發(fā)布時(shí)間：2022-02-04 05:26:48
序言：寫作是分享個(gè)人見(jiàn)解和探索未知領(lǐng)域的橋梁，我們?yōu)槟x了8篇的電能質(zhì)量分析樣本，期待這些樣本能夠?yàn)槟峁┴S富的參考和啟發(fā)，請(qǐng)盡情閱讀。
[關(guān)鍵詞]電能質(zhì)量；分析；技術(shù)研究；實(shí)踐；支持向量機(jī)
中圖分類號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）47-0254-01
在電力系統(tǒng)發(fā)展的早期，地理負(fù)荷的組成比較簡(jiǎn)單，主要由同步電動(dòng)機(jī)、異步電動(dòng)機(jī)和各種照明設(shè)備等線性負(fù)荷組成，因此衡量電能質(zhì)量的指標(biāo)也比較簡(jiǎn)單，主要由頻率偏差和電壓偏差兩種。然而，隨著多種、大型高科技機(jī)電的使用，對(duì)電能的質(zhì)量要求不斷增高。為了確保提供更好質(zhì)量的電能，就必須解決電壓偏差、頻率偏差、諧波偏差、電壓波動(dòng)和閃變、三相電壓不平衡等問(wèn)題。在想辦法供應(yīng)優(yōu)質(zhì)電能的最初，要掌握電能質(zhì)量分析方法、電能質(zhì)量擾動(dòng)的因素原因以及采取怎樣的措施進(jìn)行改變和完善。下面就大家一起來(lái)進(jìn)行探討一下。
1.電能質(zhì)量分析方法
電能質(zhì)量問(wèn)題主要的分析方法可分為時(shí)域仿真、頻域分析和基于數(shù)學(xué)變換的分析方法三種。在這三種方法中，時(shí)域仿真方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛，主要用途為利用時(shí)域仿真程序?qū)﹄娏ο到y(tǒng)電能質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究分析。電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、保護(hù)電氣環(huán)境、保障電力用戶正常使用電能的基本技術(shù)規(guī)范。
1.1 時(shí)域仿真法
利用暫態(tài)仿真程序可以對(duì)電容投切造成的暫態(tài)現(xiàn)象、電弧爐造成的電壓波動(dòng)等電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行分析，還可以對(duì)電力系統(tǒng)的各種控制器以及控制策略進(jìn)行仿真分析。利用時(shí)域仿真計(jì)算的缺點(diǎn)是仿真步長(zhǎng)的選取決定了可模擬的最大頻率范圍，因此必須事先知道暫態(tài)過(guò)程的頻率覆蓋范圍。
1.2 頻域仿真法
頻域分析方法主要用于電能質(zhì)量中諧波問(wèn)題的分析，利用常規(guī)的諧波潮流計(jì)算，分析諧波在系統(tǒng)中的分布情況。這種方法簡(jiǎn)單，適用于大多數(shù)情況，因此在實(shí)際諧波潮流計(jì)算中的應(yīng)用較多。
1.3 電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法
電能質(zhì)量數(shù)學(xué)變換的分析方法主要指傅立葉變換方法、短時(shí)傅立葉變換方法、矢量變換方法、小波變換方法、瞬時(shí)無(wú)功理論以及基于支持向量機(jī)等。其中最為廣泛應(yīng)用的是基于支持向量機(jī)的方法。下面重點(diǎn)介紹一下基于支持向量機(jī)的方法。
2.基于支持向量機(jī)的電能質(zhì)量擾動(dòng)分析
電能質(zhì)量分類一般步驟是對(duì)電能擾動(dòng)進(jìn)行傅立葉變換或小波變換等數(shù)學(xué)變換，提取特征量，建立分類規(guī)則進(jìn)行分類。目前常用于電能質(zhì)量擾動(dòng)分類的方法有貝葉斯方法、BP、專家系統(tǒng)、模糊邏輯、綜合數(shù)值評(píng)判理論等。最初用來(lái)解決模式識(shí)別問(wèn)題，隨著ε-不敏感損失函數(shù)的引入，已被拓展為解決線性、非線性回歸問(wèn)題估計(jì)問(wèn)題。電能質(zhì)量分析中的電能質(zhì)量擾動(dòng)分類實(shí)際上就是模式識(shí)別問(wèn)題，利用基于回歸估計(jì)的諧波分析模型也可以對(duì)諧波和間諧波進(jìn)行分析。因此將該方法引入電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析中，應(yīng)用在諧波分析、擾動(dòng)分類、擾動(dòng)定位、擾動(dòng)信號(hào)壓縮、電能質(zhì)量診斷等領(lǐng)域，這是值得探求的問(wèn)題。
支持向量機(jī)理論可以方便快捷地對(duì)電能擾動(dòng)進(jìn)行分類，但是如果要準(zhǔn)確得出各種擾動(dòng)的具體特征量，如跌落的幅值，相角突變等只有通過(guò)對(duì)擾動(dòng)波形實(shí)時(shí)采樣、特征計(jì)算得到。論文下面內(nèi)容就是利用單片機(jī)設(shè)計(jì)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置，除監(jiān)測(cè)常規(guī)電能質(zhì)量指標(biāo)外，還利用單相電壓變換平均值法監(jiān)測(cè)跌落、瞬態(tài)中斷等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)。
3. 電能質(zhì)量控制的具體實(shí)踐
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要考慮的是要具有很強(qiáng)的處理能力，以滿足電能質(zhì)量重大數(shù)據(jù)量的運(yùn)算要求。系統(tǒng)必須易于實(shí)現(xiàn)、靈活，具有通信功能，便于系統(tǒng)集成和高級(jí)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。
3.1 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
3.1.1跌落等動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的監(jiān)測(cè)算法
（1）均方根值計(jì)算法
（公式1）
（2）基波分量法
（公式2）
3.2 常規(guī)電能質(zhì)量指標(biāo)的監(jiān)測(cè)
對(duì)諧波、三相不平衡、電壓電流均方根值、有功無(wú)功等的監(jiān)測(cè)也進(jìn)行了程序設(shè)計(jì)，由于其監(jiān)測(cè)原理在其他文獻(xiàn)己多有介紹，這里不在重復(fù)。只給出諧波和三相不平衡的流程圖，如圖2所示。
3.3 實(shí)踐應(yīng)用
（1）電壓轉(zhuǎn)換電路
以a相為例，a相電壓轉(zhuǎn)換電路如圖3所示。
（2）電流轉(zhuǎn)換電路
電流轉(zhuǎn)換電路主要由電流互感器、運(yùn)放等組成。如圖4所示。
由于篇幅有限，其他設(shè)計(jì)不再一一贅述。
4 結(jié)束語(yǔ)
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，輕工業(yè)與重工業(yè)并駕齊驅(qū)，電能的需求不斷增加，電能質(zhì)量問(wèn)題頻頻出現(xiàn)也越來(lái)越受到關(guān)注。當(dāng)然，問(wèn)題也不僅僅這些，電能質(zhì)量問(wèn)題同電力系統(tǒng)自身的發(fā)展同步并隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展而不斷增添新的內(nèi)容。開(kāi)展電能質(zhì)量的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的全面質(zhì)量控制，已經(jīng)成為許多電力公司的共同愿望和實(shí)際行動(dòng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 姚建剛，郭知非，陳錦攀.基于小波和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電能擾動(dòng)分類新方法[J].電網(wǎng)技術(shù).2012（05）.
