电能质量检测和治理

PAGE\*MERGEFORMAT#内容摘要随着电力电子与信息技术在社会各个领域的渗透，电能质量已成为电力企业和用户共同关心的课题，本文介绍了电能质量的相关概念和术语，对电能质量指标以及标准做了详细的解释，并从电能质量的概念出发，阐述了电能质量的影响因素，并结合电能质量相关监测技术做出了相应的治理措施。关键词：电能质量；监测；治理电能质量监测与治理 目录 工贸企业有限空间作业目录特种设备作业人员作业种类与目录特种设备作业人员目录1类医疗器械目录高值医用耗材参考目录 TOC\o"1-5"\h\z引言1正文错误！未定义书签。1概述错误！未定义书签。HYPERLINK\l"bookmark8"电能质量的基本概念2HYPERLINK\l"bookmark10"电能质量标准2HYPERLINK\l"bookmark12"电能质量的影响因素2HYPERLINK\l"bookmark14"2电能质量监测5HYPERLINK\l"bookmark16"电能质量监测的目的5HYPERLINK\l"bookmark18"电能质量监测的方式5HYPERLINK\l"bookmark20"电能质量监测设备7HYPERLINK\l"bookmark22"影响电能质量监测准确度的主要因素7HYPERLINK\l"bookmark24"电能监测系统8HYPERLINK\l"bookmark26"3电能质量的治理9HYPERLINK\l"bookmark28"3.1治理的基础性工作9HYPERLINK\l"bookmark30"SVC装置9HYPERLINK\l"bookmark32"无源滤波装置9HYPERLINK\l"bookmark34"有源滤波装备9HYPERLINK\l"bookmark36"系统化综合补偿技术10HYPERLINK\l"bookmark38"4小结11HYPERLINK\l"bookmark40"参考文献12电能质量监测与治理PAGE\*MERGEFORMAT#引言随着信息技术的飞速发展，在用电方面也随之产生了以下两方面的问题。一方面，用电负荷日趋复杂化和多样化，如半导体整流和逆变装置以及变频凋速装置等电力电子设备的应用，这些具有非线性、谐波丰富、冲击性和不平衡特征的负荷会影响到供电电网，给电能质量提出了新的问题。另一方面，用户对供电可靠性的要求越来越高，众多基于计算机、微处理器控制的精密电子和电力电子装备在电力系统中大量使用，对供电质最的敏感程度越来越高，尤其是对供电系统的暂态性能，也提出了要求。随着用电需求增加和电力系统规模扩大，各种电能质量问题也越来越严重，造成电网供电质量降低，电能质量引发的纠纷和电网事故呈上升趋势，电能质量的监测管理和电力污染的治理工作变得越来越重要。电能质量问题已引起各国电力工作者的高度重视，提高电能质量的新技术已成为近年来电力系统研究领域中新的研究热点。在此，我们就大家所关心的电能质量问题做一下探讨，分析影响电能质量的各种因素，实现对电能质量的监测与控制，从而达到降低损耗、抑制干扰、提高供电质量、提高电网稳定性的目标。概述电能质量的基本概念电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120°。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想的状态并不存在，因此产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。围绕电能质量含义，从不同角度理解通常包括：电压质量，电流质量，供电质量，用电质量。一般地，电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题。电能质量标准综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标：频率偏差，电压幅值，电压不平衡，电压波形，信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)。国家标准 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 表征电能质量的参数有五种：供电电压及允许偏差，电力系统频率及允许偏差，公用电网谐波，电压不平衡度，电压波动和闪变。IEC标准中规定的电能质量参数还有下列6种：供电电压骤降和聚升，电压中断，电压间谐波，瞬变电压，供电电压中信号电压，快速电压变化等。电能质量的影响因素电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量，从技术上讲，影响电能质量的因素主要包括三个方面：自然现象的因素，如雷击、风暴、雨雪等对电能质量的影响，使电网发生事故，造成供电可靠性降低。电力设备及装置的自动保护及正常运行的因素，如大型电力设备的启动和停运、自动开关的跳闸及重合等对电能质量的影响，使额定电压暂时降低、产生波动与闪变等。