電網(wǎng)質(zhì)量分析與控制

1、<p><b>　　電網(wǎng)質(zhì)量分析與控制</b></p><p>　　摘要：隨電力工業(yè)誕生而存在的一個傳統(tǒng)問題?，F(xiàn)代用電負荷結(jié)構發(fā)生了質(zhì)的變化。電力電子技術的廣泛應用，家用電器普及，煉鋼電弧的發(fā)展等，由于其非線性、沖擊性以及不平衡的用點特性引起的電能質(zhì)量的惡化。計算機的普及、IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、微電子控制技術應用導致對電能質(zhì)量要求越來越高。 </p><p>　　

2、關鍵詞：分析,監(jiān)測,質(zhì)量,電壓,電能,電網(wǎng), </p><p>　　Abstract: along with the birth of electric power industry is a traditional problem. Qualitative changes have taken place in modern power load structure. The wide application

3、of power electronic technology, electrical appliances, the development of steelmaking arc, etc., due to the use point characteristics of nonlinear, impact and unbalance caused by the deterioration of power quality. The p

4、opularization of computer and the development of IT industry, micro-electronic control technology applicat</p><p>　　Key words: analysis, monitoring, quality, voltage, power, power grid, </p><p>

5、　　中圖分類號： U665.12 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104(2013) </p><p>　　1衡量電能質(zhì)量的主要指標由于所處立場不同，關注或表征電能質(zhì)量的角度不同，人們對電能質(zhì)量的定義還未能達成完全的共識，但是對其主要技術指標都有較為一致的認識。 </p><p>　　(1) 電壓偏差（voltage deviation）：是電壓下跌(電壓跌落)和電壓上升(電壓隆起）的

6、總稱。 </p><p>　　(2) 頻率偏差（friquency deviation）：對頻率質(zhì)量的要求全網(wǎng)相同，不因用戶而異，各國對于該項偏差標準都有相關規(guī)定。 </p><p>　　(3) 電壓三相不平衡（unbalance）：表現(xiàn)為電壓的最大偏移與三相電壓的平均值超過規(guī)定的標準。 </p><p>　　(4) 諧波和間諧波（harmonics & i

7、nter-hamonics）：含有基波整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為諧波。含有基波非整數(shù)倍頻率的正弦電壓或電流稱為間諧波，小于基波頻率的分數(shù)次諧波也屬于間諧波。 </p><p>　　(5) 電壓波動和閃變（fluctuation & flicker）：電壓波動是指在包絡線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動，或是幅值通常不超出0.9～1.1倍電壓范圍的一系列電壓隨機變化。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。 <

8、/p><p>　　 2電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生 </p><p>　　2.1電能質(zhì)量問題的定義和分類電能質(zhì)量問題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，其實質(zhì)是電壓質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時間可分為穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量問題和動態(tài)電能質(zhì)量問題。 </p><p>　　2.2電能質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分析隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生主要有以下幾個原因。 &l

9、t;/p><p>　　2.2.1電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題電力系統(tǒng)元件的非線性問題主要包括：發(fā)電機產(chǎn)生的諧波；變壓器產(chǎn)生的諧波；直流輸電產(chǎn)生的諧波；輸電線路（特別是超高壓輸電線路）對諧波的放大作用。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補償裝置等因素對諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。 </p><p>　　2.2.2非線性負荷在工業(yè)和生活用電負載中，非線性負載占很大比例，這是電力系

10、統(tǒng)諧波問題的主要來源。電弧爐（包括交流電弧爐和直流電弧爐）是主要的非線性負載，它的諧波主要是由起弧的時延和電弧的嚴重非線性引起的。居民生活負荷中，熒光燈的伏安特性是嚴重非線性的，也會引起嚴重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會產(chǎn)生嚴重的諧波電流，對電網(wǎng)造成嚴重污染，同時也使功率因數(shù)降低。 </p><p>　　2.2.3電力系統(tǒng)故障電力系統(tǒng)運行的內(nèi)外故障也會造成電能質(zhì)量問題，如各種短路故障

11、、自然現(xiàn)象災害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護裝置中的電力電子設備的啟動等都將造成各種電能質(zhì)量問題。 </p><p>　　3.1幾種電能質(zhì)量控制策略 </p><p>　　（1）PID控制：這是應用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律，其結(jié)構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，易于在工程中實現(xiàn)。當被控對象的結(jié)構和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學模型時，應用PID