其主要作用如下：
測(cè)試分析功能。基本參數(shù)測(cè)量：包括三相電壓、電流、功率、功率因數(shù)等。 電網(wǎng)頻率、電壓基波及諧波幅值、相位、功率、阻抗、 電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、調(diào)幅波波形頻譜分析。三相電壓不平衡度。數(shù)據(jù)管理功能。測(cè)試分析結(jié)果，統(tǒng)計(jì)結(jié)果等數(shù)據(jù)文件的存貯、調(diào)用、遠(yuǎn)傳等。圖形功能。輸出各種電壓波形圖、調(diào)幅波波形圖、頻譜圖及頻率、諧波、電壓波動(dòng)與閃變、負(fù)序分量等各種變化曲線，并可移動(dòng)、壓縮、放大。
（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）
【關(guān)鍵詞】啟發(fā)式；案例教學(xué)；課程改革；創(chuàng)新
電能作為一種特殊的商品，其質(zhì)量受到越來(lái)越多的關(guān)注，電能質(zhì)量已經(jīng)成為評(píng)估電力系統(tǒng)運(yùn)行水平的重要內(nèi)容，電能質(zhì)量的改善對(duì)于電網(wǎng)和用戶電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展有重要意義。
影響電能質(zhì)量的主要因素有：諧波、電壓波動(dòng)與閃變、頻率波動(dòng)、三相不平衡和過(guò)電壓等。由于電力系統(tǒng)的發(fā)、供、用的實(shí)時(shí)性，電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量始終處于動(dòng)態(tài)變化中，電能質(zhì)量擾動(dòng)具有潛在的危險(xiǎn)性和廣泛傳播性，越來(lái)越多的用戶成為保證電能質(zhì)量的主體，對(duì)電能質(zhì)量的綜合評(píng)估非常困難，控制和管理電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及電力系統(tǒng)、電力電子、計(jì)算機(jī)等技術(shù)的綜合應(yīng)用，為了適應(yīng)當(dāng)代科技發(fā)展對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)高素質(zhì)人才的培養(yǎng)需求，上海電力學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱我校）開(kāi)設(shè)“電能質(zhì)量分析與控制”研究生課程。
1課程簡(jiǎn)況與教學(xué)內(nèi)容設(shè)置
“電能質(zhì)量分析與控制”課程屬于電氣工程專業(yè)的選修課，2個(gè)學(xué)分，32 個(gè)學(xué)時(shí)，面向碩士研究生開(kāi)設(shè)。根據(jù)電能質(zhì)量分析與控制這一專業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)結(jié)合我校研究生主要就業(yè)方向?yàn)榭h市級(jí)供電企業(yè)及相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)單位，課程教學(xué)內(nèi)容主要包括如下方面：
（1） 電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法
介紹功率理論的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，詳細(xì)講述瞬時(shí)無(wú)功功率理論以及基于該理論的pq諧波檢測(cè)方法和ip-iq諧波檢測(cè)方法，介紹基于傅里葉頻域分析、小波分析的諧波檢測(cè)方法。
（2） 傳統(tǒng)電能質(zhì)量的基本內(nèi)容
介紹電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡和供電可靠性、電壓波動(dòng)與閃變等傳統(tǒng)電能質(zhì)量問(wèn)題現(xiàn)象、機(jī)理、原因及評(píng)估方法。
（3） 波形畸變和電力諧波
介紹電力系統(tǒng)諧波的來(lái)源、危害及相關(guān)治理措施，分析典型非線性電力電子裝置的輸入電流特性，例如典型整流器裝置的輸入側(cè)諧波特性。
（4） 電能質(zhì)量控制技術(shù)
介紹典型的串聯(lián)型、并聯(lián)型及混合型有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、電流波形控制技術(shù)和電壓控制策略、主電路參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法等。
（5） 電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)和方法
介紹電力系統(tǒng)電能質(zhì)量評(píng)估方式的分類、流程、方法及評(píng)估指標(biāo)。
目前該課程采用的教材為文獻(xiàn)[1-2]，授課方式采用PPT和板書相結(jié)合的方式，課程內(nèi)安排2-3次大型作業(yè)，閉卷考試。由于電能質(zhì)量這一領(lǐng)域的特殊性及電力行業(yè)的快速發(fā)展變化，加快對(duì)本課程的教學(xué)改革勢(shì)在必行。
2教改思路與方案設(shè)計(jì)
本次教改研究遵循系統(tǒng)性的思路，從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、考核體系等方面入手開(kāi)展方案設(shè)計(jì)。
（1）拓展教學(xué)內(nèi)容、聚焦熱點(diǎn)難點(diǎn)
由于電能質(zhì)量分析與控制這一課程既涵蓋經(jīng)典的數(shù)學(xué)分析方法又有鮮活的行業(yè)動(dòng)態(tài)，在有限的教學(xué)課程內(nèi)不可能面面俱到，這也不符合研究生教學(xué)重視能力培養(yǎng)的根本宗旨。基于此，本課程教學(xué)內(nèi)容上進(jìn)行了拓展和聚焦：1）在現(xiàn)有教材的基礎(chǔ)上，引入國(guó)外經(jīng)典教材[3]，夯實(shí)學(xué)生對(duì)基本工具的掌握；2）聚焦最新的行業(yè)動(dòng)態(tài)，精煉教學(xué)內(nèi)容，將新能源相關(guān)電能質(zhì)量問(wèn)題、新型敏感負(fù)荷電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行聚焦。
（2）以點(diǎn)帶面、強(qiáng)化啟發(fā)引導(dǎo)
教學(xué)中只對(duì)相關(guān)方法和問(wèn)題進(jìn)行提綱挈領(lǐng)式的宏觀指導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的能力。這要求授課教師要全面系統(tǒng)的綜合評(píng)估該課程內(nèi)容的基礎(chǔ)上，選擇關(guān)鍵的教學(xué)點(diǎn)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行點(diǎn)撥。
（3）著眼工程實(shí)際、豐富案例研究
結(jié)合學(xué)校科研課題和行業(yè)中出現(xiàn)的電能質(zhì)量問(wèn)題，建設(shè)電能質(zhì)量分析案例庫(kù)。以事實(shí)素材為基礎(chǔ)，建立實(shí)際情境，以明確的目標(biāo)來(lái)驅(qū)動(dòng)學(xué)生開(kāi)展學(xué)習(xí)、思考和交流，激發(fā)學(xué)生潛能，體驗(yàn)成功過(guò)程。教學(xué)中采用分組，每組完成1個(gè)案例的問(wèn)題原因分析、仿真重現(xiàn)、解決方法的完成，引導(dǎo)學(xué)生將工程問(wèn)題提升為科學(xué)問(wèn)題[4-5]。
3教學(xué)方法與實(shí)踐
（1）經(jīng)典理論的多媒體綜合教學(xué)
電能質(zhì)量分析相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)方法如傅里葉分析、小波理論、瞬時(shí)無(wú)功理論等對(duì)于學(xué)生深刻掌握該課程基礎(chǔ)并進(jìn)行相關(guān)研究至關(guān)重要。為學(xué)好數(shù)學(xué)基礎(chǔ)理論，本部分教學(xué)要求學(xué)生課前完成對(duì)高等數(shù)學(xué)等基礎(chǔ)數(shù)學(xué)理論的學(xué)習(xí)，并利用國(guó)內(nèi)外相關(guān)網(wǎng)絡(luò)課堂（如斯坦福大學(xué)傅里葉變換視頻教程）進(jìn)行課前學(xué)習(xí)，課堂教學(xué)采用板書和PPT授課相結(jié)合的方式開(kāi)展，帶領(lǐng)學(xué)生推導(dǎo)經(jīng)典理論，指導(dǎo)學(xué)生采用MATLAB仿真軟件對(duì)相關(guān)理論的應(yīng)用進(jìn)行仿真，以達(dá)到精通經(jīng)典理論和工具的目的。
（2）案例庫(kù)建設(shè)
我校是全國(guó)三大電力院校之一，已有60多年的建校史，和電力行業(yè)存在血濃于水的天然聯(lián)系，在人才培養(yǎng)、科研攻關(guān)等方面有著廣泛的合作。基于此，將教師課題研究、供電企業(yè)各種電能質(zhì)量事件進(jìn)行匯總整理，形成課程案例庫(kù)，案例庫(kù)包括電能質(zhì)量事件的現(xiàn)象、電網(wǎng)主要參數(shù)、事件過(guò)程、原因分析及解決方案。內(nèi)容主要包括：1）居民電能質(zhì)量案例庫(kù)，涵蓋諧波、三相不平衡和過(guò)電壓、雷擊浪涌等方面，如2013年上海市電力公司發(fā)生了若干次日本制造虎牌電飯煲不能正常工作事件；2）工業(yè)電能質(zhì)量案例庫(kù)，涵蓋諧波、電壓波動(dòng)與閃變等方面，如上海浦東日立集團(tuán)諧波超標(biāo)事件、浙江常山中頻爐和紡織廠共線跳閘事件、軌道交通電能質(zhì)量問(wèn)題等；3）新能源并網(wǎng)電能質(zhì)量案例庫(kù)，涵蓋不同規(guī)模的風(fēng)電、光伏及儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)電能質(zhì)量問(wèn)題等；4）交直流混合電網(wǎng)電能質(zhì)量案例庫(kù)，涵蓋特高壓直流系統(tǒng)、柔性直流系統(tǒng)等的電能質(zhì)量事件；5）敏感性負(fù)荷的電能質(zhì)量案例庫(kù)，如上海音樂(lè)廳不明原因反復(fù)跳閘事件、電動(dòng)汽車充電設(shè)施電能質(zhì)量問(wèn)題事件；6）電能質(zhì)量控制技術(shù)案例庫(kù)，如有源電力濾波器設(shè)計(jì)方案等。
（3）案例教學(xué)實(shí)施
