第三章传统电能质量分析与改善
电能质量及改善措施
电能质量及改善措施电能质量科技名词定义中文名称：电能质量英文名称：power quality定义：关系到供电、用电系统及其设备正常工作(或运行)的电压、电流的各种指标偏离规定范围的程度。
应用学科：电力（一级学科）；电力系统（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片电能质量即电力系统中电能的质量。
理想的电能应该是完美对称的正弦波。
一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。
一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。
目录定义用例具体指标指标含义改善措施定义用例具体指标指标含义改善措施展开编辑本段定义电能质量(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。
编辑本段用例在现代电力系统中，电压暂降和短时中断已成为最重要的电能质量问题。
编辑本段具体指标电网频率我国电力系统的标称频率为50Hz ，GB/T15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》中规定：电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。
在《全国供用电规则》中规定"供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5HZ。
实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于±0.1HZ范围内。
电压偏差GB/T 12325-2008《电能质量供电电压偏差》中规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%；20kV 及以下三相供电电压偏差为标称电压的土7%；220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%。
3传统电能质量分析与改善措施
3传统电能质量分析与改善措施•电能质量概述•传统电能质量分析方法•传统电能质量改善措施目录•案例分析•总结与展望电能质量是指电力系统中电能的质量，包括电压、电流、频率、波形等参数的偏差。
这些参数的偏差对电力系统的稳定运行和用户的正常用电都有直接的影响。
目的提高电力系统的稳定性和可靠性，保障用户用电的安全和正常。
电压偏差指电力系统中的实际电压与额定电压之间的偏差。
电压偏差过大或过小都会影响用电设备的正常运行。
频率偏差指电力系统中的实际频率与额定频率之间的偏差。
频率偏差过大或过小都会影响电力系统的稳定性和可靠性。
波形畸变指电力系统中的电流或电压波形的畸变。
波形畸变会影响用电设备的正常运行，并可能导致谐波污染和电磁干扰等问题。
电能质量问题可能导致用电设备过载、过热或短路，从而损坏设备。
用电设备损坏电能质量问题可能导致生产效率降低、设备维修费用增加等问题，从而给企业带来经济损失。
经济损失电能质量问题可能导致生产过程中的安全隐患，如电力供应中断或设备运行异常等情况。
生产安全问题电能质量问题可能导致谐波污染和电磁干扰等问题，对周围环境和人体健康产生负面影响。
环境污染01030204电能质量问题的危害时域波形分析01通过观察电压、电流波形，分析其幅值、相位、谐波等特征，评估电能质量。
暂态分析02针对电网中的瞬态事件，如电压骤降、暂态过电压等，进行实时监测和分析。
趋势分析03对连续监测的数据进行统计、分析和预测，了解电能质量的变化趋势。
03阻抗分析通过测量电网的阻抗特性，评估其对电能传输和分配的影响。
01频谱分析通过对电压、电流信号进行频谱分析，了解电网中的谐波、间谐波成分及其分布情况。
02频率稳定性分析评估电网在各种负荷条件下的频率稳定性，确保电能质量的持续稳定。
FFT分析利用快速傅里叶变换（FFT）对信号进行频谱分析，了解电网中的谐波和间谐波成分。
频域波形分析在频域内对电压、电流波形进行分析，了解电网的频率稳定性和阻抗特性。
第三章 传统电能质量分析与改进措施(2006)
• • • •
四、电压偏差过大的危宫 1．对用电设备的危害 2．对电网的危害：共振
• （一)、配置充足的无功功率电源 • 电力系统的无功功率电源有同步发电机，同步调相机， 电容器，电抗器和静止无功补偿装置(SVC)等。 • 1．同步发电机 • 2．同步调相机 • 3．电容器 • 优点： • 电容器具有有功功率损耗小，设计简单、容量组合灵活、 安全可靠、运行维护方便、投资省等优点。 • 缺点： • 1>具有正反馈的电压调节特性，不利于系统电压的稳定。 • 2>电容器通常采用分组投切的形式，可分别使系统电压跳 变式升高或降低。
第三章 传统电能质量分析与改进措施
•
第一节 概述 因此电压偏差、频率偏差、电压三相不平衡和供电可靠 性构成了传统电能质量的主要内容。
第二节 供电电压偏差 一、电压偏差的定义 其数学表达式为：
δU——电压偏差 Ur——实际电压 UN——系统标称电压
• • • • •
三、电压偏差产生的原因 1、 2、 3、 4、系统无功功率。
4．电抗器 电抗器并联接入220KV以上电压等级的电网
• 5．静止无功补偿装置（SVC) 和静止无功发生装置(SVG) 优点：具有动态无功功率补偿特性，其动态特性好，调压速度快， 调压平滑，可实现分相无功补偿，有功功率损耗也比较小。运行维护方 便、可靠性较高。 缺点：但这类设备价格较高， SVG运行经验较缺。 目前的应用：主要安装在有无功冲击负荷的用户变电所或系统中的枢纽 变电所
