電能質(zhì)量概念 - 沈陽工程學(xué)院圖書館

1、電能質(zhì)量與提高技術(shù) 　　　　　　西安科技大學(xué)電控學(xué)院　　　　　傅周興教授,主要內(nèi)容,緒論電能質(zhì)量的概念及分類穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量暫態(tài)電能質(zhì)量電能質(zhì)量的污染治理電能質(zhì)量檢測(cè)器,1. 緒 論,1.1 電能及特點(diǎn)： 　電能：是一種特殊的商品,既具有以商品形式向用戶出售的性質(zhì),又具有為千百萬用戶服務(wù)的公用事業(yè)性質(zhì)。 特點(diǎn)：不能儲(chǔ)存,是發(fā)、供、用電同時(shí)完成并由用電的多少來決定發(fā)電

2、與供電的多少。因此,對(duì)用戶連續(xù)不斷供電是電能質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志。,1.2 電能的發(fā)展,1.3 電能質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因 　電力負(fù)荷構(gòu)成的變化　　大量諧波注入電網(wǎng),1.4 電能質(zhì)量問題的解決,1) 具體問題具體分析 2) 搞好電能質(zhì)量涉及電力企業(yè)各個(gè)部門(例如調(diào)配、試驗(yàn)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、用電管理、生技等等)需要用戶內(nèi)部相關(guān)部門的配合。 3) 總體上需要建立一套監(jiān)督管理體系,并有配套的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的產(chǎn)業(yè)作支持

3、。,2. 電能質(zhì)量的概念及分類,2.1 電能質(zhì)量的定義　１）電能質(zhì)量＝供電質(zhì)量＝電壓質(zhì)量＋供電可靠性 ２） IEEE(國(guó)際電工委員會(huì))定義：合格的電能質(zhì)量是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)適合該設(shè)備正常工作,3）技術(shù)方面來定義：導(dǎo)致用電設(shè)備故障的或者不能正常工作的電壓、電流、或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)及閃變、三相不平衡、暫時(shí)或暫態(tài)過電壓、波形畸變、電壓暫將與短時(shí)間中斷以及供電連續(xù)

4、性,2.2 電能質(zhì)量的分類,3. 穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量,3.1 性能指標(biāo) 電壓偏差 頻率偏差 三相不平衡度 諧波 電壓波動(dòng)與閃變,3.1.1 電壓偏差 1、概念：電壓偏差即為實(shí)際供電電壓與額定供電電壓之間的差值。2、范疇：該問題屬于基波無功的范疇 3、影響因素：無功功率不足、無功補(bǔ)償過量、傳輸距離過長(zhǎng)、電力負(fù)荷過重和過輕等 ,其中無功功率不足是造成電壓偏差的主要原因。,4、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量電力系統(tǒng)

5、電壓允許偏差,Quality of electric energy supplyPermissible deviation of voltage for power system,1)、主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了供電電壓允許偏差。指定本標(biāo)準(zhǔn)的目的，是使供電電壓質(zhì)量得到基本保證，以獲得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于交流50Hz電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，供電電壓對(duì)額定電壓的偏差。 本標(biāo)準(zhǔn)

6、不適用于瞬態(tài)和非正常運(yùn)行情況。 注：1 本標(biāo)準(zhǔn)中額定電壓為系統(tǒng)額定電壓。 2 正常運(yùn)行條件是指電力系統(tǒng)中所有元件都按預(yù)定工況運(yùn)行2)、引用標(biāo)準(zhǔn) GB 156 額定電壓,3)、供電電壓允許偏差 a. 35kV以及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過額定電壓的10%。 注：如供電電壓上下偏差同號(hào)（均為正或負(fù)）時(shí)，按較大的偏差絕對(duì)值作

7、為衡量依據(jù)。 b. 10kV及以下三相供電電壓允許偏差為±7%。 c. 220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓+7%、-10%。 注：1 用電設(shè)備額定工況的電壓允許偏差仍由各自標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，例如旋轉(zhuǎn)電機(jī)按 GB 755 《旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求》規(guī)定。 2 對(duì)電壓有特殊要求的用戶，供電電壓允許偏差由供用電協(xié)議確定。,5、電力系統(tǒng)電壓調(diào)整,1）中樞點(diǎn)調(diào)壓2）發(fā)電機(jī)調(diào)壓

