电能质量优化

电能质量优化（精选10篇）

电能质量优化 篇1

一、电加热设备使用情况

湖南建长石化股份有限公司化工厂在生产装置中投用大量电加热设备用于催化剂的干燥和焙烧, 2005年, 化工厂使用集束 (法兰) 式电加热器替代圆筒瓦斯加热炉, 风道式电加热器替代蒸汽加热器。目前化工厂在用12台大功率电加热炉, 总装机功率近2400 k W, 由大低压室的两段回路分别供电 (表1) 。这些大功率电加热设备投用后, 供电电网电能质量明显下降。催化剂生产行业特点决定这些设备使用时间段无规律, 在不同时段表现出不同特征, 电气设备故障主要表现为低压室母排振动噪声加大、发热严重;电能质量恶化, 高次谐波电流超标导致电气元件频繁烧坏;更为严重的是造成上级高压室同段配出的离心式空气压缩机异常振动。

综合分析认为, 造成供电系统电能质量下降的主要原因是大功率电加热设备多采用可控硅对实际输出功率进行调节, 设备调功方式对供电系统产生较大污染。为此优化电加热设备调功方案, 减少电力电子设备对电能质量的影响。

二、原因分析

1. 冲击电流较大

一期重整装置F201/2、F202/2、F203/2、F204/2、F209/2和流化床加热器M202/1, 总装机功率1317 k W。5台加热炉采用SSR调功, 工艺需要完成升温、恒温和降温过程, 温度控制精度要求在±2℃以内。M202/1采用SCR调功, 工艺上没有升温、降温条件约束, 只需要1个恒定输出温度。6台电加热设备投用后低压室Ⅱ段供电回路出现母排振动噪声加大、母排发热严重的现象。现场查看Ⅱ段主回路电流表在700~1600 A波动。分析认为, 造成冲击电流加大主要原因是6台新增加热设备中有4台分配在同一段供电回路, 且采用同一种调功方式, 造成冲击负荷过于集中。当4台设备同时工作时母线电流冲击较大, 较大的冲击电流和电动力效应导致母排振动、噪声和发热。

2. 电压、电流波形畸变

二期二甲苯装置F501、F502、F503、F504和流化床风道加热器M202/2、M202/3, 总装机功率1070 k W, 6台电加热设备均采用SCR调功。新设备投用后低压室供电电能质量进一步恶化, 经检测发现Ⅰ段供电回路5、7、11次谐波电流超标 (表2) 。Ⅰ段2000 A的低压隔离刀闸触头熔毁, 电容柜因谐波电流发生并联谐振而损坏。分析认为主要原因是新增6台设备使用SCR调功, 当使用负荷<30%时, 由于截波使得电压、电流波形不完整, 造成波形畸变, 产生较大高次谐波电流。谐波电流的频率为基波电流的整数倍, 当高频电流流过导体时, 因集肤效应的作用使隔离刀闸触头表面发热、熔毁。同时谐波电流流经电容器柜时, 容易使电网与补偿电容器之间发生并联谐振, 谐振电流放大几倍甚至几十倍, 造成过电流, 引起电容器烧毁。

3. 产生过零噪声

还原F204/2氢气加热炉于2006年投用, 除工作电流较大外无其他异常情况。但是近期综合车间在同一高压室配出的离心式空气压缩机出现异常振动。设备管理部门通过观察和实验, 发现当还原F204/2氢气加热炉运行时空压机振动明显加剧, 该加热炉停运时空压机振动值立即下降。分析认为主要原因是电网过零噪声破坏了F204/2周波 (CYC) 过零触发方式, 造成供电系统电压、电流和频率突变。过程分析:为了在电压过零时接通负荷不致产生瞬态过电压, 周波控制器需检测电压的过零点, 以确定负荷的接通时间。当供电回路上有高次谐波时, 在过零处电压变化率很高且难于判断, 实际上在每个半波里会产生多个过零点, 导致周波控制器误动作;其次周波 (CYC) 过零触发以1个正弦波为最小控制单位 (20 ms) 。当负荷输出为50%时, 负载投切频率最高 (50次/min) , 正常情况下投切不会对电网电压、电流和频率造成影响。但是当电网中的谐波电流产生过零噪声时导致周波控制器误动作, 其造成的影响会成倍放大。例如在F204/2电加热炉输出负荷为50%时, 周波控制器最小控制单位会小于1个波形的时间 (20 ms) , 600 k W的负载投入、切出次数远远超出50次/min, 造成供电系统电压、电流和频率波动, 加剧电压波形畸变, 并形成系统电压切痕。谐波电流通过变压器一次侧反送到高压系统, 使得对电能质量高度敏感的离心式压缩机振动加剧。

4. 中性线过热

低压室Ⅰ段母线检测出较大的3次谐波电流, 分析认为主要原因是电加热设备三相负载不平衡。特别是风道电加热器的翅片式电加热管单只功率大, 电阻丝容易烧断, 使用一段时间后负载失衡率达20%。在中性点直接接地的三相四线式供电系统中, 当负荷产生3n次谐波电流时, 中性点上将流过各相3n次谐波电流的和。实际检测发现中性线电流超出任何一项的相电流, 较大电流使得中性导线发热, 线路损耗增加。

5. 变压器温升过高

变压器温升过高的主要原因除了本身负载损耗还有系统谐波电流的影响。公司变压器使用Yyn的接线方式, 由于二次侧负荷产生3n次谐波电流, 其中性线上除有三相负荷不平衡电流总和外, 还将流过3n次谐波电流的代数和, 使得变压器铁损和铜损增加, 设备发热加剧。

6. 谐波畸变率超标 (表2)

由表2可以看出, 该低压室Ⅰ段供电回路电流谐波畸变率THD=9.04% (该段回路负荷未全开) , 严重超出GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》中规定0.38 k V系统<5%的范围。

三、电能质量改善措施

1. 错开冲击负荷

以还原F204/2氢气加热炉电气控制柜改造为例 (图1) , 为降低系统电流冲击, 对F204/2氢气加热炉12条供电回路进行分组控制, 新增1台同型号SSR周波控制器 (型号ZAC10-P/I, 输入4~20 m A DC, 输出0~12 V脉冲) 。DCS分两个通道输出4~20 m A温控信号, 分别进入两个周波控制器, 一路正常触发, 一路延时半个周期 (1 s) 触发, 使F204/2运行冲击电流降低50%。

2. 减小调功负荷

以M202/1流化床加热器电气控制柜改造为例, 将原厂设备260 k W全负载调功柜改造为50 k W调功柜。根据风道加热器加热空气流量、温度计算得知夏季 (平均气温26℃) 所需功率为200 k W;冬季 (平均气温8.5℃) 所需功率230 k W。由于工艺对流化床升降温条件的限制, 该厂将原设备的260 k W全负荷调功改造成3条用接触器控制直连, 共计210 k W固定回路加1条50 k W调功回路 (图2) 。功率分配:90 k W (接触器) +90 k W (接触器) +30 k W (接触器) +50 k W (SCR调功) 。夏季生产时使用90 k W+90 k W+50 k W (SCR调功) , 冬季生产时使用90 k W+90 k W+30 k W+50 k W (SCR调功) 。3台流化床加热器改造后, 由原来260 k W×3调功负荷变成50 k W×3调功负荷。目前3台流化床风道加热器已正常投用1年, 工艺上完全满足生产要求, 电气检测发现单机谐波电流降低80%。

3. 避开电网过零噪声

调整还原F204/2氢气加热炉周波控制器进行跳线设置, 将周波 (CYC) 过零触发改为周期 (PWM) 过零触发, 重新整定F204/2氢气加热炉温控程序的PID控制参数 (表3) 。该措施成功避免电网过零噪声引起周波控制器的误动作对电网电压、电流和频率波动的放大效应。该措施实施后对F204/2氢气加热炉进行试验运行, 温度控制完全满足工艺生产要求, 离心式压缩机异常振动现象消失。

4. 调整单机三相不平衡

根据三相负载不平衡产生3次谐波电流的特点, 安排电气维修人员逐支检测加热丝, 更换已经烧断的加热管, 调整平衡三相负载。后期装置开工后检测系统中性线电流明显减小。

5. 均衡分配各类负载

对Ⅰ段、Ⅱ段上的移相触发和过零触发设备重新搭配, 避免同一种调功方式的设备集中在同一段供电回路。重新调整负荷后测试Ⅰ段供电回路谐波电流和Ⅱ段供电回路冲击电流均有降低。

