電網(wǎng)電能質(zhì)量分析與控制匯編

2023/2/51電網(wǎng)電能質(zhì)量分析與控制1電能質(zhì)量概論2電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法3傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改進措施4電壓波動與閃變5波形畸變與電力諧波6電壓暫降與短時間中斷7電能質(zhì)量控制技術(shù)2023/2/521電能質(zhì)量概論1.1概述電能質(zhì)量問題的由來隨電力工業(yè)誕生而存在的一個傳統(tǒng)問題。電壓、頻率。上世紀八十年代后期：+波形。現(xiàn)代用電負荷結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。電力電子技術(shù)廣泛應用，家用電器普及，煉鋼電弧爐的發(fā)展等，由于其非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性引起電能質(zhì)量的惡化。計算機的普及、IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、微電子控制技術(shù)應用導致對電能質(zhì)量要求越來越高。2023/2/531.1概述如：1～2周波供電電壓暫降，就可能破壞半導體生產(chǎn)線，導致上百萬美元損失。據(jù)統(tǒng)計美國因電能質(zhì)量問題造成的損失每年高達260億美元。

2005年由國際銅業(yè)協(xié)會（中國）主持的一次“中國電能質(zhì)量行業(yè)現(xiàn)狀與用戶行為調(diào)研報告”中，調(diào)查了32個行業(yè)，共92個企業(yè)中有49個企業(yè)，因電能質(zhì)量問題，在經(jīng)濟上損失2.5～3.5億元（人民幣），每個企業(yè)年經(jīng)濟損失約10萬～100萬（人民幣）（其中有四家年損失1000萬元以上）。因此，電能質(zhì)量問題日漸成為電力部門和許多用戶所關(guān)心的一個重要問題，已成為當前電氣工程領(lǐng)域的前沿課題。

2023/2/541.1概述導致電能質(zhì)量下降的原因和責任---供用電雙方往往存在很大的分歧：下圖美國喬治動力公司調(diào)查結(jié)果2023/2/551.2電能質(zhì)量定義和分類一、電能質(zhì)量定義電能質(zhì)量可以定義為（PowerQuality)：導致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態(tài)過電壓、波形畸變、電壓暫降與短時間中斷以及供電連續(xù)性等。電壓質(zhì)量：電壓、頻率偏差、不平衡、波動等電流質(zhì)量：電流諧波、間諧波等供電質(zhì)量：電壓質(zhì)量、供電可靠性等用電質(zhì)量：電流質(zhì)量后兩項包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義2023/2/561.2電能質(zhì)量定義和分類二、電能質(zhì)量分類IEC給出的基本電磁干擾現(xiàn)象分類：表1.12023/2/57IEEE制定電力系統(tǒng)電磁現(xiàn)象特性參數(shù)及分類2023/2/581.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述一、瞬變現(xiàn)象

1、沖擊瞬變：電流或電壓出現(xiàn)的非工頻、單極性的突然變化。其特性通常用幅值、上升和衰減時間表示。2023/2/591.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述2、振蕩瞬變：電流或電壓出現(xiàn)的非工頻、但有正負極性的突然變化。其特性通常用振蕩頻率、持續(xù)時間和幅值大小來表示。其頻譜又分為低頻、中頻和高頻。2023/2/5101.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述二、短時間電壓變動指瞬時、暫時和短時的電壓中斷、暫降、暫升現(xiàn)象。劃分方法和特征指標見書表1-2所示。產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)故障和大容量負荷突然投切等。

1、電壓中斷2023/2/5111.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述2、電壓暫降工頻電壓的均方根值下降到0.1~0.9pu范圍內(nèi)、持續(xù)時間為0.5個工頻周期~1分鐘的電壓短期下降。2023/2/5121.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述3、電壓暫升定義為工頻下電壓均方根值的突然上升，持續(xù)半個周波到1min.典型的幅值范圍為1.1~1.8pu。三、長時間電壓變動指持續(xù)時間超過1min的間斷、過電壓和欠電壓。產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)負荷變化、開關(guān)操作等。1）過電壓指電壓有效值升高超過1.1—1.2pu，時間大于1min現(xiàn)象。原因：大負荷切除時系統(tǒng)不能及時調(diào)整。

2）欠電壓指有效值降到0.9pu以下，時間大于1min現(xiàn)象。原因：大負荷投入、電容器切除、過負荷等。

3）持續(xù)間斷供電電壓為零，持續(xù)時間超過1min的現(xiàn)象。原因：系統(tǒng)故障引起。2023/2/5131.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述四、三相電壓不平衡

指三相電壓平均值的最大偏差。用偏差與平均值的百分比，或用負序、零序與正序的百分比來表示。

原因：三相負荷不平衡、斷相、單相負荷過大等。五、波形畸變

電壓或電流波形偏離正弦波的現(xiàn)象。包括：

1）直流偏置：交流系統(tǒng)出現(xiàn)直流電壓、電流的現(xiàn)象。

2）諧波：系統(tǒng)出現(xiàn)工頻整數(shù)倍電壓、電流的現(xiàn)象。

3）間諧波：系統(tǒng)出現(xiàn)非整數(shù)倍工頻電壓、電流現(xiàn)象。

4）陷波：電力電子裝置換相出現(xiàn)的電壓擾動現(xiàn)象。

5）噪聲：指頻譜低于200KHz的有害干擾信號（混疊在電力系統(tǒng)相線、中性線或信號線）。2023/2/5141.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述六、電壓波動

指電壓變化的包洛線或隨機電壓變動。閃變：電流大小快速變化引起的電壓波動。閃變術(shù)語來自電壓波動對照明的視覺影響。電壓波動是電磁現(xiàn)象，閃變是電壓波動對某些用電負荷造成的有害影響。標準將兩個術(shù)語合在一起討論。2023/2/5151.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述七、工頻變化

指電力系統(tǒng)頻率偏離規(guī)定正常值的現(xiàn)象。原因：電力系統(tǒng)大面積故障甩負荷、大電機解列等。大系統(tǒng)承受負荷變化能力強，頻率波動小。工頻變化現(xiàn)象主要出現(xiàn)在小系統(tǒng)中。2023/2/5161.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述常見電能質(zhì)量干擾現(xiàn)象圖形解釋2023/2/5171.4電能質(zhì)量標準簡介一、電能質(zhì)量標準的作用和內(nèi)容電能質(zhì)量標準是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行、保護電氣環(huán)境、保障用戶正常用電的基本技術(shù)規(guī)范，是實施電能質(zhì)量監(jiān)督管理，推廣電能質(zhì)量控制技術(shù)，維護供用電雙方合法權(quán)益的法律依據(jù)。電能質(zhì)量標準主要內(nèi)容如下：

1）規(guī)定標稱環(huán)境：即規(guī)定環(huán)境條件和變化范圍。2）定義技術(shù)名詞：使其有通用的規(guī)范“語言”。

3）量化技術(shù)指標：量化是核心內(nèi)容。

4）推薦統(tǒng)一的測量與評估方法：標準是科研成果的體現(xiàn)，新標準需長期、深入研究。2023/2/5181.4電能質(zhì)量標準簡介二、電能質(zhì)量國家標準簡介1.供電電壓允許偏差（GB12325—1990）2.電壓波動和閃變（GB12326—2000）3.公用電網(wǎng)諧波（GB/T14549—1993）4