3传统电能质量分析与改善措施
传统电能质量改善措施的局限性
要点一
单一设备的电能质量改善
要点二
缺乏系统性的电能质量改善方案
传统的电能质量改善措施往往只关注单一设备的电能质量 ，而忽略了系统整体的电能质量。这种方法虽然可以解决 单个设备的电能质量问题，但可能对整个系统的电能质量 产生负面影响。
传统的电能质量改善措施往往缺乏系统性和全面性，只针 对特定的问题进行改善，而忽略了整体电能质量的系统性 问题。这可能导致某些改善措施无法长期有效地保持电能 质量。
瞬态事件
指系统中出现的暂态事件，如雷电、开关操作等引起的 电压波动、骤降或瞬时断电等。
电能质量问题的危害
影响设备性能
电能质量问题可能导致设备性能下降 ，如电机启动困难、照明设备闪烁等 。
增加设备损坏风险
电能质量问题可能加速设备的损坏， 如过电压、欠电压、谐波等导致的设 备故障。
影响生产效率
电能质量问题可能影响生产过程的稳 定性和效率，如计算机系统运行错误 、生产线停滞等。
采用动态无功补偿装置
总结词
提高电能质量
详细描述
动态无功补偿装置可以快速、准确地提供无 功功率，从而改善电压质量和减少线损。具 体方法包括采用电容器、同步调相机等。
完善电能质量监测体系
总结词
保障电能质量
详细描述
建立完善的电能质量监测体系，可以实时监 测供电系统的电能质量状况，及时发现并解 决潜在问题，保障电能质量的稳定和可靠。
案例二：某地区电网电能质量提升计划
总结词
某地区通过实施电网升级和改造计划，有效提高了该 地区的电能质量。
详细描述
该地区针对老旧设备和落后技术导致的电能质量问题， 制定了一系列的电网升级和改造计划。首先，他们对供 电设施进行全面排查和升级，更新老旧设备，提高技术 水平。其次，实施智能调度系统，优化电力输送和分配 。此外，还加强了与邻近地区的电网互联互通，提高了 电力供应的可靠性和稳定性。这些措施的实施，使得该 地区的电能质量得到了显著提高，也促进了该地区经济 的发展。
传统电能质量分析与改善
传统电能质量分析与改善1. 引言随着电力网络的不断发展和电子设备的普及，电能质量成为了一个越来越重要的问题。
传统的电力系统采用了许多老旧的设备和技术，这些设备无法满足现代电子设备对高质量电能的要求。
本文将介绍传统电能质量分析的基本概念和方法，并探讨一些改善电能质量的方法。
2. 传统电能质量分析2.1 电能质量指标电能质量指标用于衡量电能的质量，常见的指标包括电压波动、频率偏差、谐波畸变等。
这些指标评估了电能提供方是否能够提供稳定、可靠的电力供应。
2.2 电能质量问题的产生原因传统电力系统中，一些常见的问题导致电能质量下降，包括电压波动、谐波污染、供电中断等。
这些问题可能由电力设备的老化、线路过载或短路、电力负载的变化等因素引起。
2.3 传统电能质量分析方法传统电能质量分析方法主要包括观测法、测量法和计算法。
观测法通过人工观察电能在使用设备中的表现来评估电能质量。
测量法通过使用专业的电能质量分析仪器来获取电能质量指标数据。
计算法则通过对电力系统的参数和运行状态进行数学计算来评估电能质量。
3. 传统电能质量改善方法3.1 电能质量改善的原则在进行电能质量改善时，需要遵循以下原则：•理解电能质量问题的根本原因；•优化电能质量改善方案，尽可能地减少成本和影响；•通过提高设备的质量和性能来改善电能质量。
3.2 电能质量改善方法传统电能质量改善方法主要包括以下几种：•增加电力设备的容量和性能；•加装电能质量改善设备，如电压稳定器、滤波器等；•对供电线路进行优化，减少电力设备之间的干扰；•使用高质量的电源设备，如UPS（不间断电源）等；•采取合理的线路布局和敷设，避免线路过载或短路；•控制电力负载的变化，避免电流波动。
4. 结论传统电力系统中存在许多电能质量问题，这些问题可能会对电子设备的正常运行产生不利影响。
因此，对电能质量进行分析和改善是非常重要的。
本文介绍了传统电能质量分析的基本概念和方法，并提出了一些改善电能质量的方法。
电力系统中的电能质量分析与改进
电力系统中的电能质量分析与改进随着电力需求的不断增长，电能质量的稳定性和可靠性在现代社会中变得尤为重要。
电能质量可以影响到电力设备的安全性、运行效能以及生产效率。
本文将对电力系统中的电能质量进行分析，并提出改进建议，旨在提升电力系统的运行效率和质量。
1. 电能质量的定义与重要性电能质量是指电能对于使用设备而言的适用性，即电能的纯净度和稳定性。
电能质量问题包括电压波动、电压暂降、电压暂增、电压谐波、频率波动以及电压不平衡等。
不合格的电能质量会对电力设备的稳定性和使用寿命产生负面影响。
例如，电压波动和电压暂降可能导致设备的故障、停机时间的增加，频率波动可能对电力设备的工作速度产生影响，而电压谐波可能导致设备过载、过热甚至损坏。
因此，保证电能质量对于电力系统的安全运行和设备寿命至关重要。
2. 电能质量的分析方法为了分析电能质量，我们可以使用各种测量仪器和测试方法。
以下是常用的几种分析方法：a. 电能质量测量仪器：例如电能质量分析仪、电能质量监测仪等，可以用于测量电能质量参数，如电压波动、频率稳定性、电压谐波等。
b. 数据采集与分析：通过采集系统的电流和电压数据，并利用专门的软件进行分析和处理，可以得到电能质量的相关指标和问题的所在。
c. 电力质量监测与记录：使用自动化的数据采集系统对电能质量进行实时监测，并记录电能质量的波动情况，方便后续的分析和改进。
3. 电能质量问题的原因与影响电能质量问题的根源可以是内部因素和外部因素。
a. 内部因素：内部因素主要来自电力系统内部的电力设备和系统中的故障或不良运行条件。
例如，电力设备的老化或损坏、电压调节装置的故障、供电系统中的短路等都可能导致电能质量的问题。
b. 外部因素：外部因素主要来自供电系统的其他用户或其他外部因素。