6. 扩展系统容量

目前该厂现有低压供电系统负荷已接近85%, 超出低压系统70%安全运行要求。为确保低压系统的供电安全, 新增1台S1U-M-1250/6型变压器 (容量1250 k V·A) 和第三段供电回路。新增的容量分担了原供电系统部分负荷, 同时为装置的后期扩能提供了容量储备。

7. 增加降温设备

湖南地区夏季极限气温高达40℃, 加上电气设备超负载运行产生的温升, 若不采取降温措施, 电气设备很容易出现故障。目前该厂在低压室增加降温空调, 变压室和低压隔离刀闸增加强制降温风扇。降温设备投用后, 变压器、隔离单闸和母排温度有效降低10℃左右。

四、改造效果

上述电能质量改善措施于2013年顺利实施, 装置已正常运行1年, 重新检测低压室Ⅰ段、Ⅱ段负载电流和谐波电流, 较之改造前明显改善 (表4) 。此次改造成功消除了12台大功率电加热设备投用对供电系统电能质量造成的影响, 降低了电气设备故障率, 保证了生产装置的安全平稳运行。大功率电加热设备在设计及选型时应充分考虑实际生产特点, 结合供电电网实际情况规避危害、减少谐波污染和瞬时冲击电流对供电系统的影响。

电网电能质量分析与措施 篇2

【关键词】电网电能质量；电力系统；电力能源

【中图分类号】TM711

【文献标识码】A

【文章编号】1672—5158（2012）10-0316-01

前言：现代负荷：新增大量电子设备，数字式自动控制设备，如变频电机、PLC、自动生产线、计算机系统，大容量并联电容补偿装置、电气化铁路电弧炉等冲击负荷，特点：非线性，对电磁干扰极敏感，对电压扰动反应严重。因此对于电网电能质量的分析仍存在重大问题，需要进行及时的解决，下面，结合惠州供电局用电的实际情况对这一概念进行具体介绍。

1、电网电能质量的概述

由于不对称负荷，非线性和冲击性这类扰动负荷接入电力系统以及它的系统短路故障等扰动源的存在，产生了大量的电网电能质量问题，电网电能质量严重的恶化。

譬如：广东电网公司惠州供电局110kV多祝变电站其中两条110kV相邻线路，分别接晓亨铁厂和一水电厂。水电厂因机组振动怀疑晓亨铁厂谐波严重，向供电局投诉电网电能质量。惠州供电局请广东电网公司电科院对晓亨铁厂110kV电源进线用便携式电能质量监测仪进行了24小时连续测试，谐波电流未超标。后惠州供电局在铁厂专线上安装了在线式电能质量监测仪，记录数据显示某些时段铁厂谐波电流超标，2、3、5、7、11、13谐波严重，某些相高次偶次谐波如14、16、17、19、21、22、23、25谐波严重，而且闪变指标严重超标。

电网电能质量问题通常表现在，电网的电压不稳定，电流量不均衡，在使用的过程中可能出现电流与电压不稳现象，严重危害到电子产品的正常使用，严重的电流电压异常能够彻底损毁电子产品，给用户带来不必要的麻烦和一定的经济损失。通常来说，谐波电流、闪变超标是电网电能质量问题的突出表现，此外，电压闪变和波动，电压暂降，供电连续性，瞬态或者是暂时的过电压，波形畸变和短时间中断等也时常发生，不利于电力系统的安全稳定运行，也给广大用户的电能使用带来极大不便。

2、当代配电网电能质量的监测和分析方法

电网电能质量的检测，主要就是对电力运输过程中的各数值进行及时准确的记录，通过对数据的进一步分析和处理，分析现行电网运行状况，以便及时处理各种故障和运行异常状况，确保电力系统的安全稳定运行。因此，检测所得数据一方面要真实可靠，另一方面能够具有针对性，满足具体的工作需求，提高利用效率。对于电网电能质量的检测和分析方法比较多，常用的方法为频域分析法，小波分析等基于变化的分析法以及时域分析法和电网电能质量分析法是比较常用的分析方法。时一频分析法是一种比较方便的分析方法，一般情况下，需要先对信号加窗函数然后再对它进行分析；时一频局部性可以突出问题变化的部分是小波变化法的主要特点，它的这些特点就决定了它能够分析检测信号的局部奇异性，再加上Merlot小波和Meyer小波等小波函数就形成了一种暂态函数，而这有助于分析电网电能质量的暂态过程。

3、电网电能质量的现状

电能质量问题基本上属于EMC的传导低频现象。EMC对应电能质量产生的影响的因素有：谐波、间谐波载波干扰，电压波动电压暂降和间断电压不对称工频偏差感应低频电压交流电网中的直流分量。

导致电能质量劣化的主要原因：非线性负荷冲击负荷不对称负荷谐波谐振与放大有功、无功不平衡短路故障、雷击、感应电机启动。基本上说，供电电压允许偏差，公用电网谐波和供电频率允许偏差，供电电压允许闪变以及波动和供电三相电压允许不平衡度等是其主要的技术指标。电弧炉有功功率和无功功率冲击性快速变化引起电压波动和闪变电弧电阻的非线性导致谐波、间谐波。三相电极间不对称运行和塌料引起三相电极不对称短路，会产生负序电流。大电流电感支路，功率因素低。

4、提高电网电能质量的主要措施

经过笔者实地调查，惠州供电局的用户晓亨铁厂出线都是铁厂的三个自由燃烧的大电流电弧，是非线性电阻性的，产生谐波电流。大电流电弧的特性是：1、石墨电极的阳极和阴极的压降不同，所以存在偶次谐波；2、三个电极在电气上不对称，故出现零序性谐波；3、电弧的导电率和长度随时间变化，谐波幅值随机变化，产生连续谐波频谱。所有主要谐波频谱都存在边缘带，即存在间谐波。经过研究，发现电弧炉抑制谐波电流主要有以下几种措施：1、提高供电电源电压等级，短路容量增大，允许存在的谐波电流增大；2、改善电弧炉电极电流平衡控制系统，降低电弧电流的不平衡程度，可减小和抑制谐波电流；3、有源滤波器；4、TCR型SVC；5、装无源滤波器。

笔者结合多年的相关工作经验，结合惠州供电局用户晓亨铁厂的实例，在进行了大量的数据分析和实地考察的基础上，对电网中电能质量的整治问题提出了以下措施：

其一，一次调频。从目前的电网使用情况分析上看，我国的电能使用形式多变，而且高端的电子产品更新换代快，需要进行及时的在线系统更新，因此，对电网的所有机器设备进行初始化的一次调频，既能够有效的降低调频工作的费用开支，提高工作效率，同时还能够有效的满足用户的基本用电需求。

其二，发电机进相运行。当电压过高或电网无功过剩时，只需通过调解励磁电流，把发电机改为消耗无功负荷而不是发出无功负荷，让它无功进相运行，这个方法具有明显的降低系统电压的效果；为了保持电网电压的问题，它会通过增减励磁电流，使发电机的无功输出增加，这样就使响应比较准确和灵活；该方法为了消耗系统的无功使用发电机进相运行的方式，节约了设备的投资；发电机进相运行后，励磁变的负荷下降了，这样就降低了厂用电率，减少了有功损耗。由于此项操作程序简单，操作技术难度系数低，经济成本不高，因此，该项措施的使用范围比较广。尤其重要的一点是，通过该项技术进行的电网电能质量调整安全有效。

其三，谐波在线监测与治理。该技术要求对于现有的谐波源用户，确实污染严重的必须提出限制整改计划以及措施；对于扩建的和新上的电网电能质量污染源项目，必须进行谐波项目评估，谐波治理必须与工程项目同步实施；推广非线性大用户采用滤波措施或者是动态无功补偿，针对谐波问题，在实测的基础上，确定电网必要的补偿率。由于配网中某些地区电压畸变率较高，为了降低电压总谐波畸变率，应把用户侧以及电网等无功补偿装置设计成具有补偿滤波和无功的综合功能的系统。

电能质量优化 篇3

电网中大量非线性负荷、冲击性负荷的不断增加,对电网电能质量的影响日益加重。而随着科技和工业的发展,电力用户对电能质量的要求越来越高。因此,如何提高电网的电能质量问题成为了电力系统研究领域中的一个热点[1,2,3]。

