电能质量监测与治理
来源：hth全站app 发布时间：2024-03-25 14:11:41内容摘要随着用电需求增加和电力系统规模扩大，非线性、冲击性、不平衡的负荷日益增多，所导致的各种电能质量上的问题也慢慢变得严重，造成电网供电质量降低，运作状况恶化。电能质量上的问题已引起各国电力工作者的格外的重视，提高电能质量的新技术已成为近年来电力系统研究领域中新的研究热点。本文就此问题展开论述，首先介绍了有关电能质量的相关概念。在此基础上介绍了三相瞬时无功功率理论，并且介绍了以此理论为基础的两种谐波电流检测的新方法：p-q法及ip-iq法。并将二者的优缺点进行了简单的比较。最后分析了目前几种常见的电能质量治理措施：静止无功补偿装置(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)和有源滤波器(APF)。1.1课题研究的意义1.2研究现状1.3本次论文的主要工作2.1电能质量的概念2.2电能质量的指标2.3电能质量特点3.1电能质量监测的目标与要点3.2电能质量监测的方式3.3电能质量谐波检测技术3.3.1瞬时无功理论3.3.2谐波和无功电流检测法电能质量治理方法124.1静止无功补偿装置(SVC)124.2静止无功发生器(SVG)134.3有源电力滤波器(APF)144.3.1有源电力滤波器工作原理144.3.2有源电力滤波器的特点154.3.3有源电力滤波器的设计15结论19参考文献20绪论1.1课题研究的意义近年来我国电网发展迅速，电网规模逐步扩大，每个地区的电网也在不断深化。而随着电网的逐步扩大，各种各样的用电设备尤其是大量的电力电子设备都接入了电网，使得电网的运行环境受到了不同程度的污染。从家用小容量的变流装置，到工业上普遍应用的调速电机、整流逆变装置，甚至大规模的高压直流输电设备，都会向电网注入谐波。电网谐波含量的增加，会导致电气设备寿命减少、电网网损加大，系统发生谐振的可能性也会增加，并联电容器不能正常运行，同时可能引发继电保护和自动装置的非故障性动作，导致仪表指示和电能计量不准确以及计算机、通信受干扰等一系列问题【1】。另外，诸如轧钢机、电力机车、开关电源等用电设备的开关与使用的过程，也会对电网产生冲击性、波动性的负荷，并在运行和停运过程中产生电压闪变以及导致三相不平衡度的提高，对电网设备和用户造成直接或潜在的影响。获取完整word格式文档或者写请联系：扣扣号码248173788电线我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺能够最终靠之后再付款。为了能够更好的保证电网安全、稳定运行，向用户更好的提供高品质的电能，必须对影响电能质量的众多因素进行综合治理，改善各项电能质量指标，使其达到国标规定的正常水平。而要提出较为合理的治理方案，就必须依赖于对电能质量的全天候、全方位准确的实时监测与分析。因此，研发一种新型分层分布式的配电网电能质量实时监测与管理系统，集测量、通信、分析、管理等功能于一体，有效地进行电能质量监测，并根据监测结果采取合理、有效的电能质量治理措施，改善其电能质量状况，对保证电网和广大新老用户的电气设备的安全、经济运行，保障国民经济各行各业的正常生产和产品质量都具备极其重大意义。【2】1.2研究现状目前国内外大多数厂家生产的电能质量实时监测系统大多数都是集中式结构，采用工业计算机配备数据采集卡来实现电能质量的数据采集和分析。由于运用计算机对信号做处理，装置的实时性比手持式和便携式电能质量监测装置要好。但这种装置的缺点也十分明显，虽然计算机的运算速度是目前DSP等嵌入式实时系统硬件不能够比拟的，但是数据采集卡数据的高速采集和计算机实时处理的协调一致是影响实际系统运行的核心问题，系统的实时性能较难得到保证。而且对于每个检测点都需要一台计算机进行现场分析，导致整套系统的成本比较高。【2】目前，谐波抑制与无功补偿电能质量综合治理的一个重要趋势是采用有源滤波器与无源滤波器组合形成的混合型有源滤波器(HAPF)，其优点是成本低，滤波性能好，同时具备APF与PF的技术优势，性能好价格低。其中注入式混合型有源滤波器(HybridAetivepowerFilterwithInjeetionCireuit:xHAPF)由注入型APF与PF并联混合得到，由注入支路电容和无源滤波器进行无功功率的静态补偿，由有源和无源部分共同治理谐波，能够很好的满足大功率无功补偿和谐波抑制两方面的要求，具有实际的工程应用意义。1.3本次论文的主要工作本文就电能质量监测和治理技术进行初步的研究。第一章介绍了课题的研究意义与电能质量监测技术与治理技术的研究现状。第二章主要论述有关电能质量的相关概念。第三章介绍了三相瞬时无功功率理论，并且介绍了以此理论为基础的两种谐波电流检测的新方法：p-q法及ip-iq法，并将二者的优缺点进行了简单的比较。第四章比较分析了目前常见的几种电能质量治理措施:静止无功补偿装置(SVC)、静止同步补偿器(STATCOM)和有源滤波器(APF)的优缺点。电能质量相关概念很长一段时间以来，我国的电力供应一直不充裕，因此以前供用电双方关注的焦点主要是在供应量的方面，除了对电能质量有较高要求的行业需求外，大都对电能质量关心较少，即使关注也只限于电压、频率两个指标。