智能电网的发展给电能质量研究与产业带来的机遇和挑战

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1、7电能质量控制技术7.1概述“控制”——控制、抑制、缓解、减缓、消除传统电能质量：电压偏差的调整—无功补偿来支撑电压的稳定频率偏差的调整—有功的调整（电厂）三相不平衡的补偿—补偿、合理分配单相负荷现代电能质量：谐波的抑制电压波动与闪变的控制电压暂降与短时间中断的缓解现代电能质量的特点是变化快，传统的方法是很难进行实时的补偿或控制，因此现代电能质量控制技术是基于电力电子技术、蓄能技术、信息处理技术发展起来的。7/1/202117电能质量控制技术电力电子器件：正在向高耐压、大电流、低损耗及高频化方向发展储能

2、：铅酸电池、NaS电池、飞轮储能、超级电容、超导储能信息处理：检测、控制、通讯、数据共享本章主要内容：现代电能质量控制技术：谐波的抑制、电压波动与闪变的控制、电压暂降与短时中断的缓解7/1/202127电能质量控制技术7.2电力谐波抑制技术一、电源设备与谐波控制发电机在三相发电机中，采用星形连接，线电动势中不出现3次及倍数次谐波电动势。凸极同步发电机采用适当的极靴宽度和不均匀的气隙长度，使气隙磁场的波形尽可能接近正弦分布。采用短距绕组绕组的分布等采用以上措施后，发电机的谐波电动势畸变率小于1（近似理想正

3、弦波）变压器通过其绕组的巧妙连接，可有效减少某些次数的谐波。如三角形连接的变压器可有效消除3次及其倍数次谐波。电容器的合理配置（避免谐振、放大）7/1/202137电能质量控制技术二、整流设备与谐波控制1、增加整流装置的脉动数整流装置产生的特征谐波电流次数:h=kp±1（k＝1,2,…）p脉动数当脉动数增多时，次数较低、幅度较大的谐波得到消除，谐波源产生的谐波电流将减小。7/1/202147电能质量控制技术2、PWM整流器3、功率因数及波形校正技术电流连续导通模式（CCM）控制电流跟踪电压波形，使功率因

4、数接近1不连续导通模式（DCM）采用高频开关器件控制电流7/1/202157电能质量控制技术三、交流滤波器利用电容与电感形成无源滤波器，能够有效滤除某次或某些次的谐波。理论上讲，当某次谐波滤波器调谐到该频率时，滤波器所呈现的阻抗为零，可全部吸收该次谐波。1、单调谐滤波器单调谐滤波器通常以需消除的h次谐波频率为出发点进行设计。设基波频率为f1，谐振频率为：品质因数一般取30~60.7/1/202167电能质量控制技术2.双调谐滤波器双调谐滤波器是调谐到两个串联谐振频率的滤波器串联回路调谐频率：并联回路调谐

5、频率：一般取串、并调谐频率相等7/1/202177电能质量控制技术双调谐滤波器的无功补偿在工频频率点，串联回路呈容性，并联回路呈感性，无功由串联回路电容实现，忽略并联回路的感性影响，有：特点：两个串联谐振点，1个并联谐振点构成复杂、调谐困难7/1/202187电能质量控制技术3、二阶减幅滤波器二阶减幅滤波器是在实际工程中应用最广泛的高通滤波器，用于吸收某次及以上的各次谐波截止频率结构参数：品质因数：一般取0.7~1.4滤波器工程设计原则：滤除谐波无功补偿的要求由于系统阻抗往往呈现为感性，为防止对调谐点谐

6、波电流的放大，单调谐滤波器的调谐次数应偏离所要滤除的主要谐波的次数。一般情况下，可选取调谐次数为所要滤除的主要谐波的次数的0.96~0.98倍。7/1/202197电能质量控制技术四、有源电力滤波器有源电力滤波器采用与交流滤波器完全不同的原理，通过产生与补偿谐波形状一致、相位相反的电流，来抵消非线性负荷产生的谐波电流，以使谐波不流入公共供电回路。即：负荷需要的谐波由补偿装置提供，系统只提供基波电流，达到消除谐波的目的。负荷电流滤波器提供的补偿电流滤除谐波无功补偿+滤除谐波7/1/2021107电能质量控

7、制技术特点：补偿快、动态性能好、性能稳定、体积小、可补偿所有谐波。例：7/1/2021117电能质量控制技术7.3电压波动与闪变的抑制技术电压波动与闪变通常由波动性或冲击性负荷造成，波动与闪变的程度与供电系统短路容量的大小、供电网络的结构以及负荷的用电特性等有关一、用电设备特性的改善1、异步电动机启动方式的改善降压启动、自藕变压器启动、串接变阻器启动、软启动、采用变频调速装置2、电弧炉特性的改善装设电抗器对冲击电流进行限制7/1/2021127电能质量控制技术二、供电能力的提高为大容量波动性负载架设专用

8、线路，一般将大容量波动性负荷用户接到较高电压等级的供电系统。采用母线分段或多设配电站的方法将波动性负荷与一般负荷适度隔离。对于易受扰动的灵敏负荷，在其附近安装一台电源设备。三、补偿措施的采用无功功率的不平衡是电压波动与闪变的主要原因。因而，具有快速无功功率补偿控制功能的装置能够对电压波动和闪变起到很好的抑制作用。7/1/2021137电能质量控制技术1、静态无功补偿器（SVC）最常用SVC的基本元件为晶闸管控制的电抗器TCR和晶闸管投切的电