统一电能质量调节器( UPQC) 是一种基于现代电力电子技术的综合电能质量调节装置,它兼顾动态电压恢复器( DVR) 和有源滤波器( APF) 的功能,既能治理电网电压跌落、三相不平衡、谐波等电能质量问题,又能补偿负载引起的谐波、无功电流等问题[4,5,6]。现有的UPQC控制策略根据负载电压补偿前、后的相位和直流侧提供的补偿能量的不同,可以分为同相位控制( UPQC_P)[7,8]、纯无功功率补偿控制( UPQC_Q)[9,10]和能量优化控制[11,12,13]等。同相位控制虽然在实际工程中得到了广泛应用,但是该控制方法的补偿电压与电源电压同相位,只能对电源电压进行幅值的补偿,不能补偿相角变化,仅适用于对相位跳变不敏感的负荷进行电压补偿。纯无功功率补偿控制是通过控制UPQC串联补偿单元输出补偿电压的相位与电网电流相垂直,来达到UPQC仅向电网注入无功功率而不消耗有功功率的目的。然而纯无功功率控制方法受限于UPQC串联补偿单元的电压补偿能力,仅适用于电网电压跌落较小的情况,当电网电压跌落较严重时,该控制方法无法完全补偿电网的电压跌落。文献[11-12]研究了UPQC的能量优化控制方法,但仅针对电网发生三相平衡电压跌落故障的情况,没有考虑电网在三相不平衡电压跌落情况下的能量优化问题。文献[13]研究了三相不平衡电压跌落故障下的UPQC能量优化问题,但仅考虑使UPQC串联补偿单元的有功功率最小,没有综合考虑UPQC串联补偿单元和并联补偿单元总补偿能量的最优化问题。

本研究对三相不平衡电压跌落故障情况下的UPQC能量优化问题进行研究,综合考虑UPQC串联补偿单元电压补偿和并联补偿单元电流补偿所需的总补偿能量; 根据UPQC三相不平衡跌落故障下的基波相量图,分析UPQC的最优稳态功率,并依据UPQC主电路总补偿能量最小的原则,对串联补偿单元补偿电压的注入角 θa、θb、θc进行优化。

1UPQC拓扑结构和工作原理

UPQC的拓扑结构图如图1 所示。它主要由一个串联补偿单元和一个并联补偿单元组成,串联补偿单元和并联补偿单元共用一个直流母线电容。

串联补偿单元通过变压器串联在电网和负载之间,主要用来补偿电网电压的谐波、电压跌落和不平衡等问题,保证负载侧的电压质量; 并联补偿单元与负载并联连接,主要用来补偿负载侧的电流谐波和无功,保证电网侧的电流质量。UPQC工作时,串联补偿单元可等效为一个受控电压源,而并联补偿单元可等效为一个受控电流源,其等效电路图如图2 所示。

2UPQC能量优化

电网发生带有相位跳变的三相不平衡电压跌落时的UPQC相量图如图3 所示。

ULa,ULb,ULc—负载电压;Usa,Usb,Usc—电网电压,其中下标1、2分别表示电网发生电压跌落前和发生电压跌落后;γa,γb,γc—电网电压跌落后电网电压的相位跳变角;θa,θb,θc—电网电压跌落后的补偿后负载电压与电网电压之间的夹角;Uinja,Uinjb,Uinjc—UPQC串联补偿单元输出的补偿电压;αa,αb,αc—补偿电压的相角

电网发生带有相位跳变的三相不平衡电压跌落时的UPQC能量优化即在经UPQC补偿后负载电压保持为额定幅值的三相平衡电压( 相位可以和电压跌落前不同) 的前提下,使得UPQC串联补偿单元和并联补偿单元消耗的总能量最小。

本研究以UPQC单相相量图来推导电网发生带有相位跳变的三相不平衡电压跌落时UPQC消耗的总能量,UPQC单相相量图如图4 所示。

通过UPQC的补偿作用,电网电压跌落前后负载侧的负载电压和负载电流将保持不变,有:

Us1,UL1,Is1,IL1,Ic1,Us2,UL2,Is2,IL2,Ic2—电网电压跌落后的电网电压、负载电压、电网电流、负载电流、串联补偿单元补偿电流;φ—负载功率因数角

电压跌落前电网电压和负载电压相同,所以有:

设其中一相电网电压的跌落量为x( 标幺值) ,即:

则由图4 可以推得UPQC串联补偿单元的补偿电压为:

UPQC串联补偿单元的补偿电压的相角 α 为:

由图4 中Is2、IL2、Ic2相量之间的关系可推得电压跌落后UPQC并联补偿单元的补偿电流和电源电流:

则三相不平衡电压跌落时UPQC串联补偿单元补偿的有功功率和无功功率为:

则UPQC串联补偿单元补偿的能量为:

UPQC并联补偿单元的补偿能量由基波补偿能量和谐波补偿能量两部分构成,基波补偿能量为:

UPQC并联补偿单元谐波补偿能量为:

所以并联补偿单元的补偿能量为:

则UPQC总的补偿能量为: S = Ss+ Sp。S为 θa、θb、θc的函数,所以UPQC的能量优化可以等价于变量为 θa、θb、θc的函数最优化问题,设UPQC串联补偿单元的补偿能力为0. 5UL,则该优化问题可表示为:

由式( 15) 可求得满足UPQC总补偿能量S最小时的 θa、θb、θc,再通过式( 5) 和式( 6) 得到UPQC串联补偿单元所需提供的补偿电压值,从而实现UPQC的能量优化控制。

对式( 15) 所示的优化问题,可以通过粒子群算法( PSO)[14]进行求解。本研究为了实现对统一电能质量调节器的在线实时控制,首先通过PSO算法离线计算出300 种不同三相不平衡电压跌落故障下的优化结果,再基于这300 种优化结果利用Matlab工具箱中的自适应神经模糊推理系统( ANFIS) 工具进行数据训练。实际控制中笔者根据三相不平衡电压跌落故障情况和ANFIS数据训练结果得到所需提供的补偿电压值,从而实现对统一电能质量调节器的在线控制。

3UPQC控制策略

UPQC的控制策略包括串联补偿单元的控制和并联补偿单元的控制两个部分。

3. 1 串联补偿单元的控制

UPQC串联补偿单元的控制框图如图5 所示,串联补偿单元的控制首先需要检测出电压跌落程度、相位跳变角和负载的功率因数角,再根据上述检测量通过UPQC能量优化模块计算出补偿能量最小时的补偿电压。其中,电网电压每一相的跌落程度和故障发生时相位跳变角的检测计算可以采用可用于单相电路的瞬时电压dq0 变换方法[15]。该方法通过基于某一项电压构造出一个虚拟的三相系统,再根据三相电路瞬时无功理论计算出该相电压的幅值和相位跳变角。

3. 2 并联补偿单元的控制

UPQC并联补偿单元的控制框图如图6 所示,并联补偿单元采用滞环电流控制,滞环电流控制具有控制简单、动态响应快和对负载适应能力强的优点。并联补偿单元的控制包括谐波电流补偿和稳定UPQC直流母线电压两方面。

4仿真结果

本研究在PSCAD仿真软件中搭建如图1 所示的仿真系统。系统的仿真参数为: 电网相电压有效值Us=220 V,频率为50 Hz,负载相电流有效值IL= 8 A,负载功率因数为0. 8; UPQC串联补偿单元滤波电感为0. 447 5 mH,滤波电容为13. 25 μF,并联补偿单元滤波电感为6 mH;UPQC直流母线电容5000μF,直流侧电压1500V。

仿真系统中,0. 1 s ~0. 2 s时设置带有相位跳变的三相不平衡电压跌落故障: a相电压跌落量xa= 0. 4,相位跳变角 γa= - 10°; b相电压跌落量xb= 0. 13,相位跳变角 γb= 10. 05°; c相电压跌落量xc= 0. 04,相位跳变角 γc= - 12. 16°。

本研究对上述故障条件下的UPQC进行能量优化并计算能量优化下所需的UPQC补偿能量和补偿电压,与采用同相位控制UPQC( UPQC_P) 、纯无功功率补偿控制UPQC( UPQC_Q) 和文献[13]中UPQC补偿方法时所需的UPQC补偿能量相比较,比较结果如表1所示。由表1 可以看出,采用本研究能量优化控制所需的UPQC补偿能量比采用同相位控制( UPQC_P) 所需补偿能量少12.34%,比采用文献[13]中的串联补偿单元最小有功功率输出控制所需的补偿能量少3. 89%。虽然采用纯无功功率控制时所需的UPQC补偿能量最小,但是此时的a相补偿电压已经超过了UPQC串联补偿单元的补偿能力( 110 V) ,在实际应用中是无法实现的。

