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电能质量分析范文1
关键词：变电站电能质量监测分析
随着经济的快速发展，电网中非线性负荷用户的比例不断提高，由此而产生的供电电能质量严重下降，表现得越来越突出。电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境，危及电网及其供电设备的安全稳定运行，严重的影响电力企业及广大用户的经济效益。
这种现象在山东荷泽110kV成武站表现十分严重，它不但使变电设备的安全运行无法保证，而且影响到当地的企业生产用电和居民生活用电。为此2002年在该站安装了电能质量监测系统，对10kV母线的电能质量进行连续的监测。
1110kV成武站电能质量在线监测系统介绍
为了加强对电能质量的管理和监控，2002年荷泽供电公司建立了变电站电能质量在线监测系统，并选择谐波问题严重的110kV成武变电站进行实时在线监测。此前，该站经常烧TV保险，曾多次发生过TV爆炸的事故，存在严重的谐振现象。
采用电能质量在线监测仪进行实时监测，该装置主要有以下几种监测和统计功能：
·三相各次谐波电压、电流及其谐波含有率；
·三相电压、电流总谐波畸变率；
·三相有功、无功功率及其方向；
·总的有功、无功功率，功率因数及相位移功率因数；
·电网频率、线电压、电压偏差；
·电压不平衡度、负序电压、负序电流。
电能质量在线监测单元，安装在110kV成武变电站10kVII段母线，服务器安装在监控中心，是集通讯/数据库/Web于一体的服务器，与变电站监控单元间通过光纤进行通讯传输数据，同时监控数据通过Web服务器对MIS系统开放，支持Web浏览方式，做到数据共享，公司所有局域网内的微机，均可通过Web浏览进行访问，查看电能质量分析的各种报表和数据，了解监测点的电压、电流波形、各次电流电压的谐波分量等电能质量情况。
2变电站概况及监测结果
该变电站有主变压器2台，容量均为31.5MVA，110kV母线、35kV母线、10kV母线均分段并列运行，有并联补偿电容器一组，容量为2700kvar，正常运行方式为#2主变带全站负荷。负荷主要是周围一些工厂的工业用电、城市生活用电及周围农业负荷。工业用电主要集中棉厂、纱厂、变压器厂、化工厂和木材加工厂等，这些也是该站主要的谐波源。
经过3个月的连续监测，对数据进行了统计，该监测点监测数据的部分统计报表，见表1~6。
3对电能质量的分析
根据监测数据和结果分析：
①从谐波电压总畸变率报表4可看出，该监测点谐波电压总畸变率严重超标。国家标准为4%，实际情况为三相总畸变依次为：6.89%、6.50%、7.24%。对于并联无功补偿装置，10kV电容器应进行容量及参数计算，适当改变电容参数，避免产生谐振，防止谐波对电容器造成损坏。对该站以后新增负荷时，应严格控制谐波源，以免谐波分量进一步提高，给电网造成较大的安全隐患。
②从各次谐波电压畸变率水平报表1可见：3次谐波含有率较高，A相为6.7%，其次是5、7次谐波，这对并联无功补偿电容器串联电抗百分数的选择，有重要的参考价值。
③谐波电流均不超标，主要谐波频谱为：3、5、7、9次，这为谐波治理提供了基础数据。
④根据①②③可判断，该监测点存在严重的3次谐波谐振现象，应改变系统运行方式，分析并联补偿电容器对谐波的影响。
⑤根据无功功率数据大小、方向及功率因数判断，该站10kV母线安装的并联无功补偿装置，其基波无功功率偏大（各种工况下功率因数基本保持1，某些工况下出现少量的无功倒送），因此，整体10kV母线电压偏高。
⑥根据基波电压最大最小值、电压偏差最大最小值、零序负序电压最大值、总谐波电压畸变率最大值、各次谐波电压、电流含量最大值、闪变最大值等参数判断，检测中出现过大的电网冲击，10kV母线接有大的冲击性负荷，或出现B相经中间物接地现象（出现过很高的零序、负序电压）。