在完成經(jīng)典理論的教學(xué)后，對(duì)專業(yè)知識(shí)采用啟發(fā)式案例教學(xué)方法，主要步驟如下：1）布置學(xué)生完成相關(guān)專業(yè)知識(shí)的理論自學(xué)，如講授電力系統(tǒng)諧波問(wèn)題時(shí)布置學(xué)生完成諧波基礎(chǔ)知識(shí)、分析方法的學(xué)習(xí)；2）安排學(xué)生分組進(jìn)行諧波測(cè)試，教學(xué)時(shí)安排學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)室錄波儀、電流鉗、LABVIEW軟件等工具分組測(cè)試不同諧波源的諧波發(fā)射水平，如我校實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的光伏系統(tǒng)、儲(chǔ)能系統(tǒng)、電動(dòng)汽車充電設(shè)施、各種家用電器等的諧波發(fā)射數(shù)據(jù)，并在SIMULINK環(huán)境下進(jìn)行仿真驗(yàn)證，完成測(cè)試報(bào)告，每組一種或兩種負(fù)荷，學(xué)生必然通過(guò)自學(xué)深刻理解諧波基礎(chǔ)理論、傅里葉分析等基礎(chǔ)理論，并完全掌握諧波測(cè)試方法和仿真方法；3）下達(dá)案例，每3-5個(gè)學(xué)生一組，將案例庫(kù)中的該部分案例下達(dá)給學(xué)生，布置其按照電網(wǎng)參數(shù)搭建仿真模型，重現(xiàn)問(wèn)題，如虎牌電飯煲不能正常工作事件，讓學(xué)生將當(dāng)時(shí)電網(wǎng)錄波數(shù)據(jù)、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、虎牌電飯煲電氣模型進(jìn)行構(gòu)建，重現(xiàn)問(wèn)題，以身臨其境的方式學(xué)習(xí)該案例中涉及到的知識(shí)；4）交流與共享，限于教學(xué)時(shí)間的限制，不可能每個(gè)案例每個(gè)學(xué)生都能涉及，以課內(nèi)講座的形式實(shí)現(xiàn)共享，學(xué)生以PPT的形式圖文并茂的介紹給其它同學(xué)，達(dá)到共同學(xué)習(xí)的目的。操作中，案例教學(xué)存在一定的難度，在學(xué)生遇到問(wèn)題的時(shí)候需要教師及時(shí)點(diǎn)撥，提供案例數(shù)據(jù)，指點(diǎn)方法。
（4）前沿跟蹤
估計(jì)跟蹤前沿和不斷創(chuàng)新是研究生教學(xué)的重點(diǎn)，本課程要求學(xué)生在案例學(xué)習(xí)的同時(shí)將該領(lǐng)域的前沿成果論文進(jìn)行集體解讀，形成綜述報(bào)告，必要時(shí)形成英文版綜述報(bào)告，并采用英語(yǔ)交流，達(dá)到學(xué)生閱讀能力、寫作能力和交流能力的綜合鍛煉。
4結(jié)論
在電能質(zhì)量分析與控制教學(xué)中，通過(guò)精煉教學(xué)內(nèi)容提高了教學(xué)重點(diǎn)，采用啟發(fā)式的案例教學(xué)方法，教師由“說(shuō)教者”變成“點(diǎn)撥者”，學(xué)生由聽(tīng)眾變成身臨其境的學(xué)習(xí)主體。通過(guò)這一教學(xué)實(shí)踐，學(xué)生的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)得到夯實(shí)，文獻(xiàn)閱讀能力、外語(yǔ)應(yīng)用水平、科研設(shè)計(jì)能力、綜合寫作能力和對(duì)外交流能力均得到顯著提高。由于案例庫(kù)尚在不斷完善中，部分案例的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和素材尚不夠完善，在今后的教學(xué)中進(jìn)一步提高。
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[4]郝一川，蘇小林.案例教學(xué)法在工科專業(yè)課教學(xué)中的實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2010.175（24）.
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負(fù)荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的供電電能質(zhì)量嚴(yán)重下降，表現(xiàn)得越來(lái)越突出。電能質(zhì)量嚴(yán)重超標(biāo)正在大范圍的污染供電環(huán)境，危及電網(wǎng)及其供電設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重的影響電力企業(yè)及廣大用戶的經(jīng)濟(jì)效益。
這種現(xiàn)象在北京孫河220kv變電站表現(xiàn)十分嚴(yán)重，它不但使變電設(shè)備的安全運(yùn)行無(wú)法保證，而且影響到當(dāng)?shù)氐钠髽I(yè)生產(chǎn)用電和居民生活用電。為此2002年在該站安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)10kv母線的電能質(zhì)量進(jìn)行了連續(xù)的監(jiān)測(cè)。
1孫河220kv變電站電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹
為了加強(qiáng)對(duì)電能質(zhì)量的管理和監(jiān)控，2002年在孫河220kv變電站建立了電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。此前，該站經(jīng)常燒tv保險(xiǎn)，曾多次發(fā)生過(guò)tv爆炸的事故，存在嚴(yán)重的諧振現(xiàn)象。
采用電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，該裝置主要有以下幾種監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)功能：
(1) 三相各次諧波電壓、電流及其諧波含有率；
(2) 三相電壓、電流總諧波畸變率；
(3) 三相有功、無(wú)功功率及其方向；
(4) 總的有功功率、無(wú)功功率，功率因數(shù)及相位移功率因數(shù)；
(5) 電網(wǎng)頻率、線電壓、電壓偏差；
(6) 電壓不平衡度、負(fù)序電壓、負(fù)序電流。
電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)單元，安裝在220kv孫河變電站10kvii段母線，服務(wù)器安裝在監(jiān)控中心，是集通訊/數(shù)據(jù)庫(kù)/web于一體的服務(wù)器，與變電站監(jiān)控單元間通過(guò)光纖進(jìn)行通訊傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通過(guò)web服務(wù)器對(duì)mis系統(tǒng)開(kāi)放，支持web瀏覽方式，做到數(shù)據(jù)共享，公司所有局域網(wǎng)內(nèi)的微機(jī)，均可通過(guò)web瀏覽進(jìn)行訪問(wèn)，查看電能質(zhì)量分析的各種報(bào)表和數(shù)據(jù)，了解監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓、電流波形、各次電流電壓的諧波分量等電能質(zhì)量情況。
2變電站概況及監(jiān)測(cè)結(jié)果
該變電站有主變壓器2臺(tái)，容量均為180mva，220kv母線、110kv母線、10kv母線均分段并列運(yùn)行，有并聯(lián)補(bǔ)償電容器一組，容量為2700kvar，正常運(yùn)行方式為2號(hào)主變帶全站負(fù)荷。負(fù)荷主要是周圍一些工廠的工業(yè)用電、城市生活用電及周圍農(nóng)業(yè)負(fù)荷。工業(yè)用電主要集中棉廠、紗廠、變壓器廠、化工廠和木材加工廠等，這些也是該站主要的諧波源。
經(jīng)過(guò)3個(gè)月的連續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的部分統(tǒng)計(jì)，見(jiàn)表1～6。
3對(duì)電能質(zhì)量的分析
根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果分析：
(1) 從諧波電壓總畸變率表4可看出，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)諧波電壓總畸變率嚴(yán)重超標(biāo)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為4%，實(shí)際情況為三相總畸變依次是：6.89%、6.50%、7.24%。對(duì)于并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置，10kv電容器應(yīng)進(jìn)行容量及參數(shù)計(jì)算，適當(dāng)改變電容參數(shù)，避免產(chǎn)生諧振，防止諧波對(duì)電容器造成損壞。對(duì)該站以后新增負(fù)荷時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制諧波源，以避免諧波分量進(jìn)一步提高，給電網(wǎng)造成較大的安全隱患。
(2) 從各次諧波電壓含有率水平表1可見(jiàn)：3次諧波含有率較高，a相為6.7%，其次是5、7次諧波，這對(duì)并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器串聯(lián)電抗百分?jǐn)?shù)的選擇，有重要的參考價(jià)值。
(3) 諧波電流均不超標(biāo)，主要諧波頻次為：3、5、7、9次，這為諧波治理提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(4) 根據(jù)上述分析可判斷，該監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在嚴(yán)重的3次諧波諧振現(xiàn)象，應(yīng)改變系統(tǒng)運(yùn)行方式，分析并聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)諧波的影響。
(5) 根據(jù)無(wú)功功率數(shù)據(jù)大小、方向及功率因數(shù)判斷，該站10kv母線安裝的并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其基波無(wú)功功率偏大（各種工況下功率因數(shù)基本保持1，某些工況下出現(xiàn)少量的無(wú)功倒送），因此，整體10kv母線電壓偏高。
(6) 根據(jù)基波電壓最大最小值、電壓偏差最大最小值、零序負(fù)序電壓最大值、總諧波電壓畸變率最大值、各次諧波電壓、電流含量最大值、閃變最大值等參數(shù)判斷，檢測(cè)中出現(xiàn)過(guò)大的電網(wǎng)沖擊，10kv母線接有大的沖擊性負(fù)荷，或出現(xiàn)b相經(jīng)中間物接地現(xiàn)象（出現(xiàn)過(guò)很高的零序、負(fù)序電壓）。
(7) 根據(jù)電壓偏差可知各相電壓合格率：a相2.69%、b相97.8%、c相94.6%，a相合格率較低，且絕大部分為正偏差。
由以上分析可看出，該變電站存在嚴(yán)重的諧波污染，3次諧波存在諧振，并且10kv并聯(lián)補(bǔ)償電容器對(duì)諧波有放大作用，應(yīng)調(diào)整其運(yùn)行參數(shù)。
4影響電能質(zhì)量的因素及其對(duì)策
影響電能質(zhì)量的主要因素是各種非線性用電設(shè)備、變壓器和各類鐵心電抗器，它們可分為以下幾類：
(1) 電力電子裝置，這是最嚴(yán)重的諧波源。這些裝置在整流、逆變、調(diào)壓及變頻過(guò)程中產(chǎn)生大量的諧波；
(2) 電弧爐，如煉鋼用的交流電弧爐；
(3) 家用電器，如日光燈、電視機(jī)、調(diào)速風(fēng)扇、空調(diào)、電冰箱等；
