發(fā)布時間：2022-02-04 05:26:48
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電能質(zhì)量分析樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。
[關(guān)鍵詞]電能質(zhì)量；分析；技術(shù)研究；實踐；支持向量機
中圖分類號：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）47-0254-01
在電力系統(tǒng)發(fā)展的早期，地理負(fù)荷的組成比較簡單，主要由同步電動機、異步電動機和各種照明設(shè)備等線性負(fù)荷組成，因此衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)也比較簡單，主要由頻率偏差和電壓偏差兩種。然而，隨著多種、大型高科技機電的使用，對電能的質(zhì)量要求不斷增高。為了確保提供更好質(zhì)量的電能，就必須解決電壓偏差、頻率偏差、諧波偏差、電壓波動和閃變、三相電壓不平衡等問題。在想辦法供應(yīng)優(yōu)質(zhì)電能的最初，要掌握電能質(zhì)量分析方法、電能質(zhì)量擾動的因素原因以及采取怎樣的措施進(jìn)行改變和完善。下面就大家一起來進(jìn)行探討一下。
1.電能質(zhì)量分析方法
電能質(zhì)量問題主要的分析方法可分為時域仿真、頻域分析和基于數(shù)學(xué)變換的分析方法三種。在這三種方法中，時域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛，主要用途為利用時域仿真程序?qū)﹄娏ο到y(tǒng)電能質(zhì)量擾動現(xiàn)象進(jìn)行研究分析。電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行、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。
1.1 時域仿真法
利用暫態(tài)仿真程序可以對電容投切造成的暫態(tài)現(xiàn)象、電弧爐造成的電壓波動等電能質(zhì)量問題進(jìn)行分析，還可以對電力系統(tǒng)的各種控制器以及控制策略進(jìn)行仿真分析。利用時域仿真計算的缺點是仿真步長的選取決定了可模擬的最大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過程的頻率覆蓋范圍。
1.2 頻域仿真法
頻域分析方法主要用于電能質(zhì)量中諧波問題的分析，利用常規(guī)的諧波潮流計算，分析諧波在系統(tǒng)中的分布情況。這種方法簡單，適用于大多數(shù)情況，因此在實際諧波潮流計算中的應(yīng)用較多。
1.3 電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法
電能質(zhì)量數(shù)學(xué)變換的分析方法主要指傅立葉變換方法、短時傅立葉變換方法、矢量變換方法、小波變換方法、瞬時無功理論以及基于支持向量機等。其中最為廣泛應(yīng)用的是基于支持向量機的方法。下面重點介紹一下基于支持向量機的方法。
2.基于支持向量機的電能質(zhì)量擾動分析
電能質(zhì)量分類一般步驟是對電能擾動進(jìn)行傅立葉變換或小波變換等數(shù)學(xué)變換，提取特征量，建立分類規(guī)則進(jìn)行分類。目前常用于電能質(zhì)量擾動分類的方法有貝葉斯方法、BP、專家系統(tǒng)、模糊邏輯、綜合數(shù)值評判理論等。最初用來解決模式識別問題，隨著ε-不敏感損失函數(shù)的引入，已被拓展為解決線性、非線性回歸問題估計問題。電能質(zhì)量分析中的電能質(zhì)量擾動分類實際上就是模式識別問題，利用基于回歸估計的諧波分析模型也可以對諧波和間諧波進(jìn)行分析。因此將該方法引入電能質(zhì)量監(jiān)測分析中，應(yīng)用在諧波分析、擾動分類、擾動定位、擾動信號壓縮、電能質(zhì)量診斷等領(lǐng)域，這是值得探求的問題。
支持向量機理論可以方便快捷地對電能擾動進(jìn)行分類，但是如果要準(zhǔn)確得出各種擾動的具體特征量，如跌落的幅值，相角突變等只有通過對擾動波形實時采樣、特征計算得到。論文下面內(nèi)容就是利用單片機設(shè)計電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，除監(jiān)測常規(guī)電能質(zhì)量指標(biāo)外，還利用單相電壓變換平均值法監(jiān)測跌落、瞬態(tài)中斷等動態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)。
3. 電能質(zhì)量控制的具體實踐
電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計首先要考慮的是要具有很強的處理能力，以滿足電能質(zhì)量重大數(shù)據(jù)量的運算要求。系統(tǒng)必須易于實現(xiàn)、靈活，具有通信功能，便于系統(tǒng)集成和高級應(yīng)用的開發(fā)。
3.1 電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計
3.1.1跌落等動態(tài)電能質(zhì)量的監(jiān)測算法
（1）均方根值計算法
（公式1）
（2）基波分量法
（公式2）
3.2 常規(guī)電能質(zhì)量指標(biāo)的監(jiān)測
對諧波、三相不平衡、電壓電流均方根值、有功無功等的監(jiān)測也進(jìn)行了程序設(shè)計，由于其監(jiān)測原理在其他文獻(xiàn)己多有介紹，這里不在重復(fù)。只給出諧波和三相不平衡的流程圖，如圖2所示。
3.3 實踐應(yīng)用
（1）電壓轉(zhuǎn)換電路
以a相為例，a相電壓轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。
（2）電流轉(zhuǎn)換電路
電流轉(zhuǎn)換電路主要由電流互感器、運放等組成。如圖4所示。
由于篇幅有限，其他設(shè)計不再一一贅述。
4 結(jié)束語
隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，輕工業(yè)與重工業(yè)并駕齊驅(qū)，電能的需求不斷增加，電能質(zhì)量問題頻頻出現(xiàn)也越來越受到關(guān)注。當(dāng)然，問題也不僅僅這些，電能質(zhì)量問題同電力系統(tǒng)自身的發(fā)展同步并隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷增添新的內(nèi)容。開展電能質(zhì)量的長期監(jiān)測和統(tǒng)計分析，進(jìn)而實現(xiàn)對電能的全面質(zhì)量控制，已經(jīng)成為許多電力公司的共同愿望和實際行動。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚建剛，郭知非，陳錦攀.基于小波和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電能擾動分類新方法[J].電網(wǎng)技術(shù).2012（05）.
