电能质量分析与控制6
电能质量分析与控制课件
分别称之为p、q运算方式和ip、iq运算方式。
2023/11/13
19
2电能质量的数学分析方法
(1)p、q运算方式
(2)
2023/11/13
运算方式
20
2电能质量的数学分析方法
该运算方式电压不参与运算，选取
变电压造成的误差不存在。
2023/11/13
和
参与运算，畸
21
生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。11月- 2311月- 23Monday, November 13, 2023
人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。 11:26:3011:26:3011:2611/13/2023
11:26:30
AM
做一枚螺丝钉，那里需要那里上。11月- 2311:26:3011:26Nov-2313-Nov-23
科学，你是国力的灵魂；同时又是社 会发展 的标志 。11:26:30
上午11:26 上午11:26:3011月-23
每天都是美好的一天，新的一天开启 。11月-2311月-2311:2611:26:3011:26:30Nov-23
相信命运，让自己成长，慢慢的长大 。2023/11/13 11:26:30Monday, November 13, 2023
加带宽为fS /2的低通滤波器，滤去 fS /2以上信号分量。
提高采样速率。
五、快速傅立叶变换(FFT)
快速傅里叶变换算法最早于1965年提出，巧妙地利用W因子的周
期性和对称性，导出的高效快速算法，FFT使N点DFT的乘法计算
电力系统中的电能质量分析与调节策略改进
电力系统中的电能质量分析与调节策略改进随着电力需求的不断增长和电力设备的普及，电能质量问题已成为电力系统面临的重要挑战之一。
电能质量问题对于现代工业制造、商业运营和家庭生活都产生了巨大的影响。
为了保证电力系统运行的可靠性和稳定性，需要对电能质量进行分析和调节。
本文将介绍电力系统中电能质量的分析方法，并探讨调节策略的改进。
电能质量问题主要体现在电压波动、频率偏差、谐波污染、闪变和电能消耗等方面。
为了准确评估电能质量，需要对这些问题进行有效的分析。
在现代电力系统中，广泛采用的分析方法有以下几种。
首先，电能质量监测是分析电能质量问题的关键步骤。
通过安装电能质量监测设备，可以实时监测电压、电流和功率等参数的波形和谐波含量，从而准确评估电能质量的水平。
电能质量监测设备一般包括电压记录仪、电流记录仪和功率记录仪。
这些设备可以将监测到的数据进行存储和分析，为后续的电能质量改进提供依据。
其次，电能质量问题的分析需要对监测到的数据进行处理和分析。
在电能质量监测数据分析的过程中，常用的方法有时域、频域和时频域分析法。
时域分析主要是从时间的角度考察波形的变化情况，如电压波动和闪变等；频域分析则是通过对信号进行频谱分解，来研究谐波问题；时频域分析则结合了时域和频域的方法，可以更全面地分析电能质量问题。
针对电能质量问题，需要提出相应的改进策略来保障电力系统的正常运行。
目前，常见的改进策略主要包括以下几个方面。
首先，提高电力系统的运行质量。
通过控制电压波动、频率偏差和谐波污染等问题，可以有效提升电能质量。
可以采用调节变压器的输出电压、使用高质量的电源和电器设备以及优化电力系统的电源质量等方法来实现。
其次，加强电力设备的检修和维护。
电能质量问题往往与电力设备的老化和故障有关。
定期对电力设备进行检修和维护，可以有效降低电能质量问题的发生率。
此外，还可以加强对电力设备的监测和预警，及时发现并解决潜在的问题。
此外，合理规划电力系统的负荷分配和电源配置也能对电能质量的改进起到积极的作用。
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。
电能质量分析与控制-肖湘宁-第五章课后答案
电能质量分析与控制 - 肖湘宁第五章课后答案1. 什么是谐波？谐波产生的原因是什么？谐波是指在电力系统中，除了基频分量之外，存在的频率为基频整数倍的分量。
谐波产生的原因主要有以下几点：•非线性负载：当负载中存在非线性元件（如电力电子器件、电弧炉、电弧炉等）时，会产生谐波。
•电力电子装置：电力电子装置（如变频器、整流器等）的工作原理决定了其输出中会存在谐波分量。
•谐波扩散：谐波分量在电力系统中会通过传导、辐射等方式相互扩散，使得谐波影响范围扩大。
2. 请简述谐波的分类及其对电力系统的影响。
谐波可以分为电压谐波和电流谐波，其对电力系统的影响主要体现在以下几个方面：•降低电网效率：谐波引起的功率损耗会导致电网效率下降。
•造成设备损坏：谐波引起的不合格电压、电流对设备的绝缘、热、机械损伤等都会对设备寿命造成负面影响。
•产生电磁干扰：谐波会引起电磁干扰，干扰其他设备的正常运行。
•影响电能计量：谐波会导致电能表计算不准确，影响电能计量和费用核算。
3. 请简述衡量谐波的指标有哪些？衡量谐波的指标主要有以下几个：•谐波总畸变率（THD）：表示谐波电压或电流与基波有效值之比的总百分比，用于衡量谐波含量的大小。
