現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問(wèn)題

1、現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問(wèn)題 HYPERLINK / 北極星電力網(wǎng)技術(shù)頻道 作者:電力論文3 2007-12-24 18:44:06(閱831次) 所屬頻道: HYPERLINK / 電網(wǎng) 關(guān)鍵詞: HYPERLINK /keyword.asp?keyword=%B1%E4%D1%B9%C6%F7 變壓器 HYPERLINK /keyword.asp?keyword=%B5%E7%C4%DC%D6%CA%C1%BF 電能質(zhì)量 HYPERLINK /keyword.asp?keyword=%B5%E7%C4%DC 電能摘要：隨著科學(xué)學(xué)技術(shù)和國(guó)民民經(jīng)濟(jì)的快速速發(fā)展，電能能的需求量也也極大增長(zhǎng)，同同時(shí)電能

2、質(zhì)量量越來(lái)越顯示示其重要性，電電力部門(mén)和用用戶對(duì)電能質(zhì)質(zhì)量的關(guān)注也也日益增加。文文章概述了現(xiàn)現(xiàn)代電能質(zhì)量量的基本問(wèn)題題，首先論述述電能質(zhì)量的的各種概念，然然后綜述電能能質(zhì)量受到關(guān)關(guān)注的主要原原因，最后總總括了相關(guān)的的幾個(gè)問(wèn)題，包包括電能質(zhì)量量指標(biāo)、電能能質(zhì)量惡化的的危害、電能能質(zhì)量的檢測(cè)測(cè)、分析計(jì)算算和改善的方方法，以及標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)和管理等等。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)質(zhì)量電力供應(yīng)應(yīng)電力系統(tǒng)現(xiàn)代社會(huì)中，電電能是一種最最為廣泛使用用的能源，其其應(yīng)用程度成成為一個(gè)國(guó)家家發(fā)展水平的的主要標(biāo)志之之一。隨著科科學(xué)技術(shù)和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)發(fā)展，對(duì)電能能的需求量日日益增加，同同時(shí)對(duì)電能質(zhì)質(zhì)量的要求也也越來(lái)越高。本本文對(duì)現(xiàn)代電電能

3、質(zhì)量的一一些基本問(wèn)題題作一全面概概要的介紹，以以期引起更為為普遍的關(guān)注注和深入探討討。1電能質(zhì)量的概概念一個(gè)理想的電力力系統(tǒng)應(yīng)以恒恒定的頻率(50Hz)和正弦波形形，按規(guī)定的的電壓水平(標(biāo)稱電壓)對(duì)用戶供電電。在三相交交流電力系統(tǒng)統(tǒng)中，各相的的電壓和電流流應(yīng)處于幅值值大小相等，相相位互差1220的對(duì)稱狀態(tài)態(tài)。由于系統(tǒng)統(tǒng)各元件(發(fā)發(fā)電機(jī)、變壓壓器、線路等等等)參數(shù)并并不是理想線線性或?qū)ΨQ的的，負(fù)荷性質(zhì)質(zhì)各異且隨機(jī)機(jī)變化，加之之調(diào)控手段的的不完善以及及運(yùn)行操作、外外來(lái)干擾和各各種故障等原原因，這種理理想狀態(tài)在實(shí)實(shí)際當(dāng)中并不不存在，而由由此產(chǎn)生了電電網(wǎng)運(yùn)行、電電氣設(shè)備和用用電中的各種種各樣的問(wèn)題題，

4、也就產(chǎn)生生了電能質(zhì)量量(PoweerQuallity)的的概念。從普遍意義上講講，電能質(zhì)量量是指優(yōu)質(zhì)供供電。但迄今今為止，對(duì)電電能質(zhì)量的技技術(shù)含義還存存在著不同的的認(rèn)識(shí)，這一一方面是由于于人們看問(wèn)題題的角度不同同，如電力企企業(yè)可能把電電能質(zhì)量簡(jiǎn)單單地看成是電電壓(偏差)與頻率(偏偏差)的合格格率，并且用用統(tǒng)計(jì)數(shù)字來(lái)來(lái)說(shuō)明電力系系統(tǒng)電能999是符合質(zhì)量量要求的；電電力用戶則可可能把電能質(zhì)質(zhì)量籠統(tǒng)地看看成是否向負(fù)負(fù)荷正常供電電；而設(shè)備制制造廠家則認(rèn)認(rèn)為合格的電電能質(zhì)量就是是指電源特性性完全滿足電電氣設(shè)備正常常設(shè)計(jì)工況的的需要，但實(shí)實(shí)際上不同廠廠家和不同設(shè)設(shè)備對(duì)電源特特性的要求可可能相去甚遠(yuǎn)遠(yuǎn)。另一