其主要作用如下：
測試分析功能?；緟?shù)測量：包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)等。 電網(wǎng)頻率、電壓基波及諧波幅值、相位、功率、阻抗、 電壓偏差、電壓波動與閃變、調(diào)幅波波形頻譜分析。三相電壓不平衡度。數(shù)據(jù)管理功能。測試分析結(jié)果，統(tǒng)計結(jié)果等數(shù)據(jù)文件的存貯、調(diào)用、遠(yuǎn)傳等。圖形功能。輸出各種電壓波形圖、調(diào)幅波波形圖、頻譜圖及頻率、諧波、電壓波動與閃變、負(fù)序分量等各種變化曲線，并可移動、壓縮、放大。
（來源：文章屋網(wǎng) ）
【關(guān)鍵詞】啟發(fā)式；案例教學(xué)；課程改革；創(chuàng)新
電能作為一種特殊的商品，其質(zhì)量受到越來越多的關(guān)注，電能質(zhì)量已經(jīng)成為評估電力系統(tǒng)運行水平的重要內(nèi)容，電能質(zhì)量的改善對于電網(wǎng)和用戶電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展有重要意義。
影響電能質(zhì)量的主要因素有：諧波、電壓波動與閃變、頻率波動、三相不平衡和過電壓等。由于電力系統(tǒng)的發(fā)、供、用的實時性，電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量始終處于動態(tài)變化中，電能質(zhì)量擾動具有潛在的危險性和廣泛傳播性，越來越多的用戶成為保證電能質(zhì)量的主體，對電能質(zhì)量的綜合評估非常困難，控制和管理電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是一項系統(tǒng)工程，涉及電力系統(tǒng)、電力電子、計算機等技術(shù)的綜合應(yīng)用，為了適應(yīng)當(dāng)代科技發(fā)展對電氣工程及其自動化專業(yè)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)需求，上海電力學(xué)院（以下簡稱我校）開設(shè)“電能質(zhì)量分析與控制”研究生課程。
1課程簡況與教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
“電能質(zhì)量分析與控制”課程屬于電氣工程專業(yè)的選修課，2個學(xué)分，32 個學(xué)時，面向碩士研究生開設(shè)。根據(jù)電能質(zhì)量分析與控制這一專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，同時結(jié)合我校研究生主要就業(yè)方向為縣市級供電企業(yè)及相關(guān)規(guī)劃設(shè)計單位，課程教學(xué)內(nèi)容主要包括如下方面：
（1） 電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法
介紹功率理論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，詳細(xì)講述瞬時無功功率理論以及基于該理論的pq諧波檢測方法和ip-iq諧波檢測方法，介紹基于傅里葉頻域分析、小波分析的諧波檢測方法。
（2） 傳統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容
介紹電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡和供電可靠性、電壓波動與閃變等傳統(tǒng)電能質(zhì)量問題現(xiàn)象、機理、原因及評估方法。
（3） 波形畸變和電力諧波
介紹電力系統(tǒng)諧波的來源、危害及相關(guān)治理措施，分析典型非線性電力電子裝置的輸入電流特性，例如典型整流器裝置的輸入側(cè)諧波特性。
（4） 電能質(zhì)量控制技術(shù)
介紹典型的串聯(lián)型、并聯(lián)型及混合型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、電流波形控制技術(shù)和電壓控制策略、主電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計方法等。
（5） 電能質(zhì)量評估指標(biāo)和方法
介紹電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評估方式的分類、流程、方法及評估指標(biāo)。
目前該課程采用的教材為文獻(xiàn)[1-2]，授課方式采用PPT和板書相結(jié)合的方式，課程內(nèi)安排2-3次大型作業(yè)，閉卷考試。由于電能質(zhì)量這一領(lǐng)域的特殊性及電力行業(yè)的快速發(fā)展變化，加快對本課程的教學(xué)改革勢在必行。
2教改思路與方案設(shè)計
本次教改研究遵循系統(tǒng)性的思路，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核體系等方面入手開展方案設(shè)計。
（1）拓展教學(xué)內(nèi)容、聚焦熱點難點
由于電能質(zhì)量分析與控制這一課程既涵蓋經(jīng)典的數(shù)學(xué)分析方法又有鮮活的行業(yè)動態(tài)，在有限的教學(xué)課程內(nèi)不可能面面俱到，這也不符合研究生教學(xué)重視能力培養(yǎng)的根本宗旨。基于此，本課程教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了拓展和聚焦：1）在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，引入國外經(jīng)典教材[3]，夯實學(xué)生對基本工具的掌握；2）聚焦最新的行業(yè)動態(tài)，精煉教學(xué)內(nèi)容，將新能源相關(guān)電能質(zhì)量問題、新型敏感負(fù)荷電能質(zhì)量問題進(jìn)行聚焦。
（2）以點帶面、強化啟發(fā)引導(dǎo)
教學(xué)中只對相關(guān)方法和問題進(jìn)行提綱挈領(lǐng)式的宏觀指導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的能力。這要求授課教師要全面系統(tǒng)的綜合評估該課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，選擇關(guān)鍵的教學(xué)點，對學(xué)生進(jìn)行點撥。
（3）著眼工程實際、豐富案例研究
結(jié)合學(xué)校科研課題和行業(yè)中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題，建設(shè)電能質(zhì)量分析案例庫。以事實素材為基礎(chǔ)，建立實際情境，以明確的目標(biāo)來驅(qū)動學(xué)生開展學(xué)習(xí)、思考和交流，激發(fā)學(xué)生潛能，體驗成功過程。教學(xué)中采用分組，每組完成1個案例的問題原因分析、仿真重現(xiàn)、解決方法的完成，引導(dǎo)學(xué)生將工程問題提升為科學(xué)問題[4-5]。
3教學(xué)方法與實踐
（1）經(jīng)典理論的多媒體綜合教學(xué)
電能質(zhì)量分析相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)方法如傅里葉分析、小波理論、瞬時無功理論等對于學(xué)生深刻掌握該課程基礎(chǔ)并進(jìn)行相關(guān)研究至關(guān)重要。為學(xué)好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，本部分教學(xué)要求學(xué)生課前完成對高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論的學(xué)習(xí)，并利用國內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)絡(luò)課堂（如斯坦福大學(xué)傅里葉變換視頻教程）進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)采用板書和PPT授課相結(jié)合的方式開展，帶領(lǐng)學(xué)生推導(dǎo)經(jīng)典理論，指導(dǎo)學(xué)生采用MATLAB仿真軟件對相關(guān)理論的應(yīng)用進(jìn)行仿真，以達(dá)到精通經(jīng)典理論和工具的目的。
（2）案例庫建設(shè)