例如，其他用户突然启动大型电力设备可能导致电压暂降，天气条件的变化可能导致频率波动等。
电能质量问题的影响主要包括以下几个方面：a. 使用设备的可靠性和寿命：不合格的电能质量可能导致设备的故障率增加，缩短设备的使用寿命。
电能质量分析与控制3
电压偏差、频率偏差、电压三相不平衡和供电可靠性的概念、 产生的原因、相关的国家标准以及改善这些电能质量指标的常规方
法。
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3传统电能质量分析与改善措施
3.2 供电电压偏差
一、 电压偏差的定义
U U re U N 100 % UN
电压变动---电压的均方根值偏离额定值的现象称为电压变动，
三相系统的对称性还表现为：在任意时刻，三相电量的瞬时值之和为 零，用数学公式表示就是
iA iB iC 0
uA uB uC 0
自动高频切机装置--可能被解列而导致功率过剩的地区装设按频 率升高自动切除发电机装置。
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3传统电能质量分析与改善措施
3.4电压三相不平衡
一、三相对称与三相不平衡的概念
设三相系统的电流和电压分别为
iA iB
2I 2I
A B
c os (t c os (t
iA iB
) )
影响系统的经济运行：系统电压偏低将使电网的有功损耗、无功功率 损耗以及电压损失大大增加；系统电压偏高，超高压电网的电
晕损耗加大。 P 3I 2R 3 S 2 R P2 Q2 R
3U 2
U2
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3传统电能质量分析与改善措施
五、改善电压偏差的措施
保证电力系统各节点电压在正常水平的充分必要条件:
uA
2U
A
cos(t
uA
)
uB 2U B cos(t uB )
iC 2IC cos(t iC )
uC 2U C cos(t uC )
三相系统可分为对称三相系统和不对称三相系统。
电力系统电能质量问题分析与解决
电力系统电能质量问题分析与解决电力系统是现代社会供电的基础设施，而电能质量问题对电力系统的稳定运行和用户的用电安全都具有重要影响。
本文将对电力系统中常见的电能质量问题进行分析，并提出相应的解决方案，旨在帮助读者更好地了解和解决电力系统中的电能质量问题。
一、电力系统中常见的电能质量问题1. 电压波动和闪变电压波动指电压随时间发生的连续快速变化，而闪变则是电压短时间内的明显变化。
这种电能质量问题可能导致用电设备的故障，甚至损坏。
2. 频率偏移频率偏移是指电网频率与标准频率之间的偏离程度，常见的原因包括电力系统的不稳定运行和供电不足等。
频率偏移会对用电设备的正常运行产生不利影响。
3. 谐波扰动谐波是指电力系统中频率为基波整数倍的非正弦波成分，主要由电弧炉、电子设备等非线性负载引起。
谐波扰动会导致电流和电压的失真，使得电力系统中其他设备的正常运行受到干扰。
4. 电压暂降和中断电压暂降是指电压短时间内的较大降低，而电压中断则是指电压完全消失的状况。
这种电能质量问题可能导致用户的用电设备无法正常运行，给用户的用电安全带来威胁。
二、电力系统电能质量问题的分析1. 问题成因电力系统中出现电能质量问题的主要原因包括系统的不稳定运行、负载的突变、短路故障等。
此外，随着电力系统规模的扩大和电子设备的广泛应用，谐波问题也变得愈发突出。
2. 问题影响电能质量问题直接影响到用户的用电安全和电力系统的稳定运行。
例如，电压波动和闪变可能导致设备损坏，频率偏移影响电机运行效率，谐波扰动对电力系统中其他设备的正常运行产生影响，电压暂降和中断使得用户的用电设备无法正常工作。
三、电力系统电能质量问题的解决方案1. 改善电力系统的稳定性通过优化电力系统的调度策略和加强设备的维护管理，可以改善电力系统的稳定性，减少电压波动和闪变的发生。
此外，合理规划电力系统的发电容量和负载需求，也能够有助于提高电力系统的稳定性。
2. 强化谐波治理措施针对谐波问题，可以采取滤波器、稳态无功补偿器等装置来降低谐波扰动的影响。
电能质量问题分析与治理
电能质量问题分析与治理电能质量是指电网电能满足用户负载性能要求的能力，其指标包括电压稳定性、频率稳定性、谐波、波形畸变等。
电能质量问题不仅会影响电器设备的使用寿命和性能，还会造成电能的浪费和对环境的污染。
因此，电能质量问题的分析和治理也成为了当今电力领域的重要议题。
电能质量问题的原因电能质量问题的出现是由于电力系统中各种因素的影响，包括电源、电网、负载等因素。
其中，电源方面的因素主要包括电压波动、电压闪变、电压谐波等；电网方面的因素主要包括短路故障、线路阻抗等；负载方面的因素则主要包括非线性负载等。
电源方面的因素电源方面的因素主要包括电压波动、电压闪变、电压谐波等。
电压波动是指电网电压在一定时间内突然变化的现象，例如因短路故障、大负荷启动等原因造成电网电压瞬间降低或升高。
电压闪变则是指电网电压的瞬间变化，例如当大型电动机启动时，其突然的电流冲击会引起电压的瞬间下降，从而影响电能质量。
电压谐波则是指电网电压中包含有超过基波频率的波形，其存在主要是由于非线性负载所导致的。
电网方面的因素电网方面的因素主要包括短路故障、线路阻抗等。
短路故障是指电力系统中线路短路故障导致电站输出电能下降或中断，从而影响电能质量。
线路阻抗则是指线路本身的电阻和电感，其存在会使得电能传输时会出现损耗并影响电能质量。
负载方面的因素负载方面的因素主要包括非线性负载等。
非线性负载指的是与电源输出电压不成线性关系的负载，例如电动机、放电灯、电子设备等。
由于非线性负载会产生电磁干扰和谐波，从而导致电能质量问题的出现。
