變電站電能監(jiān)測分析

摘 要：我國經(jīng)濟(jì)正處長飛速發(fā)展的階段，電力事業(yè)方面面臨著重大的危機(jī)，由于電網(wǎng)用戶對(duì)電力要求的提升、用電量的增加，電網(wǎng)非線性負(fù)荷率不斷增長，因此現(xiàn)代電網(wǎng)運(yùn)行開始面臨供電質(zhì)量降低的問題，并且這一問題逐年凸顯。電能質(zhì)量降低不但會(huì)導(dǎo)致供電環(huán)境紊亂，還會(huì)造成電網(wǎng)設(shè)備損毀，影響電網(wǎng)安全，極大的影響了現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展。影響電力用戶和供電企業(yè)關(guān)系的同時(shí)，阻礙了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：變電站；電能質(zhì)量；電能監(jiān)測

電網(wǎng)安全始終是電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容，而電網(wǎng)安全不但包括供電線路以及供電設(shè)備的運(yùn)行安全，還包括提供電能的質(zhì)量。受到非線性負(fù)荷用戶數(shù)量增多的影響，我國電網(wǎng)運(yùn)行過程中供電質(zhì)量逐年降低，其不但會(huì)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行造成影響，還會(huì)威脅電網(wǎng)及供電設(shè)備的運(yùn)行安全。而電力作為社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)動(dòng)力，受到了社會(huì)廣泛關(guān)注。

此現(xiàn)象在山東省菏澤市110V的成武站表現(xiàn)尤其突出。不僅使變電站設(shè)備無法安全地運(yùn)行，還直接影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣秒?，影響?dāng)?shù)仄髽I(yè)生產(chǎn)過程中的用電水平。對(duì)此，國家在2002年對(duì)本站進(jìn)行了全面系統(tǒng)的改進(jìn)，加裝了電能監(jiān)測設(shè)備，完善了該電站電能監(jiān)測系統(tǒng)，針對(duì)低壓電網(wǎng)的電能質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測。

1 110kV成武站的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)

針對(duì)之前經(jīng)常出現(xiàn)的TV保險(xiǎn)燒壞現(xiàn)象，以及多次發(fā)生的TV爆炸事故，菏澤供電公司在成武站安裝電能質(zhì)量的在線監(jiān)測系統(tǒng)從而有效了解該地區(qū)供電線路的運(yùn)行狀況，并對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。由于供電網(wǎng)絡(luò)電能質(zhì)量受到各類因素的影響而降低，其中諧波問題最為突出，因此選擇諧波較為嚴(yán)重的該站進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測，以加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的管理和監(jiān)控工作，有效保證電網(wǎng)供電安全，確保供電質(zhì)量。

采用在線監(jiān)測儀進(jìn)行電能質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測，該設(shè)備具有多種功能：（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、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110kV成武變電站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發(fā)布于一體的服務(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(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過Web服務(wù)器對(duì)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(jī)，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(bào)表和數(shù)據(jù)，了解監(jiān)測點(diǎn)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 變電站的概況與監(jiān)測結(jié)果

該變電站有：主變壓器兩臺(tái)，其容量均315MVA；35kV母線、110kV母線、10kV母線，它們均是分段并列運(yùn)行的；并聯(lián)補(bǔ)償?shù)碾娙萜饕唤M，其容量為2700kvar，它的正常運(yùn)行方式是#2主變來帶全站負(fù)荷。這些負(fù)荷主要是由周圍的一些工廠進(jìn)行的工業(yè)用電，它的主要集中地是棉廠、變壓器廠、紗廠、木材加工廠和化工廠等，它們也是該站的主要諧波源。另外周圍農(nóng)業(yè)負(fù)荷以及城市生活用電，也是主要的負(fù)荷基地。

3 電能質(zhì)量

電能質(zhì)量概括講便是電能品質(zhì)，是電網(wǎng)想用戶提供的電能的品質(zhì)狀態(tài)。從理論上講，電網(wǎng)向用戶供電應(yīng)當(dāng)頻率恒定、電壓標(biāo)準(zhǔn)，并且以正弦波形進(jìn)行供電。在三相交流供電系統(tǒng)中，還要求各相電壓電流應(yīng)當(dāng)具有相同的幅值且相位對(duì)稱。但在實(shí)際的供電中，受到發(fā)電設(shè)備、供電設(shè)備、供電網(wǎng)絡(luò)以及變壓設(shè)備、外界環(huán)境等因素的影響，電能的品質(zhì)便會(huì)發(fā)生變化，電能質(zhì)量便由此而來。供電過程中，給設(shè)備的非線性、不對(duì)稱會(huì)使得負(fù)荷具有多變性，加之有的調(diào)控手段不完善以及操作不合理，加之故障和外來干擾，使理想狀態(tài)無法存在，導(dǎo)致電能的質(zhì)量問題，引出電能質(zhì)量的概念。

