电能质量课件

电能质量电能质量讲座主要内容电能质量问题的重要性电能质量的基本概念电能质量相关国家标准改善电能质量问题的装置和技术手段一些实际应用案例电能质量监测技术的发展趋势讲座主要内容电能质量问题的重要性2电能质量课件3电能质量课件4电能质量课件5电能质量课件6电能质量课件7电能质量课件8我国电网电能质量问题更大故障率与供电可靠性差据1995年203个供电局/电业局统计，平均供电可靠率仅为99.075%；电压波动大。我国部分城网电压合格率仅为82%~86%；供电网谐波污染严重。变流电源、家用电器、冶金、化工企业大型冲击电源、电气化牵引设备等都是主要的谐波源，造成电压波形畸变、电压波动、闪变和三相不平衡。

我国电网电能质量问题更大故障率与供电可靠性差9电能质量问题危害实例1984年，大同第二发电厂中的发电机负序电流过负荷保护受到电气铁道所产生的过大负序电流和谐波电流而动作切机，造成大面积停电。陕西安康110kv电网由于电气铁道供电使电网中多种保护和自动装置受到负序电流影响而频繁误动，每天达100余次。电能质量问题危害实例1984年，大同第二发电厂中的发电机负序10电能质量的基本概念电能质量：从普遍意义讲，电能质量是指优质供电，但是迄今为止，人们对电能质量的技术含义却存在着不同的认识，还不可能给出一个准确同一的定义。这是因为人们看问题的角度不同所致。例如，电力部门可能把电能质量定义为：电压与频率的合格率，并且用统计数字来说明电力系统99.9%是安全可靠运行的；电力用户把电能质量简单定义为：是否向负正常供电。设备铸造厂家把电能质量定义为：电源特性应当完全满足电气设备的正常工作需要。IEEE标准化委员会给出的定义为：合格电能质量的概念是指，给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备正常工作的。电能质量的基本概念电能质量：从普遍意义讲，电能质量是指优质供11IT用户对电能质量的要求20世纪80年代,美国计算机和商用设备制造商协会ComputerandBusinessEquipmentanufacturerassociationCBEMA)(现已改称InformationTechnologydustryCouncilITIC信息技术工业协会)出于大型计算对电能质量的要求曾提出了电压容限曲线及相关的4种典型电压扰动,以防止电压扰动造成计算机及其控制装置误动和损坏。容限曲线见下图,绿色部分为合格电压。

IT用户对电能质量的要求20世纪80年代,美国计算机和商用设12周波(60Hz)运行电压持续时间计算机安全运行电压图（byCBEMA1996）计算机及信息设备对电力供应提出一系列新挑战周波(60Hz)运行电压持续时间计算机安全运行电压图（by13电能质量评价指标电能质量主要包括电压质量、频率质量和供电可靠性3个方面。对频率质量的要求全网相同，不因用户而改变。决定电压质量的指标很多，IEEE第22标准协调委员会和其他国际委员会最新采用11种专用术语来说明电压质量的主要扰动：电能质量评价指标电能质量主要包括电压质量、频率质量和供电可靠14电能质量扰动问题的名称和定义（1）(1)断电(Interruptions)

在一定时间内,一相或多相完全失去电压(低于0.1p.u.)称为断电。断电按持续时间分为三类:瞬时断电0.5周波至3s;暂时断电3s至60s;持续断电>60s(2)频率偏差(FrequencyDeviations)

各国均已作出具体规定。(3)电压下跌(Sags)

持续时间为0.5周波～1min,幅值为0.1p.u.至0.9p.u.(标幺值),系统频率仍为标称值。电能质量扰动问题的名称和定义（1）(1)断电(Interru15电能质量扰动问题的名称和定义（2）(4)电压上升(Swells)电压(或电流)暂时性超过标称值10%者称为电压上升。系统频率仍为标称值。持续时间为0.5周波～1min,幅值为1.1p.u.至1.8p.u.(标幺值)。(5)瞬时脉冲或突波(Transients)瞬时脉冲表示了在两个连续稳态之间的一种在极短时间内发生的现象或数量变化。瞬时脉冲可以是任一极性的单方向脉冲,也可以是发生在任一极性的阻尼振荡波第一个尖峰。(6)电压波动(VoltageFluctuations)电压波动是在包络线内的电压的有规则变动,或是幅值通常不超出0.9p.u.至1.1p.u.电压范围的一系列电压随机变化。这种电压变化往往称作闪变(flicker)。闪变这个专用术语是来自电压波动对照明灯的视觉影响。对输配电系统产生电压闪变的最常见原因是电弧炉。

电能质量扰动问题的名称和定义（2）(4)电压上升(Swell16电能质量扰动问题的名称和定义（3）(7)电压切痕(Notches)电压切痕是一种持续时间小于0.5周波的周期性电压扰动。电压切痕主要由于电力电子装置在有关两相间发生瞬时短路时电流从一相转换到另一相而产生的。电压切痕的频率会非常高,因此用常规的谐波分析设备是很难测量出电压切痕的。这就是过去从未有过此项电压扰动内容,直到最近才正式列入的原因。(8)谐波(Harmonics)含有基波整倍数频率的正弦波电压或电流称为谐波。产生畸变后的波形可分解为基波和许多谐波之和。谐波是由于电力系统和电力负荷中设备的非线性特性造成的。谐波有奇次(又可分为3的倍数和非3的倍数)和偶次之分。随着用电装置对谐波敏感性的日益增加,高次谐波越来越受到注意并规定了限额。电能质量扰动问题的名称和定义（3）(7)电压切痕(Notch17电能质量扰动问题的名称和定义（4）(9)间谐波(Interharmonics)含有基波的非整倍数频率的电压或电流称为间谐波。小于基波频率的分数谐波(fractionalharmonics)亦属于此类。间谐波的主要来源是静止变频器(staticfrequencyconverter)、循环换流器(cycloconverter)、感应电动机和电弧发生装置等。间谐波会使显示装置引发视觉闪变。(10)过电压(Overvoltages)过电压是指电压幅值超过标称电压且持续时间大于1min。过电压的幅值为1.1p.u.至1.2p.u.。(11)欠电压(Undervoltages)