电能质量问题的治理针对电能质量问题，需要采取一系列的技术手段和管理措施进行治理。
其中，技术手段主要包括改进供电网的质量和稳定性、提高电器设备的质量、采用滤波器和无功补偿等措施；管理措施则主要包括制定相关的技术标准和规范、加强对电能质量监测和测试、加强对新能源电力系统的规划和建设等。
改进供电网的质量和稳定性在电能质量问题治理中，一个重要的方向就是改进供电网的质量和稳定性。
电能质量分析及改善措施研究
电能质量分析及改善措施研究摘要：电能是一切行业中的基本能源，用电企业从供电企业所获得的电能的质量直接决定着企业的生存发展，只有深入了解电能质量的影响因素，并提供解决措施，才能保证电力行业的健康发展。
关键词：电能质量；改善；措施1电能质量的概念第一，电流质量：该指标反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，实际运行中对电流波形与供电电压相位有非常严格的限制条件，以确保高功率因素运行，提高电能质量，降低线损；第二，电压质量：实际电压和理想电压的偏差。
通过电压质量可以衡量电力企业向电能客户输送的电能合格与否；第三，供电质量。
该指标反映电压质量和供电可靠性，供电企业从客户投诉的反映速度来侧面衡量供电质量。
2电能质量的影响因素及危害2.1谐波谐波问题是当前影响电能质量的主要因素之一，不仅会降低电力设备的利用效率，同样还会由于用电设备、输电设备过热而增强其损耗水平。
同时对于继电保护装置、计算机系统等都会造成明显的干扰，导致其无法正常工作。
2.2电力系统频率偏差电力系统频率偏差将会导致电动机转速出现明显波动，同样也会对传动机械的出力情况产生一定的干扰，部分情况下对感应式电表的误差加大也有一定的解释意义。
上述问题然对社会生产产生严重的干扰，尤其是针对一些精密加工企业来说，电力系统频率偏差所带来的经济损失无疑是非常巨大的。
除此之外，电力系统频率偏差对于发电机组以及输电系统的安全在客观上有一定的负面影响，值得关注。
2.3供电电压偏差电压偏差对于生产和人们的日常生活所具有的影响如下：照明设备使用寿命受到影响；影响电动机工效，增加产品质量波动；变压器损耗增加，使用寿命降低；电子设备控制不正常等等。
2.4三相电压不平衡三相电压不平衡客观上将会导致电机附近发热，同时引起二倍频的附加振动力矩使电机负载能力降低引起以负序分量为启动元件的多种保护误动作；换流设备产生附加的谐波电流；严重降低抵押配电线路中的变压器负载能力，从而导致照明设备使用寿命的快速降低以及线损水平的快速提升。
电力系统中电能质量的分析与改善方法探索
电力系统中电能质量的分析与改善方法探索随着电力系统的发展和电气设备的广泛应用，电能质量问题日益突出。
电能质量的不良会导致电网设备的故障、生产工艺的异常、用户的电器设备损坏等一系列问题。
因此，对于电能质量问题的分析与改善方法的探索显得尤为重要。
电力系统中电能质量的分析是发现问题所在的第一步。
在分析电能质量问题时，需要关注的主要指标包括电压波动、频率偏移、谐波、暂态、电压不平衡等。
其中，电压波动是一种通常会引起用户投诉的问题，其主要表现为电压的瞬间变化。
频率偏移是指电网频率与标称频率之间的差异，它对电动机等负载设备的正常运行有着重要影响。
谐波是指电网中频率为标称频率整数倍的波动，其存在会导致电器设备产生噪音、发热等问题。
暂态是指电能质量在一定时间范围内发生的瞬时变化，主要包括电压暂降、电压暂增等现象。
电压不平衡是指三相电压不等于标称值的情况，其主要影响是使三相负荷不均衡，从而导致电压不稳定。
在电能质量问题分析的基础上，可以采取一系列改善方法。
首先，需要加强电力系统的监测和管理。
通过建立电能质量监测系统，实时监测电能质量指标，并掌握电能质量问题的动态变化情况，以便及时采取相应措施。
其次，可以采取调整电力系统运行参数的方法来改善电能质量。
例如，通过合理调整发电机的励磁系统参数，控制发电机的输出电压波动，减少频率偏移等问题。
同时，通过调整加载模式，减少谐波的影响。
此外，对于电力系统中的容性、电感等频率响应较好的装置，可以采用有源滤波器等电力电子设备来补偿谐波。
另外，提高电网的稳定性和可靠性也是改善电能质量的重要手段。
采用可靠的电力设备和合理的接线方式，能够减少电力系统中的电压不平衡和暂态问题。
此外，多联网配电系统是提高电能质量的有效方法之一，其通过将传统的单一供电电网转变为多个独立运行的供电网络，可以减少电能质量问题的传递和影响范围。
除了上述方法，改善电能质量还可以通过安装滤波器、稳压器、电压调节器等装置来实现。
电力系统电能质量分析与改善
电力系统电能质量分析与改善随着现代社会对电力需求的不断增长，电力系统质量的稳定性和可靠性变得尤为重要。
电能质量是指电能在输送和利用过程中，能够满足不同设备和用户的要求。
然而，由于各种因素的干扰，电能质量问题逐渐凸显出来，例如电压波动、谐波、闪烁和短暂电压变化等。
本文将对电力系统电能质量进行分析，并探讨一些改善电能质量的方法。
一、电能质量分析电能质量问题对电力系统和终端设备都会带来不良影响。
首先，电压波动可能会导致设备损坏。
当电压在短时间内发生大幅度变化时，设备的电路板和元件可能无法承受这种冲击，从而导致设备故障。
其次，谐波会造成电磁干扰，影响其他设备的正常工作。
此外，闪烁和短暂电压变化可能会引起麻烦，例如灯光闪烁、电子设备重启等。
为了对电能质量进行准确分析，我们需要使用专业仪器进行实时监测。
常见的电能质量监测指标包括电压波形、频率、谐波、闪烁和短暂电压变化等。
这些指标可以帮助我们了解电能质量问题的严重程度，并采取相应的改善措施。
二、改善电能质量的方法1. 选用高质量设备：对于关键设备，应尽量选择具有良好电能质量适应能力的设备。
例如，一些电力敏感设备可以通过安装稳压器、滤波器或UPS等设备来提高其工作稳定性，并防止因电能质量问题而导致的损坏。