(4) 高新技術(shù)應(yīng)用的多種設(shè)備，如電子計(jì)算機(jī)、功率調(diào)節(jié)器、節(jié)能燈等。
對(duì)220kv孫河站來(lái)說(shuō)，周圍工廠的大量電力電子設(shè)備、各種大容量電動(dòng)機(jī)是其最主要的諧波源，其次是大量城市生活用電設(shè)備等。
諧波不但影響用戶設(shè)備的正常運(yùn)行，而且對(duì)電網(wǎng)設(shè)備和自動(dòng)化裝置有很大的影響。諧波對(duì)電網(wǎng)自動(dòng)化裝置的影響，要從改進(jìn)自動(dòng)化裝置的制作工藝和工作原理入手，加強(qiáng)裝置的抗干擾能力，防止裝置誤動(dòng)作。但這對(duì)改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量并無(wú)任何作用，只能是減少電網(wǎng)諧波對(duì)自動(dòng)化裝置影響，因此電能質(zhì)量的治理，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)用戶諧波源的治理和改變電網(wǎng)參數(shù)，降低或消除諧波諧振。
(1) 對(duì)于電動(dòng)機(jī)控制器產(chǎn)生的諧波，諧波的形狀很分明，可以裝設(shè)諧波濾波器來(lái)降低諧波電流。
(2) 對(duì)于特殊需要的用戶，可裝用隔離變壓器：限制均衡的3次諧波，可以采用一臺(tái)d，yn接法的隔離變壓器。
(3) 安裝有源的諧波調(diào)節(jié)器：在工作時(shí)注入一個(gè)電流來(lái)精確地補(bǔ)償由負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流，就會(huì)獲得一個(gè)理想的正弦波。這種濾波設(shè)備，靠數(shù)字信號(hào)處理(dsp)技術(shù)，控制快速絕緣柵雙極晶體管(igbt)。因?yàn)樵O(shè)備是與供電系統(tǒng)并聯(lián)工作，它只控制諧波電流，基波電流并不流過(guò)濾波器。目前有源濾波器正在日益推廣應(yīng)用。
(4) 對(duì)于電網(wǎng)，應(yīng)優(yōu)化電網(wǎng)參數(shù)，改變運(yùn)行方式，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌惭b地點(diǎn)、方式和容量，消除電網(wǎng)諧振或減小電網(wǎng)對(duì)諧波的放大作用。
為了改善220kv站的電能質(zhì)量狀況，對(duì)該站采取了一系列措施：
①在10kv tv、110kv tv的一次側(cè)中性點(diǎn)加裝非線性電阻；
②在10kv母線加裝消諧裝置；
③在2號(hào)主變110kv側(cè)中性點(diǎn)加裝消諧裝置；
④改變10kv并聯(lián)補(bǔ)償電容器的參數(shù)，消除諧振，減少對(duì)諧波的放大作用。
經(jīng)過(guò)治理，現(xiàn)在已很少燒tv保險(xiǎn)，也沒(méi)有發(fā)生tv爆炸事故，而且電能質(zhì)量狀況較以前有較大的改善。
前言
目前，電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)主要是利用便攜式電能質(zhì)量分析儀不定期對(duì)變電站或直接污染源進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間短，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的幾率小，部分安裝了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)設(shè)備的變電站，由于沒(méi)有建立電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，不能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳和數(shù)據(jù)保存，導(dǎo)致其功效低，以上監(jiān)測(cè)方式其局限性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)：由于監(jiān)測(cè)手段落后，監(jiān)測(cè)點(diǎn)分散，不能及時(shí)獲得各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；2、工作量大：需要花費(fèi)大量的人力物力去收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的統(tǒng)計(jì)分析；3、效率低：由于缺乏系統(tǒng)的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，從發(fā)現(xiàn)電能質(zhì)量的問(wèn)題到解決問(wèn)題，往往需要進(jìn)行反復(fù)測(cè)試，需要很長(zhǎng)的時(shí)間，無(wú)法形成一個(gè)高效率的電能質(zhì)量監(jiān)督管理體系。
為此開(kāi)展全網(wǎng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用及研究、實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)及管理是取得一手?jǐn)?shù)據(jù)，為電能質(zhì)量綜合治理提供可靠保障的基礎(chǔ)。
信息技術(shù)在電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析中的應(yīng)用
電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)網(wǎng)一般由三部分組成：電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置、通信網(wǎng)絡(luò)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心。根據(jù)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)范圍，電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是建立一個(gè)覆蓋全地區(qū)的二級(jí)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析網(wǎng)絡(luò)。第一級(jí)是監(jiān)測(cè)終端（包括電網(wǎng)所有變電站以及大用戶等），依靠就地安裝的在線式電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)電能質(zhì)量的連續(xù)不間斷測(cè)量；第二級(jí)是電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心即公司級(jí)主站（電能質(zhì)量監(jiān)控中心），由通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備（磁盤陣列）、WEB服務(wù)器、管理員工作站和可直接登錄主站的客戶端組成，負(fù)責(zé)對(duì)全地區(qū)電網(wǎng)電能質(zhì)量的綜合統(tǒng)計(jì)、分析、查詢。電能質(zhì)量數(shù)據(jù)來(lái)源于第一級(jí)，通過(guò)數(shù)據(jù)通訊層自動(dòng)完成采集數(shù)據(jù)的上傳。
在網(wǎng)絡(luò)通道方面，第一級(jí)與第二級(jí)之間主要采用電力光纖通信專網(wǎng)連接。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)樹型結(jié)構(gòu)，其網(wǎng)絡(luò)分布如圖1。
·監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)述
電網(wǎng)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能質(zhì)量指標(biāo)的全面監(jiān)測(cè)和統(tǒng)一管理，具有良好的可靠性、實(shí)用性、可擴(kuò)展性和兼容性，其規(guī)模可根據(jù)需要任意擴(kuò)展。
監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)中心主站和變電站子系統(tǒng)兩大部分組成，監(jiān)測(cè)主站與當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)單元相連，實(shí)現(xiàn)分散監(jiān)測(cè)，分級(jí)集中管理功能，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
·監(jiān)測(cè)中心主站結(jié)構(gòu)
監(jiān)測(cè)中心負(fù)責(zé)對(duì)監(jiān)測(cè)單元的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，并對(duì)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作；可以通過(guò)接口應(yīng)用與其它廠家的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。主要由以下設(shè)備組成。
數(shù)據(jù)服務(wù)器：整個(gè)系統(tǒng)中存儲(chǔ)監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和配置信息的數(shù)據(jù)中心，為主站系統(tǒng)中其它部分功能的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)交互支持，是電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心，要求特別高時(shí)可配置成主備用系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)主機(jī)的配置原則：考慮監(jiān)測(cè)中心的海量數(shù)據(jù)以及告訴處理，配置雙2？60G冗余硬盤和雙通道2？12M內(nèi)存，保證了數(shù)據(jù)的可靠性、高效性，配置高性能服務(wù)器，而非簡(jiǎn)單的商用機(jī)，保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行。
通信服務(wù)器：為系統(tǒng)中主站和監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互提供通信支持，處理所有監(jiān)測(cè)裝置上送的數(shù)據(jù)后存入數(shù)據(jù)服務(wù)器，同時(shí)處理并下發(fā)主站下行設(shè)置信息給監(jiān)測(cè)裝置。
維護(hù)工作站：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)主站維護(hù)管理的平臺(tái)，運(yùn)行管理分析軟件。維護(hù)工作站的數(shù)目可以擴(kuò)充，且物理位置隨意。
Web服務(wù)器：為用戶提供數(shù)據(jù)查詢、分析等web服務(wù)的平臺(tái)，為不同身份的用戶設(shè)置不同的訪問(wèn)權(quán)限和提供不同的數(shù)據(jù)瀏覽支持。