UPQC能量优化控制策略下的三相不平衡电压跌落和电流谐波治理仿真结果如图7 ~ 10 所示。由图7、图8 可以看出,采用本研究提出的UPQC能量优化控制策略,通过UPQC串联补偿单元输出能量优化下相对应的补偿电压值,使得负载电压在电网发生三相不平衡电压跌落故障时能够维持为额定的电压幅值,即负载电压不受电网电压跌落故障的影响。由图9、图10 可以看出,通过UPQC并联补偿单元的作用,使得电网电流基本不受非线性负载的影响,总谐波畸变率由UPQC补偿前的27.42%降为补偿后的2.26%。

5结束语

本研究提出了一种考虑三相不平衡电压跌落故障的UPQC能量优化控制策略。根据UPQC三相不平衡跌落故障下的基波相量图,笔者分析了UPQC的最优稳态功率,对UPQC串联补偿单元补偿电压的注入角进行了优化,并通过对补偿电压注入角的控制实现UPQC的能量优化控制。

电能质量优化 篇4

关键词：LABVIEW；国家行业标准；电能质量分析

中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

伴随着我国科学技术的不断发展、现代工业化水平的不断提高，我国环境问题也日益严重，在新时代背景下，要求我们在不断提高生产力水平的同时，要更加注重环境的保护，作为我国工业发展的基础能源电能已经是使用最广泛、最具性价比的能源，需求量逐年增加，在一些南方用电高峰期的月份，电能更是奇缺，很多行业，例如计算机行业、微电子电能行业、信息技术产业等新兴产业都对电能有着极高的要求，所以有关部门为了更好的满足高峰期的用电量，就必须采用精确的分析和计量的质量分析技术，这样才能将有限的电能资源分配给最需要电能的地方，而用电量稍微较小的地方可以少分配一些电能，对于企业而言电能的合理分配更是日常生产中的头等大事。

一、电能质量国家标准

在国家电力系统当中，因为电子的性质决定存在着大量的负电荷，很容易造成电流负载，尤其实在用电高峰季节，是本来就不充裕的电能资源被负电荷进一步“污染”造成了电能整体质量的下降。为了规范电能行业，国家特别出台了有关如何管理和改善电能质量的管理办法，规定了国家标准和行业标准：要求供电电压的偏差值，以及供电电压波动的范围值。同时限制供电频率的上下浮动范围。

（一）供电电压的偏差范围。每一种用电设备都有一个运行范围指标以及额定的使用年限，当供电电压的输入端出现了供电电压偏差时，需要计量好运行的具体参数、持续的时间以及设备当时的使用状况。额定电压要参照国家标准《电能质量供电变电电压偏差值参考表》规定的范围内（35kV以上供电电压浮动值为额定电压率的±6%，10kV以下的高压输出电压和低电压电力需求用户的额定电压值为±7）。对于一些地区需要低压照明的用户或者企业单位额定电压限定在+5-+15之间。

（二）供电电压的波动范围和闪变。电压波动范围值和闪变应该分开来讨论，电压波动（Fluctuation）范围值指的是关于电压值浮动的一系列连续的变化。即数学上相邻的两个积分区间内的电压上下浮动值，其中关于波动曲线内的上限和下限值的差构成了电压差，也称为电压。而关于闪变是指电压在波动时候产生的结果，即正弦工作频率的电流波收到非电流波的分阶段限制，使得灯光亮度不稳定，产生的光纤视觉上会有波动，根据在2002年12月我国颁布并实施了《有关电能质量电压波动范围以及闪变的有关规定》规定了电压波动范围和闪变的最大限度参数。禁止输出电压值造成闪变的可观察频率F-50的觉察单位值不允许超过2s。在短时间内的闪变值和长时间的闪变值可参考国家相关标准。

（三）供电三相电压禁止的平衡值。关于三相电压值的不平衡浮动范围值的测量，用下列方式表示：三相电压应该用所谓对称分离的分解负序数值来表示幅度值。而关于U的三相电压变化范围值应该利用数学公式分解以后得到正序的分量排列幅度值。根据国家标准《供电电能质量三相电压的不平衡范围值》（GB/T 15590-19943）中的相关规定，日常民用的电力系统公共连接平台的正常电压范围内允许的不平衡值为2，五秒内不允许超过4，关于公共电网简谐波的交流非负载性，因为其能产生多种频率范围的简谐波而导致电网中某些部分的频率过高，这样的突然增加的电流电压值对于某些对于电压电流感应敏感的设备是一个极大的伤害。

（四）供电频率的偏差范围值。供电频率的偏差范围值对于电网频率的额定频率有严格的限定标准，根据《电能质量电力系统的频率允许的偏差参考表》中规定：电力系统内的偏差频率范围为0-0.2Hz，当系统内容量较大时，偏差频率范围可以延伸到0.5Hz。

二、LABVIEW简介

LABVIEW是美国NI公司研究设计开发出来的一套运行于电力系统的仪器软件。它是底层语言开发的一款图形化编程软件。与传统的设备仪器不同，虚拟仪器（VI）特别容易改变仪器的一些基本功能，却不会苏怀仪器内部的各种部件，还有效的减少设备的损耗，一个虚拟仪器的测试工具的主程序由前面板、基本框图程序以及大量的精密节点构成。很容易的实现机器与人的对接操作，在计算机端显示的操作界面十分友好。VI主要是与DAQ卡结合以后才能实现所有的有关人操作的基本功能，随着工业对于现代信息技术和网络技术的依赖性不断增强，在LABVIEW软件的子模块中还提供了大量的可接入网络节点的接口，可以很方便的建立工作需要的局域网，特别的受工程师和科研工作者的喜爱。

三、基于LABVVIEW的虚拟电能质量分析和测量

根据国家的电能产业的有关规定提出的五项要求，是评价电能质量的基本标准，可分为三方面：电压偏差值、电压波动和电能简谐波。电能的质量分析系统主要依靠这三个标准进行检测。由于电能开发的分析标准为低频段的信号，因此关于传感器收集得到的信号应该采用低通过滤波检测仪检测。通过线性变换曲线值的确定再接入到NI公司所研发的软件5112数据记录卡中，卡上有两种数据通道，一种是模拟信号触发的接口，另一种是可以允许两种数据接入的接口，模拟和数字均可以接入的接口，另外辅以一个辅助的传输数据通道，提高传输效率。将某些电压传感器接入到标准的电压数字接收卡中，即5112卡的channel1通道上。这样一来大大提高了基于LABVIEW的电能的传输质量。

关于电压偏差值的分析应该由计算机操作DAQ卡来收集有关的信号，在计算机中组成完整的数组进行储存，并且计算它的功效和功耗。并且要对连续计量的有效值代入公式做离散法处理，得到有效的输出值。

四、结束语

综上所述，LABVIEW有着非常良好人机UI界面和完善的计算机逻辑算法，能胜任各种情况下的研发和生产需求，并且拥有高效的处理模式，大大的节约了开发者和研发人员的开发周期，节约了企业的生产成本，应用前景广阔，为LABVIEW分析电能质量开辟了一个很好的应用方向空间。

参考文献：

[1]时世晨，单佩韦.基于EEMD的信号处理方法分析和实现[J].现代电子技术，2011，34（01）：88-90.

电能质量优化 篇5

社会在不断进步, 人类的环保意识也随着素质的提高而逐渐觉醒, 污染问题一方面涉及到环境, 另一方面也涉及到利益, 因此越来越受到人类的重视。对于电力污染而言, 顾名思义涉及的问题就是电力设备在周边环境所产生的不良影响, 即所谓的电磁环境问题。本文着重探讨了导致电能质量降低的原因和可能产生的危害, 同时也提出了针对危害应当采取的防范措施。随着社会的逐步发展, 非传统用电设备因其使用数量的增加, 从而导致在用电系统中所占的比例逐渐扩大, 这几乎发展成了世界的共同趋势。然而在这些非传统的电力设备当中, 许多非线性的负载例如:节能荧光灯系统, 计算机, 使用不间断电源的负载, 变频的驱动设备, 晶闸管直流整流的驱动等等, 都会对电网的内部造成一定的污染, 致使电能的质量降低, 而且供电设备也会因此故障, 最终将对用户用电造成影响, 更为严重时甚至会发生火灾事故。

2 电力设计发展现状

作为电力工业的辅业, 电力设计的发展趋势和市场前景与电力工业的发展息息相关。然而, 电力工业是国民经济的重要的基础产业和公用事业。20世纪80年代以来, 随着工业化和能源化的推进, 我国正在经历一个特殊的过程, 即以电能来代替非电能源与用电范围不断扩大的过程。电在终端能源消费结构中所占的比例不断增加, 经济社会的发展对于电力的需求和依赖程度越来越高。从规模上来说, 中国已经是世界电力消费和生产大国, 年平均发电量位居世界第二位, 正处于城市化和工业化平行发展的紧张阶段, 在未来很长时间内, 电力需求仍然会有大幅度的增长空间, 输电和发电领域的投资依然在不断增加。