8、3）變壓器調(diào)壓4）改變電網(wǎng)無功功率分布調(diào)壓,3.1.2 頻率偏差,1、概念：電力系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際頻率與標(biāo)稱頻率（50Hz）之間的偏差 2、范疇：該問題屬于基波有功問題 3、影響因素：負(fù)荷的波動(dòng) ,主要包括變化周期在 10 s～3 min的負(fù)荷脈動(dòng)和變化十分緩慢的持續(xù)變動(dòng)分量且?guī)в兄芷谝?guī)律的負(fù)荷。,電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差,Quality of electric energy supplyPermissible devi

9、ation of frequency for power system,4、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),1)、主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力系統(tǒng)頻率允許偏差值及其測(cè)量?jī)x表的基本要求。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于正常運(yùn)行下標(biāo)稱頻率為50Hz的電力系統(tǒng)。 本標(biāo)準(zhǔn)不適用于電氣設(shè)備的頻率允許偏差。2)、術(shù)語 a 頻率偏差 frequency deviation 系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱值之差。 b 頻率變動(dòng) frequency

10、 variation 頻率變化過程中相鄰極值頻率之差。 c 沖擊負(fù)荷 impact load 生產(chǎn)(或運(yùn)行)過程中周期性或非周期性地從電網(wǎng)中取用快速變動(dòng)功率的負(fù)荷.,3)、頻率偏差允許值 a. 電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為±0.2Hz。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)偏差值可以放寬到±0.5Hz。 b. 用戶沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動(dòng)一般不得超±0.2Hz， 根據(jù)沖擊負(fù)荷性質(zhì)

11、和大小以及系統(tǒng)的條件也可適當(dāng)變動(dòng)限值，但應(yīng)保證近區(qū)電力網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組和用戶的安全、穩(wěn)定運(yùn)行以及正常供電。4)、測(cè)量?jī)x表 用于頻率偏差指標(biāo)評(píng)定的測(cè)量，須用具有統(tǒng)計(jì)功能的數(shù)字式自動(dòng)記錄儀表，其絕對(duì)誤差不大于0.01Hz,5、頻率偏差對(duì)電力系統(tǒng)的影響,1）系統(tǒng)低頻運(yùn)行對(duì)水電廠的影響； 2）系統(tǒng)低頻運(yùn)行對(duì)火電廠的影響； 3）系統(tǒng)低頻運(yùn)行對(duì)負(fù)荷的影響； 4）電力系統(tǒng)高頻運(yùn)行時(shí)的危害。 a.電

12、力系統(tǒng)的運(yùn)行頻率高于額定值，但 不超出運(yùn)行允許上限的工況； b.電力系統(tǒng)頻率超出正常運(yùn)行上限的工況。,6、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整,1）頻率的一次調(diào)整； 2）頻率的二次調(diào)整； 3）調(diào)頻廠的選擇。,3.1.3 三相不平衡度1、概念　　理想的三相交流電力系統(tǒng)中 ,三相電壓應(yīng)有相同的幅值 ,且相位角互差 2π/3。這樣的系統(tǒng)叫做三相平衡 (或?qū)ΨQ )系統(tǒng)。但是在實(shí)際中 ,由于各種因素 ,

13、電力系統(tǒng)并不是完全平衡的。2、影響因素：,事故性不平衡：是由于三相系統(tǒng)中某一相 (或兩相 )出現(xiàn)故障所致 ,例如一相或兩相斷線或者單相接地故障等。 正常性不平衡：是由于系統(tǒng)三相元件或負(fù)荷不對(duì)稱引起的。,3、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度,Quality of electric energy supplyAdmissible three-phase voltage unbalance factor,1）

14、主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三相電壓不平衡度的允許值及其計(jì)算、測(cè)量和取值方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于交流額定頻率為50Hz電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式下由于負(fù)序分量而引起的公共連接點(diǎn)的電壓不平衡。 2）術(shù)語 a.不平衡度 unbalance factor 指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度，用電壓或電流負(fù)序分量與正序分量的方均根值百分比表示。,b.正序分量 positive-sequence comp

15、onent 將不平衡的三相系統(tǒng)的電量按對(duì)稱分量分解后，其正序?qū)ΨQ系統(tǒng)中的分量。 c.負(fù)序分量 negative-sequence component 將不平衡的三相系統(tǒng)的電量按對(duì)稱分量分解后，其負(fù)序?qū)ΨQ系統(tǒng)中的分量。 d.公共連接點(diǎn) point of common coupling 電力系統(tǒng)中一個(gè)以上用戶的連接處。,4、三相不平衡的危害,1）引起旋轉(zhuǎn)電機(jī)的附加發(fā)熱和振動(dòng)，危及其安全