欠电压是指电压幅值小于标称电压且持续时间大于1min。欠电压的幅值为0.8p.u.至0.9p.u.。

电能质量扰动问题的名称和定义（4）(9)间谐波(Interh18电能质量课件19用户分类(1)普通负荷(或用户)电能质量不良一般对普通负荷影响不显著。只有持续断电过长和电压下跌过多或上升过多才会“感受”到影响。(2)敏感负荷(sensitiveload)此类负荷对电能质量不良相当敏感并会受到损害,因此对电能质量有一定要求且必须采取一定的对策以确保达到此要求。但不同类型敏感负荷的敏感程度不同,因此,要在进行费用/收益比分析并作出最佳缓解程度的决策后,才提出电能质量要求及其相应措施。(3)要求严格的负荷(criticalload)此类负荷在电能质量不良时会产生严重后果,有的会造成巨大经济损失,有的会发生不可挽回的损害,因此必须要确保所提出的电能质量要求。例如医院中用计算机进行的心脏外科、脑外科、心血管外科、眼科手术等,又如用大型计算机网络操作的证券交易所、银行等金融机构,再如生产精密度要求特别高的信息工业芯片、微电子元件以至纳米级元件的制造,更如大多数的军事工业制造及军事设施等等。用户分类(1)普通负荷(或用户)电能质量不良一般对普20保证供电质量的方法保证供电质量的方法无非是两个方面：①进行负荷调整，就是使负荷减少敏感程度，这不易做到。如遇该负荷的电能质量要求特别高而单靠电力企业确实无法在短时期满足其要求时，就必须和用户共同采取必要措施，以降低负荷敏感程度和降低电能质量不良程度双管齐下克服困难。②进行电力网改进，既由电力企业安装必要的设备以抑制或抵消电力扰动。目前主要采用的是第②种方法。保证供电质量的方法保证供电质量的方法无非是两个方面：21国外电能质量标准1989年,欧洲共同体决定制订电能质量的全面标准。1992年7月欧洲电工标准化委员会(CENELEC)正式颁布《公用配电系统供电特性》文件(CENELECCLC/BTTF68-6(sec)15),作为欧洲共同市场对电能质量的统一标准,并已为国际电工委员会(IEC)采用。标准共分5大类13个标准：国外电能质量标准1989年,欧洲共同体决定制订电能质量的全22国外电能质量标准1.频率(取配电系统基频10秒的平均值)(1)互联电网低压50Hz±1%(即50±0.5Hz)一年中占99%50Hz±6%(即50±3Hz)一年中占1%中压50Hz±1%(即50±0.5Hz)一年中占99%50Hz±6%(即50±3Hz)一年中占1%(2)孤立电网(如岛屿供电等)低压50Hz±2%(即50±1Hz)一年中占95%50Hz±15%(即50±7.5Hz)一年中占5%中压50Hz±2%(即50±1Hz)一年中占95%50Hz±15%(即50±7.5Hz)一年中占5%国外电能质量标准1.频率(取配电系统基频10秒的平均值)23国外电能质量标准2.电压幅值(共分7种情况)(1)慢速电压变化低压UN±10%。每周期间供电电压10分钟均方根值取95%概率大值。中压公布电压的变化为±10%UN,公布电压由电力部门规定。上述UN在2003年前,UN=230V,三相三线制的相间电压UN=230V。三相四线制的相间电压UN=400V相对中性点UN=230V。2003年后标准将变动。国外电能质量标准2.电压幅值(共分7种情况)24国外电能质量标准(2).电压波动(快速电压变化)低压：每周期间取95%概率大值(a)不发生闪变的电压波动幅值不超过5%UN(b)发生闪变的电压波动短期烈度(severity)Pst=1长期烈度Plt=0.8中压：每周期间取95%概率大值(a)不发生闪变的电压波动幅值不超过4%UN(b)发生闪变的电压波动:短期烈度Pst=1长期烈度Plt=0.8电压波动由电力系统故障和用电负荷变化引起。国外电能质量标准(2).电压波动(快速电压变化)25国外电能质量标准（3）电压突波(dip)低压一年中预期次数10~100次突波持续时间小于0.5秒突波幅度小于60%中压一年中预期次数10~100次突波持续时间小于0.5秒突波幅度小于60%（4）短时断电(电压降至零或接近零称为断电)低压每年短期断电次数几十次至几百次持续时间70%的次数小于1秒中压每年短期断电次数几十次至几百次持续时间70%的次数小于1秒（5）长时断电低压每年长时断电限制在10~50次断电持续时间超过3分钟者称为长时断电中压每年长时断电限制在10~50次断电持续时间超过3分钟者称为长时断电国外电能质量标准（3）电压突波(dip)26国外电能质量标准（6）暂时工频过电压低压不超过1.5kV中压暂时工频过电压预期值为:相对地电压×接地故障因素其中:接地故障因数(EarthFaultFactor)为:直接接地或经阻抗接地系统:1.7不接地或消弧线圈接地系统:1.7~2（7）瞬态过电压低压不超过6kV中压一般操作过电压低于雷电过电压国外电能质量标准（6）暂时工频过电压27国外电能质量标准3.电压不平衡低压及中压:负序分量10分钟均方根值不超过相关正序分量的2%。电压不平衡是由单相或两相负荷引起的。4.电压波形谐波电压：每个周期内取95%概率10分钟平均值,不超过下列限值,且总畸变率(THD)不超过8%。谐间波(Interharmonics)：出现在谐波之间的基波非整数倍数(也可分数倍数,即小于基波)的谐波,低压和中压限值相同,均规定为:谐间波电压水平应低于邻近谐波水平,IEC规定为0.5~1%UN。国外电能质量标准3.电压不平衡28国外电能质量标准5.主母线上传输信号电压在工频波上叠加一个正弦波传输信号电压或在电网电压回路上加入某种调制过的信号电压。低压及中压均规定为信号电平每日3秒平均值不超过图1的规定值。国外电能质量标准5.主母线上传输信号电压29我国电能质量的标准