我校是全國三大電力院校之一，已有60多年的建校史，和電力行業(yè)存在血濃于水的天然聯(lián)系，在人才培養(yǎng)、科研攻關(guān)等方面有著廣泛的合作。基于此，將教師課題研究、供電企業(yè)各種電能質(zhì)量事件進(jìn)行匯總整理，形成課程案例庫，案例庫包括電能質(zhì)量事件的現(xiàn)象、電網(wǎng)主要參數(shù)、事件過程、原因分析及解決方案。內(nèi)容主要包括：1）居民電能質(zhì)量案例庫，涵蓋諧波、三相不平衡和過電壓、雷擊浪涌等方面，如2013年上海市電力公司發(fā)生了若干次日本制造虎牌電飯煲不能正常工作事件；2）工業(yè)電能質(zhì)量案例庫，涵蓋諧波、電壓波動與閃變等方面，如上海浦東日立集團(tuán)諧波超標(biāo)事件、浙江常山中頻爐和紡織廠共線跳閘事件、軌道交通電能質(zhì)量問題等；3）新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量案例庫，涵蓋不同規(guī)模的風(fēng)電、光伏及儲能系統(tǒng)并網(wǎng)電能質(zhì)量問題等；4）交直流混合電網(wǎng)電能質(zhì)量案例庫，涵蓋特高壓直流系統(tǒng)、柔性直流系統(tǒng)等的電能質(zhì)量事件；5）敏感性負(fù)荷的電能質(zhì)量案例庫，如上海音樂廳不明原因反復(fù)跳閘事件、電動汽車充電設(shè)施電能質(zhì)量問題事件；6）電能質(zhì)量控制技術(shù)案例庫，如有源電力濾波器設(shè)計方案等。
（3）案例教學(xué)實施
在完成經(jīng)典理論的教學(xué)后，對專業(yè)知識采用啟發(fā)式案例教學(xué)方法，主要步驟如下：1）布置學(xué)生完成相關(guān)專業(yè)知識的理論自學(xué)，如講授電力系統(tǒng)諧波問題時布置學(xué)生完成諧波基礎(chǔ)知識、分析方法的學(xué)習(xí)；2）安排學(xué)生分組進(jìn)行諧波測試，教學(xué)時安排學(xué)生利用實驗室錄波儀、電流鉗、LABVIEW軟件等工具分組測試不同諧波源的諧波發(fā)射水平，如我校實驗室現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、電動汽車充電設(shè)施、各種家用電器等的諧波發(fā)射數(shù)據(jù)，并在SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行仿真驗證，完成測試報告，每組一種或兩種負(fù)荷，學(xué)生必然通過自學(xué)深刻理解諧波基礎(chǔ)理論、傅里葉分析等基礎(chǔ)理論，并完全掌握諧波測試方法和仿真方法；3）下達(dá)案例，每3-5個學(xué)生一組，將案例庫中的該部分案例下達(dá)給學(xué)生，布置其按照電網(wǎng)參數(shù)搭建仿真模型，重現(xiàn)問題，如虎牌電飯煲不能正常工作事件，讓學(xué)生將當(dāng)時電網(wǎng)錄波數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、虎牌電飯煲電氣模型進(jìn)行構(gòu)建，重現(xiàn)問題，以身臨其境的方式學(xué)習(xí)該案例中涉及到的知識；4）交流與共享，限于教學(xué)時間的限制，不可能每個案例每個學(xué)生都能涉及，以課內(nèi)講座的形式實現(xiàn)共享，學(xué)生以PPT的形式圖文并茂的介紹給其它同學(xué)，達(dá)到共同學(xué)習(xí)的目的。操作中，案例教學(xué)存在一定的難度，在學(xué)生遇到問題的時候需要教師及時點撥，提供案例數(shù)據(jù)，指點方法。
（4）前沿跟蹤
估計跟蹤前沿和不斷創(chuàng)新是研究生教學(xué)的重點，本課程要求學(xué)生在案例學(xué)習(xí)的同時將該領(lǐng)域的前沿成果論文進(jìn)行集體解讀，形成綜述報告，必要時形成英文版綜述報告，并采用英語交流，達(dá)到學(xué)生閱讀能力、寫作能力和交流能力的綜合鍛煉。
4結(jié)論
在電能質(zhì)量分析與控制教學(xué)中，通過精煉教學(xué)內(nèi)容提高了教學(xué)重點，采用啟發(fā)式的案例教學(xué)方法，教師由“說教者”變成“點撥者”，學(xué)生由聽眾變成身臨其境的學(xué)習(xí)主體。通過這一教學(xué)實踐，學(xué)生的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)得到夯實，文獻(xiàn)閱讀能力、外語應(yīng)用水平、科研設(shè)計能力、綜合寫作能力和對外交流能力均得到顯著提高。由于案例庫尚在不斷完善中，部分案例的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和素材尚不夠完善，在今后的教學(xué)中進(jìn)一步提高。
參考文獻(xiàn)：
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[4]郝一川，蘇小林.案例教學(xué)法在工科專業(yè)課教學(xué)中的實踐[J].中國電力教育，2010.175（24）.
隨著經(jīng)濟的快速發(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)定運行，嚴(yán)重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經(jīng)濟效益。
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)測系統(tǒng)，對10kv母線的電能質(zhì)量進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測。
1孫河220kv變電站電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)介紹
為了加強對電能質(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)測系統(tǒng)，進(jìn)行實時在線監(jiān)測。此前，該站經(jīng)常燒tv保險，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)測儀進(jìn)行實時監(jiān)測，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測和統(tǒng)計功能：
(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。
電能質(zhì)量在線監(jiān)測單元，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)，同時監(jiān)控數(shù)據(jù)通過web服務(wù)器對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，均可通過web瀏覽進(jìn)行訪問，查看電能質(zhì)量分析的各種報表和數(shù)據(jù)，了解監(jiān)測點的電壓、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)測結(jié)果
該變電站有主變壓器2臺，容量均為180mva，220kv母線、110kv母線、10kv母線均分段并列運行，有并聯(lián)補償電容器一組，容量為2700kvar，正常運行方式為2號主變帶全站負(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。
經(jīng)過3個月的連續(xù)監(jiān)測，對數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計，該監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)的部分統(tǒng)計，見表1～6。
3對電能質(zhì)量的分析
根據(jù)監(jiān)測數(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)測點諧波電壓總畸變率嚴(yán)重超標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)為4%，實際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對于并聯(lián)無功補償裝置，10kv電容器應(yīng)進(jìn)行容量及參數(shù)計算，適當(dāng)改變電容參數(shù)，避免產(chǎn)生諧振，防止諧波對電容器造成損壞。對該站以后新增負(fù)荷時，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，這對并聯(lián)無功補償電容器串聯(lián)電抗百分?jǐn)?shù)的選擇，有重要的參考價值。
