智能电网发展与电能质量
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光伏发电安全无污染，资源丰富，其具有经济性 与环保性，在全社会都有广阔的应用前景。但随着光 伏并网发电设备的增加，其产生的直流电经逆变器转 换为交流电并入大电网，会对电网注入谐波电流，如 果治理不当会产生较严重的谐波污染。
5 总结
智能电网的发展对电能质量研究与产业带来了 巨大的机遇和挑战。随着敏感负荷越来越多，电能质 量问题也会越来越突出，必将需求大量电能质量治理 产品。由于电能质量不合格而对电网运行，电气设备 造成的危害将更加明显，也会在一定程度上影响到工 企业的安全生产，经济效益。
[2] 葛睿，董昱，吕跃春. 欧洲“11.4”大停电事故分析及对我国 电网运行工作的启示[J]. 电网技术，2007,31（3）：1-6
改善电能质量，对电网的安全、可靠、高效具有 重要的意义，利于全社会的发展。所以智能电网建设 中，应当更需关注电能质量问题，完善电能质量标准 的制定，加强对电能质量监测分析方法的研究，力求 建立一个高效率，安全可靠，环境友好的电网。
量的影响分析[J]. 电力需求侧管理，2009， 11（4）：25-28 [11] 李碧君，方勇杰，杨卫东，等. 光伏发电并网大电网面临的
宽带 <25Hz
—
30 周波‐3s 30 周波‐3s
3s‐1min 3s‐1min 3s‐1min
>1min
>1min
>1min 稳态 稳态 稳态 稳态 稳态 稳态 间歇 <10s
0.1pu‐0.9pu 1.1pu‐1.4pu
<0.1pu 0.1pu‐0.9pu 1.1pu‐1.4pu
0.0pu
0.8‐0.9pu
<50ns
电 冲击 s 级 上升沿 1 s
50ns‐1ms
磁
ms 级 上升沿 0.1ms
>1ms
瞬
低频
<5kHz
0.3‐50ms
态 震荡 中频
5‐500kHz
20 s
高频
0.5‐5MHz
5s
短
中断
—
0.5‐30 周波
时 பைடு நூலகம்时 跌落
—
0.5‐30 周波
电
升高
—
0.5‐30 周波
压 暂时 中断
—
30 周波‐3s
— — — 0‐4pu 0‐8pu 0‐4pu <0.1pu 0.1pu‐0.9pu 1.1pu‐1.8pu <0.1pu
变
跌落
动
升高
中断
短时 跌落
升高
持续
中断
长期电压变 欠电
动
压
过电
压
电压不平衡
直流
偏移
谐波
波形畸变 间谐
波
陷波
噪声
电压波动
工频变化
— — — — — —
—
— — —
0‐100th
0‐6kHz —
问题与对策[J]. 电网与清洁能源，2010,26（4）：52-59 [12] 风 电 发 展 情 况 调 研 组 . 我 国 风 电 发 展 情 况 调 研 报 告 [R].