16、運(yùn)行和正常出力； 2）引起以負(fù)序分量為啟動(dòng)原件的多種保護(hù)發(fā)生誤動(dòng)作（特別是電網(wǎng)存在諧波時(shí)），會(huì)嚴(yán)重威脅著電網(wǎng)安全運(yùn)行。 3）電壓不平衡使發(fā)電機(jī)容量利用率下降；,4）變壓器的三相負(fù)荷不平衡，不僅會(huì)引起負(fù)荷較大的一相過熱，并且也會(huì)造成附加損耗。 5）對(duì)于通信系統(tǒng)，電力三相不平衡，會(huì)影響正常的通信質(zhì)量。,5、三相不平衡的改善措施,1）將不對(duì)稱負(fù)荷分散接到不同的供電點(diǎn)，以減小集中連接造成的

17、不平衡度超標(biāo)問題； 2）使不對(duì)稱負(fù)荷合理的分配到各項(xiàng)，盡量使其平衡化。 3）將不對(duì)稱負(fù)荷接到更高電壓級(jí)以上供電，以使連接點(diǎn)的短路容量足夠大,3.1.4 諧波,1、概念 國(guó)際上公認(rèn)的諧波定義為:諧波是一個(gè)周期電氣量的正弦波分量 ,其頻率為基波頻率的整倍。由于諧波的頻率是基波頻率的整數(shù)倍 ,也常稱它為高次諧波。 國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn) ( IEC 555 - 2, 1982

18、)、CIGRE的文獻(xiàn) (工作組報(bào)告 36 - 05)中對(duì)諧波也都有明確的定義 :諧波分量為周期量的傅里葉級(jí)數(shù)中 >1的 n次分量。對(duì)諧波次數(shù) n的定義則為:以諧波頻率和基波頻率之比表達(dá)的整數(shù)。 IEEE標(biāo)準(zhǔn)519—1981中的定義為 :諧波為一周期波或量的正弦波分量 ,其頻率為基波頻率的整數(shù)倍。,2、性質(zhì)： (1) 諧波次數(shù) n必須是正整數(shù) 電力系統(tǒng)的額定頻率為 50 Hz,則其基波

19、為50 Hz,2次諧波為 100 Hz, 3 次諧波為 150 Hz。n 不能為非整數(shù) ,因此也不能有非整數(shù)次諧波。 (2) 諧波和暫態(tài)現(xiàn)象的區(qū)別 通常認(rèn)為諧波現(xiàn)象的波形保持不變 ,而暫態(tài)現(xiàn)象則在每周的波形都發(fā)生變化或有衰減現(xiàn)象等。根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù),3、范疇：該問題屬于非線性負(fù)荷用電特性問題。 4、影響因素：電網(wǎng)中非線性負(fù)荷的介入、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、運(yùn)行方式，特別是儲(chǔ)能設(shè)備的配置等因數(shù)也是影響諧波問題嚴(yán)

20、重的重要原因。 5、諧波的產(chǎn)生： a. 變壓器和電抗器造成的諧波,在電弧燃燒過程中 ,電弧的電壓與通過的電流有關(guān)。電流增大 ,電阻以更快的速度降低 ,這使得電弧的伏安特性呈現(xiàn)明顯的非線性。即使在電弧中通過正弦波形的電流時(shí) ,電弧電壓的波形也不是正弦波形的。這樣就產(chǎn)生了高次諧波。氣體放電燈電弧焊設(shè)備電弧爐,b. 電弧的非線性伏安特性造成的高次諧波,c. 整流、換流裝置 整流、換流裝置在變換電力的工作過程中 ,

21、使得從電力系統(tǒng)輸入的電壓、電流之間失去了比例關(guān)系 ,導(dǎo)致了負(fù)荷電流波形的非正弦。d. 家用電器 家用電器所產(chǎn)生的諧波電流可以從低壓系統(tǒng)饋入電網(wǎng)。一般家用電器所產(chǎn)生的高次諧波電流含量如表2 所示。,6、諧波的危害 諧波對(duì)電力系統(tǒng)或并聯(lián)的負(fù)載產(chǎn)生種種危害 ,危害的程度 取決于 諧波量的大小、現(xiàn)場(chǎng)條件等因素。1）諧波對(duì)電網(wǎng)的危害電網(wǎng)內(nèi)的諧振現(xiàn)象增加網(wǎng)絡(luò)損耗2） 諧波對(duì)低壓電器的危害

