淺談電能質(zhì)量的影響因素及控制方法

摘 要：電能質(zhì)量是當(dāng)今社會科學(xué)重點(diǎn)關(guān)注的一個的熱點(diǎn)話題。如何有效的改善電能質(zhì)量問題是各國專家努力鉆研的課題之一。本文扼要介紹了衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)，提出了影響區(qū)域電能質(zhì)量因素，最后討論了對電能質(zhì)量進(jìn)行有效改善的策略和方法。

關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量 電力系統(tǒng) 電力技術(shù)

中圖分類號：TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0109-01

1 衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)

1.1 電壓偏差

根據(jù)《電能質(zhì)量-供電電壓允許偏差》（GB12325—2003），電壓偏差的限值規(guī)定為：220 kV、110 kV、35 kV供電電壓正負(fù)偏差的絕對值之和不超過10%；10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；單相供電電壓允許偏差為+7%～10%。崇明三島最高電壓等級為220 kV，現(xiàn)有220 kV變電站4座，110 kV及以下共有30座。

1.2 頻率偏差

根據(jù)《電能質(zhì)量-電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（GB/T15945—95）對頻率偏差的限值規(guī)定：電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.2 Hz。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差值可放寬到±0.5 Hz。用戶沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動不得超過±0.1 Hz[1]。崇明三島電網(wǎng)為江蘇電源與上海電源分送東西部負(fù)荷，崇明三島頻率隨主網(wǎng)頻率的變化而變化。

1.3 其他技術(shù)指標(biāo)

諧波含量是指具有供電系統(tǒng)基波頻率整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流；電壓波動及閃變是指具有供電系統(tǒng)基波頻率整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流以及人眼對由電壓波動所引起的照明異常的視覺感受。電力諧波產(chǎn)生的主要原因：一是發(fā)電源質(zhì)量不高產(chǎn)生諧波；二是輸配電系統(tǒng)產(chǎn)生諧波；三是用電設(shè)備產(chǎn)生的諧波。

2 電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生原因

2.1 電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題

電力系統(tǒng)元件的非線性問題主要包括：發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的諧波；變壓器產(chǎn)生的諧波；直流輸電產(chǎn)生的諧波等。近年來，隨著生態(tài)島的建設(shè)，崇明風(fēng)風(fēng)力發(fā)電逐漸發(fā)展，至今風(fēng)機(jī)裝機(jī)容量為13 MVA。風(fēng)力發(fā)電將成為崇明電網(wǎng)不容忽視的電源點(diǎn)，風(fēng)機(jī)的非線性問題將更為凸顯。

2.2 非線性負(fù)荷

非線性負(fù)荷是造成工業(yè)生產(chǎn)和生活用電電力系統(tǒng)諧波問題的首要原因。而電弧爐就是其中非線性負(fù)載的典型。電弧爐起弧時延遲和電弧的非線性致使它產(chǎn)生諧波。海洋裝備生產(chǎn)集團(tuán)陸續(xù)搬遷至崇明三島，造船企業(yè)負(fù)荷中有大量鍋爐、中頻爐和電焊等非線性負(fù)荷，如江南造船廠、振華港機(jī)等大型企業(yè)。

2.3 電力系統(tǒng)故障

隨著系統(tǒng)中非線性負(fù)荷的不斷增加， 諧波對電力系統(tǒng)的影響程度逐漸加大，與此同時，系統(tǒng)本身也存在出現(xiàn)故障的風(fēng)險，這些都是導(dǎo)致電能質(zhì)量受影響的原因。比如員工對設(shè)備人為地運(yùn)行操作失誤，天氣因素等都將造成各種電能質(zhì)量問題[2]。