五个方面:①电力系统频率允许偏差;②供电电压允许偏差;③电压允许波动和闪变;④三相电压允许不平衡度;⑤公用电网谐波。

我国电能质量的标准五个方面:30我国电能质量的标准我国电能质量的标准31我国电能质量的标准我国电能质量的标准32改善电能质量问题的装置和技术手段改善电能质量的装置和措施很多:以大功率电力电子器件为核心的新型装置可以用来有效地抑制或抵消电力系统中出现的各种短时、瞬时扰动;而常规措施则很好地适用于稳态电压调整。电能质量控制装置按功能可分为以下三大类:(1)无功补偿装置;(2)滤波器;(3)着重于解决暂态电能质量问题的统一电能质量调节器(UPQC)。改善电能质量问题的装置和技术手段改善电能质量的装置和措施很多33扰动信号的提取对于电压波动和闪变、谐波、三相不平衡这些变化相对较缓慢、持续时间较长的电能质量问题,对称分量法、谐波分析法是最常用的时域分析方法。时域仿真法的优点：数学表达式简单,物理概念明确。时域仿真法的缺点：计算量大、耗时长,不能实现实时、在线控制,因此必须采用变换的方法,快速、准确地得到所需的控制信号。傅里叶变换作为最经典的信号处理手段在电能质量检测中发挥了重要作用。目前,各种算法的离散傅里叶变换(DFT)和快速傅里叶变换(FFT)已经成为频谱分析和谐波分析的基础。扰动信号的提取对于电压波动和闪变、谐波、三相不平衡这些变化相34扰动信号的提取对于电压下跌、电压上升、瞬时脉冲以及电压瞬时中断等这类电能质量扰动,由于它持续时间短,发生时间具有很大的随机性,傅里叶变换已不能满足要求,因此必须采用新的信号分析方法,如加窗傅里叶变换、短时傅里叶变换和小波变换等。另外,将传统的分析方法与新兴的智能方法相结合也是分析电能质量问题的一个趋势。扰动信号的提取对于电压下跌、电压上升、瞬时脉冲以及电压瞬时中35扰动信号的提取谐波电流的检测与分析是电能质量分析的另一个重要方面。现有的谐波电流检测方法有基于Fryze功率定义的检测方法、模拟带通滤波器检测方法、基于频域分析的FFT检测方法、同步测定法、自适应检测法、基于瞬时无功功率理论的畸变电流瞬时检测法等,此外还有基于小波变换的时变谐波检测法、基于鉴相原理的谐波电流检测法、基于人工神经网络的谐波检测法等。其中,根据1984年由H.Akagi等人提出的瞬时无功功率理论的谐波电流检测法实时性强,在有源滤波方面得到了广泛的应用。但这一方法忽略了零序分量的影响,在电压有畸变的情况下求出的谐波电流与实际值是有差别的,采用基于广义瞬时无功功率理论的dq0变换则能更精确地实时检测出谐波电流。扰动信号的提取谐波电流的检测与分析是电能质量分析的另一个重要36控制策略一旦检测、分析出存在的有关电能质量问题的信息,就必须采用有效的控制方法消除或抑制这些信息。采用何种控制方法与电能质量问题类型以及控制装置密切相关。传统方法：一些用于稳态电压调整的装置,如并联电容器、并联电抗器、变压器分接头等都是机械式的,它们对电能质量问题反应速度慢、控制不精确、调节能力有限,过去一般采用手动控制的方法。现代方法：现在有一部分装置采用了自动投切的方法,其控制策略既有非常简单的开环控制,也有采用模糊控制、智能控制等现代控制策略的。控制策略一旦检测、分析出存在的有关电能质量问题的信息,就必37目前常用的控制方法基于电力电子技术、通过变流器与电力系统相连接的电能质量控制装置,例如SVG(静止无功发生器)、APF(有源电力滤波器)、DVR(动态电压恢复器)、DSTATCOM(即并联型DVR)、UPQC等的控制方法更多。对变流器PWM控制技术是目前最常用的控制方法,通过调节导通角δ和调制脉宽θ可以四象限控制能量存储装置与电网间的有功或和无功交换,而且可以有效地抑制交流侧的谐波。目前常用的控制方法基于电力电子技术、通过变流器与电力系统相连38控制方法的分类根据提取出的电能质量扰动信号来确定最终变流器的触发信号,目前研究及应用比较广泛的控制方法有以下几种:a.PID控制h.模糊逻辑控制b.滞环比较控制i.人工神经网络(ANN)c.空间矢量控制d.无差拍控制e.反馈线性化f.非线性鲁棒控制g.自适应控制控制方法的分类根据提取出的电能质量扰动信号来确定最终变流器的39PID控制a.PID控制:这是电力系统中最常用的方法,其理论完善、鲁棒性强、稳定性好、稳态精度高,易于在工程中实现。经典PID控制采用比例、积分、微分等典型的控制模块,加上几种校正网络,能改善系统动态、稳态性能。但PID控制也存在响应有超调、对系统参数摄动和抗负载扰动能力差等缺点,因此出现了变参数PID控制、将PID与变结构控制相结合等控制方法。PID控制a.PID控制:这是电力系统中最常用的方法,其理40滞环比较控制b.滞环比较控制:目前在跟踪谐波电流方面应用最广泛的控制方法是滞环比较控制。滞环比较控制的原理是将被控制量与它的给定值在给定范围内进行比较以确定电能变换器开关元件的开关时序。滞环比较控制具有反应速度快、控制精度高、容易实现和不需要了解负载特性等优点;主要缺点是开关频率不固定,用于三相三线系统时有严重的相间干扰,在负载换路时被控制量往往不能得到有效控制等。与矢量控制等方法相结合可以有效地克服上述缺点。滞环比较控制b.滞环比较控制:目前在跟踪谐波电流方面应用最广41空间矢量控制c.空间矢量控制:空间矢量控制的原理是将测量得到的基于三相静止坐标系的交流量(abc)经过Park变换得到基于两相旋转坐标系的直流量(dq),实现解耦控制,具有良好的稳态性能与暂态性能。常规的矢量控制方法需要进行复杂的正弦、反正切函数运算,一般采用DSP进行处理;为了缩短实时运算时间和降低对硬件的要求,可以采用一些简化算法。空间矢量控制c.空间矢量控制:空间矢量控制的原理是将测量得到42无差拍控制d.无差拍控制:K.P.Gokhale等人在1987年首先提出逆变器无差拍控制方法,它的主要思想是根据系统的状态方程和当前的状态信息推算出下一周期的开关控制量,最终达到使输出量跟踪输入量的目的。采用无差拍控制可以消除稳态误差,并在最短的时间内结束过渡过程;但它也存在鲁棒性较差、瞬态响应超调量大、计算实时性强因而对硬件要求很高等缺点。采用带扰动状态观测器的无差拍控制或最优预见控制技术都可以大大改善无差拍控制的性能。无差拍控制d.无差拍控制:K.P.Gokhale等人在143反馈线性化和非线性鲁棒控制e.反馈线性化:直接反馈线性化(DFL——directfeedbacklinearization)方法即通过对系统非线性因素的精确补偿,将原系统转换为线性系统,即可用线性控制理论加以控制。f.非线性鲁棒控制:考虑SMES(超导储能装置)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。以某种性能指标的优化为设计依据的鲁棒控制理论最典型的代表就是加拿大学者G.Zames于1981年开创的H∞控制理论。该理论目前已经发展得比较成熟,成为分析和设计不确定系统的有力工具。反馈线性化和非线性鲁棒控制e.反馈线性化:直接反馈线性化(D44自适应控制g.自适应控制:实际的SMES系统在运行过程中必然会受到负载扰动及其他环境因素变化的影响。采用常规的控制器,以一组不变的控制器参数去适应各种变化显然难以取得满意的结果。自适应控制方法可以在线辨识系统模型,然后根据系统模型和控制指标及时整定控制器参数,实现高精度控制。自适应控制g.自适应控制:实际的SMES系统在运行过程中必然45模糊逻辑控制h.模糊逻辑控制:用经典控制理论的“频域法”和现代控制理论的“时域法”设计控制器时,必须知道被控对象精确的数学模型。自适应控制、自校正控制虽然在很大程度上降低了对建模精度的要求,但需要使用大量的先验数据,而且要对模型进行在线辨识,算法复杂、计算量大,限制了其应用范围。模糊控制作为一种智能控制方法,不需要对系统建立精确的数学模型,通过对系统特征的模糊描述,可以大大降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。模糊控制有较强的鲁棒性,对外来干扰、过程参数变化和非线性因素均不敏感。但模糊控制存在稳态误差,在工作点附近容易引起小范围振荡。可以将其他控制方法与模糊控制相结合,如变结构控制、人工神经网络等,从而改善模糊控制的性能。模糊逻辑控制h.模糊逻辑控制:用经典控制理论的“频域法”和现46人工神经网络i.人工神经网络(ANN):人工神经网络具有自适应和自组织能力,可以根据输入、输出学会它们之间的非线性关系,而不需要系统的数学模型;ANN的容错性和自适应性可以应付复杂系统在运行过程中的众多不确定因素,提高系统的抗干扰能力;ANN固有的并行结构和并行处理能力使它可以快速处理系统的大量数据。人工神经网络i.人工神经网络(ANN):人工神经网络具有自适47改善电能质量的装置改善电能质量的16种装置(1)有源电力滤波器或调谐滤波器APF(TF)(9)避雷器(SA)(2)蓄电池储能系统(BESS)(10)超导磁能系统(SMES)(3)配电静止同步补偿器(DSTA-TCOM)(11)静止电子分接开关(SETC)(4)配电串联电容器(DSC)(12)固态断路器(SSCB)(5)动态不间断电源(DUPS)(13)固态切换开关(SSTS)(6)动态电压恢复器(DVR)(14)静止无功补偿器(SVC)(7)机械切换开关(MTS)(15)可控硅操作的电容器(TSC)(8)功率因素控制器(PFC)(16)不间断电源(UPS)改善电能质量的装置改善电能质量的16种装置4816种装置的功能16中设施的作用各不相同，对前述11种电能质量扰动，除频率偏差，谐波外，可分别予以解决，见下图：16种装置的功能16中设施的作用各不相同，对前述11种电能质49改善电能质量的装置固态断路器(SSCB)

