衡量电能质量的主要指标.pdfVIP

衡量电能质量的主要指标

随着国民经济的发展,科学技术的进步和生产过程的高度自动化,

电网中各种非线性负荷及用户不断增长；各种复杂的、精密的,对电

能质量敏感的用电设备越来越多;上述两方面的矛盾越来越突出,用户

对电能质量的要求也更高,在这样的环境下,探讨电能质量领域的相关

理论及其控制技术,分析我国电能质量管理和控制的发展趋势,具有很

强的观实意义;

由于所处立场不同,关注或表征电能质量的角度不同,人们对电能质量

的定义还未能达成完全的共识,但是对其主要技术指标都有较为一致

的认识;

1.衡量电能质量的主要指标

1电压偏差voltagedeviation：是电压下跌电压跌落和电压上升电

压隆起的总称;

2频率偏差friquencydeviation：对频率质量的要求全网相同,

不因用户而异,各国对于该项偏差标准都有相关规定;

3电压三相不平衡unbalance：表现为电压的最大偏移与三相电

压的平均值超过规定的标准;

4谐波和间谐波harmonicsinter-hamonics：含有基波整数倍

频率的正弦电压或电流称为谐波;含有基波非整数倍频率的正弦电压

或电流称为间谐波,小于基波频率的分数次谐波也属于间谐波;

55电压波动和闪变fluctuationflicker：电压波动是指在包络线内

的电压的有规则变动,或是幅值通常不超出0.9～1.1倍电压范围的一

系列电压随机变化;闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响;

2.电能质量问题的产生

2.1电能质量问题的定义和分类

电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称,其实质

是电压质量问题;电能质量问题按产生和持续时间可分为稳态电能质

量问题和动态电能质量问题;

2.2电能质量问题产生原因分析

随着电力系统规模的不断扩大,电力系统电能质量问题的产生主

要有以下几个原因;

2.2.1电力系统元件存在的非线性问题

电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波；变压

器产生的谐波；直流输电产生的谐波；输电线路特别是超高压输电线

路对谐波的放大作用;此外,还有变电站并联电容器补偿装置等因素对

谐波的影响;其中,直流输电是目前电力系统最大的谐波源;

2.2.2非线性负荷

在工业和生活用电负载中,非线性负载占很大比例,这是电力系统

谐波问题的主要来源;电弧炉包括交流电弧炉和直流电弧炉是主要的

非线性负载,它的谐波主要是由起弧的时延和电弧的严重非线性引起

的;居民生活负荷中,荧光灯的伏安特性是严重非线性的,也会引起严

重的谐波电流,其中3次谐波的含量最高;大功率整流或变频装置也会

产生严重的谐波电流,对电网造成严重污染,同时也使功率因数降低;

2.2.3电力系统故障

电力系统运行的内外故障也会造成电能质量问题,如各种短路故

障、自然现象灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统的工

作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各

种电能质量问题;

3.电能质量分析方法

3.1时域仿真法

时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛,其最主要的用

途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行

研究;目前较通用的时域仿真程序有EMTP、EMTDC、NETOMAC等

系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、SABER等电力电子仿真程

序;

采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最

大频率范围,因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围;此外,在模

仿开关的开合过程时,还会引起数值振荡;

3.2频域分析法

频域分析方法主要包括频率扫描、谐波潮流计算和混合谐波潮流

计算等,该方法多用于电能质量中谐波问题的分析;

频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负载动态特性方面有一

定局限性,因此混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来;其优点是可

详细考虑非线性负载控制系统的作用,因此可精确描述其动态特性;缺

点是计算量大,求解过程复杂;

3.3基于变换的方法

在电能质量分析领域中广泛应用的基于变换的方法主要有

Fourier变换、神经网络、二次变换、小波变换和Pr