2011.1
参考文献
[1] 印永华，郭建波，赵建军，等. 美加“8.14”大停电事故初步 分析以及应吸取的教训[J]. 电网技术，2003，27（10）：8-16
尽管智能电网的研究与建设尚处于起步阶段，但是 建立智能电网已经成为各国的重要战略目标，将推动电 力行业的进步。只有了解智能电网所带给电能质量的新
智能电网是一种建立在现代化技术上，对传统电 力系统进行优化改造的新一代电力系统。其一般具有 “自愈，安全，兼容，交互，协调，高效，优质，集 成”等特性[5]，应当满足企业用户的电力需求，保证 供电质量，并且经济安全可靠，实现与用户的互动， 使运行管理得到最优化。
H-558
中国高等学校电力系统及其自动化专业第 29 届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013
3 电能质量
3.1 电能质量面临的问题
随着电力电子技术的蓬勃发展，电能质量问题日 益突出。一方面，电力系统中大型电力设备的启动， 停运和跳闸导致额定电压暂降，产生电压波动和闪变。 大功率非线性负荷，冲击性负荷，不对称性负荷如大 型电机，高压直流输电，电气化铁路，风电机组，大 型起重机，大型娱乐场所的电飞车、冶金电炉的不断 增加造成大量谐波电流注入电网。这些使电力系统出 现电网谐波污染，三项电压不平衡，电压波动和闪边 等问题，严重影响了电能质量；另一方面，随着通信 技术的推广，发展，各种复杂的电子仪器等负载对电 能供应有了更高的要求。而智能电网的发展，电动汽 车及汽车充电站的出现更是带来了更多电能质量问 题。为满足市场需求，应当对电网和用户的电能进行 监测和分析以更好的对电能质量进行调控。
完善电力系统，使其变得更加节能高效，应变灵活， 并能够稳定运行。
优质的电能供应上，随着时代变化，人们对电能质量提 2.2 智能电网的含义
出了更高的要求。 智能电网的出现带给电能质量更多的机遇和更大
的挑战。分布式电源的接入，一方面带来的是对现有能 源危机的缓解，另一方面会导致大量谐波注入电网，影 响电能质量。
稳定且有一定自我修复功能；支持各种类型电源及可 再生电源的接入；与电力用户的设备进行交互；降低 所需的经济成本；提供优质的电能质量；完善管理制 度。而其中的重点是，安全可靠，经济节能。在安全 性和可靠性上，需要监控电网的运行状态，快速，准 确的发现故障并且自动处理，以确保系统的安全运行。 想实现经济性，节能性，就要在能源运输上降低损耗， 使电网达到最优的经济运行，根据电网负荷状况随时 调整电价并让用户获知，大力发展风电、水电等可再 生能源，提高火电、核电等传统能源的效率。
利用计算机，通信技术对电能质量进行监测与分 析，运用电力电子设备改善电能质量使其达到电能质 量国家标准，从而让电网更加安全，可靠，高效，经 济，优质地运行。
4 智能电网环境下电能质量的前景
4.1 智能电网与电能质量的关系
智能电网是传统电网的发展方向和目标，但它的 发展必须以保障电能质量为前提。优质的电能可以提 高用电设备效率，增长用电设备寿命，降低电能损耗 和污染，所以智能电网的研究离不开电能质量研究。 而智能电网的发展也给电能质量带来了机遇和挑战。
2.3 智能电网的建设目标
问题，才能更好的对电网的配供电进行优化。
智能电网要实现的目标是：有效处理故障；运行
2 智能电网
2.1 研究背景
进入 21 世纪以来，随着科学技术的发展，通信 技术的日益完善，人们越来越依靠各种大规模，自动 化程度高的电力系统。而因电力系统不完善所带来的 各种大规模停电事故和安全事故时有发生，如 03 年美 加 8.14 大停电[1]，06 年西欧 11.4 大停电[2]，09 年巴西 11.10 大停电[3]等，这类事故对社会造成的影响极大， 促使人们开始对电网进行一系列改造，对电网效率及 可靠性的技术研究成为近年电子及信息技术的热门。 以欧洲“超级智能电网（Super Smart Grid）”及美国
分布式电源的发展首先带来的是配电系统管理 上的困难[9]。传统配电网的潮流是从电源到用户单向 流动的，其一般呈现辐射状。配电网接入分布式电源
H-558
中国高等学校电力系统及其自动化专业第 29 届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013
后，整个电网的网络拓扑发生了巨大的变化，成为一 个多电源，网状的供电系统，造成配电网潮流的不确 定性增加，配电网电压控制上造成困难，也会因此引 发一系列安全问题和电能质量问题如继电保护误启 动，电压闪变和电压波动等。
中国高等学校电力系统及其自动化专业第 29 届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013
智能电网发展与电能质量
谢宗洺
西南交通大学电气工程学院 Email: address
摘 要：智能电网是当今世界电力系统发展与变革的方向。本文首先介绍了智能电网的研究背景，定 义和发展前景。其次，阐述了电能质量面临的主要问题及分类标准。最后，对智能电网环境下电能质 量面临的一些新问题进行了展望。 关键词：智能电网；电能质量；分布式能源
Smart Grid Development and Power Quality
Xie Zongming
Southwest Jiaotong University，collage of Electrical Engineering
Email: 718476271@qq.com
Abstract: The smart grid is the direction of development and changes in today's world of electric power system. This paper first introduces the research background,definition and development prospets of smart grid. Secondly, explains the main problems facing the power quality standards and classification.Finally,discuss some new promblems which power quality is facing in smart grid environment.