(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)測點存在嚴(yán)重的3次諧波諧振現(xiàn)象，應(yīng)改變系統(tǒng)運行方式，分析并聯(lián)補償電容器對諧波的影響。
(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)補償電容器對諧波有放大作用，應(yīng)調(diào)整其運行參數(shù)。
4影響電能質(zhì)量的因素及其對策
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、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，如電子計算機、功率調(diào)節(jié)器、節(jié)能燈等。
對220kv孫河站來說，周圍工廠的大量電力電子設(shè)備、各種大容量電動機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)備的正常運行，而且對電網(wǎng)設(shè)備和自動化裝置有很大的影響。諧波對電網(wǎng)自動化裝置的影響，要從改進(jìn)自動化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動作。但這對改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量并無任何作用，只能是減少電網(wǎng)諧波對自動化裝置影響，因此電能質(zhì)量的治理，應(yīng)加強對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) 對于電動機控制器產(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：在工作時注入一個電流來精確地補償由負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，就會獲得一個理想的正弦波。這種濾波設(shè)備，靠數(shù)字信號處理(dsp)技術(shù)，控制快速絕緣柵雙極晶體管(igbt)。因為設(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) 對于電網(wǎng)，應(yīng)優(yōu)化電網(wǎng)參數(shù)，改變運行方式，優(yōu)化無功補償?shù)陌惭b地點、方式和容量，消除電網(wǎng)諧振或減小電網(wǎng)對諧波的放大作用。
為了改善220kv站的電能質(zhì)量狀況，對該站采取了一系列措施：
①在10kv tv、110kv tv的一次側(cè)中性點加裝非線性電阻；
②在10kv母線加裝消諧裝置；
③在2號主變110kv側(cè)中性點加裝消諧裝置；
④改變10kv并聯(lián)補償電容器的參數(shù)，消除諧振，減少對諧波的放大作用。
經(jīng)過治理，現(xiàn)在已很少燒tv保險，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。
前言
目前，電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測主要是利用便攜式電能質(zhì)量分析儀不定期對變電站或直接污染源進(jìn)行測試，測試時間短，發(fā)現(xiàn)問題的幾率小，部分安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測設(shè)備的變電站，由于沒有建立電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和數(shù)據(jù)保存，導(dǎo)致其功效低，以上監(jiān)測方式其局限性主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1、實時性不強：由于監(jiān)測手段落后，監(jiān)測點分散，不能及時獲得各監(jiān)測數(shù)據(jù)；2、工作量大：需要花費大量的人力物力去收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的統(tǒng)計分析；3、效率低：由于缺乏系統(tǒng)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，從發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量的問題到解決問題，往往需要進(jìn)行反復(fù)測試，需要很長的時間，無法形成一個高效率的電能質(zhì)量監(jiān)督管理體系。
為此開展全網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用及研究、實現(xiàn)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測及管理是取得一手?jǐn)?shù)據(jù)，為電能質(zhì)量綜合治理提供可靠保障的基礎(chǔ)。
信息技術(shù)在電能質(zhì)量監(jiān)測與分析中的應(yīng)用
電能質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)一般由三部分組成：電能質(zhì)量監(jiān)測裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、電能質(zhì)量監(jiān)測中心。根據(jù)電能質(zhì)量監(jiān)測點布點范圍，電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是建立一個覆蓋全地區(qū)的二級電能質(zhì)量監(jiān)測分析網(wǎng)絡(luò)。第一級是監(jiān)測終端（包括電網(wǎng)所有變電站以及大用戶等），依靠就地安裝的在線式電能質(zhì)量監(jiān)測儀對監(jiān)測點電能質(zhì)量的連續(xù)不間斷測量；第二級是電能質(zhì)量監(jiān)測中心即公司級主站（電能質(zhì)量監(jiān)控中心），由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲設(shè)備（磁盤陣列）、WEB服務(wù)器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，負(fù)責(zé)對全地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合統(tǒng)計、分析、查詢。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于第一級，通過數(shù)據(jù)通訊層自動完成采集數(shù)據(jù)的上傳。
在網(wǎng)絡(luò)通道方面，第一級與第二級之間主要采用電力光纖通信專網(wǎng)連接。整個系統(tǒng)是一個樹型結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)分布如圖1。
·監(jiān)測系統(tǒng)簡述
電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了電能質(zhì)量指標(biāo)的全面監(jiān)測和統(tǒng)一管理，具有良好的可靠性、實用性、可擴展性和兼容性，其規(guī)?？筛鶕?jù)需要任意擴展。
監(jiān)測系統(tǒng)由監(jiān)測中心主站和變電站子系統(tǒng)兩大部分組成，監(jiān)測主站與當(dāng)?shù)乇O(jiān)測單元相連，實現(xiàn)分散監(jiān)測，分級集中管理功能，其結(jié)構(gòu)見圖1。
·監(jiān)測中心主站結(jié)構(gòu)
監(jiān)測中心負(fù)責(zé)對監(jiān)測單元的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，并對監(jiān)測單元進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作；可以通過接口應(yīng)用與其它廠家的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對接。主要由以下設(shè)備組成。