•谐波电压总畸变率（THDu）：表示谐波电压与基波电压之比的总百分比。
•谐波电流总畸变率（THDi）：表示谐波电流与基波电流之比的总百分比。
•各次谐波总畸变率（TDDi）：表示各次谐波电流与基波电流之比的总百分比。
•谐波电压总畸变程度（Dv）：表示谐波电压波形的畸变程度，是采用具体参数来描述谐波电压波形的畸变情况。
4. 请简述谐波分析的方法。
谐波分析的方法主要有以下几种：•数字谐波分析法：利用数字计算机或嵌入式处理器对采集到的电压、电流波形进行数字滤波、采样、FFT变换等处理，得到谐波分量及其相位。
•统计谐波分析法：通过统计方法，对采集到的电压、电流波形进行统计和分析，得到谐波分量的出现频率、占空比等信息。
•仿真谐波分析法：借助电力系统仿真软件（如PSCAD、PSIM等）建立电力系统的数学模型，进行谐波分析。
电能质量控制与分析方法
电能质量控制与分析方法随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动化，电网中各种非线性负荷不断增长；各种复杂的、精密的，对电能质量敏感的用电设备越来越多。
随着计算机技术的日益普及，大量基于计算机系统的控制设备和电子装置不仅对供电电能质量异常敏感，同时也加剧了电能质量的进一步恶化。
一、电力系统电能质量问题的产生主要有以下几个原因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。
此外，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，直流输电是目前电力系统最大的谐波源。
3.电力系统故障。
电力系统运行的各种故障也会造成电能质量问题，如各种短路故障、自然灾害、人为误操作、电网故障时发电机及励磁系统工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。
衡量电能质量的主要指标：由于所处立场不同，关注电能质量的角度不同，人们对电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术指标都有较为一致的认识。
主要指标为国家技术监督局相继颁布的涉及电能质量六个方面的国家标准，即：供电电压允许偏差，供电电压允许波动和闪变，供电三相电压允许不平衡度，公用电网谐波，暂时过电压和瞬态过电压以及供电频率允许偏差等的指标限制。
二、电能质量控制策略与技术1.PID控制。
这是应用最为广泛的调节器控制规律，其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便，易于在中实现。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，应用PID控制技术最为方便。
其缺点是：响应有超调，对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。
2.空间矢量控制。
空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。
其原理是：将基于三相静止坐标系（abc）的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系（dq）的直流量从而实现解耦控制。
常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理，具有良好的稳态性能与暂态性能。
电能质量分析与控制结课论文
电能质量分析与控制结课论文论文题目：小波电能质量分析学号：1067130225姓名：丛培坤专业: 电气工程及其自动化班级：10级电气二班2013年11 月10 日摘要随着国民经济和科学技术的蓬勃发展，冶金、化学等现代化大工业的发展,电网负荷加大，电力系统中的非线性负荷（硅整流设备、电解设备、电力机车)及冲击性、波动性负荷（电弧炉、轧钢机、电力机车运行）使得电网发生波形畸变,非对称性(负序）和负荷波动性日趋严重。
电能质量的下降严重地影响了供用电设备的安全、经济运行，降低了人民的生活质量。
所以在世界各国都十分重视电能质量的管理。
衡量电能质量的主要指标是电网频率和电压质量。
频率质量指标为频率允许偏差；电压质量指标包括允许电压偏差、允许波形畸变率（谐波）、三相电压允许不平衡度以及允许电压波动和闪变。
国家技术监督局已公布了上述电能质量的五个国家标准。
我国《电力法》明确规定”供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准，对公用供电设施引起的供电质量问题,应当及时处理”，在《供电营业规则》中也明确规定用户的非线性负荷、冲击负荷、波动负荷、非对称负荷对供电质量产生影响或对安全运行构成干扰和妨碍时，用户必须采取措施予以消除，如不采取措施或采取措施不力，达不到国家标准，供电企业可中止对其供电.在市场经济条件下，供电企业有依法向用户提供质量合格电能产品的责任,用户也有依法用电，不污染电网的义务。
因此如何加强电能质量管理,提高电能质量，是市场经济条件下，电网建设管理中必须认真探讨的重要课题。