2. 电力系统优化：对电力系统进行合理设计和规划，可以减少电能质量问题的发生。
例如，增加变电站容量、改善线路负荷分布、优化配电网结构等，都可有效减轻电能质量问题。
3. 谐波滤波技术：谐波滤波器是一种能够滤除电网中存在的谐波电流和电压的装置。
通过将谐波电流和电压进行滤波，可以减少谐波对电力系统和设备的干扰。
谐波滤波器通常由电容器、电感和阻尼器等元件组成，它们能够吸收和降低谐波电流和电压的幅值和相位。
4. 电压稳定器：电压稳定器是一种能够提供稳定输出电压的设备。
当电网中的电压发生波动时，电压稳定器可以自动调整输出电压，以确保电力设备正常工作。
电压稳定器通常由变压器、稳压器和控制系统组成，它们可以抵消电网中的电压波动，并保持输出电压稳定。
电能质量的评估与改善
电能质量对能源效率的影响
电能质量：电压、频率、谐波等参数的稳定程度 能源效率：能源转换和利用的效率 影响关系：电能质量直接影响能源效率 改善措施：提高电能质量，优化能源效率
提高能源效率的措施
优化能源管理：加 强能源消耗监测， 实施能源审计，制 定节能计划
采用高效设备：使 用高效电机、照明 设备、空调系统等， 降低能耗
案例四：某地区通过建设智能电网和优化能源调度，提高了电网能效，降 低了停电风险。
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和闪变等指标
供电可靠性评估：包 括停电时间、停电次 数和供电可靠性指数
等指标
评估工具
谐波分析仪：用于测量谐波 含量和频率
电能质量分析仪：用于测量 电压、电流、频率等参数
功率因数表：用于测量功率 因数
电压暂降记录仪：用于记录 电压暂降事件和持续时间
评估指标
添加 标题
电压质量：电压偏差、电压波动、 电压不平衡
添加 标题
谐波质量：谐波含量、谐波畸变率
添加 标题
电压中断：电压中断次数、电压中 断持续时间
添加 标题
频率质量：频率偏差、频率波动
添加 标题
电压暂降：电压暂降次数、电压暂 降持续时间
添加 标题
电压闪变：电压闪变次数、电压闪 变持续时间
02 电能质量改善
改善措施
提高电压质量：调整电压 水平，减少电压波动和闪
电能质量的评估与改 善
XX,a click to unlimited possibilities
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目录 /目录
01
电能质量评估
02
电能质量改善
03
电能质量监测
04
电能质量管理 体系
传统电能质量分析与改善措施_OK
37
3.5.1 供电可靠性常用指标
➢ 供电可靠性参考指标
– 用户平均故障停电时间—统计期间内，用户的平均 故障停电小时数
– 故障停电平均持续时间—统计期间内，故障停电每 次平均停电小时数
– 平均停电用户数—统计期间内，平均每次停电的用 户数
– 故障停电平均用户数—统计期间内，平均每次故障 停电的用户数
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3.4 电力系统的三相不平衡
3.4.1 三相不平衡的概念
3.4.2 三相不平衡产生的原因 3.4.3 三相不平衡的危害 3.4.4 三相不平衡的标准 3.4.5 改善三相不平衡的措施
26
3.4.1 三相不平衡的概念
➢ 对称和平衡的基本概念 – 对称的m相系统：各相电量（电势、电压或电流） 大小相等而且顺序相邻间的相移等于2/m
Ch3 传统电能质量分析与改善措施
3.1 概述 3.2 电力系统电压 3.3 电力系统频率 3.4 电力系统三相不平衡 3.5 供电中断与供电可靠性
1
3.1 概述
➢ 20世纪70年代以前，电能质量问题主要局限在电 压、频率和连续供电方面
✓ 计算机控制设备及电子装置数量不多 ✓ 非线性负荷和冲击性负荷比例很小
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3.3.4 电力系统频率控制及其调整
➢ 系统异常及故障工况下的频率调整
✓ 按频率自动减负荷 ✓ 遏制电力系统特大功率缺额事故的对策
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3.3.5 电力系统频率检测与评价
➢ 电力系统频率的四种运行工况
✓ 正常运行工况 ✓ 异常运行工况 ✓ 系统同步振荡工况 ✓ 系统失步振荡工况
➢ 电力系统的动态频率 ➢ 电力系统频率的检测 ➢ 电力系统频率的评价
✓ 主题内容与适用范围 – 本标准规定了电力系统频率允许偏差值及其测量 仪器的基本要求。 – 本标准适用于正常运行下标称频率为50Hz的电力 系统。 – 本标准不适用于电气设备的频率允许偏差。
电力系统中电能质量问题的分析与解决
电力系统中电能质量问题的分析与解决随着我国工业化的发展和人民生活水平的提高，对电力质量的要求越来越高。
然而，电力系统中存在的电能质量问题，常常给生产和生活带来不便和损失。
那么，如何分析和解决电力系统中的电能质量问题呢？一、电能质量问题的概念和分类电能质量是指在电力系统中，电能所需的电压、电流、频率和相位等电学量的标准和期望值与实际值之间的偏差程度。
这种偏差会对电力设备和电子设备的性能和寿命造成损害，甚至会造成生产经济和社会生活的损失。
电能质量问题可以分为以下几类：1. 电压问题：常见的电压问题包括电压偏差、电压闪变和电压谐波等。
电压偏差是指电压值偏离标准值的情况，电压闪变是指电源电压出现短时波动而产生的亮度变化，电压谐波是指交流电信号中频率为整数倍基波频率的谐波信号。
2. 频率问题：频率问题是指电源电压的频率变化，如过低、过高或变频等现象。
频率的变化会影响电动机的运行和电子器件的正常工作。