电力用户的非线性负荷、冲击性负荷等大量投运的因素，如炼钢电弧炉电气化机车运行等对电能质量的影响，使公用电网产生大量的谐波干扰、产生电压扰动、产生电压波动与闪变等。电压质量主要是受到大容量非线性负荷及冲击性负荷的影响。凡是具有非线性阻抗特性的电气设备都是电能质量的污染源。电能质量的污染，影响到电力系统电力用户、通信系统及其他相关行业。因此，电源电压质量指标恶化并造成危害不仅影响了电力系统和相关领域的正常运行，而且对正常的安全可靠用电也造成了一定的威胁。认识电能质量污染的影响并采取相应的防范措施和对策，确保电能高品质的一项重要内容。谐波污染的影响使电能质量明显下降，因此，对电能质量谐波污染的抑制和治理已刻不容缓。电能质量问题附表如表1.1：表1.1电能质量问题一览类型扰动性质特征指标产生原因后果解决方法谐波稳态谐波频谱电压，电流波形非线性负载、固态开关负载设备过热，继电保护误动，设备绝缘破坏有源、无源滤波三相不对称稳态不平衡因子不对称负载设备过热，继电保护误动，通信干扰静止无功补偿陷波稳态持续时间、幅值调速驱动器计时器计时错误，通信干扰电容器、隔离电感器电压闪变稳态波动幅值、出现频率、调制频率电弧炉、电机启动伺服电机运行不正常静止无功补偿谐振暂态暂态波形、峰值、持续时间线路、负载和电容器组的投切设备绝缘破坏、损坏电力电子设备滤波器、隔离变压器避雷器脉冲暂态暂态上升时间、峰值、持续时间闪电电击线路，感性电路开合设备绝缘破坏避雷器瞬时电压上升，瞬时电压下降暂态幅值、持续时间、瞬时时间远端发生故障、电机启动设备停运、敏感负载不能正常运行不间断电源、动态电压恢复器噪声稳/暂态幅值、频谱不正常接地、固态开关负载微处理器控制设备不正常运行正确接地、滤波器电能质量监测电能质量监测的目的对各种电能质量指标进行实时测量与数据采集，保证对电力系统基本运行工况的观察、记录和动态分析。完整了解电网安全、稳定、优质运行的技术经济条件，对电能质量各项指标进行综合评价。优化整个系统的监测体系，实现数据共享交流。针对各种指标的具体特征对电能质量问题进行分层检测，完成对多种扰动信息的识别、提取和分析，为制定改善电能质量和治理电网污染的具体措施提供可信依据。电能质量监测方式定期巡检：主要用于需要掌握电能质量情况又不需要连续检测或者不具备连续在线监测条件的场合。专项监测：主要用于负荷容量变化大或有干扰源设备接入电网，或者当电能质量出现异常，需要对比前后变化情况的场合。在线监测：主要用于监测重要变电站或者实施无人值班变电站的公共连接点或者重要用户的公共连接点的电能质量。表2：监测仪器基本功能要求序号项目基本功能可选功能1电压偏差V2频率偏差V3三相不平衡V4谐波V5闪变V6电压波动V7电压暂降、暂升、短时中断V表3：电能质量监测设备分类仪器类型主要功能特点适用的测试方法手持式或便携式电能质量分析仪1、单相或三相电压、电流输入2、测试电压、电流有效值、谐波、有功功率、无功功率、功率因数、不平衡重量轻、体积小，携带方便现场定期巡检、抽检、专项检测、非线性电力设备调试度，甚至瞬变电压等3、波形存储，回放和通信台式电能质量分析仪1、多通道输入2、测试记录和分析全部质量扌曰标3、具有良好的软件平台和二次开发能力信息容量大，数据处理能力强,工作方式多，软件功能丰富专项检测、非线性电力设备调试及实验室使用实时临测仪式测量显示单项电能质量指标（电压、电流、频率、功率、功率因数等）功能单一，运行可靠若干仪表安装在临测屏上集中临测电能质量远程在线临测系统1、在线临测公共供电点的电压偏差、频率偏差、不平衡度、谐波等电能质量2、越限报警和数据存储3、计算机通信联网、数据共享实时临测电能质量以临测网的形式对公共供电点电能质量实施连续在线多点临测和临控表4：准确度与准确度计算公式项目准确度计算公式电压偏差0.5%U-UN>UN<100频率偏差0.01Hzf-fN三相电压不平衡度0.2%£—U―uuNUX100二相电流不平衡度1%uN£—U—iiNUX100谐波A级B级iNU(i)—U(i)—kkNX100U(i)kN闪变5%P—U―ststNUX100电压波动5%8—U―uuNUuNX100表5：谐波测量准确度等级级别被测量条件最大允许误差A电压U>1%UkNU<1%UkN5%Uk0.05%UN电流I>3%IkNI〈3%IkN5%Ik0.15%INB电压U>3%UkNU<3%UkN5%Uk0.15%U电流I>10%IkNI<10%IkN+5%Ik0.5%IN注：Un为标称电压，In为标称电流，Uk为谐波电压，Ik为谐波电流2.3电能质量监测设备电能质量测量设备的选择，选择仪器时有几项重要因素，包括：通道的数量(电压和/或电流)。仪器的温度要求和仪器的耐用性。输入电压范围和功率要求。测量三相电压的能力。输入隔离(输入通道之间和每个通道与地之间的隔离)。仪器装配(便携式、安装在机架上等)。使用简便(用户接口、图形化功能等)。通信能力(Modem，网络接口)。分析软件的功能。仪器的综合性单个仪器的功能越多，所需仪器数量越少。影响电能质量测量准确度的主要因素2.4.1互感器影响电磁式电压互感器。试验已经表明，对大约llkV电压运行的互感器，能得到1kHz和可能2kHz或3kHz的线性响应，且响应的精确性质取决于与互感器一起使用的负载。