接口應(yīng)用：與其它廠商的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)接，實(shí)現(xiàn)信息即資源共享。
·變電站子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
每個(gè)變電站子系統(tǒng)主要包括一定數(shù)量及型號(hào)的監(jiān)測(cè)裝置和一臺(tái)通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器型號(hào)根據(jù)變電站實(shí)際的通訊線路來(lái)決定。監(jiān)測(cè)裝置之間通過(guò)485總線或以太網(wǎng)連接，監(jiān)測(cè)裝置到通訊轉(zhuǎn)換器的最大通訊距離為1200米。每個(gè)變電站子系統(tǒng)只需要占用一條通訊線路或資源（如IP地址）。
·電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置
根據(jù)國(guó)標(biāo)要求，監(jiān)測(cè)裝置可對(duì)穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量（包括電網(wǎng)電壓偏差、頻率偏差、諧波、三項(xiàng)不平衡度、電壓波動(dòng)和閃變）、暫態(tài)電能質(zhì)量（包括電壓驟升驟降、電壓短時(shí)中斷）等各項(xiàng)參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
在線監(jiān)測(cè)裝置作為電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的提供源，采樣精度、采樣速度要求十分重要。具有512點(diǎn)/周波的采樣速度，暫態(tài)捕捉可達(dá)到最小20us的子周波瞬變；同時(shí)采用雙CPU和DPS高效處理器，保證測(cè)量精度。
監(jiān)測(cè)裝置應(yīng)具有多通訊口，且能并行工作，一是保證當(dāng)前系統(tǒng)的可靠性，二也能為其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互提供可能。應(yīng)采用工業(yè)級(jí)的Modem以及工業(yè)級(jí)的以太網(wǎng)口，盡量少的采用外置Modem以及用RS-485/RS-232轉(zhuǎn)成的虛擬以太口，這樣可以大大降低由于通訊鏈路環(huán)節(jié)的增多及數(shù)據(jù)通訊的瓶頸所帶來(lái)的性能上的損失。
監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)置FLASH，可本地保存監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)能夠保存2～6個(gè)月的記錄，暫態(tài)數(shù)據(jù)能夠保存總時(shí)長(zhǎng)20～120分鐘的錄波數(shù)據(jù)，并預(yù)留容量升級(jí)接口。
·電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)軟件
主要功能：包括讀取電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)裝置的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)，并可對(duì)監(jiān)測(cè)裝置進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作；將獲取的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中統(tǒng)一管理，查詢、分析和評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)中的電能質(zhì)量數(shù)據(jù)；能夠與其它廠商的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接。
軟件組成：包含數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)軟件、通訊服務(wù)軟件、WEB服務(wù)軟件、管理分析軟件、接口軟件5個(gè)部分。5個(gè)部分獨(dú)立運(yùn)行，既可運(yùn)行于同一電腦上也可分別運(yùn)行于不同電腦，彼此之間以網(wǎng)絡(luò)方式通訊。
分析軟件對(duì)除閃變外的所有穩(wěn)態(tài)指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)時(shí)模式每3秒鐘刷新一次；可實(shí)時(shí)顯示各次諧波的波形、頻譜圖、諧波功率頻譜圖，并可任意放大縮小圖形；可同時(shí)對(duì)多個(gè)變電站及多條線路進(jìn)行監(jiān)控，并即時(shí)對(duì)超限數(shù)據(jù)給出報(bào)警提示。
WEB服務(wù)器主要向用戶提供數(shù)據(jù)查詢、分析等服務(wù)，可使用戶方便的對(duì)供電線路的諧波、三相不平衡、電壓偏差、波動(dòng)閃變、頻率、功率、暫態(tài)事件等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行查詢、分析和統(tǒng)計(jì)；查詢及分析結(jié)果可保存為Word、Excel等格式文件。可根據(jù)客戶的實(shí)際需要訂制報(bào)表。報(bào)表包括以下功能：報(bào)表分析、圖形分析、記錄查詢、暫態(tài)事件分析
結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象進(jìn)行全局分析，及時(shí)分析和反映電網(wǎng)的電能質(zhì)量水平，找出電網(wǎng)中影響電能質(zhì)量的原因，對(duì)電能質(zhì)量可能造成的危害及其影響范圍和程度，提出相應(yīng)策略，采取相應(yīng)的措施，對(duì)電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要意義。
（1）提供評(píng)估電力系統(tǒng)性能所需的信息，并可與其它電力系統(tǒng)相比較。
（2）對(duì)干擾源客戶進(jìn)行監(jiān)控，維護(hù)電力系統(tǒng)設(shè)備的正常運(yùn)行。
（3）幫助電能質(zhì)量敏感性客戶建立和維護(hù)100%可靠性供電。
論文摘要：結(jié)合實(shí)際闡述電能質(zhì)量的幾種改善方法與措施；無(wú)源濾波器、有源濾波器、靜止型無(wú)功補(bǔ)償裝置，介紹了它們的基本組成和原理，這些方法可以有效地解決穩(wěn)態(tài)時(shí)的電壓質(zhì)量問(wèn)題；文章還就電能質(zhì)量技術(shù)的改進(jìn)與提高，提出系統(tǒng)化綜合補(bǔ)償技術(shù)是解決電能質(zhì)量問(wèn)題的“治本”途徑，以解決動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題。
一、電能質(zhì)量指標(biāo)
電能質(zhì)量的定義：導(dǎo)致用戶設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率偏差。這個(gè)定義簡(jiǎn)單明晰，概括了電能質(zhì)量問(wèn)題的成因和后果。隨著基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)備與電子裝置的廣泛應(yīng)用，電力系統(tǒng)中用電負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，即變頻裝置、電弧爐煉鋼、電氣化鐵道等非線性、沖擊性負(fù)荷造成對(duì)電能質(zhì)量的污染與破壞，而電能作為商品，人們會(huì)對(duì)電能質(zhì)量提出更高的要求，電能質(zhì)量已逐漸成為全社會(huì)共同關(guān)注的問(wèn)題，有關(guān)電能質(zhì)量的問(wèn)題已經(jīng)成為電工領(lǐng)域的前沿性課題，有必要對(duì)其相關(guān)指標(biāo)與改善措施作討論和分析。
電能質(zhì)量指標(biāo)是電能質(zhì)量各個(gè)方面的具體描述，不同的指標(biāo)有不同的定義，參考IEC標(biāo)準(zhǔn)、從電磁現(xiàn)象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現(xiàn)象分類如下：
(1)低頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：諧波、間諧波、電壓波動(dòng)、電壓與電流不平衡，電壓暫降與短時(shí)斷電，電網(wǎng)頻率變化，低頻感應(yīng)電壓，交流網(wǎng)絡(luò)中的直流；(2)低頻輻射現(xiàn)象：磁場(chǎng)、電場(chǎng)；(3)高頻傳導(dǎo)現(xiàn)象：感應(yīng)連續(xù)波電壓與電流，單向瞬態(tài)、振蕩瞬態(tài)；(4)高頻輻射現(xiàn)象：磁場(chǎng)、電場(chǎng)、電磁場(chǎng)(連續(xù)波、瞬態(tài))；(5)靜電放電現(xiàn)象。
對(duì)于以上電力系統(tǒng)中的電磁現(xiàn)象，穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可以利用幅值、頻率、頻譜、調(diào)制、缺口深度和面積來(lái)描述，非穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象可利用上升率、幅值、相位移、持續(xù)時(shí)間、頻譜、頻率、發(fā)生率、能量強(qiáng)度等描述。
保障電能質(zhì)量既是電力企業(yè)的責(zé)任，供電企業(yè)應(yīng)保證供給用戶的供電質(zhì)量符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；同時(shí)也是用戶(擁有干擾性負(fù)荷)應(yīng)盡的義務(wù)，即用戶用電不得危害供電；安全用電；對(duì)各種電能質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)采取有效的措施加以抑制。
電能質(zhì)量指標(biāo)國(guó)內(nèi)外大多取95％概率值作為衡量依據(jù)，并需指明監(jiān)測(cè)點(diǎn)，這些指標(biāo)特點(diǎn)也對(duì)用電設(shè)備性能提出了相應(yīng)的要求。即電氣設(shè)備不僅應(yīng)能在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值之內(nèi)正常運(yùn)行，而且應(yīng)具備承受短時(shí)超標(biāo)運(yùn)行的能力。
二、電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
綜合新頒布的電磁兼容國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和發(fā)達(dá)國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，中低壓電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分5大類13個(gè)指標(biāo)。
(1)頻率偏差：包括在互聯(lián)電網(wǎng)和孤立電網(wǎng)中的兩種；