3.3 电能质量的分类与治理
国际电力电子工程师协会 IEEE 根据电压扰动的 频谱特性、持续时间、幅值变化等将电能质量问题进 行了细分，并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了 分类[7]。如下表 1 所示：
表 1 IEEE 电力系统电磁现象的特性与分类
种类
频谱成分
持续时间
电压幅值
ns 级 上升沿 5ns
1.1‐1.2pu
0.5%‐2%
0%‐0.1%
0%‐20%
0%‐2% —
0%‐1% 0.1%‐7%
—
电能质量污染的治理手段多种多样，保证电能质 量的方式可分为两种，一是进行负荷调整，减少敏感 程度（很难做到）。二是改进电网，由电力企业安装 必要的设备以抵制或抵消电力扰动。目前主要采用的 是第二种方法。
4.2 我国智能电网发展对电能质量带来的影响
09 年 5 月 21 日“特高压输电技术国际会议”上， 国家电网公司总经理刘振亚表示，2020 年中国将全面 建成统一的坚强智能电网（Strong Smart Grid）[8]。智 能电网的建设，必然意味着分布式电源（Distributed Generation，DG）的大量接入，因为分布式电源可以 保障大电网的安全可靠，具有调峰功能，通过利用废 气资源及可再生资源减轻环保压力并有助于解决能源 危机。分布式电源是指位置在用户附近的小型发电装 置，包括天然气发电，太阳能发电，风力发电，地热 发电，内燃机等。
Keywords: Smart Grid; Power Quality; Distributed Generation
1 引言
“统一智能电网（Unified National Smart Grid）”为代 表[4]，各国开始提出对电网进行大规模智能改革，以
科技的进步使得人们越来越依赖各种电子设备，通 讯设备以及信息技术设备。而精密的仪器都必须建立再
3.2 电能质量的含义
电能质量是在一定标准下对电力系统电能的评 价，体现在两个方面：第一，是由供电公司提供的电 压质量，不理想的供电电压会对用户的用电设备造成 不良影响，甚至引发事故；第二，是用户的非线性， 冲击性，不对称性负荷给电网带来的电流畸变。至 2008 年 6 月，国家质检总局已颁布六项电能质量国家 标准：GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》、 GB/T 12326-2008《电能质量 电压波动和闪边》、GB/T 14549-1993 《 电 能 质 量 公 用 电 网 谐 波 》 、 GB/T 15543-2008《电能质量 三相电压不平衡》、GB/T 15945-2008《电能质量 电力系统频率偏差》、GB/T 18481-2001《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》[6]。
分布式发电中，目前的热门是风电（Wind Power Generation）和光伏发电（Photovoltaic,PV）[10][11][12]。
风电即风力发电，风是一种可再生能源，我国是 风力资源丰富的国家，拥有大量陆上风能资源和海上 风能资源，在国家的大力推动下，我国风力发电产业 发展迅速。但是，据电监会风电发展调研组的调查， 大规模风电并网对电能质量造成了一定不利影响，如 风电场输出功率具有间歇性，造成电网电压波动和闪 变，大幅度波动的风速导致风电机组出力波动较大， 其引起的电压偏差可能会超出系统允许的范围，风电 机组的突然启动还会带来电压暂降。
5 总结
智能电网的发展对电能质量研究与产业带来了 巨大的机遇和挑战。随着敏感负荷越来越多，电能质 量问题也会越来越突出，必将需求大量电能质量治理 产品。由于电能质量不合格而对电网运行，电气设备 造成的危害将更加明显，也会在一定程度上影响到工 企业的安全生产，经济效益。
[2] 葛睿，董昱，吕跃春. 欧洲“11.4”大停电事故分析及对我国 电网运行工作的启示[J]. 电网技术，2007,31（3）：1-6
