（66kV）、35kV变电站供电区至少设一个高压用户监测点。该监测点应设在具有代表性的高压用户分界点.小火(水）电厂与农网并网的联结处应设一个电压监测点，以监测小火（水)电厂的电压质量。4.1。3每座变电站供电区至少设低压监测点两个，其中一个监测点设在配电变压器二次出口，另一个设在具有代表性的低压干线末端。FS:Page4.1。4

51、35（66)kV非专线用户千伏和10（6）kV用户要求每一万千瓦负荷至少设一个监测点,这类监测点应包括对电压有较高要求的重要用户和每个变电站10（6）kV母线所带有代表性线路的首末端用户。4.1.5低压用户电压监测点设置数量按每百台配电变压器至少设一个监测点来确定,但要确保每个供电所至少设一个监测点。当县级供电企业配电变压器总数超过2000台时,超过部分按每两百台设一个监测点来确定。县城和城镇低压用户电压监测点不得少于3个，设在负荷性质不同的低压干线末端。4.1.6可以另行设置移动式统计型电压监测点，用以抽测典型时间段居民用户电压质量状况，作为调查分析的补充。4。1.7 电压监测点的设置分类A

52、类:农村电网所属变电站的10（6) kV母线；B类：农村电网110kV和35 kV专线用户；C类：农村电网35kV非专线用户及10 kV用户;D类：农村电网380/220 V低压用户。4。2电压监测装置4。2。1按要求确定的电压监测点,都必须装设自动记录型电压监测仪。变电站如已装设自动化装置，并满足电压监测和统计功能要求，可以不装设电压监测装置。本文为互联网收集，请勿用作商业用途个人收集整理，勿做商业用途4。2.2电压监测装置必须能连续不断地对电压进行监测,其测量精度不应低于0.5级，并至少保证停电24小时不丢失已监测到的数据。4。2。3 县级供电企业应制订并实施电压监测装置定期检查和校验制度

53、。电压和无功专职人员应掌握电压监测装置的正确操作方法,并应加强对电压监测装置的运行巡视检查,对不合格的装置及时进行更换，提高监测的准确性。4.2.4 各类具有连续监测统计功能的电压监测仪表均应得到省电力试验研究所电测室的质量认可，取得入网证后，方可投入电网运行。4.3电压的监测统计要求每月至少选定2个典型日作为电网电压监测代表日。代表日期间各监测点都要全天24小时整点记录。月底最后一天的24时，汇总打印出全月的电压数据。4.4电压合格率的计算和考核4.4.1电压合格率是指实际运行电压在允许电压偏差范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间之比的百分值.4.4。2电压质量的监测、统计和计算实行分级

54、统计和考核的管理办法。4。4。3县级供电企业供电综合电压合格率V=0。5A +0。5（B+C+D)/N其中：A： 为A类电压监测点电压合格率。A=1-电压监测点电压超出偏差时间(分)/电压监测点运行时间(分）*100B：为B类电压监测点电压合格率。计算方法同A 。C：为C类电压监测点电压合格率。计算方法同A .D：为D类电压监测点电压合格率.计算方法同A 。n:为监测点的个数。N：指B、C、D类别数.4.4。4县级供电企业供电综合电压合格率应达到96及以上。县级供电企业农村居民客户端电压合格率考核指标根据各地对外承诺的电压合格率指标而定。FS:Page 个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，

55、勿做商业用途全过程监测 1.1全过程监测的必要性已有的电能质量监测仪品种虽然较多，但所记录的数据只能是局部和片面的,真正有用的信息往往难于捕获到。例如,1997年7月2日夜，天津某公司大型电弧炉配套用的静态无功补偿装置（下称静补)发生TCR电抗器闪络和三次滤波器烧毁个别电容器的故障.7月20日晨，该套静补装置又发生了更大的故障，该公司被迫停产,停产期间产值损失达4亿5百万元。事故后华北电力科学研究院迅速派员参与研究分析,提出了静补装置在修复期间保证电弧炉能迅速恢复生产的具体措施。经过3个月的运行，证明所采取的措施正确有效。静补装置虽已恢复正常运行，但在事故中毁坏严重，事故原因至今不明。如果进行

56、电能质量全过程监测,把有用的信息记录下来,经过综合、对比和分析，在这些配用电设备运行失效之前,捕获到其早期的故障信息，及时调整系统的运行状态和提前检修，有可能避免这两次事故的发生。FS：Page要把监测电能质量的各种仪器同时安装在一起使用，不仅费用昂贵，而且在时间和空间上也是有困难的。本文提出的全过程监测新技术，可以解决这一问题。全过程监测仪能够提供电能质量全方位各种参数的综合测量，与以往各种形式的监测仪相比,所需费用较低.另外，全过程监测仪能不断自行调节门槛阈值电平,以便使记录事件的捕获速率与存储器容量相匹配，实现全过程监测和记录.个人收集整理，勿做商业用途文档为个人收集整理，来源于网络电压是电能质量的重要指标之一。传统的电能质量包含频率、电压和可靠性三个方面。 1确定电压中枢点、选好电压监测点 对于县级电网，电压质量调控工作的最终目的,就是保证用户受电端的电压在规定允许的偏差范围以内。在实际工作中，我们不可能对每一用户的电压质量都进行监视,所以有必要选择一些有代表性的发电厂、变电所作为电压监视的中枢点，如果这些点的电压质量符合要求，电网中其他各点的质量也能基本满足要求。 县级电网电压中枢点的选择原则是: (1) 骨干水电厂、火电厂的高压母线； (2） 枢纽变电所及主要的110kV变电所母线; （3） 有重