固态断路器的主要功能是可在少于0.5周波内将电源侧故障馈线快速断开,但可通过涌流和故障电流几个周波(此即负荷侧的下游故障),且能对下游故障电流进行限流。

改善电能质量的装置固态断路器(SSCB)50固态断路器(SSCB)原理图固态断路器(SSCB)原理图51固态断路器(SSCB)原理SSCB由可控硅整流器(siliconcontrolledrectifierSCR)元件和可关断晶闸管(GateTurnOffGTO)元件以及限流电抗器和ZnO避雷器等组成。SSCB的容量取决于所用的SCR及GTO的额定容量和运行特性。GTO可在控制侧施加一个关断脉冲后立即断开电流,因此可在小于0.5周波内完成断路动作。固态断路器(SSCB)原理SSCB由可控硅整流器(sili52SSCB配置接线图GTO开关中的GTO元件是组装在反向并联(背对背并联)的空气冷却模件中。要得到能用于配电系统中SSCB所需的电压和容量,就要将模件串并联,成为SSCB的各相组件。SSCB在配电系统中的配置是和常规的机械断路器配合使用的,以节约投资,其接线示意图如下：SSCB配置接线图GTO开关中的GTO元件是组装在反向并联(53SSCB的用途固态断路器SSCB的用途很广泛,(a)可用作带STATCOM的断路器以保证要求严格的负荷的可靠供电;(b)可以两台联动成为快速切换开关;(c)可以和限流器并联使用;(d)可以用作大电动机的软起动器;(e)也可用作配电系统的母联开关。目前,SSCB的用途还在发展中。SSCB的用途固态断路器SSCB的用途很广泛,54固态切换开关SSTS是用来替代常规机械断路器,以便将电力负荷快速地从一条馈线切换到另一条馈线上当然也可切换到一个不间断电源系统上。固态切换开关(SSTS)固态切换开关SSTS是用来替代常规机械断路器,以便将电力负荷55为了使切换开关能有效发挥作用,相关的配电系统必须满足下列要求:(1)两条馈线要来自不同的变电站;(2)后备馈线要有备用配电容量;(3)变电站要有备用配电容量;(4)要有优质电能的可靠输送。图为SSTS的负荷侧电压在切换前、切换中和切换后的变化曲线。可以清楚地看到切换过程只有10ms(图中的0.01s),故对负荷不会有影响。为了使切换开关能有效发挥作用,相关的配电系统必须满足下列要求56DSTATCOM是采用脉宽调制(pulse-widthmodulationPWM)技术的与电力系统并联的电压源变换器。DSTATCOM能替代常规的电压和无功控制元件、有载分接开关、电压调整器和自动投切电容器。配电静止同步补偿器(DSTATCOM)DSTATCOM是采用脉宽调制(pulse-widthmo57动态不间断电源(DUPS)DSTATCOM如和SSCB及一个储能装置(例如BESS)联用,SSCB安装在系统电源和敏感负荷之间,而DSTATCOM及BESS则和敏感负荷并联安装,这样的综合装置称为动态不间断电源(DUPS)。当发生断电时,SSCB立即将敏感负荷和电力系统隔离,而DSTATCOM则从BESS将电能供给敏感负荷。发生断电到重新供应电力的间隔时间极短,可使敏感负荷“感受”不到曾瞬时断过电,因而成为名副其实的不间断电源。

动态不间断电源(DUPS)DSTATCOM如和SSCB及一58动态电压恢复器(DVR)DVR就像一台DSTATCOM,也有一台变压器,一个由SCR和GTO组合起来的变流器和一个储能装置,但变压器是串接在线路上向敏感负荷供电。补偿是双向的,既能提高已下跌的电压,也能降低已升高的电压,其响应时间极短,完全可使要求严格的负荷和敏感负荷“感受”不到电压波动。动态电压恢复器(DVR)DVR就像一台DSTATCOM,59电能质量课件60功率因素控制器(PFC)用于校正工厂功率因素的无功功率补偿是使用获得生产过程高效率和避免不良功率因数罚款的必要条件。迄今的常规装置是按无功功率要求进行投切的并联电容器。这种投切操作会对电力系统导致快速操作突破而造成用户的工序中断(或数据损失)和设备损坏(例如电路板)特别是会影响目前常用的电子设备的寿命。所以常规功率因数校正设备虽提供了功率因数的解决办法但又对用户形成为一个电能质量的干扰源。近年开发的功率因数控制器(PFC)可重点解决常规设备的这种缺陷并提供了一个革新的综合解决办法。功率因素控制器(PFC)用于校正工厂功率因素的无功功率补偿是61功率因素控制器(PFC)功率因素控制器(PFC)62超导磁场储能系统(SMES)

SMES一般由4个部分组成,它包括超导线圈和对电网连接的电力调节系统(powerconditioningsystem，PCS)两个主要部分以及冷却系统和控制管理系统两个辅助部分。电力调节系统PCS是SMES与公用电力网或专用用户的接口。PCS将输入的交流电变换成直流电送给SME储存起来,再根据需要将直流电逆变为交流电送给电力网或用户。PCS装置是由可控硅整流器(SCR)和可关断晶闸管(GTO)混合配置的换流器.超导磁场储能系统(SMES)SMES一般63电能质量课件64大型SMES的储能功能主要用作电力网的可调发电电源,对电力网进行控制和调节,如频率控制、增加旋转备用容量、动态快速响应和削峰填谷调平负荷以及防止系统解列和瓦解等。大型SMES的功率可高至1000MW及以上、储能容量可达1000MWh左右,以至最终可和抽水蓄能电站相竞争。SMES和抽水蓄能电站相比有其优点,如不受地形限制,可建造于负荷中心等。但因费用过高、尚有若干应用技术问题有待解决以及超导材料的不断发现改进和成材问

题,目前大型SMES尚未实现。中型SMES主要适用于大功率远距离输变电系统,其主要功能有:(1)提高输电稳定性,可瞬时吸收过剩能量,避免系统解列,与现有大电网稳定装置(如电气制动等)相比,有响应速度快、过剩能量能回收等优点。(2)进行电压/无功支持,可使电压水平极为稳定,波动很少。(3)调节负荷,将负荷曲线调平。中型SMES的储存能量并不大但应有相当大的功率容量例如200MVA。中型SMES已在有的发达国家中投入使用。小型SMES一般为0.5～10MVA,其作用主要是改善电能质量和提高供电可靠性。SMES可同时控制和调节有功和无功,且有功和无功可完全互不相关地控制。

装置的分类大型SMES的储能功能主要用作电力网的可调发电电源,对电力网65有源电力滤波器(APF)

消除谐波影响的常规装置是L-C滤波器,近年来,已开发出以大功率电力电子元件为基础的有源电力滤波器,用来解决谐波问题。有源电力滤波器APF的基本原理是利用电力电子技术动态地产生一个与谐波源相反的谐波,从而有效地消除其影响。APF的结构与DSTATCOM类似,主要是一台逆变器(Inverter),其动作原理也相似,当系统出现谐波时能作出快速响应,立即向电力系统注入具有适当幅值、相角和频率的电流,使系统电压立即恢复正常。APF的一个重要特性是能针对谐波源的第13次及以下各次谐波同时发出相应于各次谐波的电流,从而可全面消除第13次及以下各次谐波的影响。对于第13次以上谐波,则需与L-C装置联用器(APF)有源电力滤波器(APF)66APF与常规的L-C的比较(1)

APF可瞬时检测出各次谐波(根据傅里叶分析),并瞬时检测出p和q。L-C滤波器需事先测定无功电力的分配和发生共振的技术条件和严重程度,而事先测定的数据往往和实际运行情况有差别,从而影响其准确性。(2)APF能大范围补偿第13次及以下的任意频率的谐波,13次以上的高次谐波则需与L-C滤波器联用,通常其幅值(即L-C滤波器容量)都很小。常规L-C滤波器则完全不同,需要事先测定各次谐波的分量并分别设置各次谐波的调谐装置,不仅数量多、费用大而且往往不能完全符合实际运行工况,因而影响滤波效果。(3)APF可不受温度影响,而L-C装置会因温度变化而影响其调谐效果。(4)APF能动态地适应谐波源的各次谐波,因此不会发生过负荷。L-C装置则是以固定容量应付变化的谐波量,因此有发生过负荷的可能性。(5)APF能动态地发出(或吸收)无功电力,以补偿系统无功电力的需要。L-C装置则以固定无功容量对系统补偿,不可能保持无功电力的完全平衡。