3 电能污染

3.1 暂态的电能污染

暂态的电能污染, 是指电网操作所产生的系统冲击问题, 或者内部故障问题, 或者电网遭受外来的侵袭干扰, 性能指标主要有电能跌落, 瞬时电能中断, 电能浪涌、脉冲。这些性能指标决定了暂态电能污染主要来自电源污染, 然而电源污染表现为浪涌冲击和雷击, 电压值偏差以及三相不平衡。

3.1.1 浪涌冲击和雷击

雷电波和浪涌冲击的入侵导致系统发生闪变, 所谓闪变是指时间小于一毫秒的电压瞬时脉冲, 这一种脉冲可以具有带显著的振荡性质或者直流分量, 也可以是负极性或正极性。这些脉冲通常也被称作:干扰、尖峰、毛刺、突变或者缺口。研究人员在较大范围内, 深入研究了电压畸变, 得到结果如表1所示。

3.1.2 电压值偏差

实际电压偏移了标称的额定值的总称为电压值偏差, 按照偏移持续时间长短区分, 可分为瞬时的和持续较长的, 一般将前者称为电压波动, 指的是一个或者不到一个的多个正弦波峰的值, 低于或者超过标准值, 大概从半周波延伸到几百个周波, 也就是从10ms~2.5s。对于正值偏差也就是过电压来讲, 普通的过电压保护器和避雷器不能使过压波动消除甚至完全消除, 人们往往忽视了此种情况, 导致控制系统、计算机等等敏感设备发生故障甚至停机。另一种情况就是欠压波动, 指的是在一段时间内正弦波的峰值比标准值低, 或者按照通常的所说, 是指降落或者晃动。这种低电压由于持续时间比较短, 不会直接导致电气设备的损坏, 但是一般会引起逻辑系统与自动控制系统工作紊乱或者失败。

3.1.3 三相不平衡

交流三相电力系统的电流和电压的A、B、C三相幅值相等才为正常系统, 而且相位差应都为120°, 一旦破坏了这个条件, 就会导致三相不平衡, 最终产生一定的危害。

3.2 稳态的电能污染

稳态的电能污染最核心而且最严重的问题就是其中的谐波污染问题, 目前许多相关的资料表明对谐波污染所产生的危害进行了大量研究, 而且得到了大量可支撑的系统性结论。具体介绍谐波污染的表现以及各自产生的危害。

3.2.1 污染输电线路

当系统发生谐振时或者谐波被放大时, 谐波会将电网所受损坏的程度大大增加。一般情况下, 谐波电流和基波电流相比, 后者所占的比重较大, 前者所占比例较小, 但是谐波的频率高于基波, 谐波所增加的电阻由于导线集肤效应的产生而增加很多, 但是谐波产生的附加耗损也将同时很大。另外, 在选用电缆输电的系统中, 谐波还有可能使电能的波形产生尖峰, 从而加速电缆的绝缘老化, 增加了介质的损耗并使温度升高增加, 最终将导致电缆使用寿命缩短。一般而言, 额定电能越高的电缆, 谐波所产生的危害也会越大。

3.2.2 污染旋转电机

转子是汽轮发电机当中较为敏感的一个部位, 国内曾经发生很多次这种情况, 就是当汽轮发电机往电铁供电的时候, 由于转子部件的嵌装面过热受损从而导致发生事故, 主要原因在于汽轮发电机其转自身的谐波和负序的温升大于定子的温升, 而且在局部较为突出的高温部位存在。另外, 当负序电流流经发电机时, 产生了负序的同步转矩和负序的旋转磁场, 发电机也产生了附加震动。而且谐波的产生也会由于致使发电机振动从而产生噪声, 如果振动的时间持续较长时, 可能会使金属疲劳甚至机械损坏。

3.2.3 污染电力变压器

变压器的绕组谐波电流使附加损耗增大, 而且影响显著。此外, 还会导致外壳的硅钢片、外层以及某些紧固零件发热, 局部过热现象的发生还会加速变压器的老化, 使其寿命大大缩短, 这种污染的危害需要及时预防。而且负定电流使电力系统变压器额定出力不足以及三相电流不对称。

3.2.4 污染电力测量仪表的准确性

谐波对目前电力测量仪表的污染十分严重, 比如磁电型和感应型电表, 特别是电能表, 如果谐波很大时将使计量发生混乱, 导致测量结果误差较大。

3.2.5 污染继电保护和自动装置

谐波在负序量的基础之上会产生干扰。对于以负序的滤波器为启动元件的自动装置而言, 谐波会对其造成较大干扰。因为继电保护功能是由负序量的整定而决定的, 如果整定的值越小, 那么灵敏度就会越高。

4 优化电力设计降低电能污染

对电力的优化设计是一个比较复杂的过程, 因为整个系统中每一个节点上的电能都不同, 而且运行条件也有差别, 因此, 需要根据系统具体的情况来选择合适的方法进行电力设计的优化。

4.1 对电网无功功率的分布进行优化设计

对电网无功功率分布的优化设计, 将改变元件的电阻和电抗以及电网的参数, 也可以改变无功功率。当原有导线的截面积比较小的时, 使导线的截面变大, 降低电阻从而降低无功功率, 这样负荷的功率因数才比较高的配电线路上的有效, 其他情况一般不推荐采用此种方法。使电网的接线方式改变, 如果投入或切除双回线路的一回线路, 投入或者切除变电站里面的部分的并列在运行的变压等等。对于以上方法, 要考虑不显著的增加功率损耗以及供电可靠性不降低等因素, 因此很少采用投切路线方法。然而, 减小线路的电抗是电网中最经常采用的方法。在超高压输电线路中采用分裂导线, 就能在很大程度上降低线路中的电抗。分裂导线的采用, 不仅可以降低线路电抗, 还可以减少导线周边电场强度以及减小电晕放电, 在我国, 500k V的线路采用的是四分裂, 而220k V的线路采用二分裂。

4.2 无功补偿优化设计

在变压器和线路进行传输功率的过程中, 会产生无功功率, 因此如果对变压器和线路等电网元件进行改变, 则会改变了电网电能污染的大小。通过无功功率的表达式我们可以了解到, 有两种方法可以改变无功功率: (1) 改变网格参数, 可以通过串联电容, 由于串接的电容和电感上的电能相位差为180°这个特点, 最后抵消了部分电抗; (2) 改变电网元件的传输功率, 当满足负荷的有功功率时, 很难改变线路传输和供电变压器上的有功功率。因此改变无功功率就是改变线路传输和变压器的传输功率的改变。

5 结束语

当前社会工业化水平的逐步提升, 电能污染现象在电网中日益严重, 电能污染带来的危害也变得日益严重起来。当前的重点就是改善电能的指标, 这是对电力设计进行优化的唯一的手段, 同时优化电力设计是降低电能损耗主要手段, 也是优质供电的必要条件。随着对电能技术监督的不断强化, 以及国家法律中与电能有关的条款的执行和实施力度的加强, 使得优化电力设计的重要性日益彰显。因此, 文章通过分析电网的不同类型的电能污染, 确定了其所产生的危害并制定除了相应的危害防范措施, 为以后的电力设计的优化, 以及电能污染的有效降低提供了重要的借鉴。

摘要：由于社会工业化水平逐步攀升, 电能的需求也日益增加, 在满足需求的过程中存在严重的电能污染问题, 对电力运行影响重大, 因此有必要加强电力设计的优化工作, 需要及时制定针对危害的治理措施从而减少污染。本文在浅谈电力设计发展现状的基础上, 阐述了电能污染的表现、原因以及危害, 介绍了优化电力设计的必要性, 并提出了如何采取措施降低电能污染。

关键词：电力,优化设计,电能污染

参考文献

[1]陈其峰.探讨如何优化电力设计降低电能污染[J].科技研究, 2013 (7) :145~146.

[2]孙洪波.电力网络规划[M].重庆:重庆大学出版社, 2011 (7) :25~31.

