电能质量发展现状与前沿问题

电能质量标准－ 电能质量标准－公用电网谐波
谐波危害：建议根据谐波影响的特性， 谐波危害：建议根据谐波影响的特性，将谐波影响划分为 三类， 热影响、冷影响和谐振影响。 三类，即热影响、冷影响和谐振影响。 热影响指因发热而产生的不良影响， 热影响指因发热而产生的不良影响，有长期性和积累 效应，主要是谐波或合成谐波的幅值在起作用。 效应，主要是谐波或合成谐波的幅值在起作用。如对 感应电机和同步电机的影响，电容器组的热效应。 感应电机和同步电机的影响，电容器组的热效应。 冷影响指瞬间产生的不良影响， 冷影响指瞬间产生的不良影响，主要是谐波或合成谐 波的瞬时幅值或相位在起作用。 波的瞬时幅值或相位在起作用。如对继电保护和自动 装置等弱电设备的影响， 装置等弱电设备的影响，对电容器组和绝缘电缆的电 介质的影响等属于此类。 介质的影响等属于此类。 谐振影响指网络的拓扑结构和参数对谐波源激励的一 种响应。在低次谐波下， 种响应。在低次谐波下，未串入电抗器或串入的电抗 器不恰当时并联电容器组不能投入使用或投入后故障 都属于此范畴。 都属于此范畴。
电能质量标准－ 电能质量标准－国外谐波标准
IEC Assessment of Emission Limits for Distorting Loads in MV and HV Power System，IEC 61000-3-6,1996. ， 最主要特点在于设置了系统任意一点上的电压 畸变兼容水平。 畸变兼容水平。 对系统设计来说，规划水平是 对系统设计来说，规划水平是IEC61000-3-6推 推 荐的。规划水平限值要严于兼容水平限值。 荐的。规划水平限值要严于兼容水平限值。 IEC61000-3-6的另一个特点是提出了三级评估 的另一个特点是提出了三级评估 方法。其中的二级评估与IEEE Std.519 相对应。 方法。其中的二级评估与 相对应。
电能质量标准－ 电能质量标准－供电电压偏差
危害 对照明设备的影响。 对照明设备的影响。
电能质量标准－ 电能质量标准－供电电压偏差
危害 对电动机的影响。 对电动机的影响。 对变压器、互感器的影响。 对变压器、互感器的影响。 对并联电容器的影响。 对并联电容器的影响。 对家用电器的影响。 对家用电器的影响。 对其他用电设备的影响。 对其他用电设备的影响。 对电力系统运行的影响。 对电力系统运行的影响。
电能质量问题的起因
用户侧
20%
系统侧 电能质量问题的起因 电能质量引起的经济损失
电力系统引起的电能质量问题绝大多数是电压暂 降。
80 0%
电能质量问题起因出现频率
用户负荷 气候因素（强日照、狂风、暴雨等） 气候因素（强日照、狂风、暴雨等） 配电系统 输电系统 发电系统
电能质量特点
动态性：电能从发电生产到用户消耗是一个整体 其流动 动态性：电能从发电生产到用户消耗是一个整体,其流动 始终处于动态平衡中,并且随着电网结构和负荷的改变而 始终处于动态平衡中 并且随着电网结构和负荷的改变而 不断变换。 不断变换。 相关性：电能不易大量存储,其生产、输送、分配和转换 其生产、 相关性：电能不易大量存储 其生产 输送、 过程直至消耗几乎是同时进行的。 过程直至消耗几乎是同时进行的。当系统处在各种运行状 态时,电能质量一旦不达标 电能质量一旦不达标,相关的设备就会受到不同程度 态时 电能质量一旦不达标 相关的设备就会受到不同程度 的影响。 的影响。 传播性：电力系统是一个复杂的网络 为电能提供了最好 传播性：电力系统是一个复杂的网络,为电能提供了最好 的传输途径。电能传播速度快,电气污染波及面大 电气污染波及面大,会大大 的传输途径。电能传播速度快 电气污染波及面大 会大大 降低相连系统的电能质量。 降低相连系统的电能质量。
电能质量发展现状 与前沿问题
2008-4-8
主要内容
基本概念 理论基础与分析方法 电能质量标准体系 电能质量监测技术 电能质量控制技术 电气化铁路电能质量问题与同相供电 系统
什么是电能质量