數(shù)據(jù)服務(wù)器：整個系統(tǒng)中存儲監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)和配置信息的數(shù)據(jù)中心，為主站系統(tǒng)中其它部分功能的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)交互支持，是電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的核心，要求特別高時可配置成主備用系統(tǒng)。監(jiān)測主機的配置原則：考慮監(jiān)測中心的海量數(shù)據(jù)以及告訴處理，配置雙2？60G冗余硬盤和雙通道2？12M內(nèi)存，保證了數(shù)據(jù)的可靠性、高效性，配置高性能服務(wù)器，而非簡單的商用機，保證監(jiān)測系統(tǒng)的長期運行。
通信服務(wù)器：為系統(tǒng)中主站和監(jiān)測裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互提供通信支持，處理所有監(jiān)測裝置上送的數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，同時處理并下發(fā)主站下行設(shè)置信息給監(jiān)測裝置。
維護(hù)工作站：實現(xiàn)系統(tǒng)主站維護(hù)管理的平臺，運行管理分析軟件。維護(hù)工作站的數(shù)目可以擴充，且物理位置隨意。
Web服務(wù)器：為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、分析等web服務(wù)的平臺，為不同身份的用戶設(shè)置不同的訪問權(quán)限和提供不同的數(shù)據(jù)瀏覽支持。
接口應(yīng)用：與其它廠商的監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行對接，實現(xiàn)信息即資源共享。
·變電站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
每個變電站子系統(tǒng)主要包括一定數(shù)量及型號的監(jiān)測裝置和一臺通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器型號根據(jù)變電站實際的通訊線路來決定。監(jiān)測裝置之間通過485總線或以太網(wǎng)連接，監(jiān)測裝置到通訊轉(zhuǎn)換器的最大通訊距離為1200米。每個變電站子系統(tǒng)只需要占用一條通訊線路或資源（如IP地址）。
·電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置
根據(jù)國標(biāo)要求，監(jiān)測裝置可對穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量（包括電網(wǎng)電壓偏差、頻率偏差、諧波、三項不平衡度、電壓波動和閃變）、暫態(tài)電能質(zhì)量（包括電壓驟升驟降、電壓短時中斷）等各項參數(shù)實時在線監(jiān)測。
在線監(jiān)測裝置作為電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)的提供源，采樣精度、采樣速度要求十分重要。具有512點/周波的采樣速度，暫態(tài)捕捉可達(dá)到最小20us的子周波瞬變；同時采用雙CPU和DPS高效處理器，保證測量精度。
監(jiān)測裝置應(yīng)具有多通訊口，且能并行工作，一是保證當(dāng)前系統(tǒng)的可靠性，二也能為其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互提供可能。應(yīng)采用工業(yè)級的Modem以及工業(yè)級的以太網(wǎng)口，盡量少的采用外置Modem以及用RS-485/RS-232轉(zhuǎn)成的虛擬以太口，這樣可以大大降低由于通訊鏈路環(huán)節(jié)的增多及數(shù)據(jù)通訊的瓶頸所帶來的性能上的損失。
監(jiān)測裝置內(nèi)置FLASH，可本地保存監(jiān)測數(shù)據(jù)，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)能夠保存2～6個月的記錄，暫態(tài)數(shù)據(jù)能夠保存總時長20～120分鐘的錄波數(shù)據(jù)，并預(yù)留容量升級接口。
·電能質(zhì)量監(jiān)測與分析系統(tǒng)軟件
主要功能：包括讀取電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并可對監(jiān)測裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作；將獲取的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫中統(tǒng)一管理，查詢、分析和評估數(shù)據(jù)庫中的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)；能夠與其它廠商的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)對接。
軟件組成：包含數(shù)據(jù)庫服務(wù)軟件、通訊服務(wù)軟件、WEB服務(wù)軟件、管理分析軟件、接口軟件5個部分。5個部分獨立運行，既可運行于同一電腦上也可分別運行于不同電腦，彼此之間以網(wǎng)絡(luò)方式通訊。
分析軟件對除閃變外的所有穩(wěn)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)控，實時模式每3秒鐘刷新一次；可實時顯示各次諧波的波形、頻譜圖、諧波功率頻譜圖，并可任意放大縮小圖形；可同時對多個變電站及多條線路進(jìn)行監(jiān)控，并即時對超限數(shù)據(jù)給出報警提示。
WEB服務(wù)器主要向用戶提供數(shù)據(jù)查詢、分析等服務(wù)，可使用戶方便的對供電線路的諧波、三相不平衡、電壓偏差、波動閃變、頻率、功率、暫態(tài)事件等監(jiān)控數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析和統(tǒng)計；查詢及分析結(jié)果可保存為Word、Excel等格式文件。可根據(jù)客戶的實際需要訂制報表。報表包括以下功能：報表分析、圖形分析、記錄查詢、暫態(tài)事件分析
結(jié)束語
通過電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的運行，對監(jiān)測對象進(jìn)行全局分析，及時分析和反映電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，找出電網(wǎng)中影響電能質(zhì)量的原因，對電能質(zhì)量可能造成的危害及其影響范圍和程度，提出相應(yīng)策略，采取相應(yīng)的措施，對電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有重要意義。
（1）提供評估電力系統(tǒng)性能所需的信息，并可與其它電力系統(tǒng)相比較。
（2）對干擾源客戶進(jìn)行監(jiān)控，維護(hù)電力系統(tǒng)設(shè)備的正常運行。
（3）幫助電能質(zhì)量敏感性客戶建立和維護(hù)100%可靠性供電。
論文摘要：結(jié)合實際闡述電能質(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)化綜合補償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問題的“治本”途徑，以解決動態(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。隨著基于計算機系統(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)荷造成對電能質(zhì)量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會對電能質(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、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時斷電，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、電場；(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、電場、電磁場(連續(xù)波、瞬態(tài))；(5)靜電放電現(xiàn)象。
對于以上電力系統(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)時間、頻譜、頻率、發(fā)生率、能量強度等描述。
