2010硕士课程第一章电能质量概论

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1、NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY电能质量是一个覆盖诸多学科的复杂领域；而科技的发展和社会文明的进步，又赋予了电能质量许多新的内容。作用在电力用户设施和装备上的电能质量问题已经引起电工界的极大关注。以提出特定条件下的单体设备或工厂为对象的解决方法较为普遍；建立友好型电磁环境是多方面共同努力的结果，而施加在公用电网的电能质量问题相比较还是新问题，其理论和技术的支撑工作仍在开始。（典型的有畸变条件下的功率理论与电能计量方法；电力系统运行状态与电能质量的关系；新能源和分布式电源的接入；电力系统的经济性与电能质

2、量的市场化操作等）其实电能质量问题在电力设备方面关注较早，而在电网方面相对是新问题，但近年来已引起高度重视NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY发电与装机容量目前均居世界第2位中国正处于全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会新的历史时期，工业化、城镇化进程不断加快，电力需求增长迅速。发电与装机容量目前约为6亿千瓦（600GW），人均约500W；“十一五”期间年均增长率预计约为10％左右，将达到9亿千瓦。3.2亿kW6.8亿kW9.6亿kW3.2亿kW8.6亿kW13.2亿kW电力需求增长迅速根据国民经济和社

3、会发展规划，预计2010年全社会用电量将达到3.8万亿千瓦时，全国发电装机容量为8.6亿千瓦；2020年全社会用电量将达到6.6万亿千瓦时，全国发电装机需要13.2亿千瓦，保障电力安全、可靠供应的任务十分艰巨。65.8787.05137.89217.22319.3251786010501320020040060080010001200140019801990200020102020装机容量(GW)NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY充裕性和安全性的基本概念充裕性是电力系统稳态运行时，在系统元件额定容量、母

4、线电压和系统频率等的允许范围内，考虑系统中元件计划停运及合理的非计划停运条件下，向用户提供全部所需的电力和电量的能力。电力系统正常运行应满足两个条件：1）系统中任一节点的有功功率和无功功率必须平衡；2）系统中各节点或各元件的电气参数（如系统频率、节点电压、线路电流、负荷及功角等）不应超过允许偏差范围。充裕性不足：当发电容量短缺／输电能力不够，不能满足上述正常运行条件状态时，即认为充裕性不足。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY充裕性和安全性的基本概念安全性是指电力系统在运行中承受例如短路或系统元件意外退出

5、运行等突然扰动的能力。评估系统安全性有两个主要方面：1）系统扰动情况及严重程度；2）扰动对系统供电的影响程度（电气参数超出允许范围；稳定破坏和连锁反应）。电力系统稳定性问题：稳定性是电力系统受到扰动（例如功率和阻抗变化）后返回运行平衡状态的能力。它是涉及电力系统安全的一个重要的复杂问题，往往另立专题研究（其中电压稳定和频率稳定与电能质量紧密关联）。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY电力系统的6种运行状态一、正常状态能够保持系统充裕性和系统安全性的运行状态。二、紧戒状态（可以通过调整控制恢复到正常状态）三

6、、紧急状态（某些母线电压或系统频率超越允许范围。允许损失部分负荷）；四、极端紧急状态或严重事故状态（不至于造成大面积停电）；五、崩溃（系统稳定破坏，故障连锁反应，电压频率崩溃，大面积减负荷，系统解列，孤岛状态）；六、恢复过程（黑启动，”灰启动“）。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY电能质量与系统6运行状态和3特性的相互关系在正常运行状态下，除了系统安全性之外，经济性也是一个重要的方面。在紧急状态下，电力系统的经济运行处于次要地位。在系统设计和运行中需要权衡和兼顾经济性（充裕性与经济性紧密关联，是一个重要

7、方面）和安全性。由此可以看出，正常运行状态是电能质量得以保证的前提条件。或者说，电能质量是在正常运行条件下才有评估意义的。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY系统运行状态与电能质量之间相互关系的思考正常状态和警戒状态下系统承受发生概率高的第一类大扰动后，仍然能够（通过控制保护措施、有功无功调整）恢复到正常运行条件。此过程中存在着潜在的不安全和适当降低安全要求。由此，在对电能质量的指标要求上，要考虑到不同扰动类型下的单项质量下降的允许范围。如，由于无功功率波动（即由于负荷波动引起无功不平衡发生）引起的电压偏

8、差允许范围为5％。而由于线路或母线故障引起的电压暂降允许范围10％－90％，且用发生次数补充限定。这对系统运行和负荷设备运行都是可接受的。NORTHCHINAELECTRICPOWERUNIVERSITY系统运行状态与电