(2)電壓幅值：慢速電壓變化(即電壓偏差)；快速電壓變化(電壓波動(dòng)和閃變)；電壓暫降(是由于系統(tǒng)故障或干擾造成用戶電壓短時(shí)間(10ms～lmin)內(nèi)下降到90％的額定值以下，然后又恢復(fù)到正常水平，會(huì)使用戶的次品率增大或生產(chǎn)停頓)；短時(shí)斷電(又稱電壓中斷，是由于系統(tǒng)故障跳閘后造成用戶電壓完全喪失(3min，電壓中斷使用戶生產(chǎn)停頓，甚至混亂)；長(zhǎng)時(shí)斷電；暫時(shí)工頻過(guò)電壓；瞬態(tài)過(guò)電壓；
(3)電壓不平衡；
(4)電壓波形：諧波電壓；間諧波電壓；(由較大的波動(dòng)或沖擊性非線性負(fù)荷引起，如大功率的交一交變頻，間諧波的頻率不是工頻的整數(shù)倍，但其危害等同于整數(shù)次諧波)。
(5)信號(hào)電壓(在電力傳輸線上的高頻信號(hào)，用于通信和控制)
三、電能質(zhì)量污染的治理
1、治理的基礎(chǔ)性工作
首先要掌握供電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)電能質(zhì)量開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以掌握其動(dòng)態(tài)；第二是分析診斷其變化，即在詳細(xì)分析電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用仿真軟件對(duì)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的固有諧振特性進(jìn)行計(jì)算與分析，排除虛假的諧波干擾；第三是開(kāi)展系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)和改造，變電站的設(shè)計(jì)和投運(yùn)以及新的電力用戶投運(yùn)之前都要進(jìn)行諧波源負(fù)荷及電能質(zhì)量要求等方面的技術(shù)咨詢，線路網(wǎng)絡(luò)改造和建設(shè)也要結(jié)合運(yùn)行負(fù)荷的特點(diǎn)和措施，以降低線損，降低設(shè)備損失事故，最后才是開(kāi)展濾波裝置或無(wú)功補(bǔ)償裝置的研制、調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以了解治理后的效果，并總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。
2、SVC裝置
近些年來(lái)發(fā)展起來(lái)的SVC裝置是一種快速調(diào)節(jié)無(wú)功功率的裝置，已成功地用于電力、冶金、采礦和電氣化鐵道等沖擊性負(fù)荷的補(bǔ)償，它可使所需無(wú)功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持在非線性、沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定。
Qi＝QD+QL-Qc (2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分別為：系統(tǒng)公共連接點(diǎn)的無(wú)功功率、負(fù)荷所需的無(wú)功功率、可調(diào)(可控)電抗器吸收的無(wú)功功率、電容器補(bǔ)償裝置發(fā)出的無(wú)功功率，單位均為kvar。
當(dāng)負(fù)荷產(chǎn)生沖擊無(wú)功QD時(shí)，將引起
Qi＝QD+QL+Qc (3)
其中Qc=0，欲保持QC不變，即Qi＝0，則QD＝-QL，即SVC裝置中感性無(wú)功功率隨沖擊負(fù)荷無(wú)功功率作隨機(jī)調(diào)整，此時(shí)電壓水平能保持恒定不變。
SVC由可控支路和固定(或可變)電容器支路并聯(lián)而成，主要有四種型式：
(1)可控硅閥控制空芯電抗器型(稱TCR型)SVC，它用可控硅閥控制線性電抗器實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)的無(wú)功功率調(diào)節(jié)，它具有反應(yīng)時(shí)間快(5～20ms)、運(yùn)行可靠、無(wú)級(jí)補(bǔ)償、分相調(diào)節(jié)，能平衡有功，適用范圍廣，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)。TCR裝置還能實(shí)現(xiàn)分相控制，有較好的抑制不對(duì)稱負(fù)荷的能力，因而在電弧爐系統(tǒng)中采用最廣泛，但這種裝置采用了先進(jìn)的電子和光導(dǎo)纖維技術(shù)，對(duì)維護(hù)人員要專門培訓(xùn)提高維護(hù)水平。
(2)可控硅閥控制高阻抗變壓器型(TCT型)，優(yōu)點(diǎn)與TCR型差不多，但高阻抗變壓器制造復(fù)雜，諧波分量也略大一些。由于有油，要求一級(jí)防火，只宜布置在一層平面或戶外，容量在30Mvar以上時(shí)價(jià)格較貴，不能得到廣泛采用。
(3)可控硅開(kāi)關(guān)控制電容器型(TSC)：分相調(diào)節(jié)、直接補(bǔ)償、裝置本身不產(chǎn)生諧波，損耗小，但是它是有級(jí)調(diào)節(jié)，綜合價(jià)格比較高。
(4)自飽和電抗器型(SSR型)：維護(hù)較簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，過(guò)載能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，降低閃變效果好，但其噪音大，原材料消耗大，補(bǔ)償不對(duì)稱電爐負(fù)荷自身產(chǎn)生較大諧波電流，無(wú)平衡有功負(fù)荷的能力。
3、無(wú)源濾波裝置
該裝置由電容器、電抗器，有時(shí)還包括電阻器等無(wú)源元件組成，以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達(dá)到抑制高次諧波的作用；由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū)，所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián)，這樣既滿足無(wú)功補(bǔ)償、改善功率因數(shù)，又能消除高次諧波的影響。
4、有源濾波器
雖然無(wú)源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)階段廣泛用于配電網(wǎng)中，但由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大，只能消除特定的幾次諧波，而對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用，甚至諧振現(xiàn)象等因素，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(Active PowerFliter，縮寫為APF)。
APF即利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零，達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。它與無(wú)源濾波器相比，有以下特點(diǎn)：
a.不僅能補(bǔ)償各次諧波，還可抑制閃變，補(bǔ)償無(wú)功，有一機(jī)多能的特點(diǎn)，在性價(jià)比上較為合理；
b.濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響，可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)；
c.具有自適應(yīng)功能，可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波，即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點(diǎn)。
在我國(guó)目前的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下，電力行業(yè)得到了空前發(fā)展，電能質(zhì)量也越來(lái)越受到各方面的關(guān)注，加上環(huán)境污染與資源緊缺的加劇，加強(qiáng)電能質(zhì)量管理，并利用現(xiàn)有的技術(shù)手段節(jié)能降耗，提高供電企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力已成為亟待解決的問(wèn)題。本文從加強(qiáng)電能質(zhì)量管理及節(jié)能降耗方面提出幾點(diǎn)舉措，為供電企業(yè)發(fā)展做出自己的一點(diǎn)貢獻(xiàn)。
關(guān)鍵詞：
供電企業(yè)；電能質(zhì)量管理；節(jié)能降耗
供電企業(yè)作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其電能質(zhì)量的合格是正常供電的保證。電力企業(yè)不僅要加強(qiáng)電能質(zhì)量的管理，還要重視節(jié)能降耗的問(wèn)題。這兩點(diǎn)對(duì)提升供電企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。
1電能質(zhì)量含義
對(duì)于供電企業(yè)而言，電能質(zhì)量即電壓與頻率的合格率與一年內(nèi)連續(xù)供電的小時(shí)數(shù)，是判斷電力系統(tǒng)是否具有安全性、可靠性的依據(jù)。一般而言，電能質(zhì)量象征著能否優(yōu)質(zhì)供電，保證電力設(shè)備及系統(tǒng)在規(guī)定的條件下運(yùn)行，具有120°的幅值相序。根據(jù)電能自身屬性可知，在電能的輸送、分配、使用安全經(jīng)濟(jì)的情況下，理想的供電系統(tǒng)具有以下特征：向用戶輸送的電能額定頻率、電壓等級(jí)、交流電能夠保持單一恒定；三相交流電壓與電流之間平衡穩(wěn)定，并保證電能傳輸?shù)男首畲螅秒娯?fù)荷互不影響；能夠向用戶持續(xù)不間斷供電，且用電設(shè)備運(yùn)作正常，能量供需隨時(shí)保持平衡[1]。這些特征是供電系統(tǒng)正常運(yùn)行對(duì)電能質(zhì)量的要求。
2供電企業(yè)電能質(zhì)量管理
電能質(zhì)量管理主要從組織管理制度以及運(yùn)行管理上入手。
2.1組織管理制度
供電企業(yè)應(yīng)該以國(guó)家相關(guān)規(guī)范與規(guī)定為依據(jù)，結(jié)合電網(wǎng)運(yùn)行的情況，制定適用于自身的組織管理制度、設(shè)備運(yùn)行管理制度、技術(shù)培訓(xùn)制度等。實(shí)行責(zé)任制，為防止部門之間推諉扯皮、推卸責(zé)任，在組織管理制度中明確規(guī)定各部門的權(quán)利及義務(wù)，明確各部門及相關(guān)人員在電能質(zhì)量管理中的具體職責(zé)，并制定完善的考核辦法與激勵(lì)制度，將電能質(zhì)量的指標(biāo)列入考核項(xiàng)。
2.2運(yùn)行管理
2.2.1頻率管理