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)測點，這些指標(biāo)特點也對用電設(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)正常運行，而且應(yīng)具備承受短時超標(biāo)運行的能力。
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，會使用戶的次品率增大或生產(chǎn)停頓)；短時斷電(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)；長時斷電；暫時工頻過電壓；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)信號電壓(在電力傳輸線上的高頻信號，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)運行狀態(tài)，對電能質(zhì)量開展實時監(jiān)測，以掌握其動態(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，利用仿真軟件對電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進(jìn)行計算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開展系統(tǒng)的合理設(shè)計和改造，變電站的設(shè)計和投運以及新的電力用戶投運之前都要進(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)合運行負(fù)荷的特點和措施，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償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場測試，以了解治理后的效果，并總結(jié)經(jīng)驗。
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)荷的補償，它可使所需無功功率作隨機調(diào)整，從而保持在非線性、沖擊性負(fù)荷連接點的系統(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，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)荷無功功率作隨機調(diào)整，此時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現(xiàn)快速連續(xù)的無功功率調(diào)節(jié)，它具有反應(yīng)時間快(5～20ms)、運行可靠、無級補償、分相調(diào)節(jié)，能平衡有功，適用范圍廣，價格便宜等優(yōu)點。TCR裝置還能實現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對稱負(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，要求一級防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30Mvar以上時價格較貴，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)、直接補償、裝置本身不產(chǎn)生諧波，損耗小，但是它是有級調(diào)節(jié)，綜合價格比較高。
(4)自飽和電抗器型(SSR型)：維護(hù)較簡單，運行可靠，過載能力強，響應(yīng)速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補償不對稱電爐負(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，有時還包括電阻器等無源元件組成，以對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)擴大到容性區(qū)，所以濾波器與動態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無功補償、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，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，而對某些次諧波會產(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)到實時補償諧波電流的目的。它與無源濾波器相比，有以下特點：
a.不僅能補償各次諧波，還可抑制閃變，補償無功，有一機多能的特點，在性價比上較為合理；
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；
c.具有自適應(yīng)功能，可自動跟蹤補償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點。
在我國目前的市場經(jīng)濟體制下，電力行業(yè)得到了空前發(fā)展，電能質(zhì)量也越來越受到各方面的關(guān)注，加上環(huán)境污染與資源緊缺的加劇，加強電能質(zhì)量管理，并利用現(xiàn)有的技術(shù)手段節(jié)能降耗，提高供電企業(yè)的綜合競爭力已成為亟待解決的問題。本文從加強電能質(zhì)量管理及節(jié)能降耗方面提出幾點舉措，為供電企業(yè)發(fā)展做出自己的一點貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：
供電企業(yè)；電能質(zhì)量管理；節(jié)能降耗
供電企業(yè)作為我國經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，其電能質(zhì)量的合格是正常供電的保證。電力企業(yè)不僅要加強電能質(zhì)量的管理，還要重視節(jié)能降耗的問題。這兩點對提升供電企業(yè)市場競爭力具有重要意義。
1電能質(zhì)量含義
對于供電企業(yè)而言，電能質(zhì)量即電壓與頻率的合格率與一年內(nèi)連續(xù)供電的小時數(shù)，是判斷電力系統(tǒng)是否具有安全性、可靠性的依據(jù)。一般而言，電能質(zhì)量象征著能否優(yōu)質(zhì)供電，保證電力設(shè)備及系統(tǒng)在規(guī)定的條件下運行，具有120°的幅值相序。根據(jù)電能自身屬性可知，在電能的輸送、分配、使用安全經(jīng)濟的情況下，理想的供電系統(tǒng)具有以下特征：向用戶輸送的電能額定頻率、電壓等級、交流電能夠保持單一恒定；三相交流電壓與電流之間平衡穩(wěn)定，并保證電能傳輸?shù)男首畲?，用電?fù)荷互不影響；能夠向用戶持續(xù)不間斷供電，且用電設(shè)備運作正常，能量供需隨時保持平衡[1]。這些特征是供電系統(tǒng)正常運行對電能質(zhì)量的要求。
2供電企業(yè)電能質(zhì)量管理
電能質(zhì)量管理主要從組織管理制度以及運行管理上入手。
2.1組織管理制度
供電企業(yè)應(yīng)該以國家相關(guān)規(guī)范與規(guī)定為依據(jù)，結(jié)合電網(wǎng)運行的情況，制定適用于自身的組織管理制度、設(shè)備運行管理制度、技術(shù)培訓(xùn)制度等。實行責(zé)任制，為防止部門之間推諉扯皮、推卸責(zé)任，在組織管理制度中明確規(guī)定各部門的權(quán)利及義務(wù)，明確各部門及相關(guān)人員在電能質(zhì)量管理中的具體職責(zé)，并制定完善的考核辦法與激勵制度，將電能質(zhì)量的指標(biāo)列入考核項。
2.2運行管理
2.2.1頻率管理
頻率穩(wěn)定關(guān)系到有功平衡，重點在于設(shè)置足夠的備用設(shè)備容量。一般來說，電力系統(tǒng)除了需要設(shè)置一般的負(fù)荷備用，為防止重大負(fù)荷事故的出現(xiàn)還要加設(shè)10％的備用容量；不僅要儲備檢修備用，還要儲備國民經(jīng)濟備用。備用電源分為熱備用與旋轉(zhuǎn)備用，根據(jù)電力系統(tǒng)的需要進(jìn)行設(shè)置[2]。為保證頻率能夠穩(wěn)定調(diào)整，機組需要有充足的調(diào)整額度與調(diào)整速度，同時符合經(jīng)濟性與安全性的原則。頻率管理一般由調(diào)度中心來負(fù)責(zé)。
2.2.2保持電壓穩(wěn)定
保持電壓穩(wěn)定的方式包括：改變電源電壓，調(diào)整勵磁電流，保證發(fā)電機端電壓與額定值的偏差小于±5％；改變電源的布局或者改變無功補償裝置的安裝位置，減少線路無功輸送；調(diào)整電壓，改變電力系統(tǒng)的無功分布；調(diào)整線路參數(shù)，例如增加導(dǎo)線截面；使用電力電容器等無功補償裝置；在超高壓線路上設(shè)置電抗器。