APF与常规的L-C的比较(1)

APF可瞬时检测出各次谐67江苏电网电能质量管理工作现状

江苏省开展电能质量的管理工作较早,1986年省电力试验研究所就开展了普测工作,如较有代表的是对苏州供电局6个变电站的普测。1990年至1994年开展了全省范围内的谐波普查,先后对苏州、无锡、南京、南通、镇江、淮阴、徐州等地进行了全面或针对性的调查,调查了40个变电站和30个用户的100多条母线、200多条线路,对500kV至380V进行普查,基本覆盖了所有电压等级,为全面了解江苏电网的谐波污染情况积累了宝贵资料。从1991年张家港第一台超大功率电弧炉投产以来,江苏省先后有15台大功率电弧炉投产,其供电容量达1500MW左右,加上其他类型的谐波源,这些大型电弧炉负荷均接入系统220kV等级,给江苏电网的供电质量带来极大影响。计算机的普及、电力电子技术的应用,加之城市地铁工程的发展,电能质量问题在城市配电网中显得愈来愈突出。今后电气化铁路的发展也是要关注的问题之一

江苏电网电能质量管理工作现状江苏省开展电能质量的管理工作较68电能质量课件69苏州电网电能质量监测系统

计划在苏州供电公司所属的七个变电所,安装电能质量在线监测装置,选择安装电能质量监测装置的变电所共分两类,即苏州工业园区和高新开发区变电所、及给大型冲击性负载(张家港钢厂、苏州钢厂)供电的变电所,并基于苏州电力局域网,构建电能质量在线监测网络,形成变电所在线监测、苏州供电公司电能质量监测数据管理系统、江苏省电能质量监测中心数据管理系统的分层、分级监测管理网络。苏州电网电能质量监测系统计划在苏州供电公司所属的七个变电所70电能质量课件71电能质量课件72电能质量课件73云南电网电能质量在线监测系统本方案是通过应用相关的测量、网络和通信技术,构建电网电能质量监测网络,对电网的谐波、电压波动和闪变、电压不平衡、频率和电压偏差等电能质量参数进行实时的在线监测、分析和处理。因为系统是建立在网络平台上,可以对被测区域内各变电站所有测量点的数据进行收集汇总处理,以分析电网谐波的潮流和规律,为预先解决电网电能质量故障隐患,事后分析事故原因和电能质量问题综合治理提供可靠保证。云南电网电能质量在线监测系统本方案是通过应用相关的测量、网络74

系统结构

该系统结构为三层分布式网络结构,第一层为测量单元;第二层为主控单元,第三层为后台数据库和数据发布系统,主要由服务器和终端组成。第一层和第二层之间采用Rs485(232)总线通讯,第二层和第三层之间通过网络通讯,见图。