电能质量优化 篇6

1 管理工作流程

1.1 规划、研发阶段:

国家电网公司总部成立电能质量在线监测系统总体领导小组, 组织国网电科院成立联合项目组, 负责项目的研究、开发、建设。实现满足对电能质量指标的监测与分析功能。

1.2 部署、试点、推广建设阶段:

由国网公司安质部牵头, 制定项目实施总体工作方案及进度安排。完成全国城市城区范围供电可靠性数据在线采集、完成所有单位220k V及以上输变电系统可靠性数据在线采集、完成所有单位电网频率、供电电压、110 (66) k V及以上电压等级电网电压数据采集;启动电能质量在线监测系统面向全网省、地市公司的推广实施工作。

1.3 项目实施完善考核阶段:

由各省公司安质部牵头负责电能质量在线监测系统建设与实施工作, 管控项目进度与质量, 制定考核细则, 并对完成进度按时通报考核, 负责重大问题的协调解决, 全面推进各单位建设工作。

1.4 系统验收上线试运行阶段:

由国网公司总部项目领导小组组织对系统建设与实施工作督查及实用化验收, 确保系统数据完善, 传输及时、准确, 高效。

1.5 改进完善阶段:

对上线数据出现问题反馈, 解决问题, 完善系统, 实现系统上线运行功能。

2 评估与改进

2.1 管理评估方法。

电能质量在线监测管理体系的质量管理是全方位、全过程的质量管理体系, 通过对电网电能质量管理中各个业务环节实施质量管理和分析, 达到对各个业务环节监督和指导作用, 保证电网资产运行的安全、可靠, 最大限度的发挥电能质量的合理效能, 支撑和完善上层的决策支持, 最终达到资产全寿命管理的标准化, 规范化的目的。

2.1.1 可靠性指标评价。

电力系统可靠性取决于供电、输变电设备的可靠性、电力系统结构和接线、备用容量、运行方式 (静态稳定和动态稳定储备) 以及防止事故连锁发展的能力。可靠性指标主要监测输变电系统可靠性指标和用户供电可靠性指标。

通过电能质量在线监测系统的建设部署, 可靠性指标将完成基础数据、运行数据的自动采集和存储, 改变运行数据人工录入采集管理方式, 提高数据采集的稳定性和时效性, 完成可靠性指标在电能质量在线监测系统中的统一监测管理和应用。

2.1.2 电网电压指标评价。

主要对电网电压运行指标数据进行在线统计, 并分析所需的基础数据和监测数据, 在线计算全网中枢点电压合格率, 完成多维度的报表汇总和上报;并计算电压越限的母线个数占总数的比例, 完成母线越限比例的统计与汇总管理;对电网中枢点电压的最高、最低电压值进行在线采集, 并进行在线汇总和统计管理。

2.1.3 电网频率指标评价。

电力系统频率是指电力系统统一的一种运行参数, 是电能质量的一个重要指标。我国电力系统的标称频率为50Hz, GB/T15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》中规定:电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz。电能质量在线监测系统的电网频率相关业务包括:

频率指标数据统计与计算:电网频率数据主要来自调度技术支持系统, 电网频率数据统计的内容包括:各省当日电网最高、最低责任频率;当日责任频率越上限、越下限时间以, 在线计算当日责任频率合格率, 数据采集频度为每天采集一次。系统利用质量分析管理功能对频率运行指标进行统计, 分析所需的基础数据和监测数据的变化趋势, 并完成对电网频率变化趋势分析和历史情况的对比分析。

频率指标全过程监督管理:主要对全网、各省公司、地市单位电网频率管理情况和指标运行情况开展全过程监督管理, 包括对责任频率合格率目标计划、运行情况总结以及合格率完成情况等进行管理。

2.2 存在的问题。

电能质量在线监测系统在建设过程中主要存在的问题包含数据集成和数据质量两个方面。

2.2.1 数据集成。

在数据集成过程中, 业务系统运行环境和网络传输通道不稳定, 导致电能质量在线监测统指标数据无法正常集成和上报, 影响电能质量在线监测系统指标考核的及时性和完整性。

2.2.2 数据质量。

各个业务系统推送的数据存在遗漏和缺失、数据质量未按照电能质量在线监测系统数据规范生成, 影响电能质量在线监测系统指标考核的准确性和完整性。

2.3 今后的改进方向或对策。

电能质量在线监测系统数据处理需对现有业务系统存在的大量重复数据合并, 比如生产管理系统, 调度技术支持系统与可靠性都有设备台账, 在不同的系统中都有各自的编码和命名规则等, 由于各个系统本身都是孤立进行数据管理, 各系统间存在数据差异与错漏, 需要进行大量的历史数据集成兼容工作。本系统应在通过制定数据公共模型库, 对来自于不同业务系统的数据进行规范编码, 并通过数据清理、加工和计算等技术完成各类指标数据、业务数据在公共模型库中的转化与存储, 从而解决来自于不同业务系统的数据兼容问题。

结语

电能质量在线监测系统建设总体目标是提升公司电网安全运行水平和优质服务水平, 达到安全风险超前防范, 进一步提高公司核心竞争力和可持续发展奠定坚实基础。

摘要：电能质量在线监测系统建设是国网公司建设现代企业、实现统一管理的重要举措, 是公司的重要基础性工作之一。建设的总体目标是用两年左右时间建成覆盖公司系统各级电网和用户, 通过调度自动化、配电自动化、电压监测系统、生产管理系统等多种技术手段有效集成, 实现电能质量数据在线自动采集、传输和监测范围的全覆盖。该系统建成后, 将有效解决电网公司当前电能质量监测数据管理分散、更新滞后和共享度不高等问题。

关键词：电能,质量管理,在线监测体系

参考文献

[1]张睿.电能质量在线监测系统的研究与设计[D].广州:广东工业大学, 2014.

电能质量优化 篇7

随着电力系统中非线形负荷的大量增加和时变性电子装置的大量应用,由此带来的谐波和无功问题也日益严重,对电力系统安全、稳定、经济运行带来了极大的威胁。一般办公楼宇、医疗机构、通信机房、公共设施、银行金融、 生产制造、水处理厂的配电系统中的谐波电流含量可达15%~35%。

TEDRI系列电力有源滤波及无功补偿装置(APF/SVG,220V-690V 50A—2400A),是一种用于动态抑制谐波、无功补偿、降低三相不平衡的新型电力电子装置,通过对装置输出电流及电压相位的控制,对电力系统的网络参数和网络结构实施灵活、快速的控制。它能够对大小和频率都变化的谐波进行动态跟踪补偿,从而减少设备和线路的电能损耗; 从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节,快速补偿系统对无功功率的需求,从而抑制电压波动、提高功率因数并增强系统稳定性。具有响应速度快、补偿无功连续、损耗低等优点,抑制谐波范围可达2~50次,谐波滤除率85%以上,产品技术总体达到国际先进水平。

适用范围Scope of Application

电力有源滤波及无功补偿装置应用范围广泛,在医疗、电弧炉、电力机车、整流、变频、工频及中频感应加热、高频感应加热、焊接、低压大功率电解、电镀、电弧炉等混合负载现场改善电能质量和节能效果十分明显,使用后可节能5%~8%,降容减少变压器、断路器、电缆等投资,保护设备,提高生产率和连续供电时间,具有显著的经济社会效益。

性能特点The Performance Characteristics

实时采集电力系统数据,实现自适应动态在线检测,充分并合理利用能源;

改善电力品质因数,对电源进行无功补偿的功能,从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节。达到快速补偿系统对无功功率的需求,可将功率因数强制补偿到0.95以上,具有节能与环保的双重功效;

对谐波、浪涌冲击、闪变等诸多电能质量问题同时进行改善,减少能源的附加损耗,从而有效提高电能的质量;

设备与系统并联,运用简单、灵活,具有良好的诸如变流器过流、过热、电源过载、过压等保护功能,运行安全、可靠、稳定,能够适应各种复杂工业现场的要求;

上位机HMI显示功能,可显示天水电传TEDRI系列设备的电流有效值和补偿前后负载的电流有效值、电压有效值、有功功率、电流基波值、电压基波值、无功功率、电流谐波值、电压谐波值和视在功率等一系列电气参数;

采用个性化设计,量身定制,容量选取灵活,最大容量可达2400A,可满足不同用户的要求。

地址:天水经济技术开发区廿铺工业园22号

电能表计量准确性优化措施 篇8

1 影响电能表计量准确性的因素分析

影响电能表计量装置准确性的因素多且复杂, 在这些影响因素中既有电能表计量装置本身的技术因素也有人员管理等的因素。造成电能表计量误差的设备因素主要包含有:电能表本身的性能、互感器、二次导线压降、电能的计量方式、谐波因素的影响等。人员管理因素所导致的电能表计量误差主要有人员的违规操作、巡检规范以及校验等方面的因素。