改善电能质量，对电网的安全、可靠、高效具有 重要的意义，利于全社会的发展。所以智能电网建设 中，应当更需关注电能质量问题，完善电能质量标准 的制定，加强对电能质量监测分析方法的研究，力求 建立一个高效率，安全可靠，环境友好的电网。
量的影响分析[J]. 电力需求侧管理，2009， 11（4）：25-28 [11] 李碧君，方勇杰，杨卫东，等. 光伏发电并网大电网面临的
宽带 <25Hz
—
30 周波‐3s 30 周波‐3s
3s‐1min 3s‐1min 3s‐1min
>1min
>1min
>1min 稳态 稳态 稳态 稳态 稳态 稳态 间歇 <10s
0.1pu‐0.9pu 1.1pu‐1.4pu
<0.1pu 0.1pu‐0.9pu 1.1pu‐1.4pu
0.0pu
0.8‐0.9pu
<50ns
电 冲击 s 级 上升沿 1 s
50ns‐1ms
磁
ms 级 上升沿 0.1ms
>1ms
瞬
低频
<5kHz
0.3‐50ms
态 震荡 中频
5‐500kHz
20 s
高频
0.5‐5MHz
5s
短
中断
—
0.5‐30 周波
时 பைடு நூலகம்时 跌落
—
0.5‐30 周波
电
升高
—
0.5‐30 周波
压 暂时 中断
—
30 周波‐3s
— — — 0‐4pu 0‐8pu 0‐4pu <0.1pu 0.1pu‐0.9pu 1.1pu‐1.8pu <0.1pu
变
跌落
动
升高
中断
短时 跌落
升高
持续
中断
长期电压变 欠电
动
压
过电
压
电压不平衡
直流
偏移
谐波
波形畸变 间谐
波
陷波
噪声
电压波动
工频变化
— — — — — —
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0‐100th
0‐6kHz —
问题与对策[J]. 电网与清洁能源，2010,26（4）：52-59 [12] 风 电 发 展 情 况 调 研 组 . 我 国 风 电 发 展 情 况 调 研 报 告 [R].
2011.1
参考文献
[1] 印永华，郭建波，赵建军，等. 美加“8.14”大停电事故初步 分析以及应吸取的教训[J]. 电网技术，2003，27（10）：8-16
尽管智能电网的研究与建设尚处于起步阶段，但是 建立智能电网已经成为各国的重要战略目标，将推动电 力行业的进步。只有了解智能电网所带给电能质量的新
智能电网是一种建立在现代化技术上，对传统电 力系统进行优化改造的新一代电力系统。其一般具有 “自愈，安全，兼容，交互，协调，高效，优质，集 成”等特性[5]，应当满足企业用户的电力需求，保证 供电质量，并且经济安全可靠，实现与用户的互动， 使运行管理得到最优化。
H-558
中国高等学校电力系统及其自动化专业第 29 届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013
3 电能质量
3.1 电能质量面临的问题
随着电力电子技术的蓬勃发展，电能质量问题日 益突出。一方面，电力系统中大型电力设备的启动， 停运和跳闸导致额定电压暂降，产生电压波动和闪变。 大功率非线性负荷，冲击性负荷，不对称性负荷如大 型电机，高压直流输电，电气化铁路，风电机组，大 型起重机，大型娱乐场所的电飞车、冶金电炉的不断 增加造成大量谐波电流注入电网。这些使电力系统出 现电网谐波污染，三项电压不平衡，电压波动和闪边 等问题，严重影响了电能质量；另一方面，随着通信 技术的推广，发展，各种复杂的电子仪器等负载对电 能供应有了更高的要求。而智能电网的发展，电动汽 车及汽车充电站的出现更是带来了更多电能质量问 题。为满足市场需求，应当对电网和用户的电能进行 监测和分析以更好的对电能质量进行调控。
完善电力系统，使其变得更加节能高效，应变灵活， 并能够稳定运行。
优质的电能供应上，随着时代变化，人们对电能质量提 2.2 智能电网的含义
出了更高的要求。 智能电网的出现带给电能质量更多的机遇和更大
的挑战。分布式电源的接入，一方面带来的是对现有能 源危机的缓解，另一方面会导致大量谐波注入电网，影 响电能质量。
