电能质量分析及其补偿方法的研究(2)

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随着科学技术和国民经济的发展，电力工作者通过对电网中的各种电力干扰现象的监控与识别，对于引起用电设备故障，异常运行和停电造成的生产过程混乱的起因的分析，认为应该赋予电能质量更多新的内容。强化对电能质量概念的理解，提高对改善电能质量重要性的认识已经成为当代电力系统的需要。电能质量的改善有以下几点意义：

（1）首先，电能质量的改善是电力系统稳定、安全、经济运行的重要保证，是电网运行水平高低的重要标志。

（2）其次，电能质量的改善是提高经济效益、用电效益，以及改善电气环境的重要技术保证。

（3）最后，电能质量的改善通过电能质量的全面管理，保障用电秩序的正常，为社会提供安全可靠的电能。

1.3 国内外研究现状

电能质量包括四个方面的概念：电压质量(Voltage quality)即额定电压与实际电压间的偏差（偏差包含电压幅值以及波形和相位的偏差），反映了电力企业供给用户的电力是否合格；电流质量(Current quality)即对用户取用电流提出正弦波形、恒定频率的要求，并且使供电电压与电流波形同相位，来确保系统以高功率因数运行，电流质量的定义有助于改善电网电能质量以及降低网损；供电质量(Quality of supply)包括技术含义和非技术含义两个方面：技术含义包括供电可靠性和电压质量；非技术含义指的是服务质量(Quality of service)包括电力价格和供电公司对顾客投诉的反应速度等；用电质量(Quality of consumption)包括电流质量和非技术含义，例如用户是否如数、按时交电费等，它反映了供用电双方的相互影响和相互作用。通常，电能质量的定义：导致用户的用电设备故障或者不能正常运行的电流、电压以及频率偏差。这个定义简单概括了电能质量问题的前因和后果。

在20世纪90年代初期，很多发达国家开始大力投入电能质量方面的研究。许多国外的电力公司为了自身的电网控制，技术进步和对外宣传，积极开展对电能质量的检测和控制，并且建设有对外开放的网站，实时发布相关的电能质量信息。在日本，电能质量的概念包括电压偏差、电流偏差、供电中断、三相不平衡、闪变和谐波、电压暂降。相比之下，与我国目前的电能质量概念相一致，但是强调供电的不中断是电能质量最基本的要求。在日本，很多控制电能质量的设备已经得到了广泛的应用。最近几年，在电压暂降问题上的动态电压恢复器有了很多的研究。对于电能质量问题，美国也有很多的检测和研究。上世纪九十年代，出于对全国配电系统电能质量状况的调查，美国电力科学研究院与电力公司联合监测配电系统中的277个关键点。EPRI在对美国的电能质量问题普查时，开发了电能质量诊断系统PQDS。PQDS从数据的采集、处理、管理以及扰动识别、系统仿真和经济评估等方面对电能质量问题实施综合性的管理和分析，为往后电能质量问题的分析打下了良好的基础。现在美国很多电力公司和高校都在积极开展电能质量方面的课题研究和培训工作，并且向电力公司和用户提供多种解决电能质量问题的方案[1]。

我们国家已经制定了六项电能质量的国家标准，包括电网谐波、供电电压偏差、三相电压不平衡、电力系统频率偏差、电压波动和闪变、瞬态过电压和暂时过电压。管理部门和电力部门主要以这六个标准为依据，开展电能质量的监测和评价。目前很多研究院和高校都在研究如何改善电能质量，主要是针对谐波的检测，治理和改善方面。很多公司研制出了一些高精度的电能质量检测仪，提高了电能质量检测的可靠性和准确性，但是由于造价过于昂贵，还没有得到普遍的使用。随着电力电子技术和电力市场的发展,人们对于电能质量问题也越来越关注，因此有源电力滤波器有着很好的发展潜力和前景。由于大容量APF的造价成本高，所以近些年提出和开发一些改善电能质量的补偿装置，包括各种有源电力滤波器(APF)、动态无功补偿器(SVC)、动态电压恢复器(DVR)以及电能质量综合补偿装置(UPQC)等。目前，研究最多的是混合型滤波器，并且主要以理论研究和实验研究为主。对于混合型滤波器可以分为两类：一种是统一的电能质量控制器（UPQC），另一种是混合型有源电力滤波器。由于混合型有源电力滤波器性能优良，接线简单，运行稳定，并且能够和无功补偿装置，电容器组等组合运行，实现大容量无功补偿和动态谐波抑制，所以是适合我国发展现状的新型装置。