1．针对当前电力系统中稳态电能质量的谐波问题,结合小波变换中的小波包算法对谐波问题进行相关分析.运用算法推导出谐波电压，电流和功率的 RMS 值。
运用 Db40 小波函数进行谐波分析，并通过 MATLAB 环境下的仿真分析，验证其实用性。
2．针对当前电力系统中暂态电能质量问题，需要检测与分析暂态，非平稳信号。
运用小波变换模极大值的原理能有效的检测信号奇异点的性质，对电力系统中暂态电能质量如电压骤升，电压骤降，短时中断，振荡暂态，脉冲暂态现象进行分析并实现对暂态现象发生故障时的准确定位。
电能质量分析与控制技术
一
电压三相不平衡 ：表现为 电压的最大 偏移与三相电压的平均 值超过 规定 的标 准 。
称。
定局 限性 ，因此混 合谐波 潮流 计算法 在近 些年 中发展起 来 。 频 率偏 差 ：对 频率 质量 的要求 全 网相同 ，不 因用 户而异 ， 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 各国对于该项偏差标准都有相关规定 。 述 其动 态特 性 。缺 点是 计算 量大 ，求 解过 程 复杂 。
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 。目前较通用的时域仿真程序有 ＥＭＴＰ、Ｅ ＭＴＤＣ、 ＮＥ ＯＭＡＣ等 系统暂态仿真程序和 Ｓ Ｉ Ｅ Ｓ Ｉ Ｅ、Ｓ Ｅ Ｔ Ｐ Ｃ 、Ｐ Ｐ Ｃ ＡＢ Ｒ 等 电力 电子仿 真程 序 。
维普资讯
工 业 技 术
一
Ｓ Ｃ Ｈ００ＹＩＯＭ Ｔ Ｎ Ｃ Ｎ ＆１ ＮＬＧ ！Ｒ Ａ ｉ Ｃ Ｎ Ｆ Ｏ ：
般来说 ，单 点接地 用于 简单电路 ，不同功能 模块之 间接地 区 因为信号跨越 了不 同电源层后 ，它的 回流途径就 会很长 了，容 分 ，以及低频 （１ ＭＨｚ ｆ ０ ）电路时就要采 用多点接地 了或者 多 易受到干扰 。 当然 ，不是严格 要求不能跨越 电源分割 ，对于 低 昙 板 （ 整 的 地 平 面 层 ） 完 。 速的 信号是 可以 的 ，因为产 生的干扰 相 比信号 可以 不予关 心 。 信号 回流和跨 分割的 介绍 ：对于 一个 电子 信号来说 ห้องสมุดไป่ตู้它需 对于高速 信号 就要认真检 查 ，尽量不要跨越 ，可 以通过调整 电 要 寻找一条最低 阻抗的 电流 回流到地 的途 径 ，所以如何 处理这 源部 分 的 走线 。 （ 这是 针 对 多 层板 多个 电源供 应 情 况说 的 ） 。 个信号 回流就 变得非 常的 关键 。 单板上的信号如何接地 第一 ，根据 公式可以 知道 ，辐射 强度是和 回路面积 成正 比 对于一般 器件来说 ，就近接地 是最好 的 ，采 用了拥有完 整 的 ，就 是说 回流 需要走 的路 径越长 ，形成 的环越 大 ，它对外辐 地平面 的 多层板设 计后 ，对 于一般 信号 的接地就 非常 容 易了 ， 射的干扰也越 大 ，所以 ，ＰＣＢ布 板的时 候要尽可能减小 电源 刚 基本原 则是保证 走线 的连 续性 ，减少过 孔数量 ， 近地平面 或 路 和 信号 回路 面积 。 者 电源 平 面 ，等 等 。 第二 ，对于一个高 速信号来说 ，提供有 好的信号 回流 可以 单板的接 口器件如何接地 保证它的信号 质量 ，这是 因为 Ｐ ＣＢ上传输线 的特性 阻抗一 般是 有些单板 会有对 外的输入输 出接 口，比如 串 Ｆ连接 器 ，网 Ｉ 以地 层 （ 或电源 层）为参考来计 算的 ，如果高速线附近 有连续 Ｆ ＲＪ ５ Ｉ ４ 连接 器等等 ，如果对它们的接地设计得不好也会影响到 的地平 面 ，这样这 条线的阻抗就 能保持连续 ，如果有 段线附近 正常工 作 ，例如 网 口互连 有误码 ，丢包等 ，并且会 成为对外 的 没有 了地 参考 ，这样阻抗就 会发 生变化 ，不连续 的阻抗从而会 影 响到信号 的完整性 。所 以 ，布 线的时候 要把高 速线分 配到 近地平 面的层 ，或者高速线旁边 并行走一 两条地线 ，起到屏蔽 和 就近提 供 回流 的功能 。 第三 ，为什 么说 布线的时候 尽量不要 跨电源分割 ，这 也是
电能质量分析与控制
2020/4/22
N 2 log2 N
次。以N=1024为例，计算量降为
5120次，仅为原来的4．88％，数字信号处理的里程碑。
常用基2FFT算法—蝶形运算：
六、傅里叶变换的特点及其应用
1、傅里叶变换的特点
傅里叶谱反映的是信号的统计特性。从其表达式中也可以看出，它
是整个时间域内的积分，没有局部化分析信号的功能，完全不具
1
F ( )e jt dt
2
F(ω)是ω的连续函数，称为信号f(t)的频谱密度函数，或简称频谱，
它又可进一步分成实部和虚部、幅度谱和相位谱。
2020/4/22
25
2电能质量的数学分析方法
三、离散傅里叶变换
为了实现连续傅立叶变换，需要用到数值积分。实际应用时需要
进行离散化。给定实的或复的离散时间序列：x0,x1,…,xN-1设该
对该电压信号用离散化傅里叶级数编程求各次谐波含量（该算法延迟 时间？）
2020/4/22
24
2电能质量的数学分析方法
二、连续傅里叶变换
