5 目前存在的问题
5.1 电能质量的检测
对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径,虽然这方面的检测仪器已不少,但大多数只局限于持续性和稳定性指标的检测,而传统的基于有效值理论的监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间题,因此需发展满足以下要求的新监测技术[3]①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,因此需要采用多种判据来启动测量装置,如幅值、波形畸变、幅值上升率等。②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。③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变化规律。随着电力市场运营模式的逐渐实施和电能质量的法规化,供电质量将会引起越来越多的重视,开发电能质量的分析检测软件将是新的研究方向,四川大学电气工程学院开发的开放式电能质量分析管理软件现已投入应用阶段[13]。
5.2 电能质量的分析和计算
电能质量分析和计算的准确性不仅依赖对各种干扰源数学模型的描述,还和网络参数的可信度有关,近年来,基于数字技术的数学分析方法主要应用在电能质量的以下领域:①分析谐波在网络中的分布;②分析各种扰动源引起的波形畸变及在网络中的传播;③分析各种电能质量控制装置在解决相关问题方面的作用;④多个控制装置的协调以及与其他控制器的综合控制等问题。
目前所采用的方法有三种[4]:
(1)时域仿真方法 该方法在电能质量分析中的应用最为广泛,其主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象迸行研究。目前较通用的时域仿真程序主要有EMTP、EMTDC、NETOMAC、BPA等系统暂态仿真程序和SPICE、PSPICE、MATLAB、SABER等电力电子仿真程序两大类。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,可求出备次谐波动态电流矢量,从而得到动态谐波潮流解。
(3)基于变换的方法 这里主要指Fourier变换方法、短时Fourier变换方法,加窗傅立叶变换[8]和小波变换(WT)[9][10]方法
6 改善电能质量措施
6.1 传统方法
(l)调节有载调压变压器的分接头,可保持电压稳定,保证电压质量,但不能改变系统无功需求平衡状态,同时也可能影响变压器运行的可靠性。
(2)局部并联电容器组的投切,可补偿系统无功功率,解决电压偏低的情况,但对轻载电压偏高的电能质量问题却无能为力。
(3)无源滤波器是传统的抑制谐波电流的主要手段,它通过LC谐振吸收电网中的谐波电流但只能抑制固定频率的谐波,同时也可能造成系统谐振。
(4)通过备用发电机组和机械式双电源切换装置(>2 S)等方法对重要用户连续供电。 以上传统方法都能在一定程度上解决电能质量问题,但也都存在着本身无法克服的缺陷,因此必须提出新的解决电能质量问题的方法。
6.2 用户电力技术(custom power)
1988年美国N.G.Hingorani博士首次提出了Custom Power的概念,即将电力电子技术、微处理器技术、控制技术等高新技术运用于中、低压配、用电系统,以减小谐波畸变,消除电压波动、电压闪变、电压的不平衡和供电的短时中断,从而提高供电可靠性和电能质量的新型综合技术。用户电力技术的提出为全面解决供电网电能质量问题提供了一种新的途径。
作为FACTS技术在配电系统应用的延伸——DFACTS技术(又称 Custom Power技术)已成为改善电能质量的有力工具,该技木的核心器件IGBT比GTO具有更快的开关频率,并且关断容量巳达MVA级,因此DFACTS装置具有更快的响应特性。目前主要的DFACTS装置有:有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、配电系统用静止无功补偿器(D-STATCOM)、固态切换开关(SSTS),统一电能质量控制器(UPQC)等。其中APF(属于并联补偿)是补偿谐波的有效工具;而DVR(属于串联补偿)通过自身的储能单元,能够在ms级内向系统注入正常电压与故障电压之差,因此是抑制电压暂降的有效装置,UPQC综合了串联补偿和并联补偿的特点,既能抑制电流谐波,又能补偿电压畸变量,是一种综合的补偿装置。
用户电力技术是基于用户对电能质量越来越高的要求的,提供多级别的电能质量服务将成为未来供电的趋势。基于现代电力电子和控制技术的用户电力技术将是解决这一问题的有效途径,其中,用于提高供电质量的动态电能质量调节技术,提高电能利用率及利用新能源的电能变换技术,以及用于提高系统反事故能力的固态开关技术,这三种用户电力技术会大大提高供电质量的可靠性,有着广阔的应用前景。
7 结束语
电能质量问题随着电力市场运营模式的实施,提供优质电力会逐渐成为一种辅助服务。很多重要用户为保证优质电能的不断供应,自己不得已安装一些额外装置,如不间断电源(U PS),备用发电机,机械投切的双回馈电线等,但这只是用户受挫后不得已采取的权宜之计,往往很不经济。电力企业在技术上可以在不同的电能供电层次加入不同的电能质量控制环节,或称为电能质量控制中心(QCC)[6],按不同的供电层次可分为变电站型QCC,用户型QCC,负荷型QCC,提供多级别的电能质量服务,实现对谐波、闪变、凹陷、不平衡等多种电能质量问题的选择控制。每个用户可以根据自己的需要自主选择用电质量。总之,电能质量的基本问题是:①要对电能质量的各个指标进行科学的量化和界定,以充分反映供电和用电特性;②要清楚各种指标恶化造成的危害,提前预防;③要有完善的检测方法和检测仪器,以满足电能质量问题快速性和随机性的要求;④要尽快开发完善电能质量分析管理系统软件,为电能质量的检测和控制提供依据;⑤研究和开发新型的FACTS和 DFACTS系列装置,大力发展用户电力技术,提高供电可靠性、灵活性 ⑥ 修订和完善现行的电能质量标准,进一步完善电能质量标准体系;⑦加强管理、建立电能质量监督管理体系并制定和国家标准相配套的规程和技术导则等。
参考文献:
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Subcommittee.Proposed Terms and Definitions for flexible AC Transmission systems(FACTS).IEEE Transactions on Power Delivery 1997,12(4):1848~1853
[12] 何大愚,柔性交流输电技术和用户电力技术的新进展[J].电力系统自动化,1999,23(6):8-13 [13]张巍,马文营等,开放式电能质量管理软件的研制与开发,继电器,2003,31(1):47-50
检索总结
学习网络信息检索这门课程后,对其应用有了学习、熟悉的过程,从中得到了很多体会与心得。
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