目前并没有一个统一的电能质量标准定义 IEC标准对电能质量的定义为 电能质量是 标准对电能质量的定义为:电能质量是 标准对电能质量的定义为 指供电装置在正常工作情况下不中断和不 干扰用户使用电力的物理特性。 干扰用户使用电力的物理特性。 导致供电设备或用户设备故障或不能正常 工作的电流、电压或频率偏差。 工作的电流、电压或频率偏差。
电能质量分析方法
时域分析法 频域分析法 基于变换的方法 傅立叶变换 小波变换法 神经网络法 二次变换法
我国电能质量标准
GB/T12325-2003《电能质量 供电电压允许偏差》 《 供电电压允许偏差》 GB/T15945-1995《电能质量 电力系统频率允许偏 《 差》 GB/T14549-1993 《电能质量 公用电网谐波》 公用电网谐波》 GB/Z17625.4-2000《 GB/Z17625.4-2000《中、高压电力系统中畸变负 荷发射限值的评估》 荷发射限值的评估》 GB/T 15543-1995《电能质量 三相电压允许不平 《 衡度》 衡度》 GB 12326-2000 《电能质量 电压允许波动和闪变》 电压允许波动和闪变》 GB/T 18481-2001《电能质量 暂时过电压和瞬态 《 过电压》 过电压》
电能质量特点
潜在性：电能质量扰动复杂多变 事故诱发条件复杂 事故诱发条件复杂,其质 潜在性：电能质量扰动复杂多变,事故诱发条件复杂 其质 量的下降造成对系统用电设备的损害有时并不立即显现, 量的下降造成对系统用电设备的损害有时并不立即显现 为安全运行留下了隐患。 为安全运行留下了隐患。 复杂性：电能质量的多个指标作用于同一个系统时,综合 复杂性：电能质量的多个指标作用于同一个系统时,综合 给出电能质量的评判标准是非常困难的。 给出电能质量的评判标准是非常困难的。目前尚没有一个 准确和普遍认可的定量评估计算方法。 准确和普遍认可的定量评估计算方法。 整体性。保证电能质量要靠多方努力。要求电力供应方、 整体性。保证电能质量要靠多方努力。要求电力供应方、 电力使用方、设备制造商等共同协作,制定统一和可操作 电力使用方、设备制造商等共同协作 制定统一和可操作 的合适质量标准或单独的供电质量协议,或者按电力用户 的合适质量标准或单独的供电质量协议 或者按电力用户 对电能质量的不同要求实行Hale Waihona Puke Baidu级控制和管理。 对电能质量的不同要求实行分级控制和管理。
电能质量标准－ 电能质量标准－国外谐波标准
美国 IEEE Std519-1981“IEEE Guide for Harmonic Control and Reactive Compensation of Static Power Converters”
IEEE Std519-1992 “IEEE Recommended Practices and Requirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems”
电能质量标准－ 电能质量标准－供电电压偏差
GB/T12325-2003《电能质量 供电电压允许偏差》 《 供电电压允许偏差》 (GB/T12325-90) 基本条款 35kV 及以上供电电压正、负偏差的绝对值之 及以上供电电压正、负偏差的绝对值 绝对值之 和不超过标称电压的 ％ 和不超过标称电压的 10％。如供电电压上下偏 差同号时，按较大的偏差绝对值为衡量依据。 差同号时，按较大的偏差绝对值为衡量依据。 10kV 及以下三相供电电压允许偏差为标称电 压的± ％ 压的±10％。 220V单相供电电压允许偏差为标际称系统电 单相供电电压允许偏差为标际称系统电 压的+7％、－ ％、－10%。 压的 ％、－ 。
电能质量标准－ 电能质量标准－国外谐波标准
