浅论电能质量管理的有关问题

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摘要：结合自己的经验，阐述了电能质量的概念、评价指标，讨论了目前电能质量的监测现状与分析技术，并分析了其主要影响因素，最后论述了目前电能质量的改善方法，供同行借鉴参考。

关键词：电能质量管理；问题；对策

Abstract: combining the experience, this paper expounds the concept of power quality, the evaluation index, also discusses the present situation of electric power quality monitoring and analysis technology, and analyzed the main influence factors, and finally discusses the current power quality improvement methods for reference for the same.

Keywords: power quality management; Problem; countermeasures

中图分类号：O213.1文献标识码：A 文章编号：

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。随着电力系统规模的扩大和电力市场的建立，电能质量问题越来越引起人们的重视。电能既是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能量形式，又是一种由电力

部门向电力用户提供的特殊产品。电能质量是由发电、供电、用电三方共同保证的。电能质量关系着电网的安全、经济运行，其质量的好坏直接影响着用户侧设备能否正常工作。

1.电能质量的概念、主要问题及评价标准

1.1概念

从广义上讲，电能质量是指优质供电。根据美国电气与电子工程师协会(IEEE)标准化协调委员会的技术定义，电能质量问题表现为电压、电流或频率的偏差和造成用户设备的故障或错误动作的任何电力问题。近年来随着研究的深人，电

能质量的研究重点已由传统的电压偏差、三相电压不平衡、电压波动和闪变等转向暂态电能质量、短持续时间电能质量、间谐波与陷波等方面[1]。

1.2主要问题

(1)电压质量问题，主要包括：闪变；瞬肘过电压、跌落；谐波、畸变等。

(2)电流质量问题：主要指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变，包括：流入电网的谐波电流；无功、不平衡负荷电流；低频负荷变化造成的闪烁等。

(3)按稳态电能质量问题以波形畸变为特征分类，主要包括谐波、次谐波、波形下陷以及噪声等；

(4)按动态电能质量问题通常以频谱和暂态持续时间为特征，分脉冲暂态和振荡暂态两大类。动态电能质量问题主要体现为电压质量问题。

1.3评价指标

为评价电能质量，国家技术监督局先后组织制定并颁布了6项电能质量国家标准:GB12325-1990《供电电压允许偏差》；GB/T14549-1993《公用电网谐波》；GB/T15543-1995《三相电压允许不平衡度》；GB/T15945-1995《电力系统频率允许偏差》；GB12326-2000《电压波动和闪变》；GB/T18481-2001《暂时过电压和瞬态过电压》。这些标准是我国公用电网正常运行应满足的条件，为电能质量的治理提供了参考依据。

2.电能质量的监测和分析技术

电能质量监测是解决电能质量问题的重要环节，是保证电力系统安全、可靠、经济及优质运行的技术支撑。

2.1电能质量的监测

通常的电能质量检测方式有连续监测、定期或不定期监测和专项监测3种。

(l)连续监测。一般用于重要变电站的公共供电点的监测。监测指标包括:供电频率、电压偏差、三相电压不平衡度、谐波等。

(2)定期或不定期监测。适用于需要掌握供电质量而不需要连续监测或不具备连续监测条件的监测方式。

(3)专项监测。主要适用于干扰源设备接人电网(或容量变化)前后的电能质量监测，用以确定电网电能质量指标的背景状况和干扰发生的实际量，或者验证技术措施的效果。

2.2电能质量的分析技术

目前电能质量分析技术主要分为时域、频域和变换域3种。

2.2.1时域分析

时域分析是电能质量分析中最常用的一种方法，采用各种仿真软件在时域条件下，搭建相应的电路模型，通过模型参数的正确选择，来对电能质量的各种暂态现象进行分析研究。时域分析的优点:技术上容易实现，有大量的仿真软件可

以选择，使用方便。缺点:仿真的步长选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外，在模仿开关的开、合过程时，易引人分析误差[2]。

2.2.2频域分析

频域分析是以信号的频率为基准对电压、电流波形进行分析，因此在电能质量的谐波问题上得到普遍应用。其分析技术包括频率扫描、谐波潮流计算等。

频率扫描是通过向所需要研究的节点注入幅值为1的电流，其余节点注人的电流值为0，所以求解节点的电压在幅值上等于该节点谐波输入阻抗或者相应各节点间的转移阻抗。谐波潮流计算可以分析谐波在系统的分布情况。这种方法虽然简单，但在某些情况下，模型误差较大。由于常规方法不能反映非线性负载动态特性，便提出一种混合谐波潮流计算法，它可精确描述其动态特性，但是计算量大，求解过程复杂。