我們可以從電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量等方面進(jìn)行更進(jìn)一步對(duì)電能質(zhì)量的了解。（1）所謂的電壓質(zhì)量就是實(shí)際電壓和理想電壓之間的偏差，用之反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)合格電能的形式。電能質(zhì)量問題大多數(shù)體現(xiàn)在電壓質(zhì)量上，但是電壓質(zhì)量中不包括那些有頻率造成的電能質(zhì)量問題，也不包括用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響和污染問題。無論如何，電壓質(zhì)量包括了大多數(shù)的電能質(zhì)量問題。（2）電流質(zhì)量是反映與電壓質(zhì)量存在密切關(guān)聯(lián)的電流變化。電流質(zhì)量的定義有助于不斷改善電網(wǎng)電能質(zhì)量，降低線損，保證高功率因數(shù)的運(yùn)行。但是它不能概括多數(shù)因電壓造成的電能質(zhì)量問題。（3）供電質(zhì)量中其技術(shù)含義也有非技術(shù)含義。技術(shù)含義是指電壓質(zhì)量以及供電的可靠性；非技術(shù)含義則指服務(wù)質(zhì)量。供電質(zhì)量包括供電企業(yè)對(duì)用電客戶投訴及時(shí)的反應(yīng)速度。（4）用電質(zhì)量包括電流質(zhì)量，它是反映供用電雙方的相互作用中的各種權(quán)利和義務(wù)以及責(zé)任的一種指標(biāo)。除此之外用電質(zhì)量還包括那些平時(shí)常見的電力用戶是否安全交納電費(fèi)等問題。

4 電能質(zhì)量的影響因素及相應(yīng)對(duì)策

最常見的影響電能質(zhì)量的因素是各種非線性的變壓器的使用。同時(shí)大部分用戶設(shè)備已經(jīng)各種鐵心電抗器的使用，產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波現(xiàn)象。這些原因主要又以以下類型出現(xiàn)：電弧爐、家用電器，還有一些電力電子裝置和高效技術(shù)設(shè)備。其中電力電子設(shè)備是最為嚴(yán)重的諧波源，電弧爐是以煉鋼式的交流電弧爐為主，家用電器則以空調(diào)、日關(guān)燈、電視、電冰箱為主。分析這些影響電能質(zhì)量的因素我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律，在周圍工程大了的電力電子設(shè)備中大容量的電動(dòng)機(jī)的使用是其最主要的諧波源，然后就是大量的城市生活用電。

正弦曲線的供電電壓設(shè)備系統(tǒng)故障多是由電壓諧波造成的。另外照明系統(tǒng)故障以及計(jì)算機(jī)機(jī)床掉電也是由其引起。諧波是整個(gè)供電系統(tǒng)中最為嚴(yán)重的一種破壞現(xiàn)象，不僅影響用戶設(shè)備正常運(yùn)行，還極大地影響電網(wǎng)設(shè)備自動(dòng)化裝置。對(duì)電能裝置的治理，加強(qiáng)對(duì)用戶的諧波源控制和質(zhì)量監(jiān)控是關(guān)鍵，另外不斷改進(jìn)自動(dòng)化裝置，加強(qiáng)抗干擾能力，并且合理改變電網(wǎng)的參數(shù)。最終降低甚至消除諧波諧振。具體方法如下。

（1）安裝諧波濾波器，降低諧波電流。

（2）采用D，yn接法，安裝隔離變壓器。

（3）有源諧波調(diào)節(jié)器的使用。負(fù)荷帶來的諧波電流可以通過注入電流的方式進(jìn)行補(bǔ)償，工作過程中通過精準(zhǔn)的控制注入電流，就可以得到正弦波。這便需要使用諧波調(diào)節(jié)器，這種濾波設(shè)備依靠DSP技術(shù)，即數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，從而對(duì)IGBT進(jìn)行快速控制。由于設(shè)備同供電系統(tǒng)之間并聯(lián)，因此不會(huì)影響電網(wǎng)基波電流，僅對(duì)諧波電流進(jìn)行控制。

（4）為了改善110kV站的電能質(zhì)量狀況，對(duì)該站采取了一系列措施：a.在10kVTV、35kVTV的一次側(cè)中性點(diǎn)加裝非線性電阻；b.在

10kV母線加裝消諧裝置；c.在#2主變35kV側(cè)中性點(diǎn)加裝消諧裝置；d.改變10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器的參數(shù)，消除諧振，減少對(duì)諧波的放大作用。

5 結(jié)束語

為保護(hù)電網(wǎng)安全運(yùn)行，保護(hù)用戶安全用電，電能質(zhì)量的監(jiān)控工作迫在眉梢。只有確保電能質(zhì)量，才能真正推進(jìn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。因此必須加強(qiáng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的監(jiān)測與分析，從而為用戶以及用電人員提供標(biāo)準(zhǔn)可靠的指標(biāo)參數(shù)，成為發(fā)展決策的核心內(nèi)容。依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行一定的在線評(píng)估，采取防范措施限制其干擾源，始終保護(hù)電力用戶合法權(quán)益，同時(shí)確保電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不斷提高電力系統(tǒng)的安全性與可靠性，最終保障人民的利益。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T12325-2008.電能質(zhì)量供電電壓偏差[S].

[2]GB/T15945-2008.電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率偏差[S].

[3]GB/T14549-1993.電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波[S].