系统结构

该系统结构为三层分布式网络结构,第一层为测量单75湖南电网电能质量分析湖南电网存在以下几个方面的问题①电力供需矛盾严重地影响了电网的电能质量。在缺电局面下,由于用户争相超计划用电,既容易导致电网频率降低,又容易造成电压偏低;而在电力供需相对平衡时,各投资方的发电厂为了抢占发电市场份额而抢发电量,易造成频率过高。湖南电网电能质量分析湖南电网存在以下几个方面的问题76湖南电网电能质量分析②电网结构的缺陷影响了电能质量。湖南电网500kV与220kV环网运行下为保证系统的稳定运行,对500kV下网功率(正常方式下为1500MW)和220kV反送500kV功率(正常方式下为200MW)都作了一定限制,但会经常出现这种情况,即在系统高周波运行的情况下,500kV下网功率超过了稳定极限,因而只好加大220kV电网出力,这样更加抬高了系统频率;而在系统低频率运行的情况下,由于受上网极限的限制,又不能加大220kV电网出力,因而对系统低频率状态无法干预。同样地为了保证系统电压合格,在低谷时段被迫开断部分线路运行,这样就打破了系统的正常结构和运行方式,对系统的安全稳定运行造成了较大的危险。湖南电网电能质量分析②电网结构的缺陷影响了电能质量。湖南电网77湖南电网电能质量分析③发电厂的产权关系影响了电能质量。在发电机组利用小时普遍偏低而系统频率普遍偏高的大环境下,各种不同产权关系的电厂为了追求自己的最大利益,抢占发电市场份额,经常利用有关规章制度的漏洞抢发有功电量,而对不计费的无功出力的调整不积极,只考虑本厂的厂用电压合格,不顾系统电压的调整。湖南电网电能质量分析③发电厂的产权关系影响了电能质量。在发电78湖南电网电能质量分析④发电厂的调节性能较大地影响了电能质量。湖南电网内峰谷差一直比较大,而火电机组调峰幅度有限、高温高压的火电机组还不能做到启停调峰;水库调节性能较差且来水时间比较集中,同时承担了华中主网较大的调峰任务,还要承受小水电和小火电的冲击,所以湖南电网的调峰任务非常重,每年水电都要被迫弃水调峰。在丰水季节,远离负荷中心的水电开机方式大、而火电开机方式(主要在负荷中心)较小,这样受端地区的电压就普遍偏低,电压稳定性问题较为突出,而由于大部分水电机组不能进相运行,因而造成了送端电压普遍偏高。湖南电网电能质量分析④发电厂的调节性能较大地影响了电能质79湖南电网电能质量分析⑤调度关系影响了电能质量。湖南电网内装机容量最大的五强溪电厂和水库调节性能最好的东江电厂均归华中网调直接调度,其容量就占了湖南总容量的25.6%,极大地影响了湖南电网的调频和调压,尤其是电压调整。在湘南开机方式较大的情况下,网调有时为了调整系统频率加大东江电厂的出力,就经常造成湖南电网内220kV东鲤线、鲤酃线等线路过载,给湖南电网的安全、优质、经济运行造成了极大的危害。为保证系统稳定,被迫降低鲤渔江、欧阳海等湘南电厂的出力,从而被迫承担系统低频率责任。五强溪电厂对湖南500kV电网的电压和有关220kV变电所的电压、东江电厂对整个湘南电压的调节都是至关重要,但运行中对这两个厂的无功出力调整不够,未发挥这两个电厂的无功调节能力,给湖南电网的电压调整带来了较大困难。当天气等因素造成全网负荷波动很大时,华中网调直接调度的发电厂的发电计划又不作相应调整,这种突变的负荷(有时高达400~500MW)全部要靠湖南电网调度的发电厂来承担,因而调整任务相当大,有时不可避免地要承担频率波动的责任。湖南电网电能质量分析⑤调度关系影响了电能质量。湖南电网内装机80湖南电网电能质量分析⑥负荷侧的管理水平影响了电能质量。随着国家产业结构的调整,人民生活水平的提高,负荷构成、性质、特点和规律等都发生了较大的变化,对这些情况不熟悉,则加大了提高电能质量的难度。加强对这些情况的调查和研究,作好负荷预计工作,对提高电能质量有着至关重要的意义。湖南电网电能质量分析⑥负荷侧的管理水平影响了电能质量。随着国81湖南电网电能质量分析⑦其他方面的原因。如过去采用的力率电价政策,现在就对电能质量的提高造成了一定的负面影响。并网运行的小水电、小火电的电价、上网电量、无功出力的管理措施,对电能质量的影响也非常大。湖南电网电能质量分析⑦其他方面的原因。如过去采用的力率电价政82改善湖南电能质量的措施(1)(1)加大宣传力度,各方面人员都要高度重视电能质量。电力既是商品,就应该遵循商品的基本规律:质量是商品的生命。应向社会各方面广泛宣传重视电能质量,请广大用户监督电能质量。在电力系统内部,则应有质量忧患意识和牢固树立质量是企业立足之本的观念,各级人员都要高度重视,向用户提供优质电能既是电力企业服务的宗旨,也是赖以生存的根本。改善湖南电能质量的措施(1)(1)加大宣传力度,各方面人员都83改善湖南电能质量的措施(2)(2)加强管理。在现有的物质条件下,加强管理是提高电能质量的最重要手段。加强管理分两个方面,首先要加强对发电市场的管理,应避免发电市场的无序竞争,使发电市场的竞争朝有序、规则和透明的方向发展。加强对发电市场的管理,现在最重要的是开展好发电市场的商业化运营工作,用经济手段促使各发电厂商在追求自己最大利益的同时,一定要满足整个系统电能质量的需要;同时要求各发电厂要加强内部管理,切实作好设备整治,使发电机组的调峰、调压能力均能满足设计要求和系统需要,保证发电机组能随时开得出、带得稳和调整得好。其次是加强负荷侧的管理,对负荷的组成、性质、特点和规律都应有充分的认识和把握,才能更好地做好负荷预计工作,为合理地安排系统运行方式和保证电能质量打下坚实的基础;对并网运行的小水电、小火电应从政策上、经济上督促和鼓励其参与系统电能质量的调节;同时要作好超负荷限电和事故拉闸的充分准备,以保证系统的安全和电能质量。加强管理的关键是加强电网调度管理,真正做到统一调度,保证调度命令的顺畅执行,坚决杜绝对调度的非法干预;在现有的调度模式下,应首先争取华中网调的理解与支持,充分运用华中主网的优势,发挥五强溪、东江两个网调直调厂的调节能力来保证湖南电网的电能质量,同时要积极探索新形势下最适合于电网运行规律的调度模式,以便更好地保证电能质量。改善湖南电能质量的措施(2)(2)加强管理。在现有的物质条件84改善湖南电能质量的措施(3)(3)改善结构。首先是改善电源结构,湖南电网水电比重高达48%,本来是个难得的优势,但水电来水时间集中、水库调节性能较差,这给湖南电网的运行带来丰水期不得不弃水调峰、枯水期系统又缺电的困难,因此以后应注重调节性能较好的电厂的建设,尤其是对抽水蓄能电厂的建设应早作准备,对径流式或周调节的水电厂的建设应放缓节奏,对调节性能较好的火电机组(300MW及以上机组)应早上自动发电控制(AGC),对125MW机组要求做到启停调峰,要加强负荷中心电源的建设。其次是改善电网结构,最重要的是500kV菱形网的完善和加强(新增500kV电抗器、改造双环网、增加下网点等),使其成为湖南电网的中流砥柱,同时要尽早研究解开500kV与220kV电磁环网问题,从根本上解决既影响系统安全、经济运行,又影响电能质量的隐患;要加强零陵、邵阳和湖区等边远地区的电网建设,以保证这些地区的供电可靠性和电能质量;要抓住国家实施“两改一同价”工程的难得机遇,加紧改善城市和农村电网,真正使用户能用上放心电和满意电。改善湖南电能质量的措施(3)(3)改善结构。首先是改善电源结85海南电网谐波问题近年来,随着南海经济的蓬勃发展与招商引资的不断扩大,南海电网中有色金属冶炼、金属加工、大功率变频调速及交直流电焊设备等谐波源负荷高速增长。众所周知,谐波源负荷产生的谐波会对电网造成严重污染,威胁电网设备的安全运行,加大设备损耗,同时导致计量不准,直接影响供电企业经济效益。表为南海电网2005年~2007年谐波源客户检测结果。从谐波检测结果可以看出,参加谐波源检测的客户中平均有接近半数的检测点注入电网的谐波电流超过国家标准范围。海南电网谐波问题近年来,随着南海经济的蓬勃发展与招商引资的不86海南电网谐波源客户检测结果海南电网谐波源客户检测结果87谐波源治理的技术措施（1）1)在谐波源就近装设滤波装置是限制谐波超标的主要方法之一。滤波装置分为无源滤波、有源滤波和混合型滤波装置等。用户应根据谐波设备的实际工况特点选择滤波方式,对负荷变化不大,谐波超标次数种类不多的,可采取简单经济的无源LC滤波器来滤波,但需结合负荷工况实现分级投入,以确保运行工况在低负荷时也不会谐波超标;而相对于负荷变化较大,谐波超标次数种类较多时,可以采用有源滤波器与LC滤波器混合使用方式,首先利用结构简单、成本低的LC滤波器分担大部份补偿消谐任务,再利用有源滤波器优良的补偿性能,两者结合,既克服有源滤波容量大、成本高的缺点,又可使整个系统取得良好的性能,达到对复杂负荷工况的谐波消除效果。谐波源治理的技术措施（1）1)在谐波源就近装设滤波装置是限制88谐波源治理的技术措施（2）2)对谐波源客户安装在线监测系统。例如南海供电局以110kV水头、太平变电站、以及大沥镇涛联铝材厂、建宝铝业有限公司作为试点各安装了一套电能质量在线监测系统,能连续对监测点的电能质量进行实时监控,对超标的电能质量问题发出告警,统计电压的合格率和谐波、闪变等电能质量参数,并自动生成表格和分析报告。管理人员可以在局域网内方便的调用和处理数据,在线查看电能质量及各种告警,大大提高工作效率,从而有效地掌握南海10kV电网的电能质量状况。在线监测系统的安装,使供电企业能够实时掌握客户的谐波情况,及时发现电力客户存在谐波超标的潜在危害,同时大大减少了对谐波客户每年现场测试的工作量,提高了工作效率。谐波源治理的技术措施（2）2)对谐波源客户安装在线监测系统。89谐波源治理的技术措施

（3）,(4)3)为防止客户不投入滤波装置,应要求谐波用户的滤波装置总开关与谐波源设备总开关之间装设联锁装置,达到同时投切功能,确保谐波源设备投入运行时,滤波装置同期投入。4）为督促谐波源客户采取治理谐波措施,可以在客户的无功补偿装置控制系统中增加谐波检测功能,一旦谐波超标就自动退出无功补偿装置,用功率因数不达标的约束条件促使客户积极采用滤波措施。谐波源治理的技术措施

（3）,(4)3)为防止客户不投入滤波90谐波源治理的技术措施

（5）,(6)5)在条件允许的情况下采取合适的变压器接线方式。例如建议客户采用接线方式为Δ/Y的变压器,使3N次谐波电流与配电系统相隔离。6)增加整流装置的脉动数。整流装置是电网中的主要谐波源,它的特征谐波电流次数与脉动数有关,当脉动数增多时,整流器产生的谐波次数也增高,而谐波电流与谐波次数近似成反比,因此一系列次数较低、幅度较大的谐波得到消除,谐波源产生的谐波电流将减少。谐波源治理的技术措施