5、方面面，對(duì)電能質(zhì)質(zhì)量的認(rèn)識(shí)也也受電力系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展水平的的制約，特別別是用電負(fù)荷荷的性能和結(jié)結(jié)構(gòu)，這方面面將在下一節(jié)節(jié)中重點(diǎn)論述述。什么是電能質(zhì)量量？這一研究究領(lǐng)域的許多多文獻(xiàn)和報(bào)告告中使用過(guò)的的相關(guān)術(shù)語(yǔ)如如下1：電壓質(zhì)量(voltaagequaality)即用實(shí)際電電壓與理想電電壓間的偏差差(應(yīng)理解為為廣義偏差，即即包含幅值，波波形、相位等等等)，反映映供電企業(yè)向向用戶供給的的電力是否合合格。此定義義雖然能包括括大多數(shù)電能質(zhì)量量問(wèn)題，但不不能(或不宜宜)將頻率造造成的質(zhì)量問(wèn)問(wèn)題包含在內(nèi)內(nèi)，同時(shí)不含含用電(電流流)對(duì)質(zhì)量的的影響。電流質(zhì)量(curreentquaality)即對(duì)用戶取取用電流提出出

6、恒定頻率、正正弦波形要求求，并使電流流波形與供電電電壓同相位位，以保證系系統(tǒng)以高功率率因數(shù)運(yùn)行。這這個(gè)定義有助助于電網(wǎng)電能能質(zhì)量的改善善，并降低線線損，但不能能概括大多數(shù)數(shù)因電壓原因因造成的質(zhì)量量問(wèn)題，而后后者往往并不不總是由用電電造成的。供電質(zhì)量(qualiityofssupplyy)應(yīng)包含技技術(shù)含義和非非技術(shù)含義兩兩部分：技術(shù)術(shù)含義有電壓壓質(zhì)量和供電電可靠性；非非技術(shù)含義是是指服務(wù)質(zhì)量量(quallityoffserviice)，包包括供電企業(yè)業(yè)對(duì)用戶投訴訴與抱怨的反反應(yīng)速度和電電力價(jià)格(合理性、透透明度)等。用電質(zhì)量(qualityofcomsumption)應(yīng)包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義，

7、如用戶是否按時(shí)、如數(shù)繳納電費(fèi)等，它反映供用雙方相互作用與影響中用電方的責(zé)任和義務(wù)。須指出，在電工工學(xué)中“Powerr”(電力、電電功率等)的的含義是指能能量傳輸?shù)乃偎俾?，它與電電壓和電流的的乘積成正比比，因此不可可能定義這一一物理量的質(zhì)質(zhì)量概念33。實(shí)際上上，供電系統(tǒng)統(tǒng)只能控制電電壓，而不能能控制某一負(fù)負(fù)載汲取電流流。當(dāng)然，系系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)運(yùn)行時(shí)，電壓壓與電流之間間總是存在著著緊密聯(lián)系，盡盡管發(fā)電機(jī)提提供了幾乎正正弦的電壓，但但通過(guò)系統(tǒng)阻阻抗的電流可可能造成對(duì)公公共連接點(diǎn)(PCC)電電壓的擾動(dòng)。此此外系統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)行操作、故故障和雷擊等等也是電壓擾擾動(dòng)的原因。從從這方面講，“Powerquality

8、”不宜使用“電力質(zhì)量”譯名，宜譯為“電能質(zhì)量”。IEEE技術(shù)協(xié)協(xié)調(diào)委員會(huì)已已正式采用“Powerrqualiity”這一術(shù)語(yǔ)，并并且給出了相相應(yīng)的技術(shù)定定義：“合格電能質(zhì)質(zhì)量的概念是是指給敏感設(shè)設(shè)備提供的電電力和設(shè)置的的接地系統(tǒng)是是均適合于該該設(shè)備正常工工作的”。這個(gè)定義義的缺點(diǎn)是不不夠直接和簡(jiǎn)簡(jiǎn)明。文獻(xiàn)2采用的的電能質(zhì)量定定義為：“導(dǎo)致用戶設(shè)設(shè)備故障或不不能正常工作作的電壓、電電流或頻率偏偏差”。這個(gè)定義義較簡(jiǎn)明，也也概括了電能能質(zhì)量問(wèn)題的的成因和后果果，但似乎將將“用戶設(shè)備”改為“用電設(shè)備”更全面一些些。當(dāng)然這里里的“偏差”應(yīng)廣義理解解，甚至應(yīng)包包括供電可靠靠性。2問(wèn)題的由來(lái)改善電能質(zhì)量對(duì)

9、對(duì)于電網(wǎng)和電電氣設(shè)備的安安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)運(yùn)行，保障產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量和科科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及及人民生活和和生產(chǎn)的正常常等均有重要要意義。電能能質(zhì)量直接關(guān)關(guān)系到國(guó)民經(jīng)經(jīng)濟(jì)的總體效效益。因此人人們對(duì)電能質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題的重重視并非近幾幾年的事，只只不過(guò)早期對(duì)對(duì)此認(rèn)識(shí)比較較簡(jiǎn)單，主要要局限在保持持電網(wǎng)頻率和和電壓水平(即靜態(tài)或平平均偏差不過(guò)過(guò)大)上。自自20世紀(jì)880年代以來(lái)來(lái)，隨著新型型電力負(fù)荷迅迅速發(fā)展以及它們對(duì)對(duì)電能質(zhì)量的的要求不斷提提高，電能質(zhì)質(zhì)量才逐漸成成為電力企業(yè)業(yè)和用戶共同同關(guān)心的問(wèn)題題。目前電能能質(zhì)量中某些些問(wèn)題已成為為電工領(lǐng)域的的前沿性課題題，吸引了許許多高等院校校、科研院所所和一大批電電力科技工作作者投入

