電網(wǎng)電能質(zhì)量的檢測及改善

【摘 要】各種電力整流設備、電力機車、變頻裝置等大量使用，導致電力系統(tǒng)的電壓和電流波形產(chǎn)生較大程度的畸變，從而影響了電能的質(zhì)量，對電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟運行造成了極大的影響。因此，采用電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)對電力系統(tǒng)的進行檢測變得非常必要。本文首先介紹兩類電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測的方法，然后分析影響電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要因素，最后提出電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善措施。

【關(guān)鍵詞】電網(wǎng) 電能質(zhì)量 諧波 檢測

一、電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測分類

（一）基于小波電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測

小波變換的含義是：把某一被稱為基本小波[也叫母小波（motherwavelet） ]的函數(shù)φ（ t）作位移，再在不同尺度a下與待分析信號x （ t）作內(nèi)積。

小波方法是一種很好的電能質(zhì)量信號檢測和分析工具，小波變換可以利用不同的尺度對信號進行不同頻段的分解，具有時頻分析功能，在電能質(zhì)量檢測領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。但是，在實際信號的采集過程中，由于各種復雜的現(xiàn)場原因帶來的噪聲干擾會降低包括小波變換在內(nèi)的許多方法的有效性，當噪聲比較大的時候，小波方法甚至會失效。因此，去噪在電能質(zhì)量檢測中是十分突出的一個問題但其性能往往受信號中噪聲的影響。

（二）基于DSP電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測

隨著數(shù)字信號處理技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應用，采用數(shù)字化檢測電能質(zhì)量已成為當今和未來電能檢測技術(shù)發(fā)展的一個新熱點。而目前能夠用于電能質(zhì)量分析的處理器更新速度很快，通過處理器的升級來實現(xiàn)產(chǎn)品的升級會使得開發(fā)周期加長，導致產(chǎn)品跟不上市場的變化。另一方面，不同的用戶對電能質(zhì)量中的指標測量要求不盡相同，采用相同的硬件電路，利用軟件很容易擴展電壓、電流、有功、無功、視在功率、波動測量、瞬變測量、諧波分析、負荷平衡分析等測量與分析功能，一只表可以代替以前幾只測量儀表，而且用軟件升級的辦法更容易實現(xiàn)產(chǎn)品的升級。所以，采用高性能的處理器，用軟件的方法實現(xiàn)功能的擴展與產(chǎn)品的升級，是未來電能質(zhì)量檢測的發(fā)展趨勢

二、電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善措施

某市電網(wǎng)存在一定程度的電能質(zhì)量問題。為了進一步提高供用電的質(zhì)量，應從以下幾個方面進行治理。

（一）電壓偏差的治理

主要措施有：1.調(diào)整同步電動機的勵磁電流，使其超前或滯后運行，產(chǎn)生超前與滯后的無功功率，從而達到改善網(wǎng)絡負荷的功率因數(shù)和電壓偏差的目的。2.就地進行無功補償，及時調(diào)整無功補償量，從源頭上解決問題。3.采用有載變壓器分接頭（OLTC）調(diào)壓。傳統(tǒng)的一些用于穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整的裝置，如并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、變壓器分接頭等都是機械式的，它們對電能質(zhì)量問題反應速度慢、控制不精確、調(diào)節(jié)能力有限，過去一般采用手動控制的方法，現(xiàn)在有一部分裝置采用了自動投切的方法，如采用vQC裝置進行無功及電壓調(diào)整，自動確定最優(yōu)方案，及時調(diào)節(jié)有載分接開關(guān)和電容器投切，提高了電壓質(zhì)量，減少了人力。

（二）諧波的治理

高次諧波是影響電能質(zhì)量的一個重要因素，要采取措施從源頭上消除或抑制諧波分量。電力諧波的抑制或減緩措施通?？煞譃轭A防性和補償性兩種。預防性措施包括：（1）供電設備（如電容器、變壓器、發(fā)電機等）在設計、制造、配置等方面采取減少諧波的措施；（2）通過增加整流器的脈動數(shù)或采用可控整流來限制電力諧波的主要來源—整流器的諧波。補償性措施包括：（1）改變饋線參數(shù)；（2）采用濾波器；（3）下面分別從這些方面對電力諧波的控制技術(shù)給予介紹。

①電力變壓器通過其繞組的巧妙連接，可減少某些次數(shù)的諧波：如三相整流變壓器采用Y-d（Y/△）或D、Y（△/Y）的接線可消除3次及其倍數(shù)次諧波，這是抑制高次諧波的最基本的方法。②增加整流裝置的脈動數(shù)整流裝置是電網(wǎng)中的主要諧波源，它的特征諧波電流次數(shù)與脈動數(shù)p有關(guān)，H=kp±1（k=1，2，3，…）。當脈動數(shù)增多時，整流器產(chǎn)生的諧波次數(shù)也增高，而諧波電流與諧波次數(shù)近似成反比，因此，一系列次數(shù)較低、幅度較大的諧波得到消除，諧波源產(chǎn)生的諧波電流將減少。③脈寬調(diào)制法隨著全控器件的推廣應用，基于PWM控制技術(shù)的整流器得以實用化。實際上，這種模式的整流器己不只用于整流，也可作為有源逆變器工作，將直流電能回饋給交流系統(tǒng)。采用PWM，在所需的頻率周期內(nèi)，將直流電壓調(diào)制成等幅不等寬的系列交流輸出電壓脈沖可以達到抑制諧波的目的。④、采用濾波器在諧波源處就近裝設濾波裝置是國內(nèi)限制諧波超標的主要方法之一。濾波裝置分為無源濾波、有源濾波和混合型濾波裝置等。用戶應根據(jù)實際情況選擇濾波方式。無源濾波器是將電容元件與電感元件按照一定的參數(shù)配置和拓撲結(jié)構(gòu)連接而成，能夠有效濾除某次或某些次的諧波。理論上講，當某次諧波濾波器調(diào)諧到該頻率時，濾波器所呈現(xiàn)的阻抗為零，因而能夠全部吸收該次諧波。如圖所示為一些典型無源濾波器的拓撲結(jié)構(gòu)。

（三） 電壓暫降和短時間中斷的治理

引起電壓暫降的原因很多，但主要是雷擊、短路故障、大型異步電動機啟動和開關(guān)操作、電容器組或變壓器投切等。而電力系統(tǒng)短路故障是造成電壓暫降和短時間中斷的主要原因，主要需要采取以下措施減少電壓暫降和短時間中斷的發(fā)生。

1.減少故障數(shù)目，縮短故障清除時間。目前，某市供電公司電纜化改造工程在大面積開展，惡劣天氣和其他外力破壞是造成線路故障的主要原因，采用電力電纜線路入地代替架空線路可以大大減少電壓暫降和短時間中斷的概率。

2.采取更可靠的供電方式。對重要負荷采取雙電源或多電源供電；系統(tǒng)中采用母線分段減少同一供電母線的出線數(shù)；安裝限流電抗器增加與故障點的電氣距離；增加聯(lián)絡開關(guān)，使用不同的電源點供電，對線路采取“手拉手”的供電方式，保障其供電可靠性及電能質(zhì)量。

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