2.2.3保持三相電壓平衡
當(dāng)出現(xiàn)負(fù)荷分配不平衡或者特殊負(fù)荷等情況時，三相電壓會失衡。供電企業(yè)應(yīng)仔細(xì)統(tǒng)計用戶負(fù)荷，合理分配電力，并對特殊用電負(fù)荷進(jìn)行入網(wǎng)審查，制定并落實具體治理措施。
2.2.4管理電網(wǎng)諧波
電網(wǎng)諧波即電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷。諧波降低電能的產(chǎn)生、輸送和利用的效率，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生震顫與噪聲，加快絕緣層的老化，縮短其壽命。還會引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，放大諧波含量，甚至造成電容器等設(shè)備燒毀。在管理電能質(zhì)量時，市場部人員應(yīng)對用戶的非線性設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計、評估、監(jiān)督、管理。
2.2.5管理電壓的波動與閃變
電壓波動和閃變會造成照明燈光閃爍，使人產(chǎn)生不適感；電視機畫面垂直或者水平幅度搖動；造成電子儀器、自動控制設(shè)備等異常運行。產(chǎn)生的原因包括線路短路與雷擊保護(hù)等。供電企業(yè)應(yīng)測定沖擊性功率負(fù)荷所引起的電壓波動與閃變并采取措施進(jìn)行治理。
3供電企業(yè)節(jié)能降耗的意義
近年來，環(huán)境污染與資源緊缺不斷加劇，我國人口基數(shù)大，平均資源占有量低于世界平均水平，在開發(fā)新型綠色能源的同時節(jié)能降耗，雙管齊下解決能源危機已是重中之重。供電企業(yè)在我國經(jīng)濟發(fā)展中占有舉足輕重的地位，且能源消耗量巨大。另外，在電網(wǎng)的規(guī)劃中，由于人員素質(zhì)偏低，規(guī)劃不到位，管理不到位等各種問題，規(guī)劃內(nèi)容不合理，與輸配電線路節(jié)能減耗的目的背道而馳，在電網(wǎng)的實際使用也出現(xiàn)了一些損耗問題。因此，供電企業(yè)的節(jié)能降耗問題已被提上日程。積極落實相關(guān)舉措對響應(yīng)國家大力提倡節(jié)能減排的理念具有重要的正面意義[3]。
4供電企業(yè)節(jié)能降耗的途徑
4.1優(yōu)化運行方式
優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架的規(guī)劃。供電企業(yè)可通過優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來降低運行過程中產(chǎn)生的線路損失。在符合“N-1”的準(zhǔn)則上進(jìn)行配網(wǎng)，將近期與遠(yuǎn)期的符合量進(jìn)行綜合考慮，以各個電壓等級和諧發(fā)展為視角，根據(jù)地區(qū)實際情況建設(shè)高壓電網(wǎng)，建設(shè)節(jié)能降耗的10kV配網(wǎng)。
4.2平衡三相負(fù)荷
若三相負(fù)荷失衡，低壓電網(wǎng)在線路及變壓器上的損耗會有所增加，因此，做好三相電流的負(fù)荷平衡工作，將會減少線路損失，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。將不對稱負(fù)荷分散接在不同的供電點，以減少集中連接造成的不平衡度超標(biāo)；增加負(fù)荷接入點的短路容量，使供電電壓級別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力增強。
4.3合理安排停電應(yīng)對措施
在輸變電設(shè)備發(fā)生停電時，在供電負(fù)荷相同的情況下，輸變電設(shè)備的線損會增加，并且增加了供電安全的風(fēng)險性。供電企業(yè)要安排一系列臨時運行舉措，合理制定檢修計劃，減少停電重復(fù)率。優(yōu)化月度停電檢修計劃，保證正常供電。
4.4對電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃
對電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃可以降低損耗。合理規(guī)劃就是制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案。電力企業(yè)采取負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)和自動化管理系統(tǒng)等一系列的管理方法來降低損耗。例如，可以利用計算機對電力進(jìn)行計算和分析，如果在方式上出現(xiàn)大的變化，就需要考慮用計算的方法。另外，可以運用調(diào)度自動化系統(tǒng)繪出主變中的運行曲線圖，使主變中的運行曲線圖保持最佳的運行狀態(tài)，維持正常運行。對電網(wǎng)的合理規(guī)劃不僅僅包括自動化的設(shè)計，還應(yīng)該注重對電力系統(tǒng)消耗的監(jiān)控工作，在電網(wǎng)配置時做好輸配電線路的規(guī)劃，從而有效的降低消耗。
4.5使用節(jié)能變壓器及合適的配電電壓
在輸配電線路的具體運行過程中，電力消耗的主體就是變壓器。所以，選擇合理的變壓器有利于節(jié)能降耗。從技術(shù)水平上，我國對變壓器的研發(fā)和應(yīng)用主要在于使用新型的變壓器，同時對變壓器的容量的設(shè)計進(jìn)行合理的完善。非晶合金鐵芯變壓器具有雜音小、消耗低的特點，相較于其他的變壓器具有明顯的優(yōu)勢。因此，非晶合金鐵芯變壓器已經(jīng)是變電站變壓器的首選。另外，在整個配電系統(tǒng)的工作中，一定要注意對變壓器進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)和更換，避免因為變壓器使用過久而出現(xiàn)損壞，影響整個電力系統(tǒng)的正常運行。在配電系統(tǒng)中要注意對配電電壓進(jìn)行控制，配電電壓的強度會直接影響到配電運行中的損耗量，因此對配電電壓進(jìn)行合適的選擇可以降低由于電壓過高而造成的損耗。
5結(jié)語
本文主要從組織管理制度以及運行管理上闡述了加強電能質(zhì)量管理的舉措，從技術(shù)層面對節(jié)能降耗問題進(jìn)行探究，旨在促進(jìn)供電企業(yè)的發(fā)展。但是，由于市場及自身的原因，供電企業(yè)在這兩個問題上還存在許多問題，在提高電能質(zhì)量與節(jié)能降耗上依然任重道遠(yuǎn)。
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關(guān)鍵詞：勵磁系統(tǒng)；電能質(zhì)量；影響
中圖分類號： TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）03-195-2
1 勵磁系統(tǒng)的概述
1.1 勵磁系統(tǒng)的定義
勵磁系統(tǒng)（excitation system）是同步發(fā)電機中的重要元件，它不僅能為同步發(fā)電機提供電機磁場電流也能供給同步發(fā)電機勵磁電源。它既包括調(diào)節(jié)與控制元件，又包括磁場放電裝置、保護(hù)裝置等。通常來說，功率輸出及其相關(guān)的控制元件組成了電力工程中所使用的勵磁系統(tǒng)。使人們在運行電力系統(tǒng)時能夠更好地保護(hù)并控制發(fā)電設(shè)施，使之不受外界因素的干擾，從而避免出現(xiàn)使用故障問題。勵磁系統(tǒng)目前在電力工程建設(shè)中處于重要的位置，并且已在實際工作中得到廣泛應(yīng)用，可以提高電力系統(tǒng)的動、靜態(tài)穩(wěn)定性。
1.2 勵磁系統(tǒng)的工作原理
電力半導(dǎo)體材料組成了勵磁系統(tǒng)中的勵磁結(jié)構(gòu)。這種材料使得勵磁系統(tǒng)在實際運行的過程中能夠保證其對發(fā)電機系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換質(zhì)量。同時，轉(zhuǎn)換形式呈現(xiàn)了較高的豐富性，例如，它可以將電路中的直流電轉(zhuǎn)化成交流電，這樣就使改變整個電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)可能性變大，進(jìn)而達(dá)到提高工作性能的目的。另外，交流電和直流電的轉(zhuǎn)換是雙向的，發(fā)電機需要優(yōu)化工作性能時，就要整體調(diào)整電力設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)，以便使其達(dá)到最好的工作狀態(tài)。還要在減磁處理的同時儲存發(fā)電機轉(zhuǎn)子磁場的能量，以使其能夠保證發(fā)電機的正常工作。