2.4 沖擊負(fù)荷對電能質(zhì)量的影響

電力工業(yè)的發(fā)展迫使國家對此方面的衡量標(biāo)注制度不斷更新著。然后同一種標(biāo)準(zhǔn)卻并不適應(yīng)國家的每個區(qū)域，比如說那些電力工業(yè)發(fā)展尚未健全的地區(qū)。在GB12326-1990標(biāo)準(zhǔn)中的由于負(fù)荷引起的閃變%V10≤0.4～0.6和在原水電部頒發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的系統(tǒng)發(fā)電機(jī)總?cè)萘啃∮?000 MW時，負(fù)荷引起的頻率波動不得超過0.5 Hz等規(guī)定，對于上述小型電網(wǎng)進(jìn)行的約束是比較切實可行的規(guī)定。這些標(biāo)準(zhǔn)的使用在我國已達(dá)數(shù)十年之久，系統(tǒng)在運(yùn)行負(fù)荷的時候多默認(rèn)采用此標(biāo)準(zhǔn)，社會在進(jìn)步，過去的東西如果不得到及時的更新，系統(tǒng)難免會出現(xiàn)或多或少的偏差，盡管如此，大部分的用電設(shè)備還是能依照此標(biāo)準(zhǔn)正常的運(yùn)行。于是部分地區(qū)在增加了頻率和閃變等限值條件后制定了新的標(biāo)準(zhǔn)，通過與電力部分進(jìn)行磋商，使用新的用電條款，這些改革的引進(jìn)和使用，在許多地區(qū)操作起來難度較大，可行性較低。

3 電能質(zhì)量的分析方法和改善策略

3.1 電能質(zhì)量的分析方法

3.1.1 時域仿真法

時域仿真法分析電能質(zhì)量問題，可以計及各種非線性因素的作用，得到各量隨時間變化的詳細(xì)數(shù)值結(jié)果和直觀的圖形結(jié)果，缺點(diǎn)是無法鑒別系統(tǒng)的扭振模式和阻尼特性；Prony算法不但可以分析仿真數(shù)據(jù)，還可以分析實測數(shù)據(jù)，能夠?qū)SO進(jìn)行模態(tài)辨識，從而得到有關(guān)SSO的模式信息和阻尼特性。兩種方法結(jié)合后，既可以相互驗證，又互為補(bǔ)充，使SSO的時頻信息更加完整。仿真分析表明了該方法的正確性與有效性，并可以取得令人滿意的分析結(jié)果，這種方法可用于實際電力系統(tǒng)的SSO分析。

3.1.2 頻譜分析法

將非正弦周期性電壓（電流）分解為一系列不同頻率的正弦量之和，按照正弦交流電路計算方法對不同頻率的正弦量分別求解，再根據(jù)線性電路疊加定理進(jìn)行疊加即為所求的解，這是分析非正弦周期性電路的基本方法，這種方法叫頻域分析法。頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計算等，該方法多用于電能質(zhì)量中諧波問題的分析。頻率掃描和諧波潮流計算在反映非線性負(fù)載動態(tài)特性方面有一定局限性[3]。

3.2 以DSP為基礎(chǔ)的智能化控制技術(shù)

我們應(yīng)該對以DSP為基礎(chǔ)的實時數(shù)字信號處理技術(shù)進(jìn)行廣泛推廣，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）智能化控制；（2）使系統(tǒng)運(yùn)行更加穩(wěn)定；（3）在不切換電路的同時就能更改控制的算法[4]。DSP技術(shù)在當(dāng)今繼續(xù)不斷地更新和完善，同時價格也越來越讓人接受，以DSP控制技術(shù)取代過去的模擬量控制技術(shù)是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢所在。

3.3 大力發(fā)展電力電子技術(shù)和非電子技術(shù)的融合

FACTS、CusPow等新型電子技術(shù)也為電能質(zhì)量的改善找到了一條新的出路，將他們和傳統(tǒng)的非電子技術(shù)進(jìn)行協(xié)同改善，共同穩(wěn)定融合發(fā)展，必將為今后電能質(zhì)量中電子負(fù)荷的解決貢獻(xiàn)不凡的力量。

4 結(jié)語

總而言之，自動化技術(shù)的應(yīng)用是科技發(fā)展的產(chǎn)物，我們合理利用這些技術(shù)可以有效的解決電網(wǎng)電能質(zhì)量中的許多非線性負(fù)荷的問題。而新時代的電網(wǎng)發(fā)展對設(shè)備以及儀器要求更加的嚴(yán)格，人們不斷追求著更高享受的電網(wǎng)服務(wù)，電能質(zhì)量關(guān)系著一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生活質(zhì)量，分析和討論電能質(zhì)量問題在當(dāng)下具有很重要的意義。

參考文獻(xiàn)

[1]劉海濤.淺談電能質(zhì)量的性能指標(biāo)[J].中國電網(wǎng)技術(shù).2010（11）.

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[3]張樊.略論中國用戶電力技術(shù)[J].中國電網(wǎng)技術(shù).2011（6）.

[4]陳英杰.淺談電能質(zhì)量分析方法與控制及發(fā)展方向[J].城市建設(shè)理論研究.2012（1）.