淺談電能質量的影響因素及控制方法

摘 要：電能質量是當今社會科學重點關注的一個的熱點話題。如何有效的改善電能質量問題是各國專家努力鉆研的課題之一。本文扼要介紹了衡量電能質量的主要指標，提出了影響區域電能質量因素，最后討論了對電能質量進行有效改善的策略和方法。

關鍵詞：電能質量 電力系統 電力技術

中圖分類號：TM6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（a）-0109-01

1 衡量電能質量的主要指標

1.1 電壓偏差

根據《電能質量-供電電壓允許偏差》（GB12325—2003），電壓偏差的限值規定為：220 kV、110 kV、35 kV供電電壓正負偏差的絕對值之和不超過10%；10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；單相供電電壓允許偏差為+7%～10%。崇明三島最高電壓等級為220 kV，現有220 kV變電站4座，110 kV及以下共有30座。

1.2 頻率偏差

根據《電能質量-電力系統頻率允許偏差》（GB/T15945—95）對頻率偏差的限值規定：電力系統正常頻率偏差允許值為±0.2 Hz。當系統容量較小時，偏差值可放寬到±0.5 Hz。用戶沖擊負荷引起的系統頻率變動不得超過±0.1 Hz[1]。崇明三島電網為江蘇電源與上海電源分送東西部負荷，崇明三島頻率隨主網頻率的變化而變化。

1.3 其他技術指標

諧波含量是指具有供電系統基波頻率整數倍頻率的正弦電壓或電流；電壓波動及閃變是指具有供電系統基波頻率整數倍頻率的正弦電壓或電流以及人眼對由電壓波動所引起的照明異常的視覺感受。電力諧波產生的主要原因：一是發電源質量不高產生諧波；二是輸配電系統產生諧波；三是用電設備產生的諧波。

2 電能質量問題的產生原因

2.1 電力系統元件存在的非線性問題

電力系統元件的非線性問題主要包括：發電機產生的諧波；變壓器產生的諧波；直流輸電產生的諧波等。近年來，隨著生態島的建設，崇明風風力發電逐漸發展，至今風機裝機容量為13 MVA。風力發電將成為崇明電網不容忽視的電源點，風機的非線性問題將更為凸顯。

2.2 非線性負荷

非線性負荷是造成工業生產和生活用電電力系統諧波問題的首要原因。而電弧爐就是其中非線性負載的典型。電弧爐起弧時延遲和電弧的非線性致使它產生諧波。海洋裝備生產集團陸續搬遷至崇明三島，造船企業負荷中有大量鍋爐、中頻爐和電焊等非線性負荷，如江南造船廠、振華港機等大型企業。

2.3 電力系統故障

隨著系統中非線性負荷的不斷增加， 諧波對電力系統的影響程度逐漸加大，與此同時，系統本身也存在出現故障的風險，這些都是導致電能質量受影響的原因。比如員工對設備人為地運行操作失誤，天氣因素等都將造成各種電能質量問題[2]。

2.4 沖擊負荷對電能質量的影響

電力工業的發展迫使國家對此方面的衡量標注制度不斷更新著。然后同一種標準卻并不適應國家的每個區域，比如說那些電力工業發展尚未健全的地區。在GB12326-1990標準中的由于負荷引起的閃變%V10≤0.4～0.6和在原水電部頒發的標準中規定的系統發電機總容量小于3000 MW時，負荷引起的頻率波動不得超過0.5 Hz等規定，對于上述小型電網進行的約束是比較切實可行的規定。這些標準的使用在我國已達數十年之久，系統在運行負荷的時候多默認采用此標準，社會在進步，過去的東西如果不得到及時的更新，系統難免會出現或多或少的偏差，盡管如此，大部分的用電設備還是能依照此標準正常的運行。于是部分地區在增加了頻率和閃變等限值條件后制定了新的標準，通過與電力部分進行磋商，使用新的用電條款，這些改革的引進和使用，在許多地區操作起來難度較大，可行性較低。

3 電能質量的分析方法和改善策略

3.1 電能質量的分析方法

3.1.1 時域仿真法

時域仿真法分析電能質量問題，可以計及各種非線性因素的作用，得到各量隨時間變化的詳細數值結果和直觀的圖形結果，缺點是無法鑒別系統的扭振模式和阻尼特性；Prony算法不但可以分析仿真數據，還可以分析實測數據，能夠對SSO進行模態辨識，從而得到有關SSO的模式信息和阻尼特性。兩種方法結合后，既可以相互驗證，又互為補充，使SSO的時頻信息更加完整。仿真分析表明了該方法的正確性與有效性，并可以取得令人滿意的分析結果，這種方法可用于實際電力系統的SSO分析。

3.1.2 頻譜分析法

將非正弦周期性電壓（電流）分解為一系列不同頻率的正弦量之和，按照正弦交流電路計算方法對不同頻率的正弦量分別求解，再根據線性電路疊加定理進行疊加即為所求的解，這是分析非正弦周期性電路的基本方法，這種方法叫頻域分析法。頻域分析方法主要包括頻率掃描、諧波潮流計算等，該方法多用于電能質量中諧波問題的分析。頻率掃描和諧波潮流計算在反映非線性負載動態特性方面有一定局限性[3]。

3.2 以DSP為基礎的智能化控制技術

我們應該對以DSP為基礎的實時數字信號處理技術進行廣泛推廣，它具有以下優點：（1）智能化控制；（2）使系統運行更加穩定；（3）在不切換電路的同時就能更改控制的算法[4]。DSP技術在當今繼續不斷地更新和完善，同時價格也越來越讓人接受，以DSP控制技術取代過去的模擬量控制技術是電網發展的趨勢所在。

3.3 大力發展電力電子技術和非電子技術的融合

FACTS、CusPow等新型電子技術也為電能質量的改善找到了一條新的出路，將他們和傳統的非電子技術進行協同改善，共同穩定融合發展，必將為今后電能質量中電子負荷的解決貢獻不凡的力量。

4 結語

總而言之，自動化技術的應用是科技發展的產物，我們合理利用這些技術可以有效的解決電網電能質量中的許多非線性負荷的問題。而新時代的電網發展對設備以及儀器要求更加的嚴格，人們不斷追求著更高享受的電網服務，電能質量關系著一個國家的經濟發展和人民的生活質量，分析和討論電能質量問題在當下具有很重要的意義。

參考文獻

[1]劉海濤.淺談電能質量的性能指標[J].中國電網技術.2010（11）.

[2]李卓.淺談現代電能質量的基本問題[J].電網快訊.2011（4）.

[3]張樊.略論中國用戶電力技術[J].中國電網技術.2011（6）.

[4]陳英杰.淺談電能質量分析方法與控制及發展方向[J].城市建設理論研究.2012（1）.