电能质量检测技术及质量控制策略 探讨

电能质量检测技术及质量控制策略 探讨

林琦

广东电网有限责任公司汕头供电局

摘要：本文阐述了电能质量的影响因素，并对电能质量的检测技术及电能质量的控制策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

关键词：电能质量；影响因素；检测技术；控制策略

一、前言

近年来，随着现代科学技术的发展，电网的稳定安全，电能质量的高低，已成为影响国民经济发展的重要因素。日益增长的电力需求和生活中非线性负载以及大容量的阻抗、容抗的用电器的使用严重影响了电力能源的质量，同时为电网的正常运行埋下了隐患。基于此，本文阐述了电能质量的影响因素，并对电能质量的检测技术及电能质量的控制策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。

二、电能质量的影响因素分析

（1）电压偏差。系统无功功率无论是存在欠缺情况还是多余情况都将使系统电压偏移。如果电压偏移持续时间较长，将对系统运行稳定性产生不良影响，并导致机械使用效率降低、电气设备绝缘性遭到损害、电动机转矩减小、照明设备运行出现问题、产生高次谐波电流以及电容器无功输出减少等问题，这对系统安全运行来说十分不利。

（2）电网频率偏移。在电网运行中，频率偏移是对其运行质量进行衡量的一

项重要指标，是系统基波频率偏移额定频率的程度。该种情况之所以出现，发电机有功负荷同有功出力两者间不平衡情况的存在是导致该问题出现的主要原因，如果系统在频率方面具有较大的变化，则会对电厂以及用户产生不利影响。

（3）电压波动及闪变。对于部分负荷来说，其在正常运行当中则会形成冲击性

特征的功率变化，并因此导致无功功率波动情况的发生，在使实际电压在较大范围内波动的情况下出现同额定电压相偏离的情况。该种情况之所以存在，主要是因在电压持续波动情况下，影响到电灯的亮度。对于闪边以及电压波动这两种方式来说，都在配电网系统中产生后通过变压器将其传递到用户电源端电压波动及闪变的成因主要有三点：第一，设备具有随机非线性符合，在产生次谐波、间谐波成分后影响到电网电压质量；第二，电力系统短路故障；第三，设备在自动投切时产生操作波，并因此导致电网电压波动情况的出现。如果电网电压产生波动，将会使得对电压要求比较高的一些电气设备和电子设备不能正常工作，还会影响那些对电压波动较敏感的工艺和试验结果。

三、电能质量检测技术分析

电能质量各项指标中既包含了统计性指标，如电压波动、谐波分析等；又强调了对实时性的要求，保证对暂态指标的精确分析。因此电能质量检测系统应当包括强大的数据采集、处理、保存功能，明白易懂的报告系统，以及通用的信息共享技术，采用分布式结构，分布于各个变电站的现场采集分析单元通过通信网络连接成一个有机的整体，共同完成整个区域的电能质量分析和统计。 （1）时域仿真方法。时域仿真是利用仿真软件及程序模拟电力系统各种暂态问题，从而对电能质量的各种指标进行研究。其缺点是仿真频率范围有限，并且模拟开关开合的时候会引起数值震荡。因此，要采用相应技术以抑制发生数值震荡。由于这些仿真程序在不断发展中，其功能日益强大，还可利用它们进行电力设备、元件的建模和电力系统的谐波分析。 （2）频域分析方法。该方法主要用于谐波问题的分析计算，包括频率扫描、谐波潮流计算等。考虑到一些非线性负载的动态特性，近年来又提出一种混合谐波潮流的计算方法，即在常规的谐波潮流计算法基础上，利用EMTP等时域仿真程序对非线性负载进行仿真计算，可求出各次谐波动态电流失量，从而得到动态谐波潮流解。 （3）神经网络法。神经网络理论是巨量信息并行处理和大规模平行计算的基础， 它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可用来描述认知、决策及控制的智能行为。神经网络法的优点是：可处理多输入－多输出系统，具有自学习、自适应等特点；不必建立精确数学模型，只考虑输入输出关系即可。缺点是：存在局部极小问题，会出现局部收敛，影响系统的控制精度；理想的训练样本提取困难，影响网络的训练速度和训练质量；网络结构不易优化。