⑦根据电压偏差可知各相电压合格率，A相2.69%，B相97.8%,C相94.6%，A相合格率较低，且绝大部分为正偏差。
由以上分析可看出，该变电站存在严重的谐波污染，3次谐波存在谐振，并且10kV并联补偿电容器对谐波有放大作用，应调整其运行参数。
4影响电能质量的因素及其对策
影响电能质量的主要因素是各种非线性用电设备、变压器和各类铁心电抗器，它们可分为以下几类：①电力电子装置，这是最严重的谐波源。这些装置在整流、逆变、调压及变频可程中产生大量的谐波；②电弧炉，如炼钢用的交流电弧炉；③家用电器，如日光灯、电视机、调速风扇、空调、电冰箱等；④高新技术应用的多种设备，如电子计算机，功率调节器、节能灯等。对110kV成武站来说，周围工厂的大量电力电子设备、各种大容量电动机是其最主要的谐波源，其次是大量城市生活用电设备等。
谐波不但影响用户设备的正常运行，而且对电网设备和自动化装置有很大的影响。谐波对电网自动化装置的影响，应改进自动化装置的制作工艺和工作原理，加强装置的抗干扰能力，防止装置误动作。但这对改善电网的电能质量并无任何作用，只能是减少电网谐波对自动化装置影响，因此电能质量的治理，应加强对用户谐波源的治理和改变电网参数，降低或消除谐波谐振。
①对于电动机控制器产生的谐波，谐波的形状很分明，可以装用谐波滤波器来降低谐波电流。
②对于特殊需要的用户，可装用隔离变压器：限制均衡的三次谐波，可以采用一台D，yn接法的隔离变压器。
③安装有源的谐波调节器：在工作时注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个纯的正弦波。这种滤波设备的工作，靠数字信号处理(DSP)技术，控制快速绝缘栅双极晶体管(IGBT)。因为设备是与供电系统并联工作，它只控制谐波电流，基波电流并不流过滤波器。目前有源滤波器日益推广应用。
④对于电网，应优化电网参数，改变运行方式，优化无功补偿的安装地点、方式和容量，消除电网谐振或减小电网对谐波的放大作用。
为了改善110kV站的电能质量状况，对该站采取了一系列措施：
·在10kVTV、35kVTV的一次侧中性点加装非线性电阻；
·在10kV母线加装消谐装置；
·在#2主变35kV侧中性点加装消谐装置；
·改变10kV并联补偿电容器的参数，消除谐振，减少对谐波的放大作用。
经过治理，现在已很少烧TV保险，也没有发生TV爆炸事故，而且电能质量状况较以前有较大的改善。
电能质量分析范文2
扩展Prony法（以下简称Prony法）的基本思想是将等间距采样的信号看作具有任意相位、频率、幅值和衰减因子的指数函数的和，通过一定的数学变换将信号模型化为自回归模型（AR模型），利用最小二乘法解得该模型的参数，最后利用频率、幅值和相位与该参数之间的内在关系，求出谐波的各参量。但从原理中也不难看出，本方法不能分辨出噪声，若信号叠加噪声，由噪声引起的频率和幅值将一起计入原信号。
1.1扩展Prony法的优越性分析采样频率为5000Hz，采样点数为500。设信号为由表1可知，对于频率较为靠近，幅值相差较大的谐波信号，Prony法可以得到2个正弦分量，精确分析出其频谱特性，但傅里叶法受频谱泄露的影响，不能精确分析得到频谱参数。但这里需要指出的是，当采样频率和采样点数满足一定关系（本例中采样点数为采样频率的100倍，即频率分辨率为0.01Hz）时，傅里叶变换可以分辨出式（1）中2个频率分量，但这样做无疑大大增加了计算量。