10、其中中從事開(kāi)拓性性或開(kāi)發(fā)性工工作。歸納起起來(lái)，電能質(zhì)質(zhì)量成為熱門(mén)門(mén)課題的主要要原因有以下下幾方面：(1)為了提高高勞動(dòng)生產(chǎn)率率和自動(dòng)化水水平，大量基基于計(jì)算機(jī)系系統(tǒng)的控制設(shè)設(shè)備和電子裝裝置投入使用用，這些裝置置對(duì)電能質(zhì)量量非常敏感。一一個(gè)計(jì)算中心心失去電壓22s就可能破破壞幾十個(gè)小小時(shí)的數(shù)據(jù)處處理結(jié)果或者者損失幾十萬(wàn)萬(wàn)美元的產(chǎn)值值。當(dāng)今自動(dòng)動(dòng)化設(shè)備的連連續(xù)精加工生生產(chǎn)，不論是是變速拖動(dòng)還還是機(jī)器人，工工作母機(jī)還是是自動(dòng)化生產(chǎn)產(chǎn)線，例如柔柔性制造系統(tǒng)統(tǒng)(FMS)或計(jì)算機(jī)綜綜合制造系統(tǒng)統(tǒng)(CIMSS)，它們對(duì)對(duì)配電系統(tǒng)中中的干擾和異異常非常敏感感，甚至幾分分之一秒的不不正常就可能能在工廠內(nèi)部部造成

11、混亂，這這些用戶對(duì)不不合格電力的的容許度可嚴(yán)嚴(yán)格到122個(gè)周波。(2)現(xiàn)代電力力系統(tǒng)中用電電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)發(fā)生了重大變變化，諸如半半導(dǎo)體整流器器、晶閘管調(diào)調(diào)壓及變頻調(diào)調(diào)整裝置、煉煉鋼電弧爐、電電氣化鐵路和和家用電器等等負(fù)荷迅速發(fā)發(fā)展，由于其其非線性、沖沖擊性以及不不平衡的用電電特性，使電電網(wǎng)的電壓波波形發(fā)生畸變變或引起電壓壓波動(dòng)和閃變變以及三相不不平衡，甚至至引起系統(tǒng)頻頻率波動(dòng)等，對(duì)對(duì)供電電能質(zhì)質(zhì)量造成嚴(yán)重重的干擾或“污染”。FS:PPAGE(3)電能作為為商品在電力力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)機(jī)制下不同的的發(fā)電公司包包括獨(dú)立電能能生產(chǎn)者在發(fā)發(fā)電側(cè)實(shí)行競(jìng)競(jìng)爭(zhēng)，輸配電電系統(tǒng)(即電電力公司)與與發(fā)電分離獨(dú)獨(dú)立經(jīng)營(yíng)管理

12、理，為發(fā)電公公司和用戶提提供轉(zhuǎn)送電能能服務(wù)，用戶戶側(cè)也可以作作為獨(dú)立實(shí)體體參加價(jià)格控控制。這樣一一個(gè)開(kāi)放和鼓鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)的運(yùn)運(yùn)行環(huán)境必然然對(duì)電能質(zhì)量量提出越來(lái)越越高的要求，并并促使電能質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的的發(fā)展和不斷斷完善。3幾個(gè)基本問(wèn)題題3.1電能質(zhì)量量指標(biāo)電能質(zhì)量指標(biāo)是是電能質(zhì)量各各個(gè)方面的具具體描述，不不同的指標(biāo)有有不同的定義義。參考國(guó)際際電工委員會(huì)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)，從電電磁現(xiàn)象及相相互作用和影影響角度考慮慮給出的引起起干擾的基本本現(xiàn)象分類如如下9。(1)低頻頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：諧波、間諧諧波、信號(hào)電電壓、電壓波波動(dòng)、電壓暫暫降與短時(shí)斷斷電、電壓不不平衡、電網(wǎng)網(wǎng)頻率變化、低低頻感應(yīng)電壓壓、交流網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中的直流；(2)

13、低頻輻射射現(xiàn)象：磁場(chǎng)場(chǎng)、電場(chǎng)；(3)高頻傳導(dǎo)導(dǎo)現(xiàn)象：感應(yīng)應(yīng)連續(xù)波(CCW)電壓與與電流、單向向瞬態(tài)、振蕩蕩瞬態(tài)；(4)高頻輻射射現(xiàn)象：磁場(chǎng)場(chǎng)、電場(chǎng)、電電磁場(chǎng)(連續(xù)續(xù)波、瞬態(tài))；(5)靜電放電電(ESD)現(xiàn)象表1給出了美國(guó)國(guó)電子電氣工工程師協(xié)會(huì)(IEEE)關(guān)于電力系系統(tǒng)電磁現(xiàn)象象的種類和特特征，對(duì)表中中列出的各種種現(xiàn)象可進(jìn)一一步用數(shù)字特特征加以描述述：對(duì)于穩(wěn)態(tài)態(tài)現(xiàn)象可利用用幅值、頻率率、頻譜、調(diào)調(diào)制、缺口深深度和面積描描述；對(duì)于非非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可可利用上升率率、幅值、相相位移、持續(xù)續(xù)時(shí)間、頻譜譜、頻率、發(fā)發(fā)生率、能量量強(qiáng)度等描述述。根據(jù)電磁磁干擾現(xiàn)象的的不同特點(diǎn)可可以確定電能能質(zhì)量指標(biāo)，指指標(biāo)的確定