3. 相位问题：相位问题是指电源电压和电流之间的相位差变化。
相位差的变化会影响电能的传输和转换效率。
二、电能质量问题的原因分析电能质量问题来源于多方面因素，主要包括电网供电条件、用户供电条件、用电负载和新能源接入等。
1. 电网供电条件：电网负荷过大、电网配电线路老化和电网扩建等因素会导致电压的不稳定和电压谐波信号的增加，造成电能质量问题。
2. 用户供电条件：用户内部的供电网络质量不佳、设备老化和过载等因素会影响电能质量。
3. 用电负载：用电负载是指用户接入电网时的用电负荷，负载电器的数量、类型和频率都会影响电能质量。
4. 新能源接入：新能源的接入会影响电网电压和电流的稳定性，导致电能质量问题。
三、电能质量问题的解决方法1. 优化电网系统：电网系统应优化配电线路、升级供电设备和平衡负荷，保持电网稳定。
2. 优化用户供电条件：对于用户供电设备老化或过载等情况，应及时更换或增加设备以优化供电条件。
3. 控制用电负载：对于用电负载过载的现象，应减少用电器数量或采取负载平衡的措施，以保持用电负荷的稳定。
第三章 传统电能质量分析与改善措施(与“电压”有关的文档共12张)
例如，对ab相单相负载平衡补偿：
存在的问题：负荷经常变化；另外电感体积大、成本高、损 耗大，实际中实现存在困难。
第十页，共12页。
第三章 传统电能质量问题的分析
六、改善不平衡的措施 可研究的课题：利用系统负载的电感，通过合理选择电
五、改善电压偏差的措施
教材常规措施、手段，电力系统课更详细。应该说合理电
网结构是解决电压问题的根本措施。但实际系统需要综合运用各种 措施、手段。新技术措施：
1）TCSC装置：改善电压、稳定性和送电能力 ……。
第四页，共12页。
第三章 传统电能质量问题的分析
五、改善电压偏差的措施
2）TVR装置：改善复杂配电网电压偏差……。
第七页，共12页。
第三章 传统电能质量问题的分析
3.4 电压三相不平衡
不对称负荷影响估算：
3I2U L %
10Sd
三、三相不平衡度限值
国标规定：PCC点正常允许为 2%，短时不超4%；单用户接入 引起允许值故不平衡：指非对称故障引起、产生的
正常不平衡：包括供电环节（主要是供电线路）不平衡
U2 P+jQ
国标给出的允许限值：P55
三、电压偏差产生的原因
电力系统课学过：如图线路电路和计算公式
因此，无功功率变化（负荷变化）是电压偏差根本原因。 电网结构不合理也会导致电压偏差。
四、电压偏差大的危害
1）对用电设备的影响：……
2）对电网运行的影响：安全、稳定和和经济性……。
第三页，共12页。
第三章 传统电能质量问题的分析
容器的容量和接线方法，实现即调整不平衡电流，又补偿 功率因数的综合补偿。
传统电能质量分析与改善措施
3、电容器 作为无功功率补偿用的电
容器以并联的方式接入系统， 其接线方式如图3-3所示。
电容器只能输出无功功率。其产生无功功率的大
小可表示成
QC
CU
2 2
(3-12）
电容器具有有功功率损耗小、设计简单、容量组
合灵活、安全可靠、运行维护方便、投资省等优点。
所以长期以来电容器一直是电力系统优先采用的无
与同步调相机一样，它们既可以向系统输出无 功功率，也可吸收系统的无功功率。其动态特性 好，调压速度快，调压平滑，而且可实现分相无 功补偿，有功功率损耗也比较小。由于他们由静 止开关元件构成，所以运行维护方便、可靠性较 高。但这类设备价格普遍较高，运行经验较欠缺。
（二）系统调压手段
电力系统是个庞大的系统，其中的负荷难以计数， 无法对其中每个节点的电压进行监视和调整。通常的 做法是选择一些关键性的母线作为电压监视点。如果 将这些母线的电压偏差控制在允许范围内，系统中的 其他节点的电压及负荷电压就能基本满足要求。这些 电压监视点称为电压中枢点。一般选择系统内装机容 量较大的发电厂高压母线，容量较大的变电所低压母 线，以及有大量地方负荷的发电机母线作为电压中枢 点。
U2
U2
线路首末端电压的相量差，即线路的电压降 U
为 (3-4)
U U1 U 2 I (R jX )
将公式(3-3)代入式(3-4)，得
(3-5)
记为 (3-6)
U PR QX j PX QR
U2
U2
U U Z jU H
其中， U和Z U H分别是电压降 的纵分U量和横 分量。其表达式分别为
母线2的无功功率充足，需要向系统
输出无功；电压偏差为负；
无功功率不平衡越严重，电压偏差越大。
电能质量分析与改善设计
电能质量分析与改善设计第一章电能质量概述电能是现代社会的重要能源之一，传统电力系统中，主要采用交流电能传输。
然而，随着电子化、信息化的发展，电网中出现了各种新型负载，电能质量问题也变得日益突出。
电能质量是指电力从生产到使用全过程中，符合用户对电力质量要求的程度，包括电压、电流、频率、谐波、电压暂降、电压闪烁等方面。
所以，对电能质量进行分析与改善设计，成为了电力工程中的一个重要环节。
第二章电网电能质量问题2.1 电网中的不稳定因素电网中各种不稳定因素的存在，是导致电能质量问题产生的主要原因。
其中电网本身的特性、各种负载设备及其运行状态、电源设备的变化，以及由外部传输线路、电磁干扰等引起的电场扰动都会对电能质量造成影响。
2.2 电能质量问题表现(1) 电压变化：包括电压偏差、电压暂降、电压闪烁、电压波动等。
这些变化可以影响负载设备的正常运行，缩短设备寿命，甚至造成设备损坏。
(2) 频率变化：频率高低超出范围，会影响电力系统的稳定性，降低系统工作效率。
(3) 谐波：完成电压、电流中的谐波成份，会使电力系统及其负载产生共振、损坏等故障。
第三章电能质量分析方法3.1 电能质量监测电能质量监测是评估电能质量的有效手段。
可以通过实测数据来监测电力系统的质量状况，对不同的电能质量问题进行定量分析，从而确定针对性的解决方案。
