浅谈电能质量的影响因素及控制方法

浅谈电能质量的影响因素及控制方法

摘要:电能质量是当今社会科学重点关注的一个的热点话题。如何有效的改善电能质量问题是各国专家努力钻研的课题之一。本文扼要介绍了衡量电能质量的主要指标,提出了影响区域电能质量因素,最后讨论了对电能质量进行有效改善的策略和方法。

关键词:电能质量电力系统电力技术

1 衡量电能质量的主要指标

1.1 电压偏差

根据《电能质量-供电电压允许偏差》(GB12325—2003),电压偏差的限值规定为:220 kV、110 kV、35 kV供电电压正负偏差的绝对值之和不超过10%;10 kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%;单相供电电压允许偏差为+7%～10%。崇明三岛最高电压等级为220 kV,现有220 kV变电站4座,110 kV及以下共有30座。

1.2 频率偏差

根据《电能质量-电力系统频率允许偏差》(GB/T15945—95)对频率偏差的限值规定:电力系统正常频率偏差允许值为±0.2 Hz。当系统容量较小时,偏差值可放宽到±0.5 Hz。用户冲击负荷引起的系统频率变动不得超过±0.1 Hz[1]。崇明三岛电网为江苏电源与上海电源分送东西部负荷,崇明三岛频率随主网频率的变化而变化。

1.3 其他技术指标

谐波含量是指具有供电系统基波频率整数倍频率的正弦电压或电流;电压波动及闪变是指具有供电系统基波频率整数倍频率的正弦电压或电流以及人眼对由电压波动所引起的照明异常的视觉感受。电力谐波产生的主要原因:一是发电源质量不高产生谐波;二是输配电系统产生谐波;三是用电设备产生的谐波。

2 电能质量问题的产生原因

2.1 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;变压器产生的谐波;直流输电产生的谐波等。近年来,随着生态岛的建设,崇明风风力发电逐渐发展,至今风机装机容量为13 MV A。风力发电将成为崇明电网不容忽视的电源点,风机的非线性问题将更为凸显。

2.2 非线性负荷

非线性负荷是造成工业生产和生活用电电力系统谐波问题的首要原因。而电弧炉就是其中非线性负载的典型。电弧炉起弧时延迟和电弧的非线性致使它产生谐波。海洋装备生产集团陆续搬迁至崇明三岛,造船企业负荷中有大量锅炉、中频炉和电焊等非线性负荷,如江南造船厂、振华港机等大型企业。

2.3 电力系统故障

随着系统中非线性负荷的不断增加, 谐波对电力系统的影响程度逐渐加大,与此同时,系统本身也存在出现故障的风险,这些都是导致电能质量受影响的原因。比如员工对设备人为地运行操作失误,天气因素等都将造成各种电能质量问题[2]。

2.4 冲击负荷对电能质量的影响

电力工业的发展迫使国家对此方面的衡量标注制度不断更新着。然后同一种标准却并不适应国家的每个区域,比如说那些电力工业发展尚未健全的地区。在GB12326-1990标准中的由于负荷引起的闪变%V10≤0.4～0.6和在原水电部颁发的标准中规定的系统发电机总容量小于3000 MW时,负荷引起的频率波动不得超过0.5 Hz等规定,对于上述小型电网进行的约束是比较切实可行的规定。这些标准的使用在我国已达数十年之久,系统在运行负荷的时候多默认采用此标准,社会在进步,过去的东西如果不得到及时的更新,系统难免会出现或多或少的偏差,尽管如此,大部分的用电设备还是能依照此标准正常的运行。于是部分地区在增加了频率和闪变等限值条件后制定了新的标准,通过与电力部分进行磋商,使用新的用电条款,这些改革的引进和使用,在许多地区操作起来难度较大,可行性较低。

3 电能质量的分析方法和改善策略

3.1 电能质量的分析方法

3.1.1 时域仿真法

时域仿真法分析电能质量问题,可以计及各种非线性因素的作用,得到各量随时间变化的详细数值结果和直观的图形结果,缺点是无法鉴别系统的扭振模式和阻尼特性;Prony算法不但可以分析仿真数据,还可以分析实测数据,能够对SSO进行模态辨识,从而得到有关SSO 的模式信息和阻尼特性。两种方法结合后,既可以相互验证,又互为补充,使SSO的时频信息更加完整。仿真分析表明了该方法的正确性与有效性,并可以取得令人满意的分析结果,这种方法可用于实际电力系统的SSO分析。

3.1.2 频谱分析法

将非正弦周期性电压(电流)分解为一系列不同频率的正弦量之和,按照正弦交流电路计算方法对不同频率的正弦量分别求解,再根据线性电路叠加定理进行叠加即为所求的解,这是分析非正弦周期性电路的基本方法,这种方法叫频域分析法。频域分析方法主要包括频率扫描、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载动态特性方面有一定局限性[3]。

3.2 以DSP为基础的智能化控制技术

我们应该对以DSP为基础的实时数字信号处理技术进行广泛推广,它具有以下优点:(1)智能化控制;(2)使系统运行更加稳定;(3)在不切

换电路的同时就能更改控制的算法[4]。DSP技术在当今继续不断地更新和完善,同时价格也越来越让人接受,以DSP控制技术取代过去的模拟量控制技术是电网发展的趋势所在。

3.3 大力发展电力电子技术和非电子技术的融合

FACTS、CusPow等新型电子技术也为电能质量的改善找到了一条新的出路,将他们和传统的非电子技术进行协同改善,共同稳定融合发展,必将为今后电能质量中电子负荷的解决贡献不凡的力量。

4 结语

总而言之,自动化技术的应用是科技发展的产物,我们合理利用这些技术可以有效的解决电网电能质量中的许多非线性负荷的问题。而新时代的电网发展对设备以及仪器要求更加的严格,人们不断追求着更高享受的电网服务,电能质量关系着一个国家的经济发展和人民的生活质量,分析和讨论电能质量问题在当下具有很重要的意义。

参考文献

[1] 刘海涛.浅谈电能质量的性能指标[J].中国电网技术.2010(11).