14、應(yīng)應(yīng)有其確切的的含義和物理理特性，這是是一個(gè)有待專專門(mén)研究和完完善的課題。表1電力系統(tǒng)電電磁現(xiàn)象的種種類和特征須指出，電能是是一種特殊產(chǎn)產(chǎn)品，同樣具具有產(chǎn)品的若若干特征，如如可被測(cè)量、其其質(zhì)量可以用用各種指標(biāo)加加以描述等。電電能質(zhì)量與一一般產(chǎn)品質(zhì)量量不同，有如如下特點(diǎn)55：不完全取決決于電力生產(chǎn)產(chǎn)企業(yè)，甚至至有的質(zhì)量指指標(biāo)(例如諧諧波、電壓波波動(dòng)和閃變，三三相電壓不平平衡度)往往往由用戶的干干擾決定；還還有一部分是是由難以預(yù)測(cè)測(cè)的事故和外外力破壞(如如雷擊)引起起的；對(duì)于不同的的供(或用)電點(diǎn)和不同同的供(或用用)電時(shí)刻，電電能質(zhì)量指標(biāo)標(biāo)往往是不同同的。也就是是說(shuō)，電能質(zhì)質(zhì)量在空間和和時(shí)間上均

15、處處于動(dòng)態(tài)變化化之中。特點(diǎn)說(shuō)明，全全面保障電能能質(zhì)量既是電電力企業(yè)的責(zé)責(zé)任，也是用用戶(干擾性性負(fù)荷)應(yīng)盡盡的義務(wù)。我我國(guó)“電力法”第二十八條條規(guī)定：“供電企業(yè)應(yīng)應(yīng)當(dāng)保證供給給用戶的供電電質(zhì)量符合國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)對(duì)公用供電設(shè)設(shè)施引起的供供電質(zhì)量問(wèn)題題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)時(shí)處理”。第三十二二條規(guī)定：“用戶用電不不得危害供電電、用電安全全和擾亂供電電、用電秩序序”。特點(diǎn)說(shuō)明電能能質(zhì)量指標(biāo)宜宜用概率統(tǒng)計(jì)計(jì)結(jié)果來(lái)衡量量，并且需指指明監(jiān)測(cè)點(diǎn)。國(guó)國(guó)內(nèi)外大多取取95概率值值作為衡量依依據(jù)。這樣一一個(gè)指標(biāo)特點(diǎn)點(diǎn)也對(duì)用電設(shè)設(shè)備性能提出出了相應(yīng)的要要求，即電氣氣設(shè)備不僅應(yīng)應(yīng)能在規(guī)定的的標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)內(nèi)正常運(yùn)行，而而且應(yīng)具備承承受

16、短時(shí)超標(biāo)標(biāo)運(yùn)行的能力力。3.2電能質(zhì)量量惡化的危害害關(guān)于電能質(zhì)量指指標(biāo)的惡化對(duì)對(duì)電力系統(tǒng)(包括用戶)的危害研究究已有大量的的成果，有的的研究是針對(duì)對(duì)某個(gè)指標(biāo)(如諧波電壓壓)對(duì)具體設(shè)設(shè)備(如電機(jī)機(jī)、變壓器等等)造成損失失的估算，如如文獻(xiàn)111提出的諧諧波造成的功功率附加損耗耗及電氣設(shè)備備絕緣壽命的的縮短帶來(lái)的的每年等值電電量損失(kkWh)可由由下式計(jì)算：式中T為年運(yùn)行行時(shí)間，khh；PN為設(shè)備的額額定損耗，kkW；K為設(shè)設(shè)備的費(fèi)用,元(RMBB)；Uh*為h次諧波波電壓標(biāo)幺值值；A、B為為電氣設(shè)備諧諧波等值損失失常數(shù)，按不不同設(shè)備和容容量給出(略略)。文獻(xiàn)12引引用了法國(guó)學(xué)學(xué)者(埃列和和卡恩)

17、關(guān)于于頻率和電壓壓對(duì)額定值偏偏差引起的經(jīng)經(jīng)濟(jì)損失估算算方法，認(rèn)為為在任意時(shí)間間段T內(nèi)因參參數(shù)n(這里里指頻率或電電壓值)對(duì)額額定值差n所引起的的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損損失YT為式中N為參參數(shù)平均值對(duì)對(duì)額定值偏差差的方均根值值；為參數(shù)對(duì)平平均值偏差的的方均根值或或標(biāo)準(zhǔn)偏差。由式(3)可見(jiàn)見(jiàn)，參數(shù)對(duì)額額定值差可以以分解為兩個(gè)個(gè)部分，即平平均偏差Np和標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)偏差。顯然，減減小Np可以用穩(wěn)態(tài)態(tài)補(bǔ)償辦法，而而減小則應(yīng)該用動(dòng)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償措施施。同時(shí)從式式(2)可以以看出，提高高供電質(zhì)量的的實(shí)質(zhì)就是減減小有關(guān)電能能質(zhì)量指標(biāo)對(duì)對(duì)其額定值的的偏差。當(dāng)然，要利用式式(2)計(jì)算算實(shí)際經(jīng)濟(jì)損損失YT必須先確定定系數(shù)K，這這是相當(dāng)困難