1.1 电能表因素所导致的误差

电能表所导致的误差通常表现为以下几种形式:[1]在电能表的使用过程中接线错误、断线、接线压实不到位导致的打火、短路等。[2]所使用的电能表在性能上存在一定的缺陷从而导致电能表计量存在误差。[3]电网负载特性所造成的误差, 负载功率变化会产生计量误差、负载越低会导致电能表计量产生的误差越大。

1.2 互感器所引起的电能表计量误差

互感器所引起的电能表计量误差主要是由:[1]所选用的互感器的精度过低, 无法达到所需要的使用要求。[2]未采用专用的互感器二次绕组, 从而使得所需测量的电能在通过互感器接入到电能表中时, 一次电流通过电流互感器一次绕组会在二次绕组上产生感应电动势, 从而消耗一部分的电流, 使得测量的数值与实际值之间存在一定的偏差。 (3) 在电压互感器二次输出端与电能表的输入端之间存在接触器触点、熔断器、开关等元件, 会使的电流流经这些元件时产生一定的压降, 从而使得电能表计量产生误差。

2 如何提高电能表计量的准确性

提高电能表计量的准确性有助于提高供电企业的经济效益与供电效率, 保障用电用户的合理用电, 对于促进经济的快速发展有着十分重要的积极意义。为提高电能表计量的准确性可以从以下几个方面入手:[1]做好电能表计量时互感器二次负荷的合理配置, 互感器二次负荷是电能表计量中的重要影响因素, 应当将互感器二次负荷测试纳入达到管理机制中, 对于电能表计量中发现的的二次负荷超过标准的现象应当立即予以处理, 在电能表计量的过程中电感互感器的二次负荷应当控制在额定范围的25%~100%, 而且需要注意的是, 在互感器二次容量的选用上不是越大越好, 而是一个系统性的工程, 在选用时应当合理选择, 并在设备采购的过程中严把质量关, 选择合理、合规的设备。 (2) 在电能表计量的过程中改善电能的计量方式, 在计量方式的选择上需要使其能够与设备进行良好的结合, 如何因计量方式的选择不当而导致计量装置与计量方式存之间不匹配等将会对电能表计量的测量存在较大的误差, 比如在计量设备中的中性点绝缘应当采用三相三线的方式而非三相四线方式。[3]做好电能表与互感器的等级匹配。电能表的功能、工作稳定等是否正常与互感器的配置密切相关, 在电能表的选择上应当注重选择性能可靠、质量达标的合格产品, 同时在电压等级与额定电流的确定过程中需要注意两者与电能表之间工作表现的规律性, 通常来说, 配置合理, 性能款可靠的电流表对于误差的控制能力也越强, 对于电能表与互感器的配置时应当注意配置的合理性与规范性, 杜绝不当操作, 减少电能表计量的误差。 (4) 减少接入电能表的二次压降, 在电能表计量中电压互感器回路中的二次压降的减少可以有效的提升电能表计量的准确性。在供电的过程中, 对于35k V的高压电能计量装置中在装设熔断器, 二人无需装设隔离开关等, 为减小电能表接入中的元件压降对电能表计量所带来的影响, 可以增大导线的截面积, 其中导线的截面积应超过2.5mm2, 除此之外还可以通过缩小二次回路的长度或是降低二次负荷的方式等来实现降低压降对电能表计量所带来的影响。 (5) 做好对于电流互感器的一次电流的优化, 电流互感器额定一次电流的优化可以有效的确保负荷的正常运行, 其中一般实际负荷值应当控制在额定值的1/3~4/5, 并以负载制的60%为最优数值, 减少电流波动的变动可以有效的降低电流互感器所带来的误差。 (6) 做好对于谐波源的控制优化, 在电网中存在着谐波所带来的影响, 电网中的谐波会对电能表的计量产生较大的误差, 同时也会加大电力输送的损耗, 因此, 为有效降低电网中的谐波对电能表计量准确性所造成的影响, 应当在将电流引入到电能表的过程中做好对于谐波电流的控制, 可以通过采用有源滤波装置或是无源滤波器等加入到电网中, 从而降低电网中的谐波对电能表计量准确性所带来的影响, 将电能表计量数值控制在允许范围内。 (7) 积极引入新技术, 做好对于电能表计量准确性的优化。电能表计量的准确性与技术密切相关, 在电能表计量时需要积极的引入先进的技术来优化电能表计量方式与装置, 通过技术的引进与应用提高电能表计量的智能化与自动化, 减少中间环节对电能表计量准确性的影响, 提升电能表计量的稳定性与可靠性, 建立健全电能表计量的网络化与智能化。可以通过对变电站计量进行遥测、配变计量监测和低压集抄等技术集成到自动化控制系统中, 从而实现对于电能表计量实时、动态的监控, 确保电能表计量的准确性与可靠性。 (8) 及其对于电能表计量中的人员管理, 人员因素是影响电能表计量准确性的又一个重要的影响因素, 对于以下低压电能表以及互感器应当建立起定期的巡查及抽检制度, 及时的排查隐患并保障电能表计量设备能够正常工作, 对于在运行及检查过程中发现存在问题的电能表计量装置要及时的维修或是更换, 并做好维修与更换设备的记录工作, 并作为后续的参考。建立健全电量、电费和相关装置的使用情况的定期检查和备案制度, 对于电能表和互感器的出装或是更换需要及时的记录在案并加强等级, 落实好对于电能计量装置、互感器等设备的定期巡检制度, 及时发现问题、及时处理问题, 加强对于电能表计量装置的安全性保护, 避免人为的非法修改而影响电能计量装置的准确性与可靠性。建立健全电能表计量的规章制度, 并积极加以落实, 减少人为误差对于电能表计量准确性的影响, 对于电能表计量装置内的转动滑轮由于主要依靠螺丝来进行调节, 触碰螺丝将会使得移动滑轮的力矩发生变化, 从而影响到电能表计量的准确性, 在电能表计量装置的安装过程中应当加强规范化管理, 提高电能表计量装置安装的可靠性。 (9) 提高关口计量装置的准确性, 在供电系统中, 关口计量主要针对的是大型或是特大型的电力用户, 供电的电压等级高、倍率大, 因此一点读数错误将会造成极大的误差, 为提高关口电能表计量的准确性可以通过:[1]添加主副表的方式来提高度数的准确性, 其采用的方法是子啊关口计量点共同用同一套电压互感器、电流互感器与二次回路装设两块同等级的关口表, 提高电能表计量读数的准确度。[2]采用母线电量平衡法, 在母线的各进出线出均装设开关E1表, 当其中的一块关口表出现超差或是故障时, 可以根据母线电量平衡原理, 通过该母线上的所有其他关口E1表的电量以及母线的线损计算出该关口表的电量。[3]线路两侧表法, 线路两侧表法依靠的是在关口线路两侧各装设一套电能计量装置, 并将其中一套设置为主装置, 另一套与之对比参考, 如果数值在误差范围内则认为电能表计量数值是准确的。

结语

电能表计量的准确性是供电企业发展的核心之一, 做好对于电能表计量准确性的管理, 积极引入新技术与加强对于人员的管理, 通过提高供电企业的服务质量促进供电企业效率与经济效益的提高, 推进电力企业的健康、持续发展。

参考文献

[1]唐耕.浅谈提高电能表计量准确性的几点建议[J].通讯世界, 2014 (01) .

[2]李芳, 宗娜.浅析如何提高电能表计量准确性[J].科技创新与应用, 2014 (17) .