设f(t)为一连续非周期时间信号，满足狄里赫利条件，那么，f(t)的 傅里叶变换存在，并定义为 ：
反变换为
^
F() f ()
f (t)e jtdt
∨
f (t) F ()
备时域信息。
2020/4/22
29
2电能质量的数学分析方法
在电能质量分析领域中，傅里叶变换得到了广泛应用。但是，在运 用FFT时，必须满足以下条件： ①满足采样定理的要求，即采样频率必须是最高信号频率的2倍以上； ②被分析的波形必须是稳态的、随时间周期变化的。当采样频率或信 号不能满足上述条件时，利用FFT分析就会产生“频谱混叠”和 “频谱泄漏”现象，给分析带来误差。
电力系统中的电能质量研究与控制
电力系统中的电能质量研究与控制电力系统中的电能质量一直是电力行业关注的重要问题。
随着电力系统的不断发展和电力负荷的增加，电能质量问题变得愈发突出。
电能质量不仅关系到电力系统的稳定运行，还直接影响到用户的用电质量和设备的寿命。
因此，对电力系统中的电能质量进行深入研究和有效控制，对于提高电力系统的可靠性和稳定性具有重要意义。
一、电能质量的定义和影响因素电能质量是指电能在传输和利用过程中所具有的稳定性、可靠性和纯净度等特性。
电能质量问题主要包括电压波动、电压暂降、电压谐波、电压不对称、频率偏差等。
这些问题的产生主要受到电力系统的运行状态、负荷特性、设备故障等因素的影响。
二、电能质量的研究现状目前，国内外对电能质量的研究主要集中在电能质量监测、电能质量分析和电能质量控制等方面。
通过对电力系统中的电能质量进行监测和分析，可以及时发现问题并采取有效措施进行控制和改善。
三、电能质量的控制方法针对电力系统中的电能质量问题，可以采取一系列控制方法进行改善。
包括电能质量监测系统的建设、电能质量分析技术的应用、电能质量改善设备的安装等。
通过这些控制方法的应用，可以有效提高电力系统的电能质量，保障用户的用电质量。
四、电能质量的影响及对策电能质量问题不仅影响到电力系统的稳定运行，还直接影响到用户的用电质量和设备的寿命。
因此，对于电能质量问题的研究和控制具有重要意义。
在实际应用中，可以通过加强电能质量监测和分析，及时发现问题并采取有效措施进行改善。
五、电能质量的未来发展趋势随着电力系统的不断发展和电力负荷的增加，电能质量问题将变得愈发突出。
未来，将成为电力行业的重要研究方向。
通过不断深入研究和技术创新，可以有效提高电力系统的可靠性和稳定性，为用户提供更加优质的用电服务。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，电力系统中的电能质量研究与控制是电力行业的重要课题。
通过对电能质量问题的深入研究和有效控制，可以提高电力系统的可靠性和稳定性，保障用户的用电质量。
电能质量分析与控制(第六章)
6.2 波形畸变的基本概念
《电能质量分析与控制》
• 无功功率
正弦电路：若
u 2U sin t
i 2I sin(t ) i p iq
有功功率：
P UI cos
平均功率
无功功率：
Q UI sin
大连理工大学电气工程学院
6.2 波形畸变的基本概念 非正弦电路：
畸变功率：D S P Q U
仅有同频率的电压和电 流才构成有功功率； 对称三相系统电压、电 流的各次谐波具有不同的 相序特性； 不同频率的无功功率是 不可能互相抵消或补偿的。 不对称三相系统各次谐 波的相序和对称时不同， 各次谐波都可能不对称， 可用对称分量法分解。
I1 I1 1 DPF cos 1 = cos 1 功率因数： PF 2 I I 1+THDI
电压和电流的有效值： U
《电能质量分析与控制》
U
n 1
2 n
I
2 I n n 1
有功功率：
P U n I n cos n
n 1
视在功率： 无功功率：
2
S
U
n 1
2 n
I
n 1
2 n
Q S 2 P2
2 2 2 f 2 2 I n n2
发电机
（1）发电机磁饱和非线性产生的谐波
磁极磁场并非完全 按正弦分布
定子绕组出现的负序电流引起，转 子侧偶次，定子侧齐次
大连理工大学电气工程学院
6.3供用电系统典型谐波源
《电能质量分析与控制》
变压器与电抗器
铁磁 饱和
计及磁滞影响
电压与磁通为正 弦波 电流为正弦波 一般小于额定满载 电流的 1%
电力系统的电能质量分析与控制
电力系统的电能质量分析与控制一、引言电能质量是指电力系统供电能力达到用户要求时电能的一组技术指标。
随着社会经济的发展，人们对电能质量的要求也越来越高。
因此，电力系统的电能质量分析与控制显得尤为重要。
二、电能质量的概念与特征1. 电能质量的概念电能质量即电力系统供电能力与用户用电负载之间的匹配程度，它体现了电力系统对电力负荷的稳定供电能力和对负载供电质量的控制水平。
2. 电能质量的特征（1）稳定性：电能质量要求电能供应的稳定性，即电压和频率的稳定。
（2）均匀性：要求电能的质量对于不同地区、不同用户是一致的。
（3）可靠性：电力系统供电的可靠性，包括对瞬时电压暂降、暂升和暂无电的承受能力。
（4）协调性：电源与负载之间的和谐性，即电源和负载在频率、电压、波形等特性上的协调。
三、电能质量的分类与分析1. 电压质量问题（1）瞬时电压变动瞬时电压变动是指电压在短时间内发生的波动，主要包括电压暂降、电压暂升和电压闪变等。