18、難的，而且KK是一個(gè)變化化范圍相當(dāng)大大的數(shù)值。電能質(zhì)量造成的的損失不僅取取決于指標(biāo)偏偏差大小及其其持續(xù)時(shí)間，還還取決于電網(wǎng)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、地理理?xiàng)l件、運(yùn)行行維護(hù)管理水水平以及用電電負(fù)荷性質(zhì)，要要評(píng)估這方面面的危害宜使使用實(shí)測(cè)和統(tǒng)統(tǒng)計(jì)方法。文文獻(xiàn)4收收集了國(guó)外關(guān)關(guān)于電壓暫降降對(duì)一些設(shè)備備，其中包括括對(duì)可編程控控制器(PLLC)、精密密機(jī)械工具、調(diào)調(diào)速電機(jī)、計(jì)計(jì)算機(jī)等的影影響以及若干干次電壓暫降降對(duì)大型敏感感工業(yè)用戶造造成危害的資資料。文獻(xiàn)7從法國(guó)國(guó)輸配電系統(tǒng)統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)據(jù)(超過(guò)200000個(gè)事事件)說(shuō)明由由于電壓暫降降造成高壓和和中壓系統(tǒng)各各種保護(hù)動(dòng)作作的統(tǒng)計(jì)分布布情況。文獻(xiàn)1引用用了美國(guó)電力力科學(xué)研究

19、院院JaneCClemmeensen的的粗略估計(jì)，認(rèn)認(rèn)為當(dāng)今和電電能質(zhì)量相關(guān)關(guān)的問(wèn)題在美美國(guó)每年造成成的損失高達(dá)達(dá)260億美美元。盡管這這個(gè)數(shù)據(jù)十分分粗略，仍有有很多文章加加以引用。搞清電能質(zhì)量指指標(biāo)惡化造成成的危害對(duì)于于制定相關(guān)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)和和采用相應(yīng)的的技術(shù)措施是是很重要的，有有大量的工作作要做。FS:PPAGE3.3電能質(zhì)量量的檢測(cè)對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行行監(jiān)測(cè)是獲得得電能質(zhì)量信信息的直接途途徑，雖然這這方面的檢測(cè)測(cè)儀器已不少少,但大多數(shù)數(shù)只局限于持持續(xù)性和穩(wěn)定定性指標(biāo)的檢檢測(cè)，而傳統(tǒng)統(tǒng)的基于有效效值理論的監(jiān)監(jiān)測(cè)技術(shù)由于于時(shí)間窗太長(zhǎng)長(zhǎng)，僅測(cè)有效效值已不能精精確描述實(shí)際際的電能質(zhì)量量問(wèn)題，因此此需發(fā)

20、展?jié)M足足以下要求的的新監(jiān)測(cè)技術(shù)術(shù)4：能捕捉快速速(ms級(jí)甚甚至ns級(jí))瞬時(shí)干擾的的波形。因?yàn)闉樵S多瞬間擾擾動(dòng)很難用個(gè)個(gè)別參量(如如有效值)來(lái)來(lái)完整描述，同同時(shí)隨機(jī)性強(qiáng)強(qiáng)，因此需要要采用多種判判據(jù)來(lái)啟動(dòng)量量測(cè)裝置,如如幅值、波形形畸變、幅值值上升率等。需要測(cè)量各次諧波以及間諧波的幅值、相位；需要有足夠高的采樣速率，以便能測(cè)得相當(dāng)高次諧波的信息。建立有效的分析和自動(dòng)辨識(shí)系統(tǒng)，使之能反映各種電能質(zhì)量指標(biāo)的特征及其隨時(shí)間的變化規(guī)律。隨著電力的市場(chǎng)場(chǎng)化和電能質(zhì)質(zhì)量的法規(guī)化化，供電質(zhì)量量將引起越來(lái)來(lái)越廣泛的重重視，開(kāi)發(fā)出出考慮電能質(zhì)質(zhì)量監(jiān)測(cè)的新新的SCADDA系統(tǒng)是配配電能量管理理系統(tǒng)的新研研究方向。這這

21、一領(lǐng)域的難難點(diǎn)將是對(duì)電電流、電壓的的同時(shí)持續(xù)測(cè)測(cè)量，對(duì)質(zhì)量量指標(biāo)的分類類辨識(shí)和統(tǒng)計(jì)計(jì)，數(shù)據(jù)量大大，因此需要要開(kāi)發(fā)強(qiáng)大的的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)進(jìn)行有效管理理。3.4電能質(zhì)量量的分析和計(jì)計(jì)算電能質(zhì)量的分析析計(jì)算涉及對(duì)對(duì)各種干擾源源和電力系統(tǒng)統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述述，需要開(kāi)發(fā)發(fā)相應(yīng)的分析析軟件和工程程方法來(lái)對(duì)各各種電能質(zhì)量量問(wèn)題進(jìn)行系系統(tǒng)的分析，為為改善電能質(zhì)質(zhì)量提供指導(dǎo)導(dǎo)。由于干擾擾源性質(zhì)各異異，電網(wǎng)元件件在不同干擾擾作用下(從從表1可見(jiàn)，干干擾的頻譜從從0Hz到GGHz的廣寬寬范圍內(nèi))呈呈現(xiàn)不同的性性能，因此建建立干擾源和和電網(wǎng)元件(或局部電網(wǎng)網(wǎng))準(zhǔn)確的數(shù)數(shù)學(xué)模型有時(shí)時(shí)困難很大，而而分析計(jì)算的的準(zhǔn)確性不僅僅取決于數(shù)

