论电能质量的测量和控制

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毕业论文

题目论电能质量的测量和控制

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目录

摘要 (4)

一、电能质量的概念 (4)

（一）电能质量的定义 (4)

（二）电能质量的主要指标 (4)

（三）电能质量指标研究的目的和意义 (5)

二、电能质量的测量、计算方法 (5)

（一）电能质量检测的必要性 (5)

（二）电能质量检测的目的以及检测内容 (6)

（三）电能质量检测装置的硬件配置及要求 (6)

（四）影响电能质量的几个要素的检测、计算方法 (6)

三、电能质量的控制方法和手段 (8)

（一）SVC (8)

（二）STATCOM (9)

（三）有源电力滤波器（APF） (9)

（四）电能质量控制策略 (9)

结语 (10)

参考文献 (10)

致谢 (10)

论电能质量的测量和控制

摘要：电能质量（Power Quality），从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量。其可以定义为：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。近年来，由于高压直流输电系统的应用和大量变频器、整流器、电弧炉等非线性负载的接入，电网中的谐波污染情况日趋严重，谐波含量不断增加；由于个别超高压输电线路不循环换位和电动机车等大容量非对称负载的接入，局部电网的不对称度比较严重；由于大容量轧钢机等冲击性负载的接入，部分电网的暂态干扰较大，电压闪变现象时常发生。电能质量一直是变电站和用电企业所关心的一个焦点，电能质量的问题也将随着社会经济的发展表现得越来越突出。而电能质量的超标会严重污染供电的环境，严重时更会危及供电网络以及供电设备的安全、稳定的运行，这些将会严重的影响电力企业的安全供电以及广大用电企业的经济效益。

本文首先简要的介绍了电能质量的理论基础，以及电能质量的指标与分类，并介绍了电能质量的检测和计算方法，和它们工作原理和组成。以及电能质量的相关控制策略和技术，并对该领域的发展方向进行了初步探讨。

关键字：电能质量

一、电能质量的概念

（一）电能质量的定义

电能质量是指通过公用电网供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定频率、正弦波形和标准电压对用户供电。在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相互对称且互差120°。但由于供配电系统中的发电机、变压器和线路等设备非线牲或不对称，用电负荷性质多变，加之调控手段不够完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，理想的供、配、用电态并不存在，因此产电网运行、电力设备和供用电等环节中的各种问题，从而产生了电能质量的概念。

现代电能质量的概念不仅要保证频率、电压和供电可靠性，还要适应和满足大型算机系统、自动化生产流水线、微电子调速系统、信息网络系统等对电压暂态、稳态与频率质量极为严格的电能要求。

园内外对电能质量确切的定义至今尚没有形成共识，但这些定义虽然文字叙述稍有差别。但是基本意义都是一样的。都是指：导致用户的设备故障或不能正常工作的电压、电流或者是频率的偏差。

（二）电能质量的主要指标

虽然电能质量的定义没有统一，但是对其主要技术指标都有较为一致的认同。主要包括一下：

（1）断电（interruption）。在一定的时间内，一相或多相完全失去电压，（电压幅值低于0.1.p.u）。断电按其持续时间可分为瞬时断电、暂时断电和持续断电。

（2）电压偏差（包括电压凹陷voltage sags和电压凸起voltage swells）电压偏差概念：又称电压偏移，指供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之变化，各点的实际电压与系统的额定电压之差称为

电压偏差。

（3）三相不平衡度（imbalance）。是指三相电力系统中三相电压不对称的程度。造成三相不平衡的原因主要有2类：一类是大容量不对称负荷的介入；二类是电网中的谐波。

（4）谐波（harmonic）。一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍。

（5）间谐波（interharmonic）。间谐波是指非工频频率整数倍的谐波。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引起，所有非线性的波动负荷，如电弧焊、电焊机、各种变频调速装置、同步串级调速装置及感应电动机等均为间谐波波源，电力载波信号也是一种间谐波。

（6）电压波动和闪变（voltage fluctuation & flicker）：这种电压值在一定范围内（通常是额定值的90%-110%）有规律或者随机的变化，即称为电压波动。电压波动常引起许多电器设备不能正常工作，如：影响电视画面质量、使白炽灯发生闪烁等。由于许多设备的敏感度远远低于白炽灯，由此选择人对白炽灯的主观视感，即“闪变”作为衡量电压波动危害程度的评价指标。

（三）电能质量指标研究的目的和意义

电能质量对电力部门、用户以及电力负荷设备制造厂商有着重要的经济影响，电能质量备受关注的根本原因在于它的经济价值，进行电能质量研究的目的是改善和提高电能质量。

在能输送过程中，电力系统将受到各种因素的影响，到达用户的电能波形往往发生畸变。随着不对称负荷、冲击性负荷的容量和数量的不断增大，电网将不断受到干扰，电能质量也会不断恶化。

另外，电能质量不仅取决于发电、输电和供电系统本身，接入公用电网的半导体换流器和非线性负荷也将对电网产生明显的干扰，降低了配电网中的电能质量。电能质量的恶化将会给电力系统和用电设备带来严重危害。

不难看出，在当代电力系统，深入了解和认识能电能质量，高度重视电能质量下降对供用电系统运行的危害和影响、甚至对社会经济的作用和影响，对全面研究和管理电能质量问题具有极其重要的意文。

二、电能质量的测量、计算方法

（一）电能质量检测的必要性

由于电能质量关系重大，已引起世界各国的广泛重视，其中美、日等发达国家已进行了多年的研究，取得了许多重要的理论和应用成果。一方面采取种种可能的技术措施，抑制电能质量的恶化，使其尽量得到改善，另一方面在系统中的特殊点处装设专门的电能监视装置，准确及时地检测出电能质量方面存在的问题。长期以来，我国的电力供应一直比较紧张,人们关注的焦点主要在电力供应量方面,对电能质量关心不多，通常只对电压、频率两个指标进行考核。近年来，随着电力供应紧张局面的初步缓解、电能质量的日益恶化和用户对电能质量要求的不断提高，这一问题也已引起了各级电力部门的高度重视，国家已颁布了有关的技术标准。专门监视记录电压合格率的自动装置已在一些电力部门投入实际运行，不少的微机式故障录波器、变电站自动化系统等装置中也考虑了兼顾电能质量监视的问题。然而，到目前为止，这些装置在电能质量监视方面的功能还比较单一，不具备综合分析和判断功能，一般也不具备异常报警功能，致使电能异常现象不能及时被发现，产生严重的后果。由此可见，利用先进的技术手段，采用