（2）谐波谐波是指电源电压或电流中频率是电源频率整数倍的非纯正弦组分。
（3）电压波形畸变电压波形畸变是指电源电压的波形在最佳的正弦形状上产生偏离。
2. 频率质量问题频率质量问题主要包括频率偏差和频率稳定度，分别表示电源电压频率与标称频率之间的差距和频率的变动程度。
3. 波形质量问题波形质量问题主要包括电源电压的波形畸变和波形失真程度。
波形畸变是指电压波形在最佳的正弦形状上发生偏离，而波形失真则是指电压波形受到非线性元件引起的扭曲。
4. 电能质量的分析方法（1）数据采集与监测通过采集电能质量监测点的电压和电流数据，可以了解电能质量的状况。
（2）参数计算与评估根据采集到的数据，计算出电能质量指标的数值，用于评估电能质量状况。
（3）故障诊断与分析通过监测数据的对比分析，可以找出电能质量的故障原因，进行故障诊断与分析。
四、电能质量的控制方法1. 电能质量优化技术（1）隔离技术采用隔离技术，将电源与用户隔离，减少电源中的电能质量问题对用户的影响。
电能质量控制与分析方法
题 ，如各种短路故障 、自然灾害 、人 域法”设计控制器 的前提条件 。模糊 快的响应特性 。 为误操作 、电网故障时发 电机及励磁 控 制作为一种新 的智能控制方法 ，无 三、电能质量分析方法 系统工作状态的改变、故障保护装置 需对系统建立精确的数学模型 。它通 电力系统 中的各种扰动引起 的电 中的电力 电子设备 的启动等都将造成 过模拟人的思维和语 言中对模糊信息 能质量问题主要可分为稳态事件和暂 各种 电能 质 量 问题 。 的表 达 和 处理 方 式 ，对 系统 特 征 进行 态事件两大类。稳态 电能质量 问题 以
灯 的伏 安 特性 是 严 重 非线 性 的 ，会 引 基 于 旋转 坐标 系 （ ｑ）的直 流量 从 而 术。用户 电力技术就是将电力 电子技 ｄ
起 较为严重 的谐波 电流 ，其 中３ 次谐 实现解耦控制。常规 的矢量控制方法 术 、微处理机技术 、自动控制技术等 波的含量最高。大功率整 流或变频装
低。
３ 糊 逻 辑 控 制 。知 道 被 控 对 象 量 。该 技 术 的核 心 器件 Ｉ Ｂ ￣Ｇ Ｏ ． 模 Ｇ Ｔ Ｌ Ｔ 具 ３电力 系统 故 障。 电力 系统运 精 确 的数 学 模 型是 使 用 经 典 控制 理 论 有更快 的开关频率 ，并且关断容量 已 ． 行 的 各 种 故 障 也 会 造 成 电 能 质 量 问 的 “ 频域法”和现代控制理论 的 “ 时 达 Ｍ Ａ ，因 此 Ｄ Ａ Ｔ 装 置 具 有 更 Ｖ 级 ＦＣＳ
参数不能完全掌握 ，或得不到精确 的 限 。采 用Ｆ Ｃ Ｓ 术 的核 心 目的是 加 Ａ Ｔ技 方便 。其 缺点是 ：响应有超调 ，对 系 力 传输 能力 。 统参数摄动和抗负载扰动能力较差。 目前有代表性 的Ｆ Ｃ Ｓ 置主要 Ａ Ｔ装 ２空间矢量控制 。空 间矢量控制 有 ：可控 串联补偿 电容器 、静止无功 ．
电能质量分析与控制6章-波形畸变与电力谐波
总畸变率描述电流时的局限性
I1
2020/10/1
4
1.谐波初相角对波形的影响 图6-3
2.THD的局限性 总需量畸变率TDD
2020/10/1
5
6波形畸变与电力谐波
三、非正弦电路的功率和功率因数
1、正弦电压、电流
P UI cos Q UI sin
无功功率物理意义为能量互换的最大规模，并不消耗电能
1993年7月，国家技术监督局正式颁布了(GB/T14549—1993)《电能质 量—公用电网谐波》
本章主要内容： 波形畸变的基本概念、危害、典型谐波源、谐波放大、标准。
2020/10/1
1
6波形畸变与电力谐波
6.2 波形畸变的基本概念
非线性负荷引起电流波形的 畸变，一般畸变波形是周期的， 属于谐波范畴。
U
K1
1
h2
hHRI
h
2020/10/1
27
6波形畸变与电力谐波
6.7谐波电压限值与电流允许值
1. 不同谐波源的谐波叠加计算 采用概率统计分析结果，如表所示
M h Ah2i Ah2j K h Ahi Ahj
h
3
5
7
11 13 9,>13,偶次
概念：基波功率做功，谐波功率不做功，应不计量。 电表计量时为基波和各次谐波功率之和
P K1M P1M KhM PhM
对机械感应式电度表： K1M≈1, 在THD=20时：K3M≈0.6 ，K5M≈0.4 ，K7M≈0.28
对电子式电度表： K1M = KhM=1
可见：机械感应式电度表更能反映实际情况。
2020/10/1
3
6波形畸变与电力谐波
二、均方根值和总谐波畸变率
电能质量的监测与控制
电能质量的监测与控制随着电气设备的广泛应用，电能质量的监测与控制变得愈加重要。
电能质量指电力系统中存在的一些不纯度问题，例如谐波、电压波动、闪变、谐波畸变等。
这些问题可能会导致电气设备的故障、降低电气设备的寿命、影响用电器的工作效率、危及生命财产安全等。
因此，电能质量的监测与控制对电力系统的安全稳定运行至关重要。
目前，电能质量的监测与控制主要通过以下方式实现：一、电能质量参数的监测电能质量问题的判别首先需要对电能质量参数进行监测，并对其进行分析和处理。