頻率穩(wěn)定關(guān)系到有功平衡，重點(diǎn)在于設(shè)置足夠的備用設(shè)備容量。一般來(lái)說(shuō)，電力系統(tǒng)除了需要設(shè)置一般的負(fù)荷備用，為防止重大負(fù)荷事故的出現(xiàn)還要加設(shè)10％的備用容量；不僅要儲(chǔ)備檢修備用，還要儲(chǔ)備國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。備用電源分為熱備用與旋轉(zhuǎn)備用，根據(jù)電力系統(tǒng)的需要進(jìn)行設(shè)置[2]。為保證頻率能夠穩(wěn)定調(diào)整，機(jī)組需要有充足的調(diào)整額度與調(diào)整速度，同時(shí)符合經(jīng)濟(jì)性與安全性的原則。頻率管理一般由調(diào)度中心來(lái)負(fù)責(zé)。
2.2.2保持電壓穩(wěn)定
保持電壓穩(wěn)定的方式包括：改變電源電壓，調(diào)整勵(lì)磁電流，保證發(fā)電機(jī)端電壓與額定值的偏差小于±5％；改變電源的布局或者改變無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝位置，減少線路無(wú)功輸送；調(diào)整電壓，改變電力系統(tǒng)的無(wú)功分布；調(diào)整線路參數(shù)，例如增加導(dǎo)線截面；使用電力電容器等無(wú)功補(bǔ)償裝置；在超高壓線路上設(shè)置電抗器。
2.2.3保持三相電壓平衡
當(dāng)出現(xiàn)負(fù)荷分配不平衡或者特殊負(fù)荷等情況時(shí)，三相電壓會(huì)失衡。供電企業(yè)應(yīng)仔細(xì)統(tǒng)計(jì)用戶負(fù)荷，合理分配電力，并對(duì)特殊用電負(fù)荷進(jìn)行入網(wǎng)審查，制定并落實(shí)具體治理措施。
2.2.4管理電網(wǎng)諧波
電網(wǎng)諧波即電力系統(tǒng)中非線性負(fù)荷。諧波降低電能的產(chǎn)生、輸送和利用的效率，使電氣設(shè)備過(guò)熱、產(chǎn)生震顫與噪聲，加快絕緣層的老化，縮短其壽命。還會(huì)引起電力系統(tǒng)局部并聯(lián)諧振或串聯(lián)諧振，放大諧波含量，甚至造成電容器等設(shè)備燒毀。在管理電能質(zhì)量時(shí)，市場(chǎng)部人員應(yīng)對(duì)用戶的非線性設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、評(píng)估、監(jiān)督、管理。
2.2.5管理電壓的波動(dòng)與閃變
電壓波動(dòng)和閃變會(huì)造成照明燈光閃爍，使人產(chǎn)生不適感；電視機(jī)畫面垂直或者水平幅度搖動(dòng)；造成電子儀器、自動(dòng)控制設(shè)備等異常運(yùn)行。產(chǎn)生的原因包括線路短路與雷擊保護(hù)等。供電企業(yè)應(yīng)測(cè)定沖擊性功率負(fù)荷所引起的電壓波動(dòng)與閃變并采取措施進(jìn)行治理。
3供電企業(yè)節(jié)能降耗的意義
近年來(lái)，環(huán)境污染與資源緊缺不斷加劇，我國(guó)人口基數(shù)大，平均資源占有量低于世界平均水平，在開(kāi)發(fā)新型綠色能源的同時(shí)節(jié)能降耗，雙管齊下解決能源危機(jī)已是重中之重。供電企業(yè)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位，且能源消耗量巨大。另外，在電網(wǎng)的規(guī)劃中，由于人員素質(zhì)偏低，規(guī)劃不到位，管理不到位等各種問(wèn)題，規(guī)劃內(nèi)容不合理，與輸配電線路節(jié)能減耗的目的背道而馳，在電網(wǎng)的實(shí)際使用也出現(xiàn)了一些損耗問(wèn)題。因此，供電企業(yè)的節(jié)能降耗問(wèn)題已被提上日程。積極落實(shí)相關(guān)舉措對(duì)響應(yīng)國(guó)家大力提倡節(jié)能減排的理念具有重要的正面意義[3]。
4供電企業(yè)節(jié)能降耗的途徑
4.1優(yōu)化運(yùn)行方式
優(yōu)化電網(wǎng)網(wǎng)架的規(guī)劃。供電企業(yè)可通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)架結(jié)構(gòu)來(lái)降低運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的線路損失。在符合“N-1”的準(zhǔn)則上進(jìn)行配網(wǎng)，將近期與遠(yuǎn)期的符合量進(jìn)行綜合考慮，以各個(gè)電壓等級(jí)和諧發(fā)展為視角，根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況建設(shè)高壓電網(wǎng)，建設(shè)節(jié)能降耗的10kV配網(wǎng)。
4.2平衡三相負(fù)荷
若三相負(fù)荷失衡，低壓電網(wǎng)在線路及變壓器上的損耗會(huì)有所增加，因此，做好三相電流的負(fù)荷平衡工作，將會(huì)減少線路損失，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。將不對(duì)稱負(fù)荷分散接在不同的供電點(diǎn)，以減少集中連接造成的不平衡度超標(biāo)；增加負(fù)荷接入點(diǎn)的短路容量，使供電電壓級(jí)別提高系統(tǒng)承受不平衡負(fù)荷的能力增強(qiáng)。
4.3合理安排停電應(yīng)對(duì)措施
在輸變電設(shè)備發(fā)生停電時(shí)，在供電負(fù)荷相同的情況下，輸變電設(shè)備的線損會(huì)增加，并且增加了供電安全的風(fēng)險(xiǎn)性。供電企業(yè)要安排一系列臨時(shí)運(yùn)行舉措，合理制定檢修計(jì)劃，減少停電重復(fù)率。優(yōu)化月度停電檢修計(jì)劃，保證正常供電。
4.4對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃
對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行合理的規(guī)劃可以降低損耗。合理規(guī)劃就是制定科學(xué)合理的規(guī)劃方案。電力企業(yè)采取負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)和自動(dòng)化管理系統(tǒng)等一系列的管理方法來(lái)降低損耗。例如，可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)電力進(jìn)行計(jì)算和分析，如果在方式上出現(xiàn)大的變化，就需要考慮用計(jì)算的方法。另外，可以運(yùn)用調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)繪出主變中的運(yùn)行曲線圖，使主變中的運(yùn)行曲線圖保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)，維持正常運(yùn)行。對(duì)電網(wǎng)的合理規(guī)劃不僅僅包括自動(dòng)化的設(shè)計(jì)，還應(yīng)該注重對(duì)電力系統(tǒng)消耗的監(jiān)控工作，在電網(wǎng)配置時(shí)做好輸配電線路的規(guī)劃，從而有效的降低消耗。
4.5使用節(jié)能變壓器及合適的配電電壓
在輸配電線路的具體運(yùn)行過(guò)程中，電力消耗的主體就是變壓器。所以，選擇合理的變壓器有利于節(jié)能降耗。從技術(shù)水平上，我國(guó)對(duì)變壓器的研發(fā)和應(yīng)用主要在于使用新型的變壓器，同時(shí)對(duì)變壓器的容量的設(shè)計(jì)進(jìn)行合理的完善。非晶合金鐵芯變壓器具有雜音小、消耗低的特點(diǎn)，相較于其他的變壓器具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，非晶合金鐵芯變壓器已經(jīng)是變電站變壓器的首選。另外，在整個(gè)配電系統(tǒng)的工作中，一定要注意對(duì)變壓器進(jìn)行定期養(yǎng)護(hù)和更換，避免因?yàn)樽儔浩魇褂眠^(guò)久而出現(xiàn)損壞，影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在配電系統(tǒng)中要注意對(duì)配電電壓進(jìn)行控制，配電電壓的強(qiáng)度會(huì)直接影響到配電運(yùn)行中的損耗量，因此對(duì)配電電壓進(jìn)行合適的選擇可以降低由于電壓過(guò)高而造成的損耗。
5結(jié)語(yǔ)
本文主要從組織管理制度以及運(yùn)行管理上闡述了加強(qiáng)電能質(zhì)量管理的舉措，從技術(shù)層面對(duì)節(jié)能降耗問(wèn)題進(jìn)行探究，旨在促進(jìn)供電企業(yè)的發(fā)展。但是，由于市場(chǎng)及自身的原因，供電企業(yè)在這兩個(gè)問(wèn)題上還存在許多問(wèn)題，在提高電能質(zhì)量與節(jié)能降耗上依然任重道遠(yuǎn)。
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關(guān)鍵詞：勵(lì)磁系統(tǒng)；電能質(zhì)量；影響
中圖分類號(hào)： TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2017）03-195-2
1 勵(lì)磁系統(tǒng)的概述
1.1 勵(lì)磁系統(tǒng)的定義
勵(lì)磁系統(tǒng)（excitation system）是同步發(fā)電機(jī)中的重要元件，它不僅能為同步發(fā)電機(jī)提供電機(jī)磁場(chǎng)電流也能供給同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電源。它既包括調(diào)節(jié)與控制元件，又包括磁場(chǎng)放電裝置、保護(hù)裝置等。通常來(lái)說(shuō)，功率輸出及其相關(guān)的控制元件組成了電力工程中所使用的勵(lì)磁系統(tǒng)。使人們?cè)谶\(yùn)行電力系統(tǒng)時(shí)能夠更好地保護(hù)并控制發(fā)電設(shè)施，使之不受外界因素的干擾，從而避免出現(xiàn)使用故障問(wèn)題。勵(lì)磁系統(tǒng)目前在電力工程建設(shè)中處于重要的位置，并且已在實(shí)際工作中得到廣泛應(yīng)用，可以提高電力系統(tǒng)的動(dòng)、靜態(tài)穩(wěn)定性。
1.2 勵(lì)磁系統(tǒng)的工作原理
電力半導(dǎo)體材料組成了勵(lì)磁系統(tǒng)中的勵(lì)磁結(jié)構(gòu)。這種材料使得勵(lì)磁系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中能夠保證其對(duì)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)電能的轉(zhuǎn)換質(zhì)量。同時(shí)，轉(zhuǎn)換形式呈現(xiàn)了較高的豐富性，例如，它可以將電路中的直流電轉(zhuǎn)化成交流電，這樣就使改變整個(gè)電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)可能性變大，進(jìn)而達(dá)到提高工作性能的目的。另外，交流電和直流電的轉(zhuǎn)換是雙向的，發(fā)電機(jī)需要優(yōu)化工作性能時(shí)，就要整體調(diào)整電力設(shè)備系統(tǒng)的狀態(tài)，以便使其達(dá)到最好的工作狀態(tài)。還要在減磁處理的同時(shí)儲(chǔ)存發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的能量，以使其能夠保證發(fā)電機(jī)的正常工作。