（5）,(6)5)在条件允许的情况下采91唐山电网谐波问题近年来,由于唐山地区轧钢、电弧炉等谐波源用户大量入网,使唐山电网局部电压畸变率、电压闪变和谐波电流严重超标,影响了唐山电网的电能质量。为确保唐山地区电网安全、稳定与经济运行,从2004年11月开始唐山供电公司对唐山电网10kV专线、35kV及以上的谐波源用户进行了谐波测试工作。测试结果详见表。唐山电网谐波问题近年来,由于唐山地区轧钢、电弧炉等谐波源用户92电能质量课件93治理措施(1)唐山供电公司本着“谁干扰、谁污染,谁治理”的原则,有计划、有步骤地对谐波源用户开展谐波测试工作。1)电力供应与供电质量是不可分割的。谐波治理通常采用变电所集中治理和非线性用电设备处分散治理两种方法。唐山供电公司在110kV侉子庄变电站进行了谐波治理,主要采用SVC(FC+TCR型)装置采用晶闸管串作为相控元件,根据变电站及用电负荷的具体情况和无功控制策略,改变与电抗器串联的晶闸管的导通角,从而连续改变通过电抗的电流大小,以达到连续平滑调节无功功率的目的。在110kV稻地变电站进行了谐波治理,主要采用MCR+FC型SVC静止无功补偿装置,根据变电站及用电负荷的具体情况和无功控制策略,以达到连续平滑调节补偿装置无功功率的目的。FC为滤波器回路,既可以补偿无功功率,又可以实现谐波滤波。通过MCR回路的感性无功功率的跟随作用,可以对无功功率进行动态补偿,做到即时跟随电网无功变化,自动迅速补偿平衡无功功率、提高功率因数、消除谐波、抑制电压闪变、稳定母线电压。治理措施(1)唐山供电公司本着“谁干扰、谁污染,谁治理”的原94治理措施(2)2）把好新入网谐波源用户这一关。唐山供电公司加强对谐波源用户的管理,与新入网谐波源用户签订“谐波源用户谐波测试通知书”,当用户负荷达到60%以上时,对谐波源用户进行谐波测试,对谐波超标的用户下达“整改通知书”,限期整改。整改后,对谐波进行复测,复测合格可以正常用电,复测不合格,继续整改,直到谐波满足国家标准为止。治理措施(2)2）把好新入网谐波源用户这一关。唐山供电公司加95治理措施(3)3）谐波源用户的谐波治理。谐波治理的另外一种方法是分散治理。长期以来,由于用户对谐波的危害认识不足,用户方谐波一直得不到有效的控制。尽管国家已经明确规定了,谐波治理依据“谁污染,谁治理”的原则,但由于缺乏有效的制约手段,在实际工作中,供电公司往往只能局限于对有治理愿望的或只有在治理谐波的同时,能获得立即见效的利益时,用户才肯投入资金进行谐波治理。譬如:由于用户在电气设备设计、安装时未考虑谐波影响,实际使用中电容器无法投入,月度功率因数偏低,造成电费扣罚,数额大的用户每月达几千甚至上万元,用户不得不下决心进行谐波治理;由于谐波原因,造成用户正常生产与产品质量受损;谐波会使交流电压波形严重失真,从而导致部分电机运行过程中发热,甚至烧毁电机;谐波也会影响电子设备工作精度,使精密机械加工的产品质量降低;当谐波严重超标,影响本企业的安全运行。以上几种原因,用户为了保证正常连续生产,不得不下决心进行谐波治理。治理措施(3)3）谐波源用户的谐波治理。谐波治理的另外一种方96治理结果2007年对用户进行了谐波治理,结果见表(以用户1-用户3为例)：从复测结果看,谐波治理后,滤波效果较好。不仅起到了滤除谐波的目的,而且相应的提高了功率因数。治理结果2007年对用户进行了谐波治理,结果见表(以用户1-97怀远县电网的无功优化怀远县城乡10kV配电网线路建设年久,由于之前对电能质量的重视程度较低,农网一、二期改造基本没有投入,受供电半径大和负荷季节性变化强等因素影响,线路损耗大(国一流供电企业要求线损率≤6%)、功率因数低、无功缺口大。因此,降损节能、提高配电网供电质量和供电企业的经济效益是我们目前面临的艰巨任务和迫切需要解决的问题。解决此问题的措施有加大导线截面、缩短供电半径和增加电源点等,但这些方法实施起来投资较大、周期长,较为困难。因而采用随线补偿方式,在线路上加装分散固定的无功补偿装置或无功自动补偿系统;具体做法如下。怀远县电网的无功优化怀远县城乡10kV配电网线路建设年久,98无功优化措施（1）(1)通过调度自动化采集分时段数据,从提高功率因数和降低线损角度通过如下公式来计算确定补偿容量。无功优化措施（1）(1)通过调度自动化采集分时段数据,从提高99无功优化措施（2），(3)(2)根据计算结果,采用分散固定补偿的方式在线路上增加适当容量的补偿装置,如FWZ-104型无功自动补偿设备。需要注意,容量不可配置过大,防止低谷时向系统反送无功。(3)根据负荷分布情况确定设备安装位置,如沿线均匀分布。最佳补偿位置在线路长度的2/3处,如补偿容量为2/3QC,此时线损下降最大,下降率为88.9%。如经济条件较好,适当增加补偿点和相应无功补偿容量,效果更佳。无功优化措施（2），(3)(2)根据计算结果,采用分散固定补100无功优化措施（4）对于公用配变,普遍采用低压随器补偿方式。农网的配变,尤其是综合用户配变,普遍存在负荷轻、在低谷时负载接近空载的现象。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功。目前怀远县的公用配变多为动态补偿,效果较为理想,不仅提高了电能质量,还增加了配变负载率,节能降损。无功优化措施（4）对于公用配变,普遍采用低压随器补偿方式。农101无功优化效果通过近2年的无功管理,怀远电网的整体性能有所提高,现以燕集变电站为例对其无功管理的效果进行分析。图1为35kV燕集变电站一次接线示意图,图2为燕集变电站4条10kV出线的功率因数。无功优化效果通过近2年的无功管理,怀远电网的整体性能有所提高102无功优化效果从图2可以看出,燕集变电站各条10kV线路功率因数都有了很大的提高。35kV燕集变电站4条10kV出线原来综合线损一直居高不下,大约在18%左右,实施无功电压管理以后,综合线损由原来的18%下降到9%,功率因数由原来的0.85上升到现在的0.94,效果明显。无功优化效果从图2可以看出,燕集变电站各条10kV线路功率103电能质量监测技术的发展趋势(1)电能质量监测的基础理论研究。包括电能质量的含义，界定方法和评价体系的研究，各功率成分的定义及物理意义研究等。(2)电能质量指标的科学监测方法建立。各种电能质量指标均有合理的计算分析方法，建立电能质量指标计算分析程序和数据库，同时还应建立电能质量监控装置的系统仿真模型电能质量监测技术的发展趋势(1)电能质量监测的基础理论研究。104电能质量监测技术的发展趋势(3)实现在线监测。随着电子技术的进步和传感器技术，光纤技术，计算机技术，信息技术等发展和向各领域的渗透，系统监测技术广泛采用这些先进的科研成果，使在线监测逐步走向实用化阶段。(4)虚拟化与网络化检测。虚拟仪器是建立在标准化，系列化，模块化，积木化的硬件和软件平台上的完全开发的系统，结合电力系统的应用，开发应用虚拟仪器技术建立的高速，高效，大容量，多功能，智能化的电能质量实时监测系统。电能质量监测技术的发展趋势(3)实现在线监测。随着电子技术的105电能质量监测技术的发展趋势(5)新的SCADA系统的研制。采用Internet技术，面向对象技术，神经网络以及JAVA技术等技术，并继续扩大SCADA系统与其他系统的集成。此领域的难点是电流电压的同时测量，数据量大，因此需要强大的数据库及相应的分析软件来对各种电能质量问题进行系统分析，提高电能质量的监测水平。电能质量监测技术的发展趋势(5)新的SCADA系统的研制。采106电能质量课件107电能质量电能质量讲座主要内容电能质量问题的重要性电能质量的基本概念电能质量相关国家标准改善电能质量问题的装置和技术手段一些实际应用案例电能质量监测技术的发展趋势讲座主要内容电能质量问题的重要性109电能质量课件110电能质量课件111电能质量课件112电能质量课件113电能质量课件114电能质量课件115我国电网电能质量问题更大故障率与供电可靠性差据1995年203个供电局/电业局统计，平均供电可靠率仅为99.075%；电压波动大。我国部分城网电压合格率仅为82%~86%；供电网谐波污染严重。变流电源、家用电器、冶金、化工企业大型冲击电源、电气化牵引设备等都是主要的谐波源，造成电压波形畸变、电压波动、闪变和三相不平衡。