（4）二次变换法。二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数来表示信号的能量函数。二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时刻；精确测量基波和谐波分量的幅值。缺点是：无法准确地估计原始信号的谐波分量幅值；不具有时域分析功能。

（5）小波分析法。小波变换是近年来兴起的一种算法，由于具有时域局部化的优点，特别适合于突变信号和不确定信号的分析。目前国内外已经有许多文献应用小波变换对谐波监测、电磁暂态波形分析、电力系统扰动建模等电能质量问题进行了研究。小波变换是一种多尺度分析数字技术，它通过对时间序列过程从低分辨率到高分辨率的分析，显示过程变化的整体特征和局部变化行为。常用的小波基函数有：Daubechies 小波、B小波、Morlet小波、Meyer小波等。

由于各种算法各有优缺点，如何选择合适的算法，对现有算法进行改造，充分发挥各种算法的优点就显得尤其重要。

四、电压质量的控制策略探讨

（1）重视对电压骤降情况管理。电压暂降的产生因素较为复杂，且对设备损害较大，是供电企业电能质量管理的重要环节。一是，供电部门应对电压暂降问题进行常规电力设施保护，对线路及设备环境进行管理，必要时可采用地下电缆降低环境危害。二是，强化故障处理能力及水平，适当增加限流装置，一旦穿电压骤降，及时断开电路，降低对用户的电气损坏。三是，降低设备对电压暂降的敏感程度，与用户积极配合，调整设备参数，增加电压检测器，实现电能质量的稳定输出。四是，调整供电方式，根据供电现实情况，积极进行信息收集，及时进行分析，调整方式，改善供电企业电能质量。

（2）强化对谐波处理。电网谐波是影响供电企业电能质量的重要原因之一。不同倍数的频率次谐波成分和谐波，对电能质量造成污染的频率波普，造成部分元器件运行不正常，增加电网的消耗功率，影响正常的通信及电容器、变压器及同步发电机工作，对精密设备造成指令错误，影响电能质量的正常分析，造成电网的运行隐患。通过装在无缘滤波器，过滤谐波现象，且成本较低，目前被广泛应用。采用现代化的有源滤波器，改善谐波较好，随着技术的发展，设备成本将逐渐降低，改善电能质量。

（3）抑制电压波动与闪变。在现代电网结构中，必须借助现代化无功电压补偿装置抑制电压闪变。目前最具代表性的无功电压补偿装置主要是静止无功补偿装置以及新型无功发生器。静止无功补偿装置能够对电压闪变进行快速、动态的无功补偿。它可以对动态无功负荷的功率因数进行矫正；对电压波动进行优化调整，以确保电力系统的静态/动态的稳定性。它还可以降低过电压，降低闪烁频率，使电压和电流平衡运行。

（4）重视用户设备管理。供电企业必须强化电力设施的检查工作，对用户设备进一步管理，降低对电网电能质量的影响。积极为用户加装补偿设施，防止因电压骤降、谐波等问题对用户设备的影响，造成电网停电及用户停产等事故。积极与用户协调调整设备参数，满足用户需求，同时保障电网安全，提升供电企业优质服务水平，保障供电电能质量，保障电网安全有效运行。

五、结论   总之，随着电能质量检测方法理论的逐渐成熟完善和电能质量检测装置的核心器件不断发展，完整、准确地描述实际发生的动态电能质量，对电能质量指标进行监测、统计和分析已经逐渐实现。在电能质量检测中要针对其影响因素进行分析，并采取针对性的检测技术，同时加强电能质量的管理，从而提高电能质量。        

参考文献： [1]路竹青.企业配电网电能质量检测及控制方法研究[J].价值工程，2016，35

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