22、學(xué)學(xué)模型和計(jì)算算方法，還有有賴于電網(wǎng)基基礎(chǔ)資料的可可信度。近年年來(lái)，基于數(shù)數(shù)字技術(shù)的各各種分析方法法已在以下電電能質(zhì)量領(lǐng)域域中得到應(yīng)用用4，6：分析諧波在在網(wǎng)絡(luò)中的分分布；分析各種擾擾動(dòng)源引起的的波形畸變及及在網(wǎng)絡(luò)中的的傳播；分析各種電電能質(zhì)量控制制裝置在解決決相關(guān)問(wèn)題方方面的作用；多個(gè)控制裝裝置的協(xié)調(diào)以以及與其他控控制器的綜合合控制等問(wèn)題題。目前所采用的方方法有三種6：(1)時(shí)域仿真真方法該方法法在電能質(zhì)量量分析中的應(yīng)應(yīng)用最為廣泛泛，其主要的的用途是利用用各種時(shí)域仿仿真程序?qū)﹄婋娔苜|(zhì)量問(wèn)題題中的各種暫暫態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行行研究。目前前較通用的時(shí)時(shí)域仿真程序序主要有EMMTP、EMMTDC、NNETO

23、MAAC、BPAA等系統(tǒng)暫態(tài)態(tài)仿真程序和和SPICEE、PSPIICE、MAATLAB、SSABER等等電力電子仿仿真程序兩大大類。由于這這些仿真程序序在不斷發(fā)展展中，其功能能日益強(qiáng)大，還還可利用它們們進(jìn)行電力設(shè)設(shè)備、元件的的建模和電力力系統(tǒng)的諧波波分析。(2)頻域分析析方法該方法法主要用于諧諧波問(wèn)題的分分析計(jì)算，包包括頻率掃描描，諧波潮流流計(jì)算等。考考慮到一些非非線性負(fù)載的的動(dòng)態(tài)特性，近近年來(lái)又提出出一種混合諧諧波潮流的計(jì)計(jì)算方法，即即在常規(guī)的諧諧波潮流計(jì)算算法基礎(chǔ)上，利利用EMTPP等時(shí)域仿真真程序?qū)Ψ蔷€線性負(fù)載進(jìn)行行仿真計(jì)算，可可求出各次諧諧波動(dòng)態(tài)電流流矢量，從而而得到動(dòng)態(tài)諧諧波潮流解。

24、(3)基于變換換的方法這里里主要指Foourierr變換方法、短短時(shí)Fourrier變換換方法和小波波變換(WTT)方法。作為經(jīng)典的信號(hào)號(hào)分析方法FFourieer變換具有有正交、完備備等許多優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，而且有象象FFT這樣樣的快速Foourierr算法，因此此已在電能質(zhì)質(zhì)量分析領(lǐng)域域中得到廣泛泛應(yīng)用。但在在運(yùn)用FFTT時(shí)，必須滿滿足以下條件件：滿足采樣定定理的要求，即即采樣頻率必必須是最高信信號(hào)頻率的兩兩倍以上；被分析的波波形必須是穩(wěn)穩(wěn)態(tài)的、隨時(shí)時(shí)間周期變化化的。因此，當(dāng)當(dāng)采樣頻率或或信號(hào)不能滿滿足上列條件件時(shí)，利用FFFT分析會(huì)會(huì)產(chǎn)生“旁瓣”和“頻譜泄漏”現(xiàn)象，給分分析帶來(lái)誤差差。此外，由由于

25、FFT變變換是對(duì)整個(gè)個(gè)時(shí)間段的積積分，時(shí)間信信息得不到充充分利用；信信號(hào)的任何突突變，其頻譜譜將散布于整整個(gè)頻帶。為解決上述問(wèn)題題，Gaboor利用加窗窗，提出了短短時(shí)Fourrier變換換方法，即將將不平穩(wěn)過(guò)程程看成是一系系列短時(shí)平穩(wěn)穩(wěn)過(guò)程的集合合，將Fouurier變變換用于不平平穩(wěn)信號(hào)的分分析。由于實(shí)實(shí)際多尺度過(guò)過(guò)程的分析要要求時(shí)頻窗口口具有自適應(yīng)應(yīng)性，即高頻頻時(shí)頻窗大、時(shí)時(shí)窗??；低頻頻時(shí)頻窗小，時(shí)時(shí)窗大，而SSTFT的時(shí)時(shí)頻窗口則固固定不變。因因此，它只適適合于分析特特征尺度大致致相同的過(guò)程程，不適合分分析多尺度過(guò)過(guò)程和突變過(guò)過(guò)程。而且這這種方法的離離散形式?jīng)]有有正交展開(kāi)，難難以實(shí)現(xiàn)高