英国 Engineering Recommendation G5/3 Limits for Harmonics in the United Kingdom Electricity Supply System，1976 ， Engineering Recommendation G5/4, Planning levels for harmonic voltage distortion and the connection of non-liner equipment to transmission systems and distribution networks in the United Kingdom ，2001
电能质量研究意义
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。 严重危害。 谐波问题是电能质量中的一个重要问题 是电能质量中的一个重要问题。 谐波问题是电能质量中的一个重要问题。一直以 来,电能质量研究也主要集中在与谐波相关的稳态 电能质量研究也主要集中在与谐波相关的稳态 电能质量研究上。 电能质量研究上。 暂态信号中的奇异点和不规则突变通常与系统的 电气参数有着重要的联系。 电气参数有着重要的联系。奇异点检测的目的就 是对故障进行定位,抓住故障特征 抓住故障特征,进而采取适当的 是对故障进行定位 抓住故障特征 进而采取适当的 保护或控制措施。因此,暂态电能质量分析 暂态电能质量分析已成为 保护或控制措施。因此 暂态电能质量分析已成为 研究热点。 研究热点。
电能质量标准－ 电能质量标准－频率偏差
危害 引起电动机转速变化，对纺织、 引起电动机转速变化，对纺织、造纸等行业产 品质量造成影响。 品质量造成影响。 使电动机功率降低，影响生产效率，如电容器 使电动机功率降低，影响生产效率， 无功出力将成比例降低。 无功出力将成比例降低。 影响测量、控制等设备的准确性和工作性能。 影响测量、控制等设备的准确性和工作性能。 将影响发电厂和系统的安全运行。 将影响发电厂和系统的安全运行。
研究现状
国际上对电能质量的研究是从电磁兼容学科入手 。（IEC、IEEE等） 的。（ 、 等 所谓电力系统的电磁兼容性（ 所谓电力系统的电磁兼容性（EMC）指的是电力 ） 系统中的每一个电气设备应在其所处的电磁环境 中正常工作，并减少其对电力系统的干扰。 中正常工作，并减少其对电力系统的干扰。
研究现状 全国环境电磁学学术会议， 。（中国 全国环境电磁学学术会议，1984。（中国 。（ 电子学会、中国电机工程学会、 电子学会、中国电机工程学会、中国铁道 学会 ） 电能质量（国际） 。（全国 电能质量（国际）研讨会 ，2002。（全国 。（ 电压电流等级和频率标准化技术委员会 ） 二十世纪八十年代初，能源、 二十世纪八十年代初，能源、铁道两部联 合对牵引变电所进行测试，主要内容为牵 合对牵引变电所进行测试， 引负荷电能质量问题。 引负荷电能质量问题。
什么是电能质量
IEEE第22标准统筹委员会 电能质量 和其他国际委员会推 第 标准统筹委员会 电能质量)和其他国际委员会推 标准统筹委员会(电能质量 荐用如下术语表述几种主要的电能质量干扰： 荐用如下术语表述几种主要的电能质量干扰： 断电( 断电 interruption) 电压凹陷/凸起 电压凹陷 凸起( voltage sags/swells) 凸起 瞬时脉冲( 瞬时脉冲 transients pulse) 欠电压(over/under voltage) 过/欠电压 欠电压 谐波/谐间波 谐波 谐间波(harmonics/ interharmonics) 谐间波 电压切痕( 电压切痕 voltage notches) 三相不平衡度( 三相不平衡度 imbalance) 电压波动和闪变( 电压波动和闪变 voltage fluctuation and flicker)
电能质量标准－ 电能质量标准－频率偏差
GB/T15945-1995《电能质量 电力系统频率允许偏 《 差》 基本条款 电力系统额定频率为50Hz。 电力系统额定频率为 额定频率 。 电力系统正常频率偏差允许值为 电力系统正常频率偏差允许值为±0.2Hz。当系 频率偏差允许值 。 统容量较小时，频率偏差值可以放宽到± 统容量较小时，频率偏差值可以放宽到±0.5Hz。 。 用户冲击负荷引起的系统频率变动一般不得超过 ±0.2Hz。 。