解析現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)

吳郭芳

摘 要：在我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和發(fā)展的過程中，電力事業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用。電力能源不僅能夠?yàn)楦鞣N生產(chǎn)工作提供動(dòng)力，同時(shí)還為人們生活中的照明、取暖、娛樂等提供動(dòng)力。在當(dāng)今時(shí)代，電力能源已經(jīng)成為各個(gè)國家持續(xù)發(fā)展而不可或缺的能源。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的帶動(dòng)下，不論是工業(yè)生產(chǎn)，還是人們生活所需，都對(duì)電能質(zhì)量提出了更高的要求。如何提高電能質(zhì)量，保證供電服務(wù)、供電質(zhì)量等方面達(dá)到相應(yīng)的要求，這是當(dāng)前我國電力企業(yè)必須要著力解決的問題。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代電能質(zhì)量；控制技術(shù)；質(zhì)量問題；空間矢量

中圖分類號(hào)：TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）2-0115-01

現(xiàn)今電力行業(yè)內(nèi)所說的電能質(zhì)量主要包括四個(gè)方面，即電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量、用電質(zhì)量。電壓質(zhì)量是指供電企業(yè)所供電能的實(shí)際電壓是否與額定電壓相符；電流質(zhì)量是指供電企業(yè)所供電能的電流恒定頻率和正弦波形是否符合用戶的要求；供電質(zhì)量可分兩方面，其一是電壓質(zhì)量以及供電的可靠性，其二是指供電企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量、電力價(jià)格等；用電質(zhì)量也包括兩方面，一是用戶是否按時(shí)、如數(shù)繳納電費(fèi)，二是電流質(zhì)量?？傮w來說，電能質(zhì)量是指上述各個(gè)方面質(zhì)量的綜合描述。而就現(xiàn)今我國電能質(zhì)量來說，在很多方面還存在著不足，影響著電力事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。針對(duì)這種情況，我國電力企業(yè)必須要加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的控制。文章首先分析了致使現(xiàn)代電能質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因，然后再探討了如何加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)代電能質(zhì)量的控制。

1 致使現(xiàn)代電能質(zhì)量問題出現(xiàn)的原因

致使現(xiàn)代電能質(zhì)量出現(xiàn)問題的原因有很多，主要可歸為三個(gè)方面：①電力系統(tǒng)元件存在著很多非線性問題。這類問題主要是指電氣元件產(chǎn)生的諧波電流，一般來說多出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)、變壓器以及直流輸電方面。其中，直流輸電是電力系統(tǒng)中最大的諧波源。②非線性負(fù)荷。非線性負(fù)荷在工業(yè)用電以及生活用電中占據(jù)了極大的比例，同時(shí)它也是諧波問題的主要源頭之一?，F(xiàn)今常用的電弧爐就是主要的非線性負(fù)載，其諧波是由電弧非線性以及起弧的時(shí)延引起的；人們?nèi)粘Ｉ钪兴玫臒晒鉄粢彩欠蔷€性的，也會(huì)引起嚴(yán)重的諧波電流。另外，大功率變頻裝置也會(huì)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的諧波電流，引起電網(wǎng)污染，降低功率因素。③電力系統(tǒng)的故障。電力系統(tǒng)在長期的運(yùn)行中難免會(huì)出現(xiàn)一系列故障，常見的故障有短路、誤操作、雷擊等自然災(zāi)害，這些因素都會(huì)導(dǎo)致電能質(zhì)量下降。另外，在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)以及發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)會(huì)發(fā)生極大變化，這種變化也會(huì)影響到電能質(zhì)量。

2 現(xiàn)代電能質(zhì)量的控制技術(shù)

隨著人們生活質(zhì)量以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提升，對(duì)電能質(zhì)量的要求也日漸提高。鑒于這種情況，相關(guān)單位必須要進(jìn)一步研究電能質(zhì)量的控制技術(shù)。

2.1 諧波治理技術(shù)

近年來，大量非線性負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電能質(zhì)量有著極為嚴(yán)重的影響，針對(duì)這種情況，必須要采取有效的方式進(jìn)行處理。目前常用的處理設(shè)備是基于高頻電力電子技術(shù)的有源電力濾波器（APF），該設(shè)備被行業(yè)內(nèi)公認(rèn)為消除諧波電流最具效果的設(shè)備之一。與以往的設(shè)備相比，有源電力濾波器具有抑制閃變、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波、補(bǔ)償各次諧波、補(bǔ)償無功等優(yōu)點(diǎn)，這使得其被廣泛的應(yīng)用于我國電能質(zhì)量的改善工作中。根據(jù)有源電力濾波器與電網(wǎng)連接方式的不同，可將其分為串聯(lián)型有源電力濾波器、并聯(lián)型有源電力濾波器以及混合型有源電力濾波器三種，目前在電網(wǎng)中應(yīng)用最多的是并聯(lián)型。

