淺析電能質(zhì)量的分析與控制

【摘要】隨著現(xiàn)代化的程度不斷的提升，電力的質(zhì)量越來(lái)越受到重視。本文對(duì)電能質(zhì)量的分析方法以及相關(guān)的策略和技術(shù)進(jìn)行了介紹，并且對(duì)控制測(cè)量技術(shù)進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】電能質(zhì)量；技術(shù)控制；控制策略

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)中自動(dòng)化程度越來(lái)越高，在電網(wǎng)中的用戶不斷增加。特別是高精尖儀器對(duì)電能質(zhì)量的要求越來(lái)越高，在這樣的背景下對(duì)電能質(zhì)量控制有著重要的意義。

一、現(xiàn)階段電能質(zhì)量中存在的問(wèn)題

電能質(zhì)量一般包括三個(gè)部分，首先是標(biāo)稱頻率、規(guī)定的若干電壓等級(jí)和正選波形，其次是三相交流電壓和負(fù)荷電流平衡，最后是電能的供應(yīng)應(yīng)該是連續(xù)不斷的，不應(yīng)該出現(xiàn)中斷的現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)中電能質(zhì)量主要出現(xiàn)的問(wèn)題是長(zhǎng)期電壓變化，三相電不平衡，電壓出現(xiàn)較大的波動(dòng)和閃邊與諧波等這是屬于動(dòng)態(tài)問(wèn)題。暫態(tài)問(wèn)題主要有電壓暫時(shí)升高和下降，瞬時(shí)間電力供應(yīng)中斷等。

二、電能質(zhì)量的分析方式

（1）基于變換的方法

Fourier（STFT）變換方法是變換的方法中最為主要的一種，作為經(jīng)典的信號(hào)分析方法具有非常多的優(yōu)點(diǎn)，而且具有如同F(xiàn)FT一樣的快速算法。所以Fourier已經(jīng)在電能質(zhì)量分析中取代FFT廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)FT應(yīng)用的時(shí)候必須滿足一定的條件，即滿足采樣定理的要求，采樣的頻率是最高信號(hào)頻率的兩倍的時(shí)候可以應(yīng)用，還必須滿足被分析的波形必選是完整穩(wěn)定的，隨著周期變化，所以FFT的方法應(yīng)用受到一定的限制，應(yīng)用不好會(huì)帶來(lái)旁瓣好頻譜泄露的現(xiàn)象，直接導(dǎo)致檢測(cè)的誤差。

Fourier的變換方法主要原理就是將一個(gè)不平穩(wěn)的的過(guò)程看做一個(gè)短時(shí)間平穩(wěn)的集合過(guò)程，

小波變換是一種新型的數(shù)學(xué)模型分析的方法，小波變換是時(shí)間頻率的局部變換，它能夠有效的從信號(hào)中提取到最為有用的信息，通過(guò)伸縮和平移的方法對(duì)函數(shù)進(jìn)行多方位的分析。

（2）頻域分析方法

頻域分析方法主要指的是電能質(zhì)量分析中的諧波問(wèn)題的分析方式，其中線性網(wǎng)絡(luò)的分析式可以用Im=YmUm表示，m的取值范圍是m=（1，2，…，n）。Ym是節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；Im是注入電流的矢量；m為諧波的次數(shù)。在諧波頻率中每個(gè)諧波頻率都要單獨(dú)形成的。我們通過(guò)對(duì)所要研究的節(jié)點(diǎn)注入幅度值為1的電流，其他的節(jié)點(diǎn)不置入電流，然后求上述公式多得到的電壓就是這個(gè)節(jié)點(diǎn)的諧波的阻抗和相應(yīng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的轉(zhuǎn)移阻抗。在對(duì)應(yīng)的各個(gè)諧波頻率中，從各非線性負(fù)載電流中取出相應(yīng)的分量組成注入一定的電流矢量，再將各個(gè)節(jié)點(diǎn)所得到的電壓頻率分量合成到一塊即可以得到節(jié)點(diǎn)電壓的時(shí)域波形。由于這種方法簡(jiǎn)單且適宜應(yīng)用到各種情況中，所以是實(shí)價(jià)諧波計(jì)算中最為廣泛的一種。