2.2.3变换域分析

随着信号处理技术的发展，基于变换的电能质量分析方法如下。

(l)傅立叶变换。是信号分析技术常用的经典频谱分析方法，实际电能质量分析应用的是快速傅立叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)。但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,而且计算效率不高。

(2)小波变换。作为一种新的数字技术被引人工程界后，已在图像处理、数据压缩和信号分析等领域得到广泛应用。该算法具有时一频局部化的特点，克服了FFT 和短时傅立叶变换(Short-time Fourier Transform，STFT)的缺点，在暂态分析领域有突出的优势。

(3)神经网络分析。基于神经网络理论提出的一种全新的分析方法，具有自学习和自适应等特点，分析时只考虑输人一输出关系，简化了精确数学模型的建立。利用有效的监测手段和分析技术可以适时地监测和分析电能质量状况，为电

能质量的改善提供可靠保证。

3.现代电能质量的管理

电能质量管理的目的主要是减少断电次数(或时间)和电压、波形故障，保

证电能质量达到要求。

3.1建立管理标准

只有电能质量管理的标准统一化，才能保证电能质量管理的可行性，才能

保证用户的电能质量和电力企业的经济效益。标准的制定不一定需要通用性，但是需要把区域因素和主要负荷区因素相结合考虑，制定供、用电双方都能够

接受的标准。

3.2安装监测装置

合理的在配电网中安装在线式电能质量监测装置，然后实时的把在线观测得到的数据传送给上层控制中心站，上层中心站把数据存储、汇总、统计分析，得到电网的情况，从而制定整改计划[3]。

3.3强化谐波和无功管理

按公用电网谐波GB/T14549-1993标准对区域电网的现有谐波源和新增的谐

波源实行严格管理，当谐波源产生的谐波电流或使公共连接点的谐波电压超出

标准规定的允许值时，按就地治理的原则治理。保证电网无功平衡，在坚持就

地分散和线路集中补偿相结合的原则的基础上优化无功补偿。

3.4柔流输电

柔流输电技术(FACTS)是基于现代电力电子技术改造交流输电的技术，

它对交流电的无功(电压)、电抗和相角可以进行控制，从而能有效提高交流系

统的安全稳定性，使传统的交流输电系统具有更高的柔性和灵活性，使输电线

路得到充分利用，以满足电力系统安全、可靠和经济运行的目标。它可以用可靠性很高的电力电子器件代替传统元件中的机械式高压开关，以期实现输送功率的合理分配，电压的合理控制，降低功率损耗和发电成本，大幅度提高系统稳定性，可靠性。此项技术是实现电力系统安全经济、综合控制的重要手段，被认为是21世纪初可以实施的技术改革措施，已成为当今先进国家电力界研究的热点。

3.5建立电能质量管理信息系统

通过电能质量监测装置得到的现场数据零散、随即，这迫切需要一套电能

质量管理信息系统，利用网络的资源来有效地来实现电能质量数据的系统管

理、综合分析、网络共享及分类查询。

4.结语

总而言之，电能质量问题随着用电负荷结构的变化出现,并逐步引起了相关研究人员的重视,如何提高电能质量,对于保证生产生活的正常进行并减少损失有着重要意义。电能质量问题终究是电力用户的生产需求驱动的,通过加强电能质量标准的制定和实施,逐步完善电能质量监督管理法规体系；促进设备制造厂家提高其设备与电源系统的兼容性；促进电力用户在为提高产品生产率使用高性能设备的同时,严格限制对电源系统和其他设备的电磁干扰；促进供电部门加强电能质量的技术监督与电网的运行管理；采用先进的技术措施,推动电能质量监测与控制的研究和开发,是为了保证提供合格的电能和优质的服务。

参考文献:

［1］孙振涛.浅论电能质量管理的创新[Ｊ].中国电力008(2)。

［2］肖明辉.电能质量管理研究[Ｊ].电网技术2010(12)。

［3］包艳琴.电能质量管理要点研究[Ｊ].经营管理者，2010(6)。

［4］范飞.论电能质量管理的问题和对策[Ｊ].科技资讯，2011(1)。

［5］秦永继.电能质量管理的发展研究[Ｊ].城市建设，2011(5)。