現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問(wèn)題(編輯修改稿)
2025-04-21 05:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)超標(biāo)運(yùn)行的能力。關(guān)于電能質(zhì)量指標(biāo)的惡化對(duì)電力系統(tǒng)(包括用戶)的危害研究已有大量的成果，有的研究是針對(duì)某個(gè)指標(biāo)(如諧波電壓)對(duì)具體設(shè)備(如電機(jī)、變壓器等)造成損失的估算，如文獻(xiàn)［11］提出的諧波造成的功率附加損耗及電氣設(shè)備絕緣壽命的縮短帶來(lái)的每年等值電量損失(kWh)可由下式計(jì)算：式中T為年運(yùn)行時(shí)間，kh；ΔPN為設(shè)備的額定損耗，kW；K為設(shè)備的費(fèi)用,元(RMB)；Uh*為h次諧波電壓標(biāo)幺值；A、B為電氣設(shè)備諧波等值損失常數(shù)，按不同設(shè)備和容量給出(略)。文獻(xiàn)［12］引用了法國(guó)學(xué)者(埃列和卡恩)關(guān)于頻率和電壓對(duì)額定值偏差引起的經(jīng)濟(jì)損失估算方法，認(rèn)為在任意時(shí)間段T內(nèi)因參數(shù)n(這里指頻率或電壓值)對(duì)額定值差Δn所引起的國(guó)民經(jīng)濟(jì)損失YT為式中ΔN為參數(shù)平均值對(duì)額定值偏差的方均根值；σ為參數(shù)對(duì)平均值偏差的方均根值或標(biāo)準(zhǔn)偏差。由式(3)可見(jiàn)，參數(shù)對(duì)額定值差可以分解為兩個(gè)部分，即平均偏差ΔNp和標(biāo)準(zhǔn)偏差σ。顯然，減小ΔNp可以用穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償辦法，而減小σ則應(yīng)該用動(dòng)態(tài)補(bǔ)償措施。同時(shí)從式(2)可以看出，提高供電質(zhì)量的實(shí)質(zhì)就是減小有關(guān)電能質(zhì)量指標(biāo)對(duì)其額定值的偏差。當(dāng)然，要利用式(2)計(jì)算實(shí)際經(jīng)濟(jì)損失YT必須先確定系數(shù)K，這是相當(dāng)困難的，而且K是一個(gè)變化范圍相當(dāng)大的數(shù)值。電能質(zhì)量造成的損失不僅取決于指標(biāo)偏差大小及其持續(xù)時(shí)間，還取決于電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、地理?xiàng)l件、運(yùn)行維護(hù)管理水平以及用電負(fù)荷性質(zhì)，要評(píng)估這方面的危害宜使用實(shí)測(cè)和統(tǒng)計(jì)方法。文獻(xiàn)［4］收集了國(guó)外關(guān)于電壓暫降對(duì)一些設(shè)備，其中包括對(duì)可編程控制器(PLC)、精密機(jī)械工具、調(diào)速電機(jī)、計(jì)算機(jī)等的影響以及若干次電壓暫降對(duì)大型敏感工業(yè)用戶造成危害的資料。文獻(xiàn)［7］從法國(guó)輸配電系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)(超過(guò)20000個(gè)事件)說(shuō)明由于電壓暫降造成高壓和中壓系統(tǒng)各種保護(hù)動(dòng)作的統(tǒng)計(jì)分布情況。文獻(xiàn)［1］引用了美國(guó)電力科學(xué)研究院JaneClemmensen的粗略估計(jì)，認(rèn)為當(dāng)今和電能質(zhì)量相關(guān)的問(wèn)題在美國(guó)每年造成的損失高達(dá)260億美元。盡管這個(gè)數(shù)據(jù)十分粗略，仍有很多文章加以引用。搞清電能質(zhì)量指標(biāo)惡化造成的危害對(duì)于制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、開(kāi)發(fā)和采用相應(yīng)的技術(shù)措施是很重要的，有大量的工作要做。[FS:PAGE]對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)是獲得電能質(zhì)量信息的直接途徑，雖然這方面的檢測(cè)儀器已不少,但大多數(shù)只局限于持續(xù)性和穩(wěn)定性指標(biāo)的檢測(cè)，而傳統(tǒng)的基于有效值理論的監(jiān)測(cè)技術(shù)由于時(shí)間窗太長(zhǎng)，僅測(cè)有效值已不能精確描述實(shí)際的電能質(zhì)量問(wèn)題，因此需發(fā)展?jié)M足以下要求的新監(jiān)測(cè)技術(shù)［4］：①能捕捉快速(ms級(jí)甚至ns級(jí))瞬時(shí)干擾的波形。因?yàn)樵S多瞬間擾動(dòng)很難用個(gè)別參量(如有效值)來(lái)完整描述，同時(shí)隨機(jī)性強(qiáng)，因此需要采用多種判據(jù)來(lái)啟動(dòng)量測(cè)裝置,如幅值、波形畸變、幅值上升率等。②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。③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)化和電能質(zhì)量的法規(guī)化，供電質(zhì)量將引起越來(lái)越廣泛的重視，開(kāi)發(fā)出考慮電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)的新的SCADA系統(tǒng)是配電能量管理系統(tǒng)的新研究方向。這一領(lǐng)域的難點(diǎn)將是對(duì)電流、電壓的同時(shí)持續(xù)測(cè)量，對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的分類(lèi)辨識(shí)和統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)量大，因此需要開(kāi)發(fā)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)進(jìn)行有效管理。電能質(zhì)量的分析計(jì)算涉及對(duì)各種干擾源和電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述，需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的分析軟件和工程方法來(lái)對(duì)各種電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)的分析，為改善電能質(zhì)量提供指導(dǎo)。由于干擾源性質(zhì)各異，電網(wǎng)元件在不同干擾作用下(從表1可見(jiàn)，干擾的頻譜從0Hz到GHz的廣寬范圍內(nèi))呈現(xiàn)不同的性能，因此建立干擾源和電網(wǎng)元件(或局部電網(wǎng))準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型有時(shí)困難很大，而分析計(jì)算的準(zhǔn)確性不僅取決于數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，還有賴于電網(wǎng)基礎(chǔ)資料的可信度。近年來(lái)，基于數(shù)字技術(shù)的各種分析方法已在以下電能質(zhì)量領(lǐng)域中得到應(yīng)用［4，6］：①分析諧波在網(wǎng)絡(luò)中的分布；②分析各種擾動(dòng)源引起的波形畸變及在網(wǎng)絡(luò)中的傳播；③分析各種電能質(zhì)量控制裝置在解決相關(guān)問(wèn)題方面的作用；④多個(gè)控制裝置的協(xié)調(diào)以及與其他控制器的綜合控制等問(wèn)題。目前所采用的方法有三種［6］：(1)時(shí)域仿真方法該方法在電能質(zhì)量分析中的應(yīng)用最為廣泛，其主要的用途是利用各種時(shí)域仿真程序?qū)﹄娔苜|(zhì)量問(wèn)題中的各種暫態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行研究。目前較通用的時(shí)域仿真程序主要有EMTP、EMTDC、NETOMAC、BPA等系統(tǒng)暫態(tài)仿真程序和SPICE、PSPICE、MATLAB、SABER等電力電子仿真程序兩大類(lèi)。由于這些仿真程序在不斷發(fā)展中，其功能日益強(qiáng)大，還可利用它
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