基于智能開關的電能質量檢測技術和負荷控制技術研究

劉強

摘 要：文章首先介紹了智能開關，以及智能開關如何在電能質量檢測中起作用，然后闡述了基于智能開關的負荷控制技術，利用智能開關在線監測電能質量和負荷變化，為高質量的供電和用電高效經濟有序的進行提供了新思路新方法。

關鍵詞：智能開關；電能質量檢測；負荷控制技術

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）02-0005-01

1 概 述

我國經濟的飛速發展，對電力資源的需求越來越大，使得中國電力發展速度世界矚目，但是我國已建立起來的電力網已經遠遠不能滿足現在經濟的發展，近幾年來用電量的不斷增長，使得許多地區電量不夠用造成停電現象。許多高新企業如半導體器件制造商對電能質量的要求很高，電能質量成為了影響產品質量好壞的直接影響因素。電力企業不僅要保證電力系統安全、可靠、有序、高效的運行，還要盡量保證電能質量滿足相應的標準，從而保證生產生活正常的進行。日趨增多電荒現象，以及電力用戶對電能質量要求越來越高，使得電力部門對電能質量檢測、治理技術和負荷控制技術越來越重視。目前我國電力系統中對電能質量檢測和負荷控制技術的設備都是固定的永久性的設備，研究人員一直致力于研究充分利用已有的設備對整個電網的電能質量和負荷進行有效的檢測，發現智能開關在電力系統分布比較分散，并且每個開關具有檢測電能質量和對負荷進行控制的作用，可以有效地對整個電網的運行狀態進行實時監控和數據采集，能及時的發現網絡異常，然后根據用戶的用電需求，對負荷進行合理有效地調整，保證用戶們的效益最大化。

相比于已有的永久固定的檢測設備，智能開關元件具有小巧便捷，性價比高效果好等優點已被廣泛用于我國的電力系統中。智能開關實時采集線路的數據，對電網的運行情況進行實時監測，及時發現電力網絡異常現象，為電力部門采取負荷控制措施提供有效依據。基于智能開關的優點和重要作用，目前對智能開關的研究已成為熱點。下面分別介紹一下智能開關在電能質量檢測和負荷控制中的作用和意義。

2 基于智能開關的電能質量監測方法

科技的發展，使得負荷的數量增加，負荷的多樣性和不平衡性了給電網注入高次諧波，造成電網出現電壓波動，諧波干擾，使得電網的電能質量下降。電網的電能質量一般是指電網的電壓、電流、頻率等參數能夠滿足用戶的需求。電能質量的好壞一般有以下幾個指標衡量：供電電壓偏差，電壓波動與閃變，三相電壓不平衡度，公網諧波、間諧波，電力系統頻率偏差，電壓暫降來描述電能質量的好壞。

根據電能本身的特點，基于智能開關的電能質量檢測分析的算法要具有快速，實時，計算準確，兼容性強等特點。常用的電能質量分析算法有：傅里葉變換、S變換、小波變換等。其中，傅里葉變換只適用于對平穩的信號進行分析，對具有暫態信號和突變信號的電能質量的分析效果不佳，不能達到相應的要求；S變換只能提取特定范圍內的信號，其提取電能的功率隨擾動信號頻率的增加而線性增加；小波變換中小波基信號選取對擾動信號特征量的提取有很大的影響。

上述的能質量分析算法均由各自應用的局限性和不足，一般是上述三種方法組合使用，對電能質量進行分析來達到相應的效果。近年來，越來越多的研究這開始研究HHT方法對信號進行分析處理，與傅里葉變換法相比，HHT能夠有效地處理暫態和突變信號；與小波變換相比，HHT的及信號不是固定的具有自適應性，減小了基信號對分析結果的影響；HHT算法不僅能對單一擾動信號進行提取分析，還能對含有多種擾動信號進行提取分析。

3 基于智能開關的負荷控制技術

負荷控制是對用電負荷進行調整和控制，保證電網穩定、經濟、安全的運行，并且把停電所造成的損失和影響控制到最低的程度，所采取的一種限制措施，智能開關可以有效地監測線路的負荷運行狀態，分析檢測到的電能質量信息，通過相互通信和協調來優化供電方式，從而實行智能供電。為了減小斷電的影響，實現有序用電，智能開關可以在必要時對供電線路實行負荷控制，從而最大限度的利用能源。

在智能電網的環境下，基于智能開關的負荷控制是指利用負荷控制系統、通信系統和電能質量監測系統來對負荷進行負荷控制管理，通過監測負荷的變化與電量的增減、從而提高客戶終端用電效益。負荷控制主要具有以下功能：

①電能質量監測功能：智能開關不但可以實時在線監測電網的電壓波動和跌落，還可以監測電流和頻率等參數，通過算法計算來分析電能的質量，為負荷控制提供依據。如果能夠確定某一負荷會對電網的電能質量產生非常大的影響，智能開關會自動中斷對負荷的供電，從而確保系統中其他負荷的用電質量。

②負荷控制功能：負荷控制功能是智能開關最基本和最重要的功能。可以發送電量、功率的解除或者投入命令；可以設定和調整線路負荷的電量定值和功率值；能通過手動或者定時自動操縱電閘閉合來控制負荷的停啟；在電力高峰期和低谷期能調整和設定負荷的運行狀態。由于具有這些功能，智能開關可以確保整個電力系統運行的安全性和穩定性，對電能生產和負荷需求進行評估，當電能生產不足時可以自動地切除部分不重要的負荷。

③通信遙控功能：通過給每個智能開關配備專門的通信模塊，智能開關不但相互之間可以進行通信，智能開關還可以和調度中心交換數據信息。還可以遠程調整負荷初始化參數，下發控制整定參數。這樣整個電力系統的運行狀況都能夠被每個智能開關和調度中心所掌握，從而確保制定出對整個電力系統最有利、最有效的負荷控制策略。

現在分布式發電技術的不斷發展，使得電網逐漸向能源互聯網的方向發展，風能光能等各種分布式發電源，以及電動汽車的不斷發展，是的電網中電源和負荷更加多樣化，負荷的變化也越來越復雜，基于智能開關的負荷調控技術使得負荷的調控變得更加靈活，分布式能源和負荷接入電網提供了方便。

4 結 語

傳統的電力結構不能滿足日益增加的用電需求，造成電能供不應求，這就需要電網具有對電能質量進行及時有效地監控和數據采集一旦發現電網中出現異常保證各個開關設備采取措施，對負荷進行調控，保證電網能夠安全可靠地運行下去。智能開關的發展不僅對電網各條線路的電能進行監控，能夠及時處理異常電能擾動，一旦發生負荷變化，可以及時有效地對負荷進行調控。現在智能開關已成為風哥哥研究人員關注的熱點，雖然相比于國外我國起步較晚，但是經過研究人員不斷地努力，智能開關的研究有很大突破。再加之國家正在致力于能源互聯網的發展，電網正逐漸走向分散話靈活化，智能開關的分布性和靈活性為能源互聯網提供了支持。

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