浅谈电能质量分析与控制技术

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1、浅谈电能质量分析与控制技术黄志威广东电网有限责任公司东莞供电局523000摘要：笔者现从事的电测试验工作包括电能质量测试分析，木文阐述了电能质量的基木理论、分析研究方法以及相关的控制技术等内容，旨在与同行探究共同学习进步。关键词：电能质量；分析方法；控制技术随着国民经济的发展，科学技术的进步和牛产过程的高度自动化。电网中各种非线性负荷及用户不断增长，各种精密的、复杂的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面矛盾越来越突出，用户对电能质量的要求也更高。（一）电能质量的定义因为人们看问题的角度

2、不同，所以目前为止对电能质量的技术含义仍存在着不同的认识。还未有一个准确统一的定义。通常认为，电能质量是指电网线路中电能的好坏程度，其内容包括电压偏差、频率偏差、电压波动与闪变、暂时或瞬态过压、谐波、波形畸变、三相不平衡、电压暂降与短时间中断以及供电连续性等。⑴（二）电能质量问题的产牛1.电能质量问题的定义和分类电能质量问题是众多单一类型电力系统干扰问题的总称。电能质量问题按产牛和持续时间可分为动态电能质量问题和稳态电能质量问题。2.电能质量问题产牛原因分析1.电力系统故障电力系统运行的内外故障

3、也会造成电能质量问题。如各种短路故障、人为误操作、自然现象灾害、电网故障时发电机及励磁系统的工作状态的改变，故障保护装置中的电力电了设备的启动等都将造成各种电能质量问题。2•电力系统元件存在的非线性问题电力系统元件的非线性问题主要包括：发电机产生的谐波，直流输电产生的谐波，变压器产生的谐波，输电线路（特别是超高压输电线路）对谐波的放人作用。另外，还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。其中直流输电是当前电力系统最大的谐波源。3.非线性负荷在工业和生活用电负载中，非线性负载占很大比例，这是

4、电力系统谐波问题的主要来源。电弧炉（包括直流电弧炉和交流电弧炉）是主要的非线性负载。它的谐波主要是由起弧的吋延和电弧的严重非线性引起的。居民生活负荷中，荧光灯的伏安特性是严重非线性的，也会引起严重的谐波电流，其中3次谐波的含量最高。大功率整流或变频装置也会产生严重的谐波电流，对电网造成严重污染,同吋也使功率因数降低。[2]（三）电能质量分析方法1•频域分析法频域分析方法主要包括谐波潮流计算、频率扫描以及混合谐波潮流计算等,该方法多用于电能质量中谐波问题的分析。频率扫描和谐波潮流计算在反映非线性负

5、载动态特性方面有一定局限性，所以混合谐波潮流计算法在近些年中发展起来。其优点是可详细考虑非线性负载控制系统的作用。因此可精确描述其动态特性。缺点是计算量大，求解过程复杂。2•时域仿真法时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛。其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。当前较通用的时域仿真程序有EMTP、NETOMAC、EMTDC、等系统暂态仿真程序和PSPICE、SPICE、SABER等电力电子仿真程序。采用吋域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大

6、频率范围。因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。另外在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。1.神经网络法神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础。它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可用来描述认知、决策及控制的智能行为。神经网络法的优点是：（1）不必建立精确数学模型，只考虑输入输出关系即可。（2）可处理多输入■多输出系统，具有自学习、自适应等特点。缺点是：（1）网络结构不易优化。（2）存在局部极小问题，会出现局部收敛，影响系统的控制精度。（3）理想的训练样本提取困难

7、，影响网络的训练速度和训练质量。1.二次变换法二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻，精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是：无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值，不具有时域分析功能。[3]（四）电能质量的控制与技术1.用户电力技术用户电力技术就是将微处理机技术、电力电子技术、自动控制技术等运用于中低压配电系统和用电系统中，其目的是加强配电系统的供电可靠性，并减小谐

8、波畸变，改善电能质量。该技术的核心器件IGBT比GTO具有更快的开关频率,并且关断容量已达MVA级。因此DFACTS装置具有更快的响应特性。用户电力技术概念的提出，有助于供电部门提供高可靠性和高质量的电力，也有助于满足各种新工艺用户对电力供应的更高要求。当前主要的DFACTS装置有：动态电压恢复器（DVR）、有源滤波器（APF）、配电系统用静止无功补偿器（D—STATCOM）、固态切换开关（SSTS）,500kV东莞变电站的STATCOM工程也属于此类控制技术。2.几种屯能质量控制策略PID控制