1.3 勵(lì)磁機(jī)
同步電機(jī)電源系統(tǒng)是勵(lì)磁機(jī)，而該電源系統(tǒng)能夠提供磁場(chǎng)電流，也就是說(shuō)，勵(lì)磁機(jī)即是生活中所用的直流發(fā)電機(jī)。一般來(lái)說(shuō)，勵(lì)磁機(jī)在運(yùn)作時(shí)，主要采用自勵(lì)和它勵(lì)兩種勵(lì)磁方式。自勵(lì)勵(lì)磁主要采用磁極中存在的剩磁產(chǎn)生勵(lì)磁電流，從而更加有效地控制并管理發(fā)電機(jī)。電廠發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制方式大都采用自勵(lì)勵(lì)磁的方式，該方式能夠使勵(lì)磁系統(tǒng)工作性能的優(yōu)化功能進(jìn)一步強(qiáng)化，從而保障發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性，并提高電能的質(zhì)量。
1.4 電能質(zhì)量組成部分
電能質(zhì)量（Power Quality）是指進(jìn)行高質(zhì)量供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量四個(gè)部分。
2 勵(lì)磁系統(tǒng)的作用
2.1 勵(lì)磁系統(tǒng)的主要作用
①勵(lì)磁系統(tǒng)能夠隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的改變來(lái)調(diào)控勵(lì)磁電流，從而使機(jī)端電壓的穩(wěn)定性得以保證；②控制無(wú)功功率的完成并控制運(yùn)行的各發(fā)電機(jī)之間的分配；③在并列運(yùn)行過(guò)程中提高發(fā)電機(jī)的動(dòng)、靜態(tài)穩(wěn)定性；④能在發(fā)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)采取滅磁的方式對(duì)電機(jī)實(shí)施保護(hù)，達(dá)到降低故障損失的目的。
2.2 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的作用
目前發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)由以下幾個(gè)方面組成。
①電力系統(tǒng)穩(wěn)定性包括機(jī)電、電壓和頻率等多個(gè)方面。其中，機(jī)電穩(wěn)定又具體包括動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和暫B穩(wěn)定三種。而勵(lì)磁控制系統(tǒng)對(duì)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)起到至關(guān)重要的作用。同時(shí)，該控制系統(tǒng)在改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面是最為簡(jiǎn)單有效的方式。②性能良好的勵(lì)磁控制系統(tǒng)能夠在短路故障期間以及后來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)維持電力系統(tǒng)的電壓。故障發(fā)生時(shí)，所需要做的就是加速電壓的恢復(fù)，而同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)改善了勵(lì)磁系統(tǒng)中電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行條件，從而使電力設(shè)備正常地運(yùn)行。
3 勵(lì)磁機(jī)與同步發(fā)電機(jī)電能質(zhì)量相關(guān)關(guān)系
①勵(lì)磁機(jī)輸出電壓不穩(wěn)定促使發(fā)電機(jī)無(wú)功擺動(dòng)，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)電能質(zhì)量；②發(fā)電機(jī)間無(wú)功分配是由系統(tǒng)電壓的變化引起的，具體表現(xiàn)為：系統(tǒng)電壓微小變化的發(fā)生，將引起發(fā)電機(jī)的無(wú)功發(fā)生很大的變化，進(jìn)而使發(fā)電機(jī)勵(lì)磁參數(shù)也發(fā)生相應(yīng)的化變；③勵(lì)磁系統(tǒng)中勵(lì)磁機(jī)以及二次回路的短缺將會(huì)使發(fā)電機(jī)的輸出電壓發(fā)生波動(dòng)，從而降低發(fā)電機(jī)電能質(zhì)量。
4 控制勵(lì)磁系統(tǒng)提高電能質(zhì)量的方法
①添加磁極墊片。導(dǎo)入良性導(dǎo)磁材料在磁極的極靴下，從而縮小勵(lì)磁磁場(chǎng)之間的縫隙，達(dá)到保證勵(lì)磁機(jī)所輸出電壓穩(wěn)定性的目的。②調(diào)節(jié)勵(lì)磁回路磁場(chǎng)中的電阻并在兩端并聯(lián)一個(gè)大小適合的阻性負(fù)載電阻。合適的阻性電阻的種類很多，如可以使用白熾燈泡來(lái)當(dāng)作阻性負(fù)載，考慮到白熾燈在發(fā)熱后會(huì)發(fā)生非線性的變化，這樣就在場(chǎng)阻線與勵(lì)磁特性之間產(chǎn)生一個(gè)很大的交角，從而得到一個(gè)明顯的且與空載特性曲線相交的點(diǎn)，恰巧就是這個(gè)交點(diǎn)使勵(lì)磁機(jī)在較低電壓時(shí)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性得以保證。③采用發(fā)電機(jī)自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置。該裝置調(diào)節(jié)方式具有豐富性，如恒無(wú)功、恒功率參數(shù)等，這些調(diào)節(jié)方式幫助改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及暫態(tài)反應(yīng)能力并且也增加了解決發(fā)電機(jī)的電能質(zhì)量問(wèn)題的可能性。但是，要達(dá)到滿足用戶對(duì)于電能質(zhì)量的要求，應(yīng)保持發(fā)電機(jī)的端電壓不變的方式，并隨著無(wú)功電流的變化來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流可以提高發(fā)電廠電能生產(chǎn)的質(zhì)量，因而其在發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中的使用具有重要作用。一般情況下，勵(lì)磁電流通常會(huì)采用改進(jìn)的勵(lì)磁機(jī)的方式，而非直接流入到發(fā)電機(jī)組中，這有效地控制管理了勵(lì)磁回路，進(jìn)而使整個(gè)電力發(fā)電機(jī)組的工作性能得以保證。因此，在對(duì)整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)進(jìn)行控制管理時(shí)，應(yīng)對(duì)電源調(diào)節(jié)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等控制問(wèn)題加以注意，從而以此來(lái)保證發(fā)電機(jī)的電能質(zhì)量。現(xiàn)在隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，先進(jìn)的技術(shù)也在勵(lì)磁系統(tǒng)中開(kāi)始應(yīng)用，來(lái)優(yōu)化處理勵(lì)磁系統(tǒng)，來(lái)保證工作狀態(tài)的靜態(tài)平衡。
5 控制勵(lì)磁系統(tǒng)提高電能質(zhì)量的途徑
5.1 自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的途徑
通常情況下，在改變處理發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流時(shí)，并不是在轉(zhuǎn)子回路上進(jìn)行直接處理。其主要原因是，回路環(huán)節(jié)中所表現(xiàn)出來(lái)的相關(guān)勵(lì)磁狀況的變化比較大，從而促使這些調(diào)節(jié)沒(méi)有辦法法得以有效實(shí)施。一般采取的措施是調(diào)節(jié)并改善勵(lì)磁機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的勵(lì)磁電流，進(jìn)而促使發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中的相關(guān)轉(zhuǎn)子電流的實(shí)現(xiàn)。另一個(gè)常采取的措施是對(duì)回路中出現(xiàn)的電阻進(jìn)行直接檢查，確保回路電阻出現(xiàn)在發(fā)電機(jī)運(yùn)作過(guò)程中，進(jìn)而保證勵(lì)磁機(jī)內(nèi)部的相關(guān)勵(lì)磁電流可以有效地來(lái)進(jìn)行改變，從而將其變?yōu)楦郊觿?lì)磁，尤其是可控硅導(dǎo)通角等。且在這個(gè)環(huán)節(jié)中，對(duì)可控硅導(dǎo)通角的轉(zhuǎn)變是其中最為核心的一個(gè)措施。在執(zhí)行該措施的實(shí)際過(guò)程中，同時(shí)包括電壓、功率、電容等多方面的變化，可以看出對(duì)轉(zhuǎn)換可控制硅整流器涉及的導(dǎo)通角進(jìn)行轉(zhuǎn)變將導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流也發(fā)生轉(zhuǎn)變。
5.2 增加附加勵(lì)磁控制通道的方法
在勵(lì)磁控制系統(tǒng)中，增加其他控制信號(hào)是處理電壓調(diào)節(jié)精確度和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性之間矛盾的比較有效措施。另外，控制信號(hào)不會(huì)對(duì)電壓調(diào)節(jié)通道的電壓調(diào)節(jié)功能和維持發(fā)電機(jī)端電壓水平的能力產(chǎn)生阻礙作用，因此也不會(huì)改變其控制的重要地位。所以，這種控制方式又被稱為附加勵(lì)磁控制。
6 結(jié)語(yǔ)
人們將勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)用到該運(yùn)行過(guò)程中，并對(duì)其電能質(zhì)量進(jìn)行了有效的控制管理，從而使其不僅有利于發(fā)電機(jī)組的良好調(diào)節(jié)，并使其穩(wěn)定性得以保證，同時(shí)還對(duì)發(fā)電機(jī)發(fā)電的電能質(zhì)量的提高起到作用，使人們?nèi)粘Ｉ钜约敖?jīng)濟(jì)社會(huì)生產(chǎn)等相關(guān)的諸多要求在系統(tǒng)的應(yīng)用中得以滿足。與此同時(shí)，將新的科技應(yīng)用于發(fā)電機(jī)發(fā)電的運(yùn)行過(guò)程中，不僅實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化處理勵(lì)磁系統(tǒng)的目的，同時(shí)也使我國(guó)電力行業(yè)得以快速發(fā)展。
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