統一電能質量調節器在工業園區電能質量治理中的應用研究

劉朔含 宰沖 孫宏文 付玥 崔鑫元 韓剛

摘要：統一電能質量調節器（UPQC）能夠有效解決電能質量問題。針對沈陽某工業園區因使用大量非線性負載而出現一系列電能質量問題的實例，采用UPQC技術對該園區的電能質量進行控制，在電能質量改善和諧波治理方面達到了良好的效果。

關鍵詞：統一電能質量調節器;治理;應用

中圖分類號：TM711 ? ?文獻標識碼：A ? ?文章編號：1674-1161（2020）01-0031-02

隨著我國工業技術的發展，大量非線性電力負荷設備在工業園區得以應用。在電網中，新型電力電子器件和裝置增加了電網結構的復雜性，導致電網的電能質量存在一定的問題。以沈陽某工業園區因使用大量非線性負載而出現一系列電能質量問題為例，探討采用統一電能質量調節器（Unified Power Quality Conditioner，UPQC）來提高電能質量的方案。

1 沈陽某工業園區的電能質量概況

圖1和圖2為該園區內電能質量最為嚴重的某軋鋼廠的供電系統一次主接線圖。由圖1和圖2可以看出高壓側和低壓側的進出線情況，以及相應的設備情況。

為了分析該廠的電能情況，對母線的電壓進行實時監測。監測數據顯示，該母線電壓偏差大大超過國家規定的電壓偏差范圍（±7%）;此外，諧波情況比較嚴重，1 a內發生多次跳閘事故，造成嚴重的經濟損失和安全隱患。

2 UPQC的基本原理與結構

經上述分析可知，該工業園區目前存在較為嚴重的電能質量問題，本課題采用統一電能質量調節器（UPQC）來調節電能質量。

本課題設計的UPQC裝置主要由并聯單元和串聯單元構成。前者用來解決與電壓有關的偏移問題，后者用來解決與電流有關的電能質量問題;二者共用一條母線，并能夠確保母線電壓穩定運行。

1） 并聯單元。并聯單元結構如圖3所示。VS為配電網的三相電壓，iS為配電網輸送的三相電流，iL為流入負載的三相電流，iC為有源濾波器輸出的三相電流。

2） 串聯單元。串聯單元結構如圖4所示，其串聯部分可以等效為動態電壓恢復器（DVR）。VS為配電網的網側三相電壓;VL為配電網的負荷側三相電壓;Vdvr為動態電壓恢復器的補償電壓。

3 UPQC的應用效果

將本課題設計的UPQC裝置投入試運行，分析其對電能質量的治理效果及治理前后的效益情況。

1） 電壓質量情況。隨著UPQC的運行，系統中的諧波電壓含量顯著降低，閃變統計值明顯降低，符合電力公司要求。

2） 諧波情況。UPQC投運后，10 kV車間II母線諧波電流監測數據表明，車間II母線的各次諧波電流顯著降低，高次諧波的含量均符合電力公司規定的標準。

3） 無功補償帶來的經濟效益。在使用UPQC前，工業園主要依靠電容器組進行補償，此種方式動態性能較差，并且會導致諧振的發生;采用UPQC方法后，后期的經濟效益顯著。

參考文獻

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Abstract： The unified power quality regulator （UPQC） can effectively solve the power quality problem. In view of a series of power quality problems caused by the use of a large number of nonlinear loads in an industrial park in Shenyang， the UPQC technology is adopted to control the power quality of the park， achieving good results in power quality improvement and harmonic control.

Key words： UPQC; governance; application