22、 諧波電流的流入會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)備過熱。它能升高設(shè)備的溫度 ,降低絕緣壽命 ,而在加熱過程中又影響整個(gè)設(shè)備。以下描述一些低壓用電設(shè)備受諧波的影響。,電阻電感負(fù)荷 顯著縮短燈泡壽命弧光燈 顯著縮短壽命電動(dòng)機(jī) 諧波對(duì)電動(dòng)機(jī)的主要影響是引起附加損耗 ,其次是產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和諧波過電壓。整流裝置及其負(fù)荷 諧波使電壓偏差復(fù)雜化，導(dǎo)致運(yùn)行誤差。,對(duì)信息機(jī)的影響 對(duì)信息機(jī)數(shù)據(jù)的傳輸、處理帶

23、來嚴(yán)重的影響 ,特別是運(yùn)算速度快的計(jì)算機(jī)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作 ,使正常的工作程序遭到破壞 ,直到損傷信息機(jī)的半導(dǎo)體器件。,７、電力系統(tǒng)諧波的抑制,1）減少諧波源的諧波含量； 2）在電容器回路串接電抗器； 3）安裝交流濾波器； 4）采用有源濾波器； 5）加大供電系統(tǒng)容量和合理選擇供電電壓； 6）采用相數(shù)倍增法。,８、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),電能質(zhì)量 公用電網(wǎng)諧波Qual

24、ity of electric energy supplyHarmonics in public supply network,1）主要內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了公用電網(wǎng)諧波的允許值及其測(cè)試方法。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于交流額定頻率為50Hz，標(biāo)稱電壓110kV及以下的公用電網(wǎng)。 標(biāo)稱電壓為220kV的公用電網(wǎng)可參照110kV執(zhí)行。 本標(biāo)準(zhǔn)不適用于暫態(tài)現(xiàn)象和短時(shí)間諧波。2）引用標(biāo)準(zhǔn) GB 156 額

25、定電壓,3）術(shù)語 a.基波（分量） fundamental(component) 對(duì)周期性交流量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，得到的頻率與工頻相同的分量。 b.諧波（分量） harmonics(component) 對(duì)周期性交流量進(jìn)行傅立葉級(jí)數(shù)分解，得到頻率為基波頻率大于1整數(shù)倍的分量。,c.諧波次數(shù)（h） harmonics order　　　　諧波頻率與基波頻率的整數(shù)比。 d.諧波含量（電壓或電流

26、） harmonics content(for voltage or current)　　　　從周期性交流量中減去基波分量后所得的量。 e.諧波含有率 harmonics ratio (HR)　　　　周期性交流量中含有的第h次諧波分量的方均根值與基波分量的方均根值之比（用百分?jǐn)?shù)表示）。,f. 總諧波畸變率 total harmonic distortion (THD) 周期性交流量中的諧波含量的方

27、均根值與其基波分量的方均根值之比（用百分?jǐn)?shù)表示） g. 諧波源 harmonic source 向公用電網(wǎng)注入諧波電流或在公用電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波電壓的電氣設(shè)備。 h. 短時(shí)間諧波 short duration harmonics 沖擊持續(xù)的時(shí)間不超過2s，而且兩次沖擊之間的間隔時(shí)間不小于30s的電流所含有的諧波及其引起的諧波電壓。,4）、諧波電壓限制,5、諧波電流允許值5.1 公共連接點(diǎn)

28、的全部用戶向該點(diǎn)注入的諧波電流分量（方均根值）不應(yīng)超過表（見下頁(yè)）中規(guī)定的允許值。 注:220kV基準(zhǔn)短路容量取2000MVA。5.2 同一公共連接點(diǎn)的每個(gè)用戶向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按此用戶在該點(diǎn)的協(xié)議容量與其公共連接點(diǎn)的供電設(shè)備容量之比進(jìn)行分配。 6、測(cè)量,3.1.5 電壓波動(dòng)與閃變1、概念 電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或連續(xù)的電壓偏差。 電壓波動(dòng)值為電壓均方根值的兩個(gè)極值 Uma

