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电能质量概述

作者：任编辑日期：2015-01-15 09:26 来源：《电子制作》

电能质量概述
张红长春工程学院长春 130012
吉林省配电自动化工程研究中心长春 130012
雷志国李生珠长春供电公司电力调度控制中心长春 130012

致谢: 本项目研究获得了吉林省教育厅（项目：2013297、2013296）的资助，在此特此感谢！
【文章摘要】
近年来，随着供电公司及终端用户对PQ（powder quality）问题的认识不断提高，PQ 问题已经成为人们越来越关注的问题之一。概述了电能质量产生的原因及危害，详细解释了电能质量事件。
电能质量得到人们普遍的关注主要是因为新型的以微处理器为基础的控制系统和电力电子器件负载设备对电能质量的变化比传统设备较为敏感；高效可调速电机驱动装置和补偿功率因数以降低损耗的并联电容器之类的装置，导致电力系统谐波水平日益提高；终端用户对PQ 问题的认识度不断提高，促使电力部门花费一定精力和时间来提高供给终端的电能质量。目前随着智能电网等研究，使得电网连接了大量负载设备和各种负荷，这意味着任何一个部件的故障都会引起电能质量的改变。
1 电能质量定义
对于电能质量的具体定义到目前为止还没有统一，不同部门对电能质量的理解有所差别。IEEE 标准中定义电能质量为： Power Quality 是指为灵敏度高的设备提供的电力和接地设置能否为其提供最基本的正常的工作条件。PQ 一般是指电网运行中评估电能好坏的一种指标，在实际工作运行环境下标准的电能输入信号为正弦信号。在生产工作中电能信号并不是一成不变的，它会随着外界的干扰而发生信号畸变，这就导致了PQ 问题的出现。
2 电能质量的特点
通过对PQ 问题的了解，可以归纳出以下几个特性：
（1）动态性。由于电能从输送到用户使用都一直处于动态转换的过程中以及不同地区对于电能的需求有所不同，这就不能用一个统一的标准来衡量不同地区的电能质量，因此电能质量也是一种动态的变化量纲。
（2）相关性。由于电能是一种特殊的能量模式，它从电厂发电开始直到用户消耗这个过程始终是同时并不间歇的一个过程，这就导致个人及相关部门不能随时自主的存储电能，这在电力系统运行时，一旦电能质量发生变化，这会对负载等电力设备造成极大的损失。
（3）传播性。电力系统为电能质量提供了较好的传输平台，距离和速度等指标都会对电能的质量产生影响，电力设备等受电能波动频率影响大，这都会导致大幅度降低为用户提供的PQ 的稳定性。
（4）潜在性。电力系统中，引起电能质量事故原因种类多，电能质量扰动类型多而复杂，对于引起的扰动又不是立马显现出来，这为电力系统安全运行埋下了隐患。
（5）复杂性。在电力系统运行过程中，由于电网的复杂度较高，要给出一个完整准确详细的电能质量评价指标较为困难，这使得电力工作人员定制一个详细的电能评估算法变得十分复杂。
（6）整体性。对于提高电能的质量并不能只靠单独的某一部门、制造商或者社会群体来提高，这需要大家一起来商讨制定统一的适用于用电标准的电能质量协议。
3 电能质量问题产生的原因
随着电力工业经济的不断增长，电网电子设备的使用不断增加，产生PQ 问题的原因有以下几种：
（1）电网系统中大量的使用非线性的、灵敏度较高的、容易发生畸变的负载电容；
（2）电力电子控件和微型处理器为内核的设备的广泛使用；
（3）生产工艺的要求；
（4）高难度复杂的工程业务流程；
（5）FACTS 装置的广泛使用；
（6）电力设备的投切。
4 电能质量事件
电力系统实际运行的扰动信号信息可以用来衡量PQ 检测系统的好坏。在实际操作中获得的信息数据可以分为：故障事件、自动灭火故障事件、中断事件、线性激励事件和变压器通电事件。引起故障事件的原因主要有以下几点：
（1）故障事件是指电力系统运行中，由各种物理线路和机械故障引起的不必要短路和开路。在电网运行过程中发生故障概率最高的事件大部分均是短路事件。因此，在长期的实际监测运行检修中涉及到的大部分故障事件多数是因为短路而引起的。
（2）自动灭火故障事件，单相接地故障事件中电弧电路灭火，由于缺少电路保护措施而引起的电路电流为零。将这类由于装置自动误操作而引起的故障通常可以规划到自动灭火故障事件的范畴内。在出现故障的情况下，尽管故障发生时间很短，但是也会引起电压下降和电压上升等扰动现象。
（3）变压器通电事件，这在实际的操作中通常会引起PQ 扰动波形的幅值下降。在电力系统中电压变化或者变压器充电会引起一段时间的磁干扰现象，直到核心通量重新达到稳定状态后才能恢复。这会导致磁通量超过饱和值而溢出，这种短暂状态会持续到磁通量的变化减少到零为止。磁通量过度增加会导致振幅偏高，磁化电流不对称和指数衰减。变压器通电引起的电压下降幅度取决于开关的角度、电源功率、阻尼的大小以及剩余的磁通量。
（4）线性激励事件是指在发生中断事件后，剩余能量而引起的断点开关空开，导致电力线重新获得微小运行值。引起电力系统谐波扰动主要是因为连接电线的变压器通电和暂时转换状态。
5 结论
本文简单介绍关于电能质量事件的一些概念，形成原因及对电网造成的影加以总结。
【参考文献】
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