我国电网电能质量问题更大故障率与供电可靠性差116电能质量问题危害实例1984年，大同第二发电厂中的发电机负序电流过负荷保护受到电气铁道所产生的过大负序电流和谐波电流而动作切机，造成大面积停电。陕西安康110kv电网由于电气铁道供电使电网中多种保护和自动装置受到负序电流影响而频繁误动，每天达100余次。电能质量问题危害实例1984年，大同第二发电厂中的发电机负序117电能质量的基本概念电能质量：从普遍意义讲，电能质量是指优质供电，但是迄今为止，人们对电能质量的技术含义却存在着不同的认识，还不可能给出一个准确同一的定义。这是因为人们看问题的角度不同所致。例如，电力部门可能把电能质量定义为：电压与频率的合格率，并且用统计数字来说明电力系统99.9%是安全可靠运行的；电力用户把电能质量简单定义为：是否向负正常供电。设备铸造厂家把电能质量定义为：电源特性应当完全满足电气设备的正常工作需要。IEEE标准化委员会给出的定义为：合格电能质量的概念是指，给敏感设备提供的电力和设置的接地系统是均适合于该设备正常工作的。电能质量的基本概念电能质量：从普遍意义讲，电能质量是指优质供118IT用户对电能质量的要求20世纪80年代,美国计算机和商用设备制造商协会ComputerandBusinessEquipmentanufacturerassociationCBEMA)(现已改称InformationTechnologydustryCouncilITIC信息技术工业协会)出于大型计算对电能质量的要求曾提出了电压容限曲线及相关的4种典型电压扰动,以防止电压扰动造成计算机及其控制装置误动和损坏。容限曲线见下图,绿色部分为合格电压。

IT用户对电能质量的要求20世纪80年代,美国计算机和商用设119周波(60Hz)运行电压持续时间计算机安全运行电压图（byCBEMA1996）计算机及信息设备对电力供应提出一系列新挑战周波(60Hz)运行电压持续时间计算机安全运行电压图（by120电能质量评价指标电能质量主要包括电压质量、频率质量和供电可靠性3个方面。对频率质量的要求全网相同，不因用户而改变。决定电压质量的指标很多，IEEE第22标准协调委员会和其他国际委员会最新采用11种专用术语来说明电压质量的主要扰动：电能质量评价指标电能质量主要包括电压质量、频率质量和供电可靠121电能质量扰动问题的名称和定义（1）(1)断电(Interruptions)

在一定时间内,一相或多相完全失去电压(低于0.1p.u.)称为断电。断电按持续时间分为三类:瞬时断电0.5周波至3s;暂时断电3s至60s;持续断电>60s(2)频率偏差(FrequencyDeviations)

各国均已作出具体规定。(3)电压下跌(Sags)

持续时间为0.5周波～1min,幅值为0.1p.u.至0.9p.u.(标幺值),系统频率仍为标称值。电能质量扰动问题的名称和定义（1）(1)断电(Interru122电能质量扰动问题的名称和定义（2）(4)电压上升(Swells)电压(或电流)暂时性超过标称值10%者称为电压上升。系统频率仍为标称值。持续时间为0.5周波～1min,幅值为1.1p.u.至1.8p.u.(标幺值)。(5)瞬时脉冲或突波(Transients)瞬时脉冲表示了在两个连续稳态之间的一种在极短时间内发生的现象或数量变化。瞬时脉冲可以是任一极性的单方向脉冲,也可以是发生在任一极性的阻尼振荡波第一个尖峰。(6)电压波动(VoltageFluctuations)电压波动是在包络线内的电压的有规则变动,或是幅值通常不超出0.9p.u.至1.1p.u.电压范围的一系列电压随机变化。这种电压变化往往称作闪变(flicker)。闪变这个专用术语是来自电压波动对照明灯的视觉影响。对输配电系统产生电压闪变的最常见原因是电弧炉。

电能质量扰动问题的名称和定义（2）(4)电压上升(Swell123电能质量扰动问题的名称和定义（3）(7)电压切痕(Notches)电压切痕是一种持续时间小于0.5周波的周期性电压扰动。电压切痕主要由于电力电子装置在有关两相间发生瞬时短路时电流从一相转换到另一相而产生的。电压切痕的频率会非常高,因此用常规的谐波分析设备是很难测量出电压切痕的。这就是过去从未有过此项电压扰动内容,直到最近才正式列入的原因。(8)谐波(Harmonics)含有基波整倍数频率的正弦波电压或电流称为谐波。产生畸变后的波形可分解为基波和许多谐波之和。谐波是由于电力系统和电力负荷中设备的非线性特性造成的。谐波有奇次(又可分为3的倍数和非3的倍数)和偶次之分。随着用电装置对谐波敏感性的日益增加,高次谐波越来越受到注意并规定了限额。电能质量扰动问题的名称和定义（3）(7)电压切痕(Notch124电能质量扰动问题的名称和定义（4）(9)间谐波(Interharmonics)含有基波的非整倍数频率的电压或电流称为间谐波。小于基波频率的分数谐波(fractionalharmonics)亦属于此类。间谐波的主要来源是静止变频器(staticfrequencyconverter)、循环换流器(cycloconverter)、感应电动机和电弧发生装置等。间谐波会使显示装置引发视觉闪变。(10)过电压(Overvoltages)过电压是指电压幅值超过标称电压且持续时间大于1min。过电压的幅值为1.1p.u.至1.2p.u.。(11)欠电压(Undervoltages)

欠电压是指电压幅值小于标称电压且持续时间大于1min。欠电压的幅值为0.8p.u.至0.9p.u.。

电能质量扰动问题的名称和定义（4）(9)间谐波(Interh125电能质量课件126用户分类(1)普通负荷(或用户)电能质量不良一般对普通负荷影响不显著。只有持续断电过长和电压下跌过多或上升过多才会“感受”到影响。(2)敏感负荷(sensitiveload)此类负荷对电能质量不良相当敏感并会受到损害,因此对电能质量有一定要求且必须采取一定的对策以确保达到此要求。但不同类型敏感负荷的敏感程度不同,因此,要在进行费用/收益比分析并作出最佳缓解程度的决策后,才提出电能质量要求及其相应措施。(3)要求严格的负荷(criticalload)此类负荷在电能质量不良时会产生严重后果,有的会造成巨大经济损失,有的会发生不可挽回的损害,因此必须要确保所提出的电能质量要求。例如医院中用计算机进行的心脏外科、脑外科、心血管外科、眼科手术等,又如用大型计算机网络操作的证券交易所、银行等金融机构,再如生产精密度要求特别高的信息工业芯片、微电子元件以至纳米级元件的制造,更如大多数的军事工业制造及军事设施等等。用户分类(1)普通负荷(或用户)电能质量不良一般对普127保证供电质量的方法保证供电质量的方法无非是两个方面：①进行负荷调整，就是使负荷减少敏感程度，这不易做到。如遇该负荷的电能质量要求特别高而单靠电力企业确实无法在短时期满足其要求时，就必须和用户共同采取必要措施，以降低负荷敏感程度和降低电能质量不良程度双管齐下克服困难。②进行电力网改进，既由电力企业安装必要的设备以抑制或抵消电力扰动。目前主要采用的是第②种方法。保证供电质量的方法保证供电质量的方法无非是两个方面：128国外电能质量标准1989年,欧洲共同体决定制订电能质量的全面标准。1992年7月欧洲电工标准化委员会(CENELEC)正式颁布《公用配电系统供电特性》文件(CENELECCLC/BTTF68-6(sec)15),作为欧洲共同市场对电能质量的统一标准,并已为国际电工委员会(IEC)采用。标准共分5大类13个标准：国