29、x和 Umin 之差ΔU,常以額定電壓 UN的百分?jǐn)?shù)表示其相對(duì)百分值 。 閃變一詞是閃爍的廣義描述 ,它可理解為人對(duì)白熾燈明暗變化的感覺 ,包括電壓波動(dòng)對(duì)電工設(shè)備的影響和危害。但不能以電壓波動(dòng)來代替閃變 。2、范疇　該問題屬于無功沖擊問題,3、影響因素(1) 供電電壓波動(dòng)的幅值、頻度和波形。(2) 照明裝置。與白熾燈的功率和額定電壓等有關(guān)。(3) 人對(duì)閃變的主觀視感。由于人們視感的差異 ,需對(duì)觀察者的閃

30、變視感作抽樣調(diào)查。4、危害 (1) 照明燈光閃爍引起人的視覺不適和疲勞 ,進(jìn)而影響視力。 (2) 電視機(jī)畫面亮度變化、圖像垂直和水平擺動(dòng)刺激人的眼睛和大腦。,(3) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻 ,不僅危害電機(jī)、電器正常運(yùn)行和壽命 ,而且影響產(chǎn)品質(zhì)量。(4) 電子儀器、電子計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制設(shè)備等不能正常工作。(5) 影響對(duì)電壓波動(dòng)較敏感的工藝或?qū)嶒?yàn)結(jié)果 ,如實(shí)驗(yàn)時(shí)示波器波形跳動(dòng)、大功率穩(wěn)流管的電流不穩(wěn)定 ,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行。

31、,5、相關(guān)指標(biāo)電能質(zhì)量電壓允許波動(dòng)和閃變,Quality of electric energy supplyAdmissible voltage fluctuation and flicker,1、主題內(nèi)容與適用范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電壓波動(dòng)和閃變的允許值及測(cè)試方法。指定本標(biāo)準(zhǔn)的目的，是使電力系統(tǒng)中具有沖擊性功率的負(fù)荷對(duì)供電電壓質(zhì)量的影響控制在合理的范圍內(nèi)，以獲得良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于交流50Hz電力系

32、統(tǒng)正常運(yùn)行方式下，公共供電點(diǎn)電壓的快速變化以及由此可能引起人眼對(duì)燈閃明顯感覺的場(chǎng)合。2、引用標(biāo)準(zhǔn) GB 156 額定電壓 注：本標(biāo)準(zhǔn)中額定電壓為系統(tǒng)額定電壓。,3、術(shù)語　1) 公共供電點(diǎn) point of common coupling(of Two　or more loads)電力系統(tǒng)中一個(gè)以上用戶的連接處 　2) 沖擊性功率的負(fù)荷 fast-speed varying load生產(chǎn)（或運(yùn)行）過程中周期

33、性地從供電網(wǎng)中取用快速變動(dòng)功率的負(fù)荷。 3) 電壓調(diào)幅波 voltage fluctuation waveform 工頻50Hz電壓幅值包絡(luò)線的波形?！?) 電壓波動(dòng)值 magnitude of a voltage fluctuation 電壓調(diào)幅波中相鄰兩個(gè)極值電壓均方根之差，以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。,5) 閃變 flicker 人眼對(duì)燈閃的主觀感覺。 6) 閃變視感度系數(shù) huma

34、n sensitivity factorto flicker 人眼對(duì)不同頻率的電壓波動(dòng)而引起燈閃的敏感程度。　7) 閃變電壓限值 throshold voltage of flicker irritability 引起閃變刺激性程度的電壓波動(dòng)值。 8) 等效閃變值 equivalent 10Hz flicker 電壓調(diào)幅波中不同頻率的正弦波分量的均方根值等效為10Hz值的一分鐘平均

35、值，以額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。,９）電壓變化頻度F the number of voltage　changes occurring per unit of time F 單位時(shí)間內(nèi)電壓變化的次數(shù)（電壓由大到小或由小到大各算一次變化）。統(tǒng)計(jì)F的時(shí)段沖擊性負(fù)荷一個(gè)周期；電壓變化的速度應(yīng)不低于每秒0.2%，低于此速度的電壓變化不統(tǒng)計(jì)在變化次數(shù)中；同一方向的變化，如間隔時(shí)間（一次變化結(jié)束到下次變化開始的時(shí)間段）不大于30m