非線性負(fù)載是用微分方程描述的，它的方法是先設(shè)定電壓的初始值，再利用EMTP等時(shí)域仿真程序?qū)Ψ蔷€性負(fù)載的進(jìn)行仿真的模擬。這樣可以得出費(fèi)線性負(fù)載新的各次諧波的電流分量，然后依次將諧波的電流矢量代入網(wǎng)絡(luò)方程就解，就可以對(duì)諧波的節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行矢量分析，并且所有的非線性的負(fù)載都必需是處于一種穩(wěn)定的狀態(tài)。

三、電能質(zhì)量控制技術(shù)與策略

傳統(tǒng)的電能質(zhì)量問(wèn)題中，電壓偏差的調(diào)整是通過(guò)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁和變壓器的調(diào)整實(shí)現(xiàn)的，頻率的偏差的調(diào)整是通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)處理的調(diào)整和抽水蓄能機(jī)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的，三相不平衡的調(diào)整是通過(guò)供電回路和負(fù)載分配的平衡化以及平衡補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)的。現(xiàn)代的電能質(zhì)量的控制技術(shù)主要是對(duì)電流諧波、電壓波動(dòng)和動(dòng)態(tài)電壓控制。電流諧波的控制主要的方式是降低諧波水平，將諧波的負(fù)載接入短路容量比較大的電流，并且可以安裝濾波器來(lái)進(jìn)行諧波控制。電壓波動(dòng)的問(wèn)題可以通過(guò)增加供電能力和加裝動(dòng)態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償器克服。動(dòng)態(tài)電壓的調(diào)整可以通過(guò)加裝動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)。

電能控制的策略主要有三種方式，首先是空間矢量控制，主要的原理是是對(duì)三相靜止坐標(biāo)系的交流進(jìn)行派克變換，最終可以獲得基于旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的直流量，進(jìn)而完成解耦控制，在具體的操作中使用DSP來(lái)進(jìn)行暫態(tài)性能的控制。其次是模糊邏輯控制，現(xiàn)在的智能控制方法中，我們不在對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行建模。在智能控制中它主要是對(duì)于人的思維和語(yǔ)言能力進(jìn)行模仿和描述，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)獲取靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特征所需要的代價(jià)。再次是PID控制，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好的特征，所以我們?cè)趯?duì)其不能完全掌握被控制的對(duì)象結(jié)構(gòu)參數(shù)時(shí)，或者是沒有建模的時(shí)候，使用PID控制技術(shù)是非常適合的。

結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量的越來(lái)越高的要求下，作為電力供應(yīng)者更要在提高電能質(zhì)量上下功夫，及時(shí)的處理有損于電能質(zhì)量的問(wèn)題。近些年出現(xiàn)的小波變換等檢測(cè)和分析方法的出現(xiàn)將會(huì)在以后的電子控制電能質(zhì)量中得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]J.Martinon，O.Poisson，F(xiàn).DeChateauvieux. 防止電壓驟降和短時(shí)斷電以滿足用戶需要[J].供用電，2001（02）

[2]肖湘寧，徐永海. 電能質(zhì)量問(wèn)題剖析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001（03）

[3]張斌，劉曉川，許之晗.基于變換的電能質(zhì)量分析方法[J].電網(wǎng)技術(shù)，2001（01）

[4]韓英鐸，嚴(yán)干貴，姜齊榮，黃民聰.信息電力與FACTS及DFACTS技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2000（19）

[5]胡銘，陳珩.電能質(zhì)量及其分析方法綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000（02）

[6]林海雪.從IEC電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)看電網(wǎng)諧波國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[J].電網(wǎng)技術(shù)，1999（05）