1.3 勵磁機
同步電機電源系統(tǒng)是勵磁機，而該電源系統(tǒng)能夠提供磁場電流，也就是說，勵磁機即是生活中所用的直流發(fā)電機。一般來說，勵磁機在運作時，主要采用自勵和它勵兩種勵磁方式。自勵勵磁主要采用磁極中存在的剩磁產(chǎn)生勵磁電流，從而更加有效地控制并管理發(fā)電機。電廠發(fā)電機的勵磁控制方式大都采用自勵勵磁的方式，該方式能夠使勵磁系統(tǒng)工作性能的優(yōu)化功能進(jìn)一步強化，從而保障發(fā)電機的穩(wěn)定性，并提高電能的質(zhì)量。
1.4 電能質(zhì)量組成部分
電能質(zhì)量（Power Quality）是指進(jìn)行高質(zhì)量供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量四個部分。
2 勵磁系統(tǒng)的作用
2.1 勵磁系統(tǒng)的主要作用
①勵磁系統(tǒng)能夠隨著發(fā)電機負(fù)荷的改變來調(diào)控勵磁電流，從而使機端電壓的穩(wěn)定性得以保證；②控制無功功率的完成并控制運行的各發(fā)電機之間的分配；③在并列運行過程中提高發(fā)電機的動、靜態(tài)穩(wěn)定性；④能在發(fā)電機內(nèi)部發(fā)生故障時，及時采取滅磁的方式對電機實施保護(hù)，達(dá)到降低故障損失的目的。
2.2 同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的作用
目前發(fā)電機勵磁系統(tǒng)由以下幾個方面組成。
①電力系統(tǒng)穩(wěn)定性包括機電、電壓和頻率等多個方面。其中，機電穩(wěn)定又具體包括動態(tài)、靜態(tài)和暫B穩(wěn)定三種。而勵磁控制系統(tǒng)對靜態(tài)、動態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)起到至關(guān)重要的作用。同時，該控制系統(tǒng)在改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面是最為簡單有效的方式。②性能良好的勵磁控制系統(tǒng)能夠在短路故障期間以及后來的一段時間內(nèi)維持電力系統(tǒng)的電壓。故障發(fā)生時，所需要做的就是加速電壓的恢復(fù)，而同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)改善了勵磁系統(tǒng)中電動機的運行條件，從而使電力設(shè)備正常地運行。
3 勵磁機與同步發(fā)電機電能質(zhì)量相關(guān)關(guān)系
①勵磁機輸出電壓不穩(wěn)定促使發(fā)電機無功擺動，進(jìn)而影響發(fā)動機電能質(zhì)量；②發(fā)電機間無功分配是由系統(tǒng)電壓的變化引起的，具體表現(xiàn)為：系統(tǒng)電壓微小變化的發(fā)生，將引起發(fā)電機的無功發(fā)生很大的變化，進(jìn)而使發(fā)電機勵磁參數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的化變；③勵磁系統(tǒng)中勵磁機以及二次回路的短缺將會使發(fā)電機的輸出電壓發(fā)生波動，從而降低發(fā)電機電能質(zhì)量。
4 控制勵磁系統(tǒng)提高電能質(zhì)量的方法
①添加磁極墊片。導(dǎo)入良性導(dǎo)磁材料在磁極的極靴下，從而縮小勵磁磁場之間的縫隙，達(dá)到保證勵磁機所輸出電壓穩(wěn)定性的目的。②調(diào)節(jié)勵磁回路磁場中的電阻并在兩端并聯(lián)一個大小適合的阻性負(fù)載電阻。合適的阻性電阻的種類很多，如可以使用白熾燈泡來當(dāng)作阻性負(fù)載，考慮到白熾燈在發(fā)熱后會發(fā)生非線性的變化，這樣就在場阻線與勵磁特性之間產(chǎn)生一個很大的交角，從而得到一個明顯的且與空載特性曲線相交的點，恰巧就是這個交點使勵磁機在較低電壓時工作點的穩(wěn)定性得以保證。③采用發(fā)電機自動勵磁調(diào)節(jié)裝置。該裝置調(diào)節(jié)方式具有豐富性，如恒無功、恒功率參數(shù)等，這些調(diào)節(jié)方式幫助改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及暫態(tài)反應(yīng)能力并且也增加了解決發(fā)電機的電能質(zhì)量問題的可能性。但是，要達(dá)到滿足用戶對于電能質(zhì)量的要求，應(yīng)保持發(fā)電機的端電壓不變的方式，并隨著無功電流的變化來調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。勵磁電流可以提高發(fā)電廠電能生產(chǎn)的質(zhì)量，因而其在發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程中的使用具有重要作用。一般情況下，勵磁電流通常會采用改進(jìn)的勵磁機的方式，而非直接流入到發(fā)電機組中，這有效地控制管理了勵磁回路，進(jìn)而使整個電力發(fā)電機組的工作性能得以保證。因此，在對整個勵磁系統(tǒng)進(jìn)行控制管理時，應(yīng)對電源調(diào)節(jié)和動態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等控制問題加以注意，從而以此來保證發(fā)電機的電能質(zhì)量。現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)也在勵磁系統(tǒng)中開始應(yīng)用，來優(yōu)化處理勵磁系統(tǒng)，來保證工作狀態(tài)的靜態(tài)平衡。
5 控制勵磁系統(tǒng)提高電能質(zhì)量的途徑
5.1 自動調(diào)節(jié)勵磁電流的途徑
通常情況下，在改變處理發(fā)電機勵磁電流時，并不是在轉(zhuǎn)子回路上進(jìn)行直接處理。其主要原因是，回路環(huán)節(jié)中所表現(xiàn)出來的相關(guān)勵磁狀況的變化比較大，從而促使這些調(diào)節(jié)沒有辦法法得以有效實施。一般采取的措施是調(diào)節(jié)并改善勵磁機運行過程中的勵磁電流，進(jìn)而促使發(fā)電機正常運行過程中的相關(guān)轉(zhuǎn)子電流的實現(xiàn)。另一個常采取的措施是對回路中出現(xiàn)的電阻進(jìn)行直接檢查，確?；芈冯娮璩霈F(xiàn)在發(fā)電機運作過程中，進(jìn)而保證勵磁機內(nèi)部的相關(guān)勵磁電流可以有效地來進(jìn)行改變，從而將其變?yōu)楦郊觿畲?，尤其是可控硅?dǎo)通角等。且在這個環(huán)節(jié)中，對可控硅導(dǎo)通角的轉(zhuǎn)變是其中最為核心的一個措施。在執(zhí)行該措施的實際過程中，同時包括電壓、功率、電容等多方面的變化，可以看出對轉(zhuǎn)換可控制硅整流器涉及的導(dǎo)通角進(jìn)行轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致發(fā)電機的勵磁電流也發(fā)生轉(zhuǎn)變。
5.2 增加附加勵磁控制通道的方法
在勵磁控制系統(tǒng)中，增加其他控制信號是處理電壓調(diào)節(jié)精確度和動態(tài)穩(wěn)定性之間矛盾的比較有效措施。另外，控制信號不會對電壓調(diào)節(jié)通道的電壓調(diào)節(jié)功能和維持發(fā)電機端電壓水平的能力產(chǎn)生阻礙作用，因此也不會改變其控制的重要地位。所以，這種控制方式又被稱為附加勵磁控制。
6 結(jié)語
人們將勵磁系統(tǒng)應(yīng)用到該運行過程中，并對其電能質(zhì)量進(jìn)行了有效的控制管理，從而使其不僅有利于發(fā)電機組的良好調(diào)節(jié)，并使其穩(wěn)定性得以保證，同時還對發(fā)電機發(fā)電的電能質(zhì)量的提高起到作用，使人們?nèi)粘Ｉ钜约敖?jīng)濟社會生產(chǎn)等相關(guān)的諸多要求在系統(tǒng)的應(yīng)用中得以滿足。與此同時，將新的科技應(yīng)用于發(fā)電機發(fā)電的運行過程中，不僅實現(xiàn)了優(yōu)化處理勵磁系統(tǒng)的目的，同時也使我國電力行業(yè)得以快速發(fā)展。
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