稳定且有一定自我修复功能；支持各种类型电源及可 再生电源的接入；与电力用户的设备进行交互；降低 所需的经济成本；提供优质的电能质量；完善管理制 度。而其中的重点是，安全可靠，经济节能。在安全 性和可靠性上，需要监控电网的运行状态，快速，准 确的发现故障并且自动处理，以确保系统的安全运行。 想实现经济性，节能性，就要在能源运输上降低损耗， 使电网达到最优的经济运行，根据电网负荷状况随时 调整电价并让用户获知，大力发展风电、水电等可再 生能源，提高火电、核电等传统能源的效率。
利用计算机，通信技术对电能质量进行监测与分 析，运用电力电子设备改善电能质量使其达到电能质 量国家标准，从而让电网更加安全，可靠，高效，经 济，优质地运行。
4 智能电网环境下电能质量的前景
4.1 智能电网与电能质量的关系
智能电网是传统电网的发展方向和目标，但它的 发展必须以保障电能质量为前提。优质的电能可以提 高用电设备效率，增长用电设备寿命，降低电能损耗 和污染，所以智能电网的研究离不开电能质量研究。 而智能电网的发展也给电能质量带来了机遇和挑战。
2.3 智能电网的建设目标
问题，才能更好的对电网的配供电进行优化。
智能电网要实现的目标是：有效处理故障；运行
2 智能电网
2.1 研究背景
进入 21 世纪以来，随着科学技术的发展，通信 技术的日益完善，人们越来越依靠各种大规模，自动 化程度高的电力系统。而因电力系统不完善所带来的 各种大规模停电事故和安全事故时有发生，如 03 年美 加 8.14 大停电[1]，06 年西欧 11.4 大停电[2]，09 年巴西 11.10 大停电[3]等，这类事故对社会造成的影响极大， 促使人们开始对电网进行一系列改造，对电网效率及 可靠性的技术研究成为近年电子及信息技术的热门。 以欧洲“超级智能电网（Super Smart Grid）”及美国
分布式电源的发展首先带来的是配电系统管理 上的困难[9]。传统配电网的潮流是从电源到用户单向 流动的，其一般呈现辐射状。配电网接入分布式电源
H-558
中国高等学校电力系统及其自动化专业第 29 届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013
后，整个电网的网络拓扑发生了巨大的变化，成为一 个多电源，网状的供电系统，造成配电网潮流的不确 定性增加，配电网电压控制上造成困难，也会因此引 发一系列安全问题和电能质量问题如继电保护误启 动，电压闪变和电压波动等。
中国高等学校电力系统及其自动化专业第 29 届学术年会，湖北宜昌：三峡大学，2013
智能电网发展与电能质量
谢宗洺
西南交通大学电气工程学院 Email: address
摘 要：智能电网是当今世界电力系统发展与变革的方向。本文首先介绍了智能电网的研究背景，定 义和发展前景。其次，阐述了电能质量面临的主要问题及分类标准。最后，对智能电网环境下电能质 量面临的一些新问题进行了展望。 关键词：智能电网；电能质量；分布式能源
Smart Grid Development and Power Quality
Xie Zongming
Southwest Jiaotong University，collage of Electrical Engineering
Email: 718476271@qq.com
Abstract: The smart grid is the direction of development and changes in today's world of electric power system. This paper first introduces the research background,definition and development prospets of smart grid. Secondly, explains the main problems facing the power quality standards and classification.Finally,discuss some new promblems which power quality is facing in smart grid environment.