26、效效算法。小波波變換由于具具有時(shí)頻局部化的的特點(diǎn)，克服服了以上FFFT和STFFT的缺點(diǎn)，特特別適合于突突變信號(hào)和不不平穩(wěn)信號(hào)的的分析。小波波變換作為一一種新的數(shù)字字技術(shù)被引入入工程界后，已已在圖像處理理、數(shù)據(jù)壓縮縮和信號(hào)分析析等領(lǐng)域得到到廣泛應(yīng)用。由由于小波函數(shù)數(shù)本身衰減很很快，也屬一一種暫態(tài)波形形，將其用于于電能質(zhì)量分分析領(lǐng)域，尤尤其是暫態(tài)過(guò)過(guò)程分析領(lǐng)域域?qū)⒕哂蠪FFT、STFFT所無(wú)法比比擬的優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，已有文文獻(xiàn)介紹應(yīng)用用小波變換方方法進(jìn)行電能能質(zhì)量評(píng)估、電電磁暫態(tài)波形形分析和電力力系統(tǒng)擾動(dòng)建建模等電能質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題的研研究。3.5改善電能能質(zhì)量的措施施改善電能質(zhì)量措措施的研究涉涉及面也

27、很廣廣。為減小頻頻率和電壓偏偏差，應(yīng)實(shí)施施電網(wǎng)調(diào)度自自動(dòng)化、無(wú)功功優(yōu)化、負(fù)荷荷控制以及許許多新型的調(diào)調(diào)頻、調(diào)壓裝裝置的開(kāi)發(fā)和和應(yīng)用。近幾幾年在全國(guó)范范圍內(nèi)進(jìn)行的的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改改造工程，也也是提高電能能質(zhì)量的重要要措施。在抑抑制諧波、降降低電壓波動(dòng)動(dòng)和閃變以及及解決三相不不平衡方面，目目前已有幾種種裝置可供選選擇，例如技技術(shù)已相當(dāng)成成熟的無(wú)源濾濾波器、靜止止無(wú)功補(bǔ)償裝裝置(SVCC)等。隨著著高性能的電電力電子元器器件(例如GGTO、IGGBT、LTTT等)的出出現(xiàn)以及微處處理和微電子子技術(shù)、信息息技術(shù)和控制制技術(shù)的發(fā)展展，美國(guó)著名名的電力專家家N.G.HHingorrani于11986年首首次提

28、出靈活活交流輸電系系統(tǒng)(FACCTSFlexiibleACCTranssmissiionSysstem)，也也稱為柔性交交流輸電系統(tǒng)統(tǒng)?；陔娏﹄娮蛹技夹g(shù)的靈活交交流輸電系統(tǒng)統(tǒng)(FACTTS)通過(guò)控控制電力系統(tǒng)統(tǒng)的基本參數(shù)數(shù)來(lái)靈活控制制系統(tǒng)潮流，使使輸送容量更更接近線路的的熱穩(wěn)極限，是是提高輸電系系統(tǒng)輸送容量量的有效措施施。目前主要要的FACTTS裝置有：靜止無(wú)功補(bǔ)補(bǔ)償器(STTATCOMM)、晶閘管管控制的串聯(lián)聯(lián)投切電容器器(TSSCC)、可控串串聯(lián)補(bǔ)償電容容器(TCSSC)、統(tǒng)一一潮流控制器器(UPFCC)等。其中中串聯(lián)補(bǔ)償裝裝置，如TSSSC、TCCSC等能使使輸電線路的的阻抗變小，相相

29、當(dāng)于縮短了了輸電線路的的長(zhǎng)度，因此此是提高系統(tǒng)統(tǒng)輸送容量和和暫態(tài)穩(wěn)定性性的重要手段段；而并聯(lián)補(bǔ)補(bǔ)償裝置STATCCOM，通過(guò)過(guò)與系統(tǒng)進(jìn)行行無(wú)功功率交交換FS:PAGE，以維持線線路電壓恒定定，因此是抑抑制系統(tǒng)電壓壓波動(dòng)、閃變變和提高系統(tǒng)統(tǒng)穩(wěn)定性特別別是電壓穩(wěn)定定性的有力工工具；UPFFC則綜合了了串、并聯(lián)補(bǔ)補(bǔ)償?shù)墓δ?，能能?duì)線路電壓壓、阻抗、相相位進(jìn)行控制制，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)控制潮流、阻阻尼振蕩、提提高系統(tǒng)穩(wěn)定定性等多種功功能。作為FACTSS技術(shù)在配電電系統(tǒng)應(yīng)用的的延伸DFACCTS技術(shù)(又稱CusstomPoower技術(shù)術(shù))已成為改改善電能質(zhì)量量的有力工具具，該技術(shù)的的核心器件IIGBT比GGT