36、s，則算一次變化。,4、電壓波動(dòng)和閃變的允許值 電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn),由沖擊性功率負(fù)荷產(chǎn)生的電壓波動(dòng)允許值見表。,電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn),由沖擊性功率負(fù)荷產(chǎn)生的閃變電壓值應(yīng)滿足△V10或Vt的允許值。,電力系統(tǒng)公共供電點(diǎn),由沖擊性功率負(fù)荷產(chǎn)生的閃變電壓值應(yīng)滿足△V10或Vt的允許值。,四、暫態(tài)電能質(zhì)量,配電網(wǎng)中非線性負(fù)荷對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅；　配電網(wǎng)中如計(jì)算機(jī)等用電設(shè)備對(duì)系統(tǒng)干擾更加敏感，它們對(duì)電能質(zhì)量提出了高可靠

37、性和高可控性的要求,4.1暫態(tài)電能質(zhì)量的概念及特征,暫態(tài)電能質(zhì)量問題主要包括脈沖型的暫態(tài)電能質(zhì)量問題和振蕩型的暫態(tài)電能質(zhì)量問題 1）脈沖型暫態(tài)電能質(zhì)量問題 電壓、電流或兩者在穩(wěn)態(tài)情況下發(fā)展突然、非工頻且單方向（正或負(fù)極性）性質(zhì)的變化，例如雷擊電流脈沖暫態(tài)過程造成的電能質(zhì)量問題。 2）振蕩型暫態(tài)電能質(zhì)量問題 電壓、電流或兩者在穩(wěn)態(tài)情況下發(fā)生突然、非工頻

38、且正級(jí)性和負(fù)極性兩方面的變化,暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)特性,4.2暫態(tài)電能質(zhì)量的衡量指標(biāo),電壓暫降（Voltage Sags） 電壓暫升（Voltage Swell） 電壓中斷（Voltage Interruptions） 電壓缺口（Voltage Notches） 電壓尖峰（ Voltage Spikes) 短時(shí)諧波( Short-Duration H

39、armonics ) 振蕩暫態(tài)( Oscillatory Transients ) 電壓波動(dòng)（Voltage Fluctuations）,4.2.1電壓暫降,1、概念 在工頻情況下電壓或電流的有效值效降低至0.9p.u~0.1p.u，且持續(xù)時(shí)間在0.5 個(gè)周波到1min,2、產(chǎn)生原因 系統(tǒng)故障、啟動(dòng)重負(fù)荷或大容量的電動(dòng)機(jī)3、分 類 電壓驟降按持續(xù)時(shí)間可

40、以分為瞬時(shí)、即時(shí)和暫時(shí)，其三個(gè)特征量是幅值變化、持續(xù)時(shí)間與相位移動(dòng),4.2.2電壓暫升,1、概念 在工頻情況下電壓或電流的有效值升高至1.1p.u~1.8p.u.，且持續(xù)時(shí)間在0.5 個(gè)周波到1min。,2、影響因素 系統(tǒng)故障（例如單相對(duì)地故障情況下的非故障相電壓）、或?qū)Υ笕萘侩娙萜鞒潆姟?4.2.3電壓中斷,1、概念 供電電壓或負(fù)荷電流降低到0.1p.u以下，且持續(xù)時(shí)間不超過1mi

41、n。,2、產(chǎn)生原因 系統(tǒng)故障、設(shè)備故障、控制誤動(dòng)、電壓驟降發(fā)展成中斷（如變電所重合閘）。,4.2.4電壓缺口,1、概念 持續(xù)時(shí)間小于0.5個(gè)周期的周期性電壓擾動(dòng)。,2、產(chǎn)生原因 主要是電力電子裝置由一相換至另一相時(shí)，參與換相的電路瞬時(shí)短路造成的。,4.2.5 電壓尖峰,1.概念：電壓尖峰是電壓暫態(tài)的一種，其表現(xiàn)與電壓缺口類似，只是極性相反。,2、產(chǎn)生原因 主要是電力電子裝置由

42、一相換至另一相時(shí)，參與換相的電路瞬時(shí)短路造成的。,4.2.6 短時(shí)諧波,1、概念 諧波是指含有基頻整數(shù)倍頻率分量的正弦電壓，短時(shí)諧波持續(xù)時(shí)間在幾個(gè)周期到1 min之間，一般頻率和幅值保持不變。,2、產(chǎn)生原因 通常是由整流器等電力電子設(shè)備以及具有非線性特性的用電負(fù)荷引起的,4.2.7 震蕩暫態(tài),１．概念　　震蕩暫態(tài)是指電壓在其穩(wěn)態(tài)時(shí)的一種突發(fā)的、高頻的（高于基頻）瞬時(shí)值雙極性化，其持續(xù)時(shí)間較