主要的电能质量参数包括电压、电流、功率因数、频率、谐波、电压闪变、电流不平衡度等。
通过对这些参数的监测与分析，可以及时发现电能质量问题并加以处理。
电能质量参数的监测可以通过专业的电能质量监测设备实现。
电能质量监测设备包括数据采集器、传感器等，可以对电能质量参数进行精准监测和记录。
监测数据可以通过通信网络传输，提供给电力系统管理者和用户。
同时，电力系统管理者还可以通过远程监控的方式，实时监测电能质量参数，及时发现和处理电能质量问题。
二、电能质量问题的诊断在对电能质量参数进行监测和分析的基础上，需要对发现的电能质量问题进行诊断。
电能质量问题的诊断需要在掌握完整的监测数据的基础上，进行专业分析和判断。
电能质量问题的诊断可以通过专业的电能质量分析软件实现。
电能质量分析软件可以提供详细的电能质量参数分析和判断，形成报告并提供处理方案。
在诊断电能质量问题时，还需要考虑电气设备的使用状况、质量问题和工作环境等因素，综合分析得出最优化的处理方案。
三、电能质量问题的控制在诊断出电能质量问题后，需要采取合适的控制措施，以保证电力系统的稳定运行。
主要的电能质量问题控制措施主要包括以下几种：1、通过改进电力系统结构来实现电能质量的控制。
选用合适的电力系统结构，可以有效地避免电能质量问题的发生，并提高电力系统的运行效率。
2、通过选用合适的电气设备来实现电能质量的控制。
合适的电气设备可以有效地减少电能质量问题的发生，同时还可以提高电路的效率和可靠性。
电能质量检测分析与控制方法研究
电能质量检测分析与控制方法研究
电能质量是指用电系统中的电能输送过程中，从发电源到消费处的电能各种参量的变化及其变化的可靠性，电能质量的检测分析与控制方法是改善电能质量的关键。
电能质量的检测分析方法主要有三种，一是基于不同电压等级电网电能质量检测分析，二是基于用户端的电能质量检测分析，三是综合改善电能质量的分析，其中基于用户端的电能质量检测分析最为重要，它可以直接反映用户的电能质量状况，及时发现电能质量问题，便于及时采取措施解决。
电能质量控制的方法主要有两类：一是传统的技术措施，如安装滤波器、变压器升压、降压、增容等；二是利用“智能电网”技术实现的电能质量改善控制。
其中“智能电网”技术包括：超宽带脉冲变换技术、电能质量分析监控系统、智能电力系统等。
这些技术可以改善电能质量，如抑制电压驻波率、提高稳定性等。
总之，电能质量检测分析与控制方法的研究是改善电能质量的关键，对于改善电能质量具有重要的意义。
基于用户端的电能质量检测分析及时发现电能质量问题，而智能电网技术可以有效改善电能质量。
电能质量分析与控制内容完整详细
电能质量分析与控制内容完整详细电能质量是指电力系统中电压、电流和频率等参数的稳定性和可控性，可用于确保电力设备的正常运行和延长设备寿命。
对于现代工业和家庭来说，良好的电能质量是非常重要的。
因为电力设备的故障和电能质量问题会导致生产线停工、设备损坏、能效下降以及电费增加等问题。
1.电能质量分析：电能质量分析是指对电力系统中的电压、电流、频率、谐波、闪变等电能质量参数进行测量和分析的过程。
通过对电能质量参数的测量，可以了解电力系统中存在的问题，并找出导致问题的原因。
常用的电能质量参数测量设备包括电能质量仪器、数字示波器、功率质量分析仪等。
-电压和电流的稳定性分析：通过测量电压和电流的稳定性参数，如瞬时值、标准差、变动系数等，来评估电压和电流的稳定性。
-电能质量参数的谐波分析：用于评估电力系统中的谐波问题，通过测量电压和电流的谐波含量和谐波失真率等参数，来判断谐波的程度，并找出谐波源。
- 电能质量参数的闪变分析：通过测量闪变参数，如闪变Pst、闪变Plt等，来评估电力系统中的闪变问题，并找出闪变源。
-电能质量参数的频率分析：通过测量电力系统中的频率漂移和频率波动等参数，来评估电力系统中的频率稳定性。
-电能质量参数的故障分析：通过测量电力系统中的电压暂降、电压谷值、电压峰值等参数，来判断电力系统中的故障问题，并找出故障源。
2.电能质量控制：电能质量控制是指通过采取控制措施来改善电力系统中的电能质量问题的过程。
电能质量控制的目标是保持电压和电流的稳定，减少谐波和闪变，提供稳定可靠的电力供应。
电能质量控制的方法包括以下几个方面：-电能质量对策：根据电能质量分析的结果，对电力系统中的问题采取相应的对策，如增加补偿装置、调整电流限制器、改变接地方式等。
-谐波滤波器的应用：通过在电力系统中安装谐波滤波器，来消除系统中的谐波，提高电能质量。
-电能质量监测与管理系统：通过安装电能质量监测与管理系统，对电力系统中的电能质量进行实时监测和管理，及时发现问题并采取措施进行调整和改善。
电能质量分析与控制概述课件
有源滤波器
一种能够提供谐波补偿的装置，通过向系统注入与谐波相反 的电流来消除谐波。
有源滤波器能够动态地检测和补偿谐波，提高系统的电能质 量。它通常由电力电子设备和控制系统组成，能够实时地检 测和补偿谐波电流。
静止无功发生器
一种能够快速调节无功功率的装置，通过控制电力电子开 关来调节无功电流。
静止无功发生器能够快速地响应系统无功需求的变化，提 高电压的稳定性和电能质量。它通常由多个并联的电容和 电感组成，通过控制电力电子开关的开断来调节无功电流 。