3.3 电能质量的分类与治理
国际电力电子工程师协会 IEEE 根据电压扰动的 频谱特性、持续时间、幅值变化等将电能质量问题进 行了细分，并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了 分类[7]。如下表 1 所示：
表 1 IEEE 电力系统电磁现象的特性与分类
种类
频谱成分
持续时间
电压幅值
ns 级 上升沿 5ns
1.1‐1.2pu
0.5%‐2%
0%‐0.1%
0%‐20%
0%‐2% —
0%‐1% 0.1%‐7%
—
电能质量污染的治理手段多种多样，保证电能质 量的方式可分为两种，一是进行负荷调整，减少敏感 程度（很难做到）。二是改进电网，由电力企业安装 必要的设备以抵制或抵消电力扰动。目前主要采用的 是第二种方法。
4.2 我国智能电网发展对电能质量带来的影响
09 年 5 月 21 日“特高压输电技术国际会议”上， 国家电网公司总经理刘振亚表示，2020 年中国将全面 建成统一的坚强智能电网（Strong Smart Grid）[8]。智 能电网的建设，必然意味着分布式电源（Distributed Generation，DG）的大量接入，因为分布式电源可以 保障大电网的安全可靠，具有调峰功能，通过利用废 气资源及可再生资源减轻环保压力并有助于解决能源 危机。分布式电源是指位置在用户附近的小型发电装 置，包括天然气发电，太阳能发电，风力发电，地热 发电，内燃机等。
Keywords: Smart Grid; Power Quality; Distributed Generation
1 引言
“统一智能电网（Unified National Smart Grid）”为代 表[4]，各国开始提出对电网进行大规模智能改革，以
科技的进步使得人们越来越依赖各种电子设备，通 讯设备以及信息技术设备。而精密的仪器都必须建立再
3.2 电能质量的含义
电能质量是在一定标准下对电力系统电能的评 价，体现在两个方面：第一，是由供电公司提供的电 压质量，不理想的供电电压会对用户的用电设备造成 不良影响，甚至引发事故；第二，是用户的非线性， 冲击性，不对称性负荷给电网带来的电流畸变。至 2008 年 6 月，国家质检总局已颁布六项电能质量国家 标准：GB/T 12325-2008《电能质量 供电电压偏差》、 GB/T 12326-2008《电能质量 电压波动和闪边》、GB/T 14549-1993 《 电 能 质 量 公 用 电 网 谐 波 》 、 GB/T 15543-2008《电能质量 三相电压不平衡》、GB/T 15945-2008《电能质量 电力系统频率偏差》、GB/T 18481-2001《电能质量 暂时过电压和瞬态过电压》[6]。
分布式发电中，目前的热门是风电（Wind Power Generation）和光伏发电（Photovoltaic,PV）[10][11][12]。
风电即风力发电，风是一种可再生能源，我国是 风力资源丰富的国家，拥有大量陆上风能资源和海上 风能资源，在国家的大力推动下，我国风力发电产业 发展迅速。但是，据电监会风电发展调研组的调查， 大规模风电并网对电能质量造成了一定不利影响，如 风电场输出功率具有间歇性，造成电网电压波动和闪 变，大幅度波动的风速导致风电机组出力波动较大， 其引起的电压偏差可能会超出系统允许的范围，风电 机组的突然启动还会带来电压暂降。