43、短，一般在幾個(gè)周期之內(nèi)。,２．產(chǎn)生原因　　通常由電容器組等的投切所引起,１．概念：　　多種擾動(dòng)同時(shí)發(fā)生的情況（如含諧波的電壓暫升、含諧波的電壓暫降、含諧波的電壓中斷、含諧波的震蕩暫態(tài)、含震蕩的電壓暫升等等），則是多種擾動(dòng)線性疊加的結(jié)果。２．特性　　兼顧多種擾動(dòng)的特性。,4.2.８ 復(fù)合擾動(dòng),含諧波的電壓暫升信號(hào),4.3　基于D- FACTS 技術(shù)的改善方法,D- FACTS 技術(shù)，即配電網(wǎng)中的FACTS 技術(shù)，亦稱為用戶電力技術(shù)

44、（簡(jiǎn)稱CP 技術(shù)），其核心是電力電子、微處理及控制技術(shù)在配電系統(tǒng)中的應(yīng)用，是提高綜合暫態(tài)電能質(zhì)量的一種經(jīng)濟(jì)、有效的方法。 該技術(shù)以IGBT、IGCT 等器件為基礎(chǔ)的三相電壓源是各種CP 控制器的主要組成部分，具有更快的開關(guān)頻率，因此具有很快的響應(yīng)特性，可完美地解決暫態(tài)電能質(zhì)量問題。,4.3.1　動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器,1、原理 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器（DVR）是串聯(lián)在線路上的，DVR 通過串聯(lián)變壓器在饋線上以電壓

45、疊加的方式注入配電系統(tǒng)，用于消除對(duì)負(fù)荷側(cè)的不利影響。DVR 使用低耗的IGBT 或IGCT 等固態(tài)可關(guān)斷器件，其示意圖如下。,DVR示意圖,2、適用范圍,當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)突然下降（或上升）時(shí)，DVR能快速反應(yīng)，通過串聯(lián)變壓器向系統(tǒng)注入3 個(gè)與系統(tǒng)同頻的單向交流電壓分量，其幅值為正常電壓與故障電壓之差,4.3.2　 靜止無功發(fā)生器（D-STATCOM）,1、原理 采用GTO（或IGBT、IGCT）構(gòu)成的自換相變流器，它把逆

46、變器電路看成是一個(gè)產(chǎn)生基波和諧波電壓的交流電壓源，控制補(bǔ)償器基波電壓大小與相位可改變基波無功電流的大小與相位。當(dāng)逆變器基波電壓比交流電源電壓高時(shí)，逆變器就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)超前（容性）無功電流。反之，當(dāng)逆變器基波電壓比交電源電壓低時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)滯后（感性）無功電流，故俗稱其為“無功發(fā)生器”（SVG）。,2、適用場(chǎng)合 調(diào)節(jié)電壓和系統(tǒng)功率因素，用于動(dòng)態(tài)非線性負(fù)載，如電弧爐等 除了對(duì)電壓波動(dòng)與電壓閃變有明顯的抑制

47、效果外，其對(duì)電壓暫降、驟升與電壓中斷均具有良好的補(bǔ)償作用。,4.3.3　固態(tài)斷路器（SSCB）,1、原理 利用了晶閘管動(dòng)作速度快和無觸點(diǎn)的特 點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)組合開關(guān)的快速無電弧投切。在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通過 程中，它又充分利用了電氣觸點(diǎn)接觸電阻 小的優(yōu)點(diǎn)，不僅提高了效率，而且省去了 復(fù)雜的散熱裝置。2、適用場(chǎng)合 可有效抑制電網(wǎng)電壓的跌落和大故障電 流帶來的一系列危險(xiǎn)后果,用GTO 清除非常大的故障電流是不經(jīng)濟(jì)

48、的，所以，SSCB 在配電系統(tǒng)中的配置需要與常規(guī)的機(jī)械斷路配合使用，以節(jié)約投資。 SSCB示意圖,4.3.4　統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器（UPQC）,1、原理 UPQC 的主電路由一串聯(lián)逆變器和一并聯(lián)逆變器組成，兩者通過電容耦合，并聯(lián)逆變器采用PWM電流控制技術(shù)，進(jìn)行非線性負(fù)載諧波