3.2 波形分析波形分析是电能质量分析中常用的一种手段。
通过分析电压、电流在时间轴上的变化曲线，进一步发现系统中的异常或故障。
基于波形分析所得到的曲线，可以进一步采用DSP数字信号处理技术将电压、电流波形分解成基波、次谐波、谐波等不同频率成分，通过比较系统所发出信号与标准波形的差异，进一步确定系统性能是否正常。
3.3 标准和指标分析对于电能质量，国内外都有相应的标准和指标。
分析和比较这些标准和指标，可以确定电能质量问题的性质和严重程度，进而制定改进方案，并验证改进效果。
第四章电能质量改善设计4.1 提高电压质量提高电压质量的方法主要包括提高设备的绝缘能力、改善电源电参数、改进电力系统的运行方式等。
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城市供电可靠率指标
见P80表３－７和３－８， 一般城市或地区：99.96%------3.5h; 重要城市，中心地区：99.99%------53min
2002年北京供电可靠性指标完成情况，供电可靠率：99.97% 2004年仍然为99.97％，低于国际水平。而纽约、东京、香港 达到99.99％以上.根据国际一流城市的要求，大中城市应达到 99.99％。按照北京奥运规划，2008年达到99.99％，运动场馆 达到99.999％。
5、电力系统的频率特性
系统频率特性：系统功率不平衡时，频率 变化的特性。 负荷频率特性：系统频率变化后负荷随之 变化的特性； 发电频率特性：系统频率变化后发电功率 随之变化的特性； 系统频率特性为负荷频率特性、发电频率 特性和电压影响的综合结果。
系统频率调节系数Ks：反应系统功率变化 量与频率变化量之比；为负荷调节系数与 发电调节系数之和。
频率稳定性：系统由于发电和负荷显著功率不平衡导致严 重系统故障后保持静态频率的能力。在保持过程中，控制 装置作用的特性时间又会引起短期频率波动和长期频率波 动现象。
2、设定电力系统的额定运行频率的目的
设定电力系统的额定运行频率（假定此频率能保 证供需平衡）的目的：是考虑到设备制造业的生 产可能性；是使特殊生产者及用户的需求最优化。
单位煤耗，线损，功率因数
静态稳定 暂态稳定 动态稳定
节能增效，市场运行
设备性能调节 系统保护与控制
电能质量就是电力系统稳 态运行过程中各电气特性 参数的具体表现。当其满 足标准指标时，系统为 （优质）合格运行。
3、对电力系统运行三点基本要求的考核指标
保证可靠地连续供电---供电可靠性指标 ：
1) 定性分类：按对可靠性的要求将负荷分为三级； 2) 定量考核：开展可靠性概率统计计算考核。
用户逐渐成为主导。用户通过买卖得到的电力所包含的任何质量 问题都不能不计算在内了。
认识的提高。对于电力系统中时常出现的各种电力干扰现象，通
过实时监测和理论分析与探讨，正在不断深入认识。供用双方的 相互影响与作用越来越紧密。关于电力供应可靠与否，人们正在 探索，试图重新给出定义和具体内容。
5、供电可用率（可靠率指标－RS-1）
2、电力系统正常运行中诸要素关系示意图
系统正常运行应满足的2个条件： 电力安全性 （稳定性）
任一节点的P、Q必须平衡； 各节点和各元件的基本电气 电力充裕性 参数不应超过允许偏差。
电能数量
电力系统可靠性
电力经济性
电能质量 系统正常运行
电力充裕性
电力经济性
电力安全性
系统规划 系统改造 运行方式
电力系统稳定性
“9s” 可靠性指标
3个9 99.9% 4个9 99.99% 5个9 99.999% 6个9 99.9999% 9个9 99.9999999% 适应场合
生活居住
99.91% 8h
累计年停电时间
9h 59min 5min 32s 30ms
工厂 医院、机场 银行 联网市场
国家电网公司十五规划（):
我国新能源电力系统面临的重大问题
电源结构性矛盾突出，规模化波动性、间歇性 新能源发电并网要求火电机组深度调峰。
50.0Hz
50.2 49.8
发 电 常规 电源 发电出力可调节 原动机功率可控 电网
用 电 用电 负荷 用电负荷随机变化 负荷预测精度较高 分布式电源接入
风电
风电功率变化大，预测精度低
1、电力系统频率的基本概念
能把频率控制和保持在允许限值之内，这就要求在系统操作层面
上有大量的功率储备，从而能自动保证在任一时刻，电能消耗和
电能产生之间的平衡，做到频率稳定在规定值。
系统运行人员对系统中每个区域的发电和能耗的有效控制，以及与相 邻区域运行人员的良好协作，共同保证了整个系统的频率稳定在设定 值。
第三章 传统电能质量分析与改善措施
一、电力系统运行特性 二、频率稳定与频率偏差 三、电压稳定与电压偏差 四、三相不平衡
一、电力系统运行特性
1、电力系统的基本任务
电力系统的基本任务是按可接受的质量（Quality）标准、所需 数量（Quantity）的电力，连续（ uninterrupted）地向电力用 户提供电能。可靠性是这一能力的量度。因此，对电力系统 性能的要求通常用可靠性来表征。
6、电压稳定和频率稳定是保证电力系统 正常（稳定）运行的基本条件
电力系统稳定性
频率 电压 连续
功角稳定性
频率稳定性
电压稳定性
电压稳定：系统从一个给定 的初始状态承受扰动后保持 母线静态电压的能力。
小扰动角度稳定性 暂态稳定性
短期（1／n秒） 长期（n分钟）
系统故障无功电源 损失等大扰动 系统负荷少量变化 等小扰动 短期和长期现象
成部分。
供电可靠性系列指标
见《电能质量分析与控制》P79 １. 供电可靠性常用指标 ２. 供电可靠性参考指标
供电中断的性质划分
见《电能质量分析与控制》 P81 预知安排供电中断； 故障供电中断．
传统意义上的供电可靠性仅限于计及长时 间电压中断（一般只考虑持续时间为5min， 个别国家规定为１min).