推广电能质量改善技术
推广无功补偿技术
通过安装无功补偿装置，实现对电网中无功功率的有效补偿，提 高功率因数和电压稳定性。
推广有源滤波技术
利用有源滤波器对电网中的谐波进行抑制，减少谐波对电能质量的 影响。
推广电压暂降治理技术
针对电压暂降问题，采用适当的治理措施，保障重要负荷的连续供 电。
提高电力电子设备电能质量
04
电压偏差
衡量电压偏离额定电压的程度 ，是电能质量的重要指标之一
。
频率偏差
衡量电网频率偏离额定频率的 程度，对电力系统的稳定运行
具有重要影响。
波形畸变
反映电压或电流波形偏离正弦 波的程度，主要表现在谐波和
间谐波的含量上。
电压波动和闪变
反映电压幅值的快速波动对用 电设备的影响，可能导致灯光 闪烁或其他设备性能下降。
优化电力电子设备设计
通过改进设备的设计和制造工艺，降低电力电子设备对电能质量 的影响。
加强电力电子设备维护
定期对电力电子设备进行维护和检修，确保设备的正常运行和性能 。
推广智能电网技术
利用智能电网技术实现对电力电子设备的远程监控和调度，提高电 网的运行效率和电能质量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
50 2
f h 谐波频率
p fh 该频率权值
18
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
四、谐波对电能计量的影响
概念：基波功率做功，谐波功率不做功，应不计量。 电表计量时为基波和各次谐波功率之和
X h hX1 ；容性电抗 谐波感性电抗：
X ch X c1 h
从谐波源处看，在谐波频率下，并联电容器与系统等值电感为并 联关系，若谐振频率落在某次谐波上，可引起谐振过电压。
若： Ish>Ih，系统谐波电流放大 Ich>Ih，电容器谐波电流放大 Ish，Ich>Ih，谐波严重放大
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
二、谐波对电机的影响
电机受谐波电压畸变的影响较大。电机末端的谐波电压畸变，在 电机里表现为谐波磁链。谐波磁链以与转子同步频率不同 的频率旋转，在转子中感应出高频电流。谐波电压畸变将 引起电机的效率下降、发热、振动和高频噪声。
三、谐波对通讯的干扰
通过感应方式与通讯线路耦合干扰通讯 国际电报电话咨询委员会 （CCITT）：电话谐波波形系数
6波形畸变与电力谐波
6.2 波形畸变的基本概念
非线性负荷引起电流波形 的畸变，一般畸变波形是周期 的，属于谐波范畴。 畸变电流流经系统时，在系统 阻抗上产生压降，从而产生电 压畸变。
2018/10/13
1
6波形畸变与电力谐波
一、几个概念：
1. 2. 3. 4. 谐波：基波频率的整数倍。 间谐波和次谐波：有些用电负荷会出现非工频频率整数倍 的周期性电流的波动，又称为分数谐波，或称为间谐波。 频率低于工频的间谐波又称为次谐波。 谐波和暂态现象：暂态和谐波是两个完全不同的现象，它 们的分析方法也是不同的。暂态过程高频分量与系统的基 波频率无关。 短时间谐波：对于短时间的冲击电流（变压器空载合闸）， 将包含短时间的谐波和间谐波电流，称为短时间的谐波电 流或快速变化谐波电流，应与电力系统稳态和准稳态谐波 区别开来。 陷波：换流装置在换相时，会导致电压波形出现陷波或称 换相缺口，不属于谐波范畴。
21
6波形畸变与电力谐波
为防止出现谐波谐振的可能，常在 电容器上配置一定的电抗器，设 s X基值的系统电抗率和电抗 器电抗率
I Ch I sh
' X sh hX s Ih I h Ch I h X Kh X Ch hX s hX K X C h ' X sh hX K X C h Ih I h sh I h X sh hX s hX K X c h
2018/10/13
HRI h
THDI
I
h2
M
Ih 100% I1
2 h
I1
100%
总畸变率描述电流时的局限
3
6波形畸变与电力谐波
三、非正弦电路的功率和功率因数
1、正弦电压、电流
P UI cos
Q UI sin
I cos h
无功功率物理意义为能量互换的最大规模，并不消耗电能 T 2、非正弦电压、电流 1
2018/10/13 4
6波形畸变与电力谐波
定义视在功率：
定义畸变功率
2 2 S UI (U h )( I h ) h h
D S 2 (P 2 Q 2 f )
一般实际情况：电压畸变小，可考虑成正弦信号，有
P UI1 cos 1 Q1 UI1 sin 1
功率因数
PF
2s k
第二临界状态，电容支路呈感性
h2 1
2018/10/13
s 2k
23
6波形畸变与电力谐波
三次谐波问题 并联电容器后，对三次谐波有放大作用，应引起注意 电阻性负荷的作用 起阻尼作用，一般线路的电阻可有效抑制谐振的发生
24
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
