电能质量分析与控制习题集及答案

《电能质量分析与控制》

第一章电能质量概论

习题

1、什么是电能质量？电能质量的特征？

2、从工程实用角度出发，解释电能质量概念？

3、典型的短时间电压变动现象有、、。

4、长时间电压变动的概念

5、波形畸变的概念

6、波形畸变的类型有、、、、。

第二章电能质量的数学分析方法

习题

1、电能质量问题主要的分析方法有、、三种。

2、电力系统的非正弦量对称性有、、、。

3、时域、频域、基于数学变换？

4、分析比较小波变换与傅里叶变换的性能及使用范围。

第三章传统电能质量分析与改善措施

习题

1、电压偏差的调整方式有、、三种。

2、电压偏差的调整手段有、、三种。

3、电压偏差的定义？

4、论述电压偏差的原因及危害？

5、电压三相不平衡可分为、。

6、电压三相不平衡的最主要因素是。

第四章电压波动与闪变

习题

1. 电压波动的定义。

2. 根据用电设备的工作特点和对电压特性的影响，波动性负荷的分类？

3. 闪变定义。

4. 闪变的危害？

第五章电压暂降与短时间中断

习题

1、电压暂降和中断的原因？

2、产生电压暂降的最主要原因是。

3、电压暂降特征量检测方法有、、和。

第六章波形畸变与电力谐波

）习题

1、波形畸变的基本概念

2、谐波的定义

3、电力系统谐波源按非线性特性分为、、三

大类。按产生的谐波特性分、。

4、谐波的影响与危害？

作业参考答案

第一章电能质量概论

1、电能质量这个概念实际上描述的是电力系统中在给定时间和地点上发生的各种电磁现象.

特征：①电力系统的电能质量始终处在变化中

②电力系统是一个整体，其电能质量状况相互影响。

③电能质量扰动具有潜在的危害性与广泛的传播性

④有些情况下用户是保证电能质量的主体部分

⑤对电力系统的电能质量指标进行综合评估非常困难。

⑥控制和管理电力系统电能质量是一项系统工程。

2、答：电压质量：给出实际电压与理想电压间的偏差，以反映供电部门向用户分配的电力是否合格。

电流质量：电流质量与电压质量密切相关。为了提高电能的传输效率，除了要求用户吸取的电流是单一频率正弦波性外，还应尽量保持该电流波形与供电电压

同向相位。

供电质量：它包括技术含义和非技术含义两部分。技术含义有电压质量和供电可靠性；

非技术含义是指服务质量，他包括供电部门对用户投诉与抱怨的反应速度

和电力价目的透明度。

用电质量：它包括电流质量和非技术含义等。

3、电压中断电压暂降电压暂升

4、长时间电压变动：在工频条件下电压均方根值偏离额定值，并且持续时间超过1min的电压变动现象。

5、波形畸变：指电压或电流波形偏离稳定工频正弦波形的现象。

6、直流偏置谐波间谐波陷波噪声

第二章零件分类编码系统

1、时域频域基于数学变换

2、对称性偶对称镜对称双对称

3、时域：应用最广泛，主要用途是利用各种时域仿真程序对供电系统电能质量扰动现象进行研究。.

频域：主要用于电能质量中谐波问题的分析

基于数学变换：主要指傅里叶变换方法、短时傅里叶变换方法、矢量变换方法以及今年来出现的小波变换方法和人工神经网络分析方法。.

5、答：傅里叶变换是电能质量分析领域中的基本方法，在实时系统中，通常采用短时傅里叶变

换方法(STFT)和快速傅里叶变换方法(FFT)。傅里叶变换的优点是算法快速简单。但其缺点也很多：（1）虽然能够将信号的时域特征和频域特征联系起来观察，但不能将二者有机地结合起来。（2）只能适应于确定性的平稳信号(如谐波)，对时变非平稳信号难以充分描述。（3）STFT的离散形式没有正交展开，难以实现高效算法；只适合于分析特征尺度大致相同的过程，不适合分析多尺度过程和突变过程。（4）FFT变换的时间信息利用不充分，任何信号冲突都会导致整个频带的频谱散布；在不满足前提条件时，会产生“旁瓣”和“频谱泄露”现象。

小波变换是新的多尺度分析数字技术，它通过对时间序列过程从低分辨率到高分辨率的分析，显示过程变化的整体特征和局部变化行为。常用的小波基函数有：Daubechies 小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。小波变换的优点是：（1）具有时－频局部化的特点，特别适合突变信号和不平稳信号分析。（2）可以对信号进行去噪、识别和数据压缩、还原等。缺点是：（1）在实时系统中运算量较大，需要如DSP等高价格的高速芯片。（2）小波分析有“边缘效应”，边界数据处理会占用较多时间，并带来一定误

差。

第三章传统电能质量分析与改善措施

1、逆调压顺调压横调压（常调压）

2、用发电机调压改变变压器变比调压改变线路参数调压

3、供电系统在正常运行方式下，某一节点的实际电压与系统标称电压（通常，电力系统的额定

电压采用标称电压去描述，对电气设备则采用额定电压的术语）之差对系统标称电压的百分数称为该节点的电压偏差。

4、答：1、①系统无功功率不平衡是引起系统电压偏离标称值的根本原因。

系统无功功率不平衡意味着将有大量的无功功率流经供电线路和变压器，由于线路和变压器存在阻抗，造成线路和变压器首末端电压出现差值。无功功率不

平衡越严重，电压偏差越大。

②供配电网络结构的不合理也能导致电压偏差。

供配线路输送距离过长，输送容量过大，导线截面过小等因素都会加大线路的电压损失，从而产生电压偏差。为此，我国对不同电压等级的供配电线路

规定了合理的输送距离和输送容量。

2、电压偏差过大的危害

①对用电设备的危害

所有用户的用电设备都是按照设备的额定电压进行设计和制造的。当电压偏离额定电压较大时，用电设备的运行性能恶化，不仅运行效率降低，很可能会由

于过电压或过电流而损坏。

②对电网的危害

输电线路的输送功率受功率稳定的影响，而线路的静态稳定功率极限近似与线路的电压平方成正比。

系统运行电压偏低，输电线路的功率极限大幅度降低，可能产生系统频率不稳定现象，甚至导致电力系统频率崩溃，造成系统解列。如果电力系统缺乏无

功电源，可能产生系统频率不稳定现象，导致电压崩溃。频率稳定和电压稳定的

破坏都会造成严重的灾难，给电力系统和各行各业的生产以及人民生活带来重大

的损失。