5. 关于电能质量与供电可靠性
可以讲，过去的电能质量与可靠性概念是十分相似的，常常 用供电质量一言以蔽之。这是因为传统负荷几乎都是线性的和惯 性时间长，如典型设备有照明、加热和电机等；非线性电力电子 装备数量几乎可以忽略不计。所以，它们对短时电压变动是没有 反映的。况且负荷之间多少是相互隔离的，自动过程几乎不存在。 传统电能质量指标在满足稳态电压偏差的条件下，供电水平如何， 通常使用供电可靠性来表征． 概括而言，传统负荷只在电压长时间偏离额定电压值或供电电 压长时间中断时才不能正常工作。
2. 波动负荷对电压特性的影响
• 对公式 3 －2进一步展开并推导，我们可以得到波动负 荷对电压特性影响的关系式。 • 设某一供电系统以简化单线图表示，如图3－1（a）所 示。
U0 ZS
U
U0
PCC
P+jQ
U
U
ZL
I
图中U 为供电系统的无限大电源母线电压，即开路电压；U Z 为公共连接点（ PCC）的母线电压；为 PCC的系统阻抗， Z 为负荷阻抗；P＋jQ 为负荷的复功率。
5. 关于电能质量与供电可靠性
供电可靠性是指，供电系统持续供电的能力．
以往在供电中断的程度与起因等方面与电能质量和用户实际受电情况是分开考 虑的．供电与否是以其电气的物理连接为标志的。 如今，专家们认为，电力供应可靠与否应当以电力系统和电力用户的生产过程 保持连续正常工作，不会因受到电力干扰而中止为准则．因此，供电可靠性应 包含着许多相关内容，需要提供包括电能质量这一重要组成部分在内的广泛意 义上的可靠性评价报告．见6. 还有一种说法，即供电可靠性是供电连续性的具体体现，是电能质量的重要组 成（三要素）部分之一．因此，可靠性指标应是电能质量指标体系中的有机组
相等，并做同步变化。因此也说，（系统稳定运行前提下，）电网中
所有的节点共享同一频率，即所谓系统频率。
动态过程的极端情况下，临界失步，失步和再同步的过程中，系统各
节点的频率不再相等，但在仍能维持同步的系统局部区域内，频率是
相等的。又有了“局部系统频率”的说法。
动态变化的负荷容 量；紧急状态下采 取切负荷保持频率 稳定
优质
4、当代电力系统应当关注的几个相关问题
设备敏感度不同。本微不足道的电压扰动或特性变化可能影响到 控制系统，导致掉闸或误动作。这些敏感设备相互连接在一起， 连接在一个大的电网络中，或一系列自动化过程中。这就意味着， 整个系统与最敏感设备有相同的敏感度了。
市场竞争环境。突出了优质电能的问题。电力成为产品和商品后，
频率在限定范围内变化； 频率是系统供需稳定与 否的晴雨表
增减机电力矩，控 制发电机的调速器， 保证系统总发电容 量
控制系统 蒸汽 (水) 调速器
Loads
Active power
涡轮
发电机
足够的调频功率储备与 有功/负荷控制手段
一个信息量充足、可靠，能提供给系统运行人员所需要的数据的信息网络，是 对系统频率进行实时控制的先决条件—智能电网的核心技术之一
频率稳定：系统由于发电和 负荷显著不平衡或故障引起 严重不平衡后保持系统静态 频率的能力。
二、频率稳定与频率偏差 1、电力系统频率的基本概念
交流电系统运行过程中最重要的指标之一就是供电电 压频率，其定义为规定时间间隔内测量的基波电压波形 重复次数。
从物理意义讲，交流电的频率，是与发电机组的极对数、转速直接相对应的 电频率:
与互联电网非同步连接的系统(例如某些岛屿的供电系统)： (即49-51Hz)， 一星期中95%； (即42.5-57.5Hz)，一星期中100%；
4、电力系统的频率特性
图1是正常运行条件下的频 率变化曲线( 500s内），其 中的显示值都在允许的标 准限值范围内。
考虑到瞬变状态时，要求 频率的大幅度变化能够迅 速减小，使它落在根据系 统安全状态设定的喇叭状 曲线中。图为故障后瞬变 时长900s，频率必须稳定 在f0 ± 20mHz范围内。
日累计偏差，要求保证时钟与电网频率同步正常 运行：
I f f dt
0 24
3、频率质量指标
根据欧洲EN 50160/2006标准，电源电压额定频率是50Hz。 在正常运行条件下，基波频率在10s时间测量的平均值应 在以下范围内： 与互联电网同步连接的系统： (即49.5-50.5Hz)，一年中99.5%； (即47-52Hz)，一年中100%；