6.7电容器与串联电抗器的电压和电流 一、无功功率补偿引起的母线电压升高 Xd、Sd为母线短路阻抗、短路容量。 二、电容器与串联电抗器的电压和电流 设电容器与串联电抗器的基波电抗分别为 Xc和Xk ，母线、电容器 和电抗器的基波电压分别为U1、Uc1和Uk1，电容器的基波电流为 I1，有： U1 1
8
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
2）直流侧电感量不够大， 则电流将出现断续。
3）当负载为蓄电池、 直 流电动机等带有反电动势 负荷时。
2018/10/13
9
6波形畸变与电力谐波
2.三相全控桥式整流器 （1）控制角为零时 电流为波宽120o的缺口矩形波， 缺口宽度为 60o。 谐波含有率1/h。 电压、基波电流同相，整流器 无功=0
0.16 ~ 0.36rad
2018/10/13
14
6波形畸变与电力谐波
2、电力调节电路
移相控制单相交流调压电路(电阻性负载)
2018/10/13
15
6波形畸变与电力谐波
6.4 谐波的影响和危害
在电力危害方面： ⑴旋转电机等的（换流变压器过载）附加谐波损耗与发热，缩短使用寿命； ⑵谐波谐振过电压，造成电气元件及设备的故障与损坏； ⑶电能计量错误。 在信号干扰方面： ⑴对通信系统产生电磁干扰，使电信质量下降； ⑵重要的和敏感的自动控制、保护装置不正确动作； ⑶危害到功率处理器自身的正常运行。
I1 XC X K
UC U
2 C1
U
QC X d QcU N UN Sd
U
h2
2 Ch
U C1 1 HRI h h2 h
2 h2
2
U C 1 I1 X C U K 1 I1 X K U12 1 Q XC 1 k
2018/10/13
P UI 1 cos 1 I 1 1 cos 1 cos 1 2 S UI I 1 THD I
可见：功率因数受两方面影响：
① 相移功率因数，即基频电压、电流的相位差：
cos 1
5
② 电流的基波分量所占比例，即电流畸变程度： I1 / I
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
10
2 3I d
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
（2）控制角不为零时 电流为波宽120o的缺口矩形波，缺口宽度为 60o。 谐波含有率1/h。 基波电流相位落后电压，功率因数<1，吸取无功
1 T 3 2 3 6 u dt u dt U cos U d 0 cos d ab T 0 / 6 3 6
Ud0
ia (t )
1 T 3 /2 3 6 u dt u ab dt U 1.35U 1 d T 0 /6
1 1 1 1 (sin 1t sin 51t sin 71t sin111t sin131t ) 5 7 11 13
2018/10/13
16
6波形畸变与电力谐波
一、谐波对变压器的影响
1. 均方根值电流。如果变压器容量正好与负荷容量相同，那么谐 波电流将使得均方根值电流大于额定值。总均方根值电流的增 加会引起导体损耗增加。
2.
涡流损耗。涡流是由磁链引起的变压器的感应电流。感应电流 流经绕组、铁芯以及变压器磁场环绕的其他导体时，会产生附 加发热。损耗以引起涡流的谐波电流的频率的平方增加。
Ch
I s Ch I h s k 1 h2
sh
I sh k 1 h2 Ih s k 1 h2
22
2018/10/13
6波形畸变与电力谐波
谐振状态，并联谐振
h0 1 s k
电容器全谐振，串联谐振
hk 1
k
第一临界状态，电容支路呈容性
h1 1
2018/10/13 7
6波形畸变与电力谐波
二、整流装置
AC/DC整流器、DC/AC逆变器以及变频设备等。
1.单相全控桥式整流器
1）直流侧电感足够大，电流波 形是连续的交变方波，正负半周 的波形完全相同，幅值相等。
谐波含有率1/h。
i (t ) 4Id 1 1 (sin 1t sin 31t sinh 1t ) 3 h
对非线性用户 PJ2： K1R P 1R KhR P hR 由于
PhR PhM
表现为谐波的影响使少计的电量远大于多计的电量，两者的差额 表现为供电线损率有所增大。 结论： 在计量上有利于非线性用户，不利于线性用户和电力部门。
2018/10/13 20
6波形畸变与电力谐波
6.5谐波谐振与放大
P
uidt U T
0 h
h h
仅同频率的电压和电流才能构成有功功率，不同频率的电压和电流 不构成有功功率 Q f U hI h sin h 定义无功 h Qf没有正弦波情况下能量交换的最大量度等明确的物理意义， 某谐波可能出现感性无功功率 ，而另一次谐波可能出现容性无 功功率，不同频率的无功相加本身无意义。
h kp 1
三、电弧炉
2018/10/13
12
6波形畸变与电力谐波
四、电力机车
由于电力机车的负荷是单相整流性质，故对电网影响主要是“负序” 和“高次谐波”。其谐波特点：随机波动性、高压渗透性、稳态 奇次性。
2018/10/13 13
6波形畸变与电力谐波
五、家用电器
1、桥式整流电容平波电路 电视机的谐波特点是谐波的峰值与基波峰值重合，同相电压供电 的多台电视机产生的谐波相位相同，而且同时间的使用频率高， 造成供电系统谐波增大。