12、控制技術最為方便。其缺點是：響應有超調(diào)，對系統(tǒng)參數(shù)攝動和抗負載擾動能力較差。 </p><p>　　（2）空間矢量控制：空間矢量控制也是一種較為常規(guī)的控制方法。其原理是：將基于三相靜止坐標系(abc)的交流量經(jīng)過派克變換得到基于旋轉(zhuǎn)坐標系(dq)的直流量從而實現(xiàn)解耦控制。常規(guī)的矢量控制方法一般采用DSP進行處理，具有良好的穩(wěn)態(tài)性能與暫態(tài)性能。也可采用簡化算法以縮短實時運算時間。 </p><p

13、>　?。?）模糊邏輯控制：知道被控對象精確的數(shù)學模型是使用經(jīng)典控制理論的"頻域法"和現(xiàn)代控制理論的“時域法”設計控制器的前提條件。模糊控制作為一種新的智能控制方法，無需對系統(tǒng)建立精確的數(shù)學模型。它通過模擬人的思維和語言中對模糊信息的表達和處理方式，對系統(tǒng)特征進行模糊描述，來降低獲取系統(tǒng)動態(tài)和靜態(tài)特征量付出的代價。 </p><p>　　（4）非線性魯棒控制：超導儲能裝置 (SMES)實際

14、運行時會受到各種不確定性的影響，因此可通過對SMES的確定性模型引入干擾，得到非線性二階魯棒模型。對此非線性模型，既可應用反饋線性化方法使之全局線性化，再利用所有線性系統(tǒng)的控制規(guī)律進行控制，也可直接采用魯棒控制理論設計控制器。 </p><p>　　3.2FACTS技術FACTS，即基于電力電子控制技術的靈活交流輸電，是上世紀80年代末期由美國電力研究院（EPRI）提出的。它通過控制電力系統(tǒng)的基本參數(shù)來靈活控制

15、系統(tǒng)潮流，使輸送容量更接近線路的熱穩(wěn)極限。采用FACTS技術的核心目的是加強交流輸電系統(tǒng)的可控性和增大其電力傳輸能力。 </p><p>　　目前有代表性的FACTS裝置主要有：可控串聯(lián)補償電容器、靜止無功補償器、晶閘管控制的串聯(lián)投切電容器、統(tǒng)一潮流控制器等。 </p><p>　　3.3用戶電力（Custom Power）技術用戶電力技術就是將電力電子技術、微處理機技術、自動控制技術等

16、運用于中低壓配電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)中，其目的是加強配電系統(tǒng)的供電可靠性，并減小諧波畸變，改善電能質(zhì)量。該技術的核心器件IGBT比GTO具有更快的開關頻率，并且關斷容量已達MVA級，因此DFACTS裝置具有更快的響應特性。 </p><p>　　用戶電力技術概念的提出，有助于供電部門提供高可靠性和高質(zhì)量的電力，也有助于滿足各種新工藝用戶對電力供應的更高要求。目前主要的DFACTS裝置有：有源濾波器(APF)、動態(tài)電壓恢

17、復器(DVR)、配電系統(tǒng)用靜止無功補償器(D－STATCOM)、固態(tài)切換開關(SSTS)等。 </p><p><b>　　5結(jié)束語 </b></p><p>　　為了保護電網(wǎng)的安全運行和用戶的安全用電，針對目前電網(wǎng)電能質(zhì)量嚴重超標且正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設備的安全穩(wěn)定運行的問題，對典型變電站電能質(zhì)量進行了實測和綜合分析，并采取了有效的防范措施，取

18、得了成效，從而限制了污染電網(wǎng)的強干擾源（如諧波源），確保電力系統(tǒng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行，保護電力用戶的合法權益。 </p><p><b>　?。蹍⒖嘉墨I］： </b></p><p>　　［1］蔡述濤,張堯,荊朝霞. 地區(qū)電網(wǎng)黑啟動方案的制定［J］.電力系統(tǒng)自動化,2005,29(12). </p><p>　?。?］諶軍,曾勇剛,楊晉柏,等