2.2 不間斷電源

所謂不間斷電源，是指當(dāng)交流供電突然中斷時(shí)，立即將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)化為交流電，以此確保電源的不間斷供電?，F(xiàn)今這種技術(shù)在醫(yī)院、學(xué)校、工業(yè)生產(chǎn)、通訊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、國防等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，為保證電能質(zhì)量做出了巨大的貢獻(xiàn)。一般來說，不間斷電源主要是接在供電電源與非常重要的負(fù)荷之間，當(dāng)市電處于正常的供電狀態(tài)時(shí)，不間斷電源可以對(duì)交流市電進(jìn)行穩(wěn)壓處理以后再傳輸給用戶，此時(shí)不間斷電源起到了穩(wěn)壓器的作用。與此同時(shí)，不間斷電源還可以向機(jī)內(nèi)的蓄電池充電；當(dāng)市電突然中斷時(shí)，不間斷電源能夠立即將其蓄電池中存儲(chǔ)的電流轉(zhuǎn)化為交流電，向用戶繼續(xù)供電，確保用電負(fù)載能夠繼續(xù)正常的工作。簡而言之，不間斷電源是一種能夠?qū)χ匾?fù)載起到保護(hù)作用的裝置。因?yàn)椴煌婚g斷電源所采用的蓄電池容積不盡相同，故而其供電時(shí)間也存在著一定的差異，有的僅僅只能支持幾小時(shí)，有的卻可以支持幾天。

2.3 PID控制技術(shù)

PID控制器的結(jié)構(gòu)比較簡單，操作方便，而且可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)。當(dāng)無法完全掌握被控制對(duì)象的參數(shù)以及結(jié)構(gòu)時(shí)，可以采用PID控制技術(shù)。這種技術(shù)也存在著一定的缺點(diǎn)，比如抗負(fù)載擾動(dòng)的能力很弱、響應(yīng)有超調(diào)、對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的攝動(dòng)能力差等。

2.4 無功功率補(bǔ)償技術(shù)

這種技術(shù)與有功功率補(bǔ)償類似，都對(duì)提高電能質(zhì)量有著極大的作用。STACOM（靜止同步補(bǔ)償器）是當(dāng)前無功功率補(bǔ)償中應(yīng)用的主要設(shè)備，它主要是采用大功率電子器件（比如GTO、IGBT等）組成的自換相變流器。STACOM技術(shù)是當(dāng)前電力行業(yè)發(fā)展的主要技術(shù)，是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)技術(shù)之一。其具備容量大、經(jīng)濟(jì)適用、體積小、連續(xù)性調(diào)節(jié)、響應(yīng)度快等優(yōu)勢(shì)，對(duì)抑制阻尼系統(tǒng)振蕩、電壓閃變，維持節(jié)點(diǎn)電壓，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著極其重要的作用。

2.5 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器

動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器是串聯(lián)型電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的一種，其主電路的組成主要包括四個(gè)部分，即輸出濾波器、直流存儲(chǔ)單元、逆變器以及串聯(lián)變壓器。從某種意義上來說，它可以被當(dāng)作串聯(lián)在電力系統(tǒng)中的一個(gè)動(dòng)態(tài)電壓源，只要使用適當(dāng)?shù)氖侄危涂梢詫?duì)負(fù)荷電壓造成影響的各種負(fù)面因素抵消，比如諧波、電壓不穩(wěn)等。另外，因?yàn)閯?dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器補(bǔ)償?shù)闹皇且蚋蓴_而缺失的部分系統(tǒng)電壓，無需承擔(dān)負(fù)荷的全部電壓，故而能夠有效的降低成本造價(jià)。

除了上文所描述的幾種電能質(zhì)量的控制技術(shù)以外，另外還有固態(tài)切換開關(guān)、統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置、柔性交流輸技術(shù)、空間矢量控制、模糊邏輯控制、用戶電力技術(shù)等手段可以提高現(xiàn)代電能質(zhì)量。具體而言，選用何種技術(shù)提高電能質(zhì)量，關(guān)鍵是要對(duì)供電地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行全面的分析和研究，如地形、氣候、負(fù)載等。

3 結(jié) 語

總而言之，隨著我國社會(huì)主義市場經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步和發(fā)展，電能質(zhì)量的高低對(duì)我國經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)以及人們生活水平的提升影響極大，我國電力部門必須要對(duì)電能質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行全面的研究和創(chuàng)新，提高其控制效果，保證電能質(zhì)量能夠滿足社會(huì)生產(chǎn)以及人們生活所需。

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