49、電流及無功補(bǔ)償，并起調(diào)節(jié)電容直流電壓作用。串聯(lián)逆變器采用PWM電壓控制技術(shù)，通過控制其輸出電壓達(dá)到抑制電源電壓諧波，減少電源電壓波動(dòng)對(duì)敏感負(fù)荷的影響。,2、特點(diǎn) 該裝置綜合了串聯(lián)和并聯(lián)補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)，是一種綜合電能質(zhì)量補(bǔ)償器，能解決絕大多數(shù)的短時(shí)與暫態(tài)電能質(zhì)量問題。,4.3.5　超導(dǎo)磁能（SMES）,1、原理 將電網(wǎng)交流電源轉(zhuǎn)換成直流后，利用超導(dǎo)線圈以磁能的形式儲(chǔ)存起來，在需要時(shí)，再將儲(chǔ)存的磁能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

50、送回電網(wǎng)，其返回效率極高，可達(dá)90%～95%。2、特點(diǎn) SMES 通過大功率電力電子設(shè)備和電網(wǎng)連接，響應(yīng)速度極快，能適應(yīng)高電能質(zhì)量的要求。,3、適用場(chǎng)合 SMES 可分為大型、中型和小型三類，用于改善電能質(zhì)量的主要是小型SMES，其容量為0.5~10MJ，主要功能是抑制閃變、電壓驟降和瞬時(shí)斷電保護(hù)。,除以上方法外，也可配備在線或離線不間斷 電源（UPS）來抑制電壓中斷與電壓暫降。

51、 1）當(dāng)UPS采用在線方式時(shí)，暫降就從本質(zhì)上得到抑制； 2）當(dāng)采用離線方式時(shí)，只要轉(zhuǎn)換速度足夠快（采用快速固態(tài)開關(guān)，切換時(shí)間可控制在10ms 之內(nèi)），電壓暫降幾乎不會(huì)對(duì)設(shè)備造成影響。 另外采用鐵磁諧振變壓器，它可在輸入電壓較大的變動(dòng)范圍內(nèi)提供較穩(wěn)定的輸出電壓。,4.4 暫態(tài)電能質(zhì)量的研究,１．內(nèi)容　　各類暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)的　檢測(cè)　　　　　　　　　　　　　　分類　　　　　　　　

52、　　　　　　擾動(dòng)原辨識(shí)２．研究現(xiàn)狀　　暫態(tài)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)不健全　　仿真研究　　比較各種算法，實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量快速、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)分類辨識(shí)。,常用算法比較,３．展望　　盡快健全暫態(tài)電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系　　研制實(shí)用的電能質(zhì)量（穩(wěn)態(tài)＋暫態(tài)）監(jiān)測(cè)裝置,五、電能質(zhì)量的污染治理,電網(wǎng)質(zhì)量污染治理方法有源濾波器治理的基礎(chǔ)工作系統(tǒng)化綜合補(bǔ)償技術(shù),1、治理的基礎(chǔ)工作,（1）掌握網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督；（2）分析診斷電壓、頻率的變化，對(duì)固

53、有諧振特性進(jìn)行計(jì)算、分析；（3）對(duì)原有系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)與改造；（4）對(duì)濾波與無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行安裝與調(diào)試，總結(jié)治理效果‘,2、電網(wǎng)質(zhì)量污染治理方法,（1）增加換流裝置的相數(shù)或脈動(dòng)數(shù)，可有效地減少諧波量，但裝置復(fù)雜；（2）加裝交流濾波裝置；（3）采用SVC裝置。,3、有源濾波器,（1）無源濾波器的特點(diǎn)；（2）有源濾波器的特點(diǎn)；（3）有源濾波器的工作原理。,4、系統(tǒng)綜合化補(bǔ)償技術(shù),（1）綜合補(bǔ)償技術(shù)的提出；（2）

54、綜合補(bǔ)償技術(shù)的方法。,六、電能質(zhì)量檢測(cè)器,右圖為 ：在線式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀系統(tǒng)功能:    實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、有功功率、無功功率、50次諧波，并記錄閃變信息，同時(shí)，當(dāng)諧波越限時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警。產(chǎn)家：北京木牛電氣技術(shù)有限公司,便攜式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀,系統(tǒng)功能:    實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電壓、電流、有功功率、無功功率、50次諧波，并記錄閃變信息，同時(shí)，當(dāng)諧波越限時(shí)系統(tǒng)將自動(dòng)報(bào)警產(chǎn)家：北京木牛