30、O具有更更快的開(kāi)關(guān)頻頻率，并且關(guān)關(guān)斷容量已達(dá)達(dá)MVA級(jí)，因因此DFACCTS裝置具具有更快的響響應(yīng)特性。目目前主要的DDFACTSS裝置有：有有源濾波器(APF)、動(dòng)動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)復(fù)器(DVRR)、配電系系統(tǒng)用靜止無(wú)無(wú)功補(bǔ)償器(D-STAATCOM)、固態(tài)切換換開(kāi)關(guān)(SSSTS)等。其其中APF是是補(bǔ)償諧波的的有效工具；而DVR通通過(guò)自身的儲(chǔ)儲(chǔ)能單元，能能夠在ms級(jí)級(jí)內(nèi)向系統(tǒng)注注入正常電壓壓與故障電壓壓之差，因此此是抑制電壓壓暫降的有效效裝置。表22給出了目前前世界上已投投入運(yùn)行的主主要FACTTS和DFAACTS裝置置，中國(guó)已成成為繼美、日日、德之后第第4個(gè)在大容容量FACTTS裝置研制制與應(yīng)

31、用方面面擁有自主知知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)國(guó)家。表中未未列出APFF應(yīng)用情況。這這方面在國(guó)外外(特別是日日本、美國(guó))產(chǎn)品化程度度較高，應(yīng)用用例子很多。目目前推廣應(yīng)用用上的主要問(wèn)問(wèn)題是產(chǎn)品價(jià)價(jià)格難以為一一般用戶所接接受。3.6電能質(zhì)量量標(biāo)準(zhǔn)電能質(zhì)量指標(biāo)一一般應(yīng)通過(guò)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)形式賦予予明確的定義義并給出其允允許范圍。但但3.1節(jié)所所述的指標(biāo)中中，目前已訂訂出標(biāo)準(zhǔn)的只只有一部分。各種電氣設(shè)備之之間以電磁傳傳導(dǎo)、感應(yīng)和和輻射3種方方式彼此關(guān)聯(lián)聯(lián)并相互影響響，在一定條條件下會(huì)對(duì)設(shè)設(shè)備的正常工工作和人類造造成干擾和危危害。20世世紀(jì)80年代代興起的電磁磁兼容(EMMC)學(xué)科就就是以研究和和解決這方面面問(wèn)題為宗旨旨的。該學(xué)

32、科科的著眼點(diǎn)是是對(duì)干擾的產(chǎn)產(chǎn)生、傳播、接接收、抑制機(jī)機(jī)理以及其相相應(yīng)的測(cè)量、計(jì)計(jì)量技術(shù)進(jìn)行行深入的研究究。在此基礎(chǔ)礎(chǔ)上根據(jù)經(jīng)濟(jì)濟(jì)、技術(shù)最合合理的原則，對(duì)對(duì)產(chǎn)生的干擾擾水平、抗干干擾水平以及及抑制措施作作出明確的規(guī)規(guī)定，使處于于同一電磁環(huán)環(huán)境的設(shè)備都都是“兼容”的。也就是是說(shuō)，一個(gè)設(shè)設(shè)備(或裝置置、系統(tǒng))在在其電磁環(huán)境境中滿意地執(zhí)執(zhí)行其功能，而而又不向該環(huán)環(huán)境中的任何何實(shí)體引入不不能允許的電電磁擾動(dòng)。EMC的基本任任務(wù)是協(xié)調(diào)干干擾發(fā)射者和和承受者之間間的關(guān)系，使使其“兼容”。協(xié)調(diào)的辦辦法就是制訂訂出合理且配配套的規(guī)定值值。協(xié)調(diào)中所所涉及的幾個(gè)個(gè)參數(shù)關(guān)系如如圖1所示。圖圖中橫坐標(biāo)為為獨(dú)立變量，如如

33、頻率、電壓壓偏差值、諧諧波含量、電電壓波動(dòng)和閃閃變值、三相相電壓不平衡衡度等等。實(shí)實(shí)際上某一種種設(shè)備的發(fā)射射水平和抗干干擾水平隨制制造和運(yùn)行狀狀況不同而有有所不同，從從整體上表現(xiàn)現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)的特特性，可以用用概率密度的的方式來(lái)描述述，如圖2所所示。實(shí)際上上EMC水平平是為了達(dá)到到協(xié)調(diào)的目的的而定出的一一個(gè)參考值，有有這一參考值值便可以采用用適當(dāng)?shù)姆椒ǚê驮６?，確確定干擾源的的發(fā)射限值以以及電氣設(shè)備備抗干擾限值值，這從圖11和圖2中可可以一目了然然。因此，不不能把EMCC水平當(dāng)作電電能質(zhì)量施行行的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)對(duì)對(duì)待。事實(shí)上上各國(guó)在制定定電能質(zhì)量標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，均會(huì)會(huì)權(quán)衡電力部部門(mén)和用戶兩兩方的投入比比重，并受制制于電力供求求關(guān)系和技術(shù)術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水水平。然而，對(duì)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)某一規(guī)規(guī)定值作出確確切的技術(shù)經(jīng)經(jīng)濟(jì)估算幾乎乎是不可能的的，而且標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)只可能具有有統(tǒng)計(jì)意義的的合理性。因因此盡管電能能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)至至今尚未統(tǒng)一一(限于篇幅幅，本文不引引證各國(guó)的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn))，但隨隨著國(guó)際貿(mào)易易的發(fā)展和各各國(guó)間技術(shù)交交流的需要，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)的國(guó)際化化趨勢(shì)是不可可避免的。為為了統(tǒng)一各國(guó)國(guó)的有關(guān)電氣氣標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范范