电能质量指标及其检测方法的研究 篇9

关键词：电能质量指标 检测方法 研究

1 电能质量的定义及内容

电能质量的不严格定义为：以电子系统的供电和接地作为研究对象，以保证对于该系统供电的完善。IEEE1159标准中对电能质量的定义为：涉及敏感设备供电和接地的方法的概念，这种方法有利于敏感设备的运行。在IEEE标准术语权威词典（IEEE100）中，电能质量的定义为：涉及电子设备供电和接地方法的概念，这种方法有利于电子设备的运行，并使其兼容于供電系统及其连接的其他设备。电能质量主要包括：频率，电压，波形，三相对称等。

2 影响电能质量的因素

2.1 电压偏差 系统中各处偏离其额定值的百分比即为电压偏差，电网中用户负荷发生变化或电力系统运行方式发生改变而加到用电设备的电压偏离网络的额定电压。过大的电压偏差不仅影响用电设备的安全、经济运行，更会危害电网的稳定以及经济运行。

2.2 电压谐波与畸变 由于供电系统中采用大量的如电弧设备以及变压器等非线性的电气设备，这些设备都是高次谐波的电流源，在电网中接入这些高次谐波电流源后就会造成系统的电压以及电流产生高次谐波。发电机的电压波形在高次谐波的作用下会产生畸变而降低供电电压的质量；供电电力会由于谐波的存在而造成损耗，从而导致电气设备的损坏而降低了供电的可靠性。较大的波动或冲击性非线性负荷都会引发间谐波电压。虽然间谐波的频率不是工频品类的整数倍，但是抑制或消除其产生的危害却比正数次谐波困难很多。

2.3 电压波动与闪变 电压波动是指电压快速变动时其电压最大值和最小值之差相对于额定电压的百分比，即电压均方根值一系列的变动或连续的变化。闪变即灯光照度不稳定的视感，是由波动负荷引起的，对于启动电流大的鼠笼型感应电动机和异步启动的同步电机也会引起供电母线的快速、短时的电压波动，因为他们启动或电网恢复电压时的自启动电流，流经网络及变压器，会使元件产生附加的电压损失。急剧的电压波动会引起同步电动机的震动，影响产品的质量、产量，造成电子设备、测量仪器仪表无法准确、正常地工作；电压闪变超过限度值是照明负荷无法正常工作，损害工作人员身体健康。

2.4 电压不平衡 不平衡相阻抗、不平衡负荷或两者的组合是导致电压不平衡的关键。不平衡电压在用电设备中引起的大负序电流会造成较高的温升，电压严重不平衡还会造成电动机过热，由于电压不平衡，会是的设备错误的调整变压器的抽头位置，大大降低供电可靠性和安全性。

2.5 电压暂降与电压中断 由于电力系统故障或干活造成用户电压短时间下降到额定值的90%以下的现象即为电压暂降；由于系统故障跳闸而造成的用户完全丧失电压的现象为电压中断。绝缘子闪络或对敌放电主要是由雷击造成的，架空输配电线的瞬时故障以及大型电动机的全电压启动等都会导致不同程度的电压暂降和电压中断，这些都会影响总成电力设备的正常工作并影响用户的正常生活。

2.6 暂时过电压与瞬态过电压 在电力系统运行操作中由于雷电等故障引发的这两种过电压经常发生，会直接危害电气设备的绝缘以及安全运行。

2.7 频率偏差 频率偏差的定义是系统频率的实际值和标称值（50HZ）之差，国际要求电力系统正常频率偏差允许值为0.2HZ，当系统容量较小时可以放宽到0.5HZ。

3 电能质量的标准

随着技术以及工业的不断发展，供电中断造成的影响越来越大，因此，电力企业和用户越来越关注电能质量。因此，为了保证供电质量，准确的评定电能质量的好坏以及通过可靠的检测电能质量参数改善电能质量是电能质量研究中的必要一环。IEEE标准和IEC标准是目前国际上流行的两大电能质量标准。在参考两个标准的基础上通过结合我国目前的国情制订了自己的质量标准，主要有以下6项指标：①《电能质量 电压波动和闪变》（GB 12326-2000）；②《电能质量 暂时过电压和暂态过电压》（GB/T 18481-2001）。③《电能质量 电力系统频率允许偏差》（GB/T 15945-1995）；

④《电能质量 三相电压允许不平衡度》（GB/T 1543-1995）；⑤《电能质量 供电电压允许偏差》（GB 12325-1990）；⑥《电能质量 公用电网谐波》（GB/T 14549-1993）。

4 总结

在供电系统中影响其安全、可靠以及经济运行的重要因素包括电压的偏移、电压的中断、过电压、电压的波动和闪变以及高次谐波的产生等，衡量配电系统电压质量的指标就是这些因素的具体参数。为了提高电能的质量，保证系统安全、可靠以及经济的运行，必须结合相关的国家标准对供电系统的运行进行检测。随着经济和技术的不断发展，人们越来越关注电压暂降、间谐波以及电压中断等问题。为了保证企业以及家庭用电的要求，必须加强对电能质量指标的检测。

参考文献：

[1]单渊达.电能系统基础[M].机械工业出版社，2005.

[2]Alexander Kusko Marc T.Thompson著.张一工，谭伟璞，刘晋译.电力系统电能质量[M].科学出版社，2009.

[3]粟时平，刘桂英.静止无功功率补偿技术[M].中国电力出版社，2006.

[4]吴竞昌，孙树勤等.电力系统谐波[M].第1版.北京：水利电力出版社，1988.

[5]孙树勤.干扰性负荷的供电[M].第1版.北京：中国电力出版社，1996.

电能质量概述 篇10

1 电能质量定义

对于电能质量的具体定义到目前为止还没有统一,不同部门对电能质量的理解有所差别。IEEE标准中定义电能质量为 : Power Quality是指为灵敏度高的设备提供的电力和接地设置能否为其提供最基本的正常的工作条件。PQ一般是指电网运行中评估电能好坏的一种指标,在实际工作运行环境下标准的电能输入信号为正弦信号。在生产工作中电能信号并不是一成不变的,它会随着外界的干扰而发生信号畸变,这就导致了PQ问题的出现。

2 电能质量的特点

通过对PQ问题的了解,可以归纳出以下几个特性 :

(1)动态性。由于电能从输送到用户使用都一直处于动态转换的过程中以及不同地区对于电能的需求有所不同,这就不能用一个统一的标准来衡量不同地区的电能质量,因此电能质量也是一种动态的变化量纲。

(2)相关性。由于电能是一种特殊的能量模式,它从电厂发电开始直到用户消耗这个过程始终是同时并不间歇的一个过程,这就导致个人及相关部门不能随时自主的存储电能,这在电力系统运行时,一旦电能质量发生变化,这会对负载等电力设备造成极大的损失。

(3)传播性。电力系统为电能质量提供了较好的传输平台,距离和速度等指标都会对电能的质量产生影响,电力设备等受电能波动频率影响大,这都会导致大幅度降低为用户提供的PQ的稳定性。

(4)潜在性。电力系统中,引起电能质量事故原因种类多,电能质量扰动类型多而复杂,对于引起的扰动又不是立马显现出来,这为电力系统安全运行埋下了隐患。

(5)复杂性。在电力系统运行过程中,由于电网的复杂度较高,要给出一个完整准确详细的电能质量评价指标较为困难,这使得电力工作人员定制一个详细的电能评估算法变得十分复杂。

(6)整体性。对于提高电能的质量并不能只靠单独的某一部门、制造商或者社会群体来提高,这需要大家一起来商讨制定统一的适用于用电标准的电能质量协议。

3 电能质量问题产生的原因

随着电力工业经济的不断增长,电网电子设备的使用不断增加,产生PQ问题的原因有以下几种 :

(1)电网系统中大量的使用非线性的、灵敏度较高的、容易发生畸变的负载电容 ;

(2)电力电子控件和微型处理器为内核的设备的广泛使用 ;

(3)生产工艺的要求 ;

(4)高难度复杂的工程业务流程 ;

(5)FACTS装置的广泛使用 ;

(6)电力设备的投切。

4 电能质量事件

电力系统实际运行的扰动信号信息可以用来衡量PQ检测系统的好坏。在实际操作中获得的信息数据可以分为 :故障事件、自动灭火故障事件、中断事件、线性激励事件和变压器通电事件。引起故障事件的原因主要有以下几点 :

(1)故障事件是指电力系统运行中,由各种物理线路和机械故障引起的不必要短路和开路。在电网运行过程中发生故障概率最高的事件大部分均是短路事件。因此,在长期的实际监测运行检修中涉及到的大部分故障事件多数是因为短路而引起的。

(2)自动灭火故障事件,单相接地故障事件中电弧电路灭火,由于缺少电路保护措施而引起的电路电流为零。将这类由于装置自动误操作而引起的故障通常可以规划到自动灭火故障事件的范畴内。在出现故障的情况下,尽管故障发生时间很短,但是也会引起电压下降和电压上升等扰动现象。

(3)变压器通电事件,这在实际的操作中通常会引起PQ扰动波形的幅值下降。在电力系统中电压变化或者变压器充电会引起一段时间的磁干扰现象,直到核心通量重新达到稳定状态后才能恢复。这会导致磁通量超过饱和值而溢出,这种短暂状态会持续到磁通量的变化减少到零为止。磁通量过度增加会导致振幅偏高,磁化电流不对称和指数衰减。变压器通电引起的电压下降幅度取决于开关的角度、电源功率、阻尼的大小以及剩余的磁通量。

(4)线性激励事件是指在发生中断事件后,剩余能量而引起的断点开关空开,导致电力线重新获得微小运行值。引起电力系统谐波扰动主要是因为连接电线的变压器通电和暂时转换状态。

5 结论