随着发电企业的不断新建和扩容，以及电网规模的逐渐增大，电力供应紧张的局面有了较大缓解。然而大量电力电子器件在电网中的不断投入导致电能质量上的问题日益突出，同时电力市场技术慢慢的提升，用户对电能质量的要求也慢慢变得高，从而引起了电网公司各级部门以及电力用户的格外的重视口，其重视程度从最近国家电网公司和南方电网公司都将“为用户更好的提供优质电力”作为其发展智能电网的一个重要指标就可见一斑。2.1电能质量的概念所谓电能质量，是指把发电厂发出的电能，看成是一种商品，从而对他的各种技术指标作出规定，以判断其合不合格。【3】但是由于人们看问题的角度不同，所以迄今为止，对电能质量的技术含义仍存在着不通的认识，还不可能给出一个准确统一的定义。我国一般都会采用“电能质量”这一术语，对于电能质量也有不同的定义，在众多的电能质量定义中，将电能质量定义为“导致用电设备故障或异常工作的电压，电流或频率的偏差”。这个定义比较简明，也概括了电能质量上的问题的成因和后果。理想的供电电压应该是纯正的正弦波形，具有标称幅值和标称频率，并且三相对称。然而由于从发电到用电各环节中的非线性因素的影响，施加到负载上的电压幅值、频率、波形中的一相或几相可能偏离标称值或标准状态。电压波形、幅值和频率偏离标称值达到一定的范围时，电力用户和电网的运行就会受到某些特定的程度的影响和损害，这就产生了电能质量上的问题。国际电力电子工程师协会IEEE根据电压扰动的频谱特征、维持的时间、幅值变化等将其进行了细分并对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类，初步建立了“电能质量”概念体系。电能质量上的问题大致上可以分为电流质量上的问题和电压质量上的问题。系统是一电压型电源，只要电网电压的幅值、频率在许可范围以内、电压的波形为正弦波且三相对称，就可以认为不存在电能质量上的问题。本文研究的动态电压恢复器是针对负载侧电压的动态补偿装置，因此文中所涉及到的电能质量上的问题主要指电力系统的电压质量。 2.2 电能质量的指标 2.3电能质量特点 获取完整word格式文档或者写请联系：扣扣号码 248173788电话我们是在校研究生，同时也一直写各个专业的奥鹏论文，直接跟我们联系，省去了找他们代写网站上的受他们剥削，所以我们代写价格最便宜，我们承诺能够最终靠之后再付款。 电能质量监测方法电能质量监测是收集、分析并将原始测量数据解释为有用信息的过程。建立完善的电能质量监测系统，对整个电力系统的电能质量管理和改善都是十分重要的。对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径，虽然这方面的检验测试仪器已不少，但大多数只局限于持续性和稳定能力指标的检测，而传统的基于有效值理论的检测技术由于时间窗太长，仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量上的问题，因此需发展满足以下要求的新检测技术[3]：能捕捉快速(ms级甚至ns级)瞬时干扰的波形。因为许多瞬间扰动很难用个别参量(如有效值)来完整描述，同时随机性强，因此就需要采用多种判据来启动量和装置，如幅值、波形畸变、幅值上升率等；需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、相位，需要有足够高的采样速率，以便能测得相当高次谐波的信息；建立有效的分析和自动辨识系统，使之能反映各种电能质量指标的特征及其随时间的变化规律。 3.1 电能质量监测的目标与要点 随着电力的市场化和电能质量的法规化，供电质量将引起愈来愈普遍的重视，开发出考虑电能质量监测的新的SCADA系统是配电能量管理系统的新研究方向。这一领域的难点将是对电流、电压的同时持续测量，对质量指标的分类辨识和统计，数据量大，因此就需要开发强大的数据库来进行相对有效管理。 监测目标决定监测设备选择、触发阈、数据采集和存储方法和分析和解释要求。任何电能质量监测系统， 都应明确监测目标， 包括： 干扰诊断与设备维护。电能质量监测的要点包括： 选择监测点：一般来说，在几个关键点做测量即可确定总系统的特性。监测位置通常选择用户的供电入口，受影响的设备附近， 或在变电站和特定用户供电入口同时监测。 查找扰动源。3.2 电能质量监测的方式 3.3 电能质量谐波检测技术 3.3.1 瞬时无功理论 其基本思路是：将abc三相系统电压、电流转换成α-β坐标系下的矢量，将电压、电流矢量的点积定义为瞬时有功功率，电压、电流矢量的叉积定义为瞬时无功功率，并由此导出瞬时有功、无功电流。【6】 设三相电路各相电压和电流的瞬时值分别为ea、eb、ec和ia、ib、ic。把它们分别变换到两相正交的α-β坐标系上。 (3-1)(3-2) 在图3-1所示的α-β坐标系下，矢量eα、eβ可以合成iα、iβ可以合成为(旋转)电压矢量e和电流矢量i。 (3-3)
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