电容式电压互感器。由电容分压器提供的附加电容将影响电容式电压互感器的频率响应。国标中已明确规定，在没有采取特殊措施的情况下，电容式电压互感器不能用于谐波测量。2.4.2采样方式及其对测量算法的影响异步采样：也称定时采样，即采样间隔保持固定不变。采用一定的算法对计算的误差进行修正，或者改用同步采样的方式进行采样。同步采样：跟踪系统频率的变化，采样频率不再是恒定不变的。实现同步采样的方法主要有两种：硬件同步采样法和软件同步采样法。硬件同步采样法即用数字锁相环技术实现同步采样。软件同步采样法，利用电力系统频率变化缓慢的特点，采用一定的算法实时计算系统频率，并根据计算结果调整采样频率使其跟踪信号频率的变化，实现与信号频率同步。电能监测系统根据国标或用户设定，可自动生成各种统计分析报表或曲线；通过系统监测数据，可及时准确定位系统的潜在故障源，并结合电能质量专家诊断系统的仿真分析，给出整改 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，预防电力事故的发生；通过系统监测数据，定位系统的污染源，给电能质量综合治理提供第一手现场参数；从电能质量的视角验证电力网络结构是否合理，设备参数配备是否合理；分析电能质量问题造成的网络损耗量值及影响分布情况；通过系统监测数据，能够从电能质量的视角分析电力事故发生的原因。电能监测系统如图2.1：防火墙0路由器打印机以太网图2.1：电能质量监测监控中心结构电能质量的治理治理的基础性工作首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。SVC装置近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。无源滤波装置该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。国际上广泛使用的滤波器种类有：各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。1)单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单；缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2〜7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20〜50%，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其它次选用二阶单调谐滤波器。2)高通(宽频带)滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。有源滤波器虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(ActivePowerFliter,缩写为APF)。APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。系统化综合补偿技术近段时间提出的系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的"治本"途径。对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的措施加以解决小结从市场经济的商品质量这个普遍意义讲，了解电能质量，改善电能质量是必不可少的。改善电能质量的意义可简要概括为以下几点：改善电能质量是电力系统安全（包括用户设备的用电安全）、稳定、经济运行的必要条件，是电网运行水平高低的重要标志，同时也是电力企业用电管理水平考核的重要指标；是提高国民经济总体效益、用电效益（节能、降损）和改善电气环境，以及工业生产可持续发展的技术保证；是面向电力市场，适应竞争机制强有力的手段；通过建立和健全电能质量的全面管理，保障各行各业的正常用电秩序，为千家万户提供信得过的产品。随着电力产品的市场化，供电公司作为售电方，有责任为广大用户提供优质的电能，也会随市场化的逐步深入逐步试行分质分价的措施。电能质量监测与治理是促进这一措施早日实现的前提，也是维护电网稳定的有效手段，随着人们对电能质量的深入了解，电能质量的监测与治理工作也必将迈上一个新的台阶。参考文献朱永强，尹忠东，肖湘宁，申展．电能质量监测技术综述华北电力大学电气与电子 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院.电气时代,2007年第5期．郭育生．影响电能质量的因素及改善方法．江西电力职业技术学院学报,第2O卷第2期．肖湘宁，徐永海•电能质量问题剖析[J],电网技术，2001年第3期•丁书丈，现代电能质量问题及其检测、管理与治理．华中电力,2004年第3期．陈志业，尹华丽，李鹏.电能质量及其整理新技术J].电网技术，2oo2年第7期.