1.2扩展Prony法的噪声敏感性分析采样频率为5000Hz，采样点数为500。利用Prony法分析原信号，结果见表2。由表2中可知，Prony法对于没有噪声叠加的信号具有良好的频谱分析能力。看出，Prony法对噪声敏感，在周期性脉冲噪声的影响下分析结果偏差很大，出现了大量高次谐波，且这些谐波的幅值相较于150Hz的幅值分量而言，不能忽略。原信号、经Prony法拟合后未消噪的信号及二者的误差分析如图1所示。为了使用Prony法能够较为准确地分析谐波，必须采取措施对信号进行消噪。
2数学形态学滤波器
数学形态学是一种非线性图像（信号）处理方法。该方法在分析信号时只取决于待分析信号的局部形状特征，有别于传统的时频域分析方法。其基本思想是利用一种被称为“结构元素”的小矩阵在信号中不断移动，探测信号中各部分之间的关联，并提取有用信息来描述信号特征。在具体实施上，就是利用两种基本的形态变换（即膨胀和腐蚀）处理信号，并描述信号中各部分的几何联系。将膨胀和腐蚀两种基本运算进行不同组合，可以得到较为复杂的开、闭基本运算，级联后选择合适的结构元素，即可形成数学形态学滤波器。
在利用数学形态学滤波过程中，结构元素的形状是影响滤波的关键要素。本文假定采样的电气化铁道谐波信号仅受到周期性脉冲信号的污染，选择能够抑制周期性脉冲信号的结构元素即可。选择第1.2节中含噪声的谐波信号，分别仿真实验了矩形、菱形、圆形和三角形结构元素在消除周期性脉冲噪声时的效果，结果证明，三角形结构元素的滤波结果最为精确。滤波结果如图2所示。2.1数学形态学滤波器的有效性分析仍取第1.2节中叠加周期性脉冲的噪声信号，选择三角形结构元素滤波。原信号、经Prony法拟合后的消噪信号及误差分析如图3所示，经滤波后分析结果见表4。由表4和图3可以看出，滤波器不能完全滤除脉冲噪声，仍然存在虚假频谱。但虚假频谱的幅值相较于真实频谱的幅值已很小，不影响对频谱的判断。因此可以认为数学形态滤波器在滤除周期性脉冲噪声上是有效的。
3电气化铁道仿真模型
电气化铁道仿真模型包含牵引网线路模型、牵引变压器模型、AT所模型和铁路机车模型4部分。
3.1牵引网线路建模电力铁路牵引网线路包含馈电线、承力索、接触线和钢轨4部分，均与大地构成电气回路。利用Carson理论可得到导线-地回路的自阻抗为将牵引网线路化简建模，考虑将承力索与接触线二线合并，两条钢轨合并，与馈电线形成3根线，利用式（3）和式（4）可以得出3根线的单位自阻抗和单位互阻抗，再乘以距离，即得铁路沿线的线路仿真模型。
3.2牵引变压器仿真模型工频单相交流牵引变电所的主要功能是降压和分相，为牵引负荷供电，其主要设备为牵引变压器。牵引变压器主要接线型式有三相V-v型接线、斯科特接线、单相平衡接线等，其中三相V-v型接线因为接线容易，是使用较多的一种接线型式。其接线原理见参考文献[10]。
3.3AT所仿真模型电气化铁道有4种供电方式，即简单供电方式、吸流变压器BT（booster-transformer）型供电方式、自耦变压器AT（auto-transformer）型供电方式和同轴电缆CC（coaxialcable）型供电方式。我国主要采取AT型供电方式，该方式适用于高速重载等大电流运行的情况。Simulink中利用单相双绕组变压器来实现，通过改变其接线得到AT所模型。
3.4电力机车仿真模型机车建模对象为交直型韶山8型（SS8）电力机车，该类机车主电路部分采取大功率晶闸管与二极管组成的不对称半控桥式整流电路，如图4所示。机车的具体特性与参数见参考文献。机车运行情况的不一致，三段桥的开断状况也不一致。以100km/h的额定速度运行情况为例：此时，a1、b1满开放，b1、x1移相调节，a2、x2满开放。整流电压约为0.75~1.00倍的额定电压。鉴于b1、x1移相调节，故在建立仿真模型时需要设定触发角及电动机反电势。在考虑机车牵引控制特性函数与整流电路关系的情况下可推得机车反电势和导通角α。
4算例分析
电能质量分析范文3
关键词：电能质量，WiFi，谐波
1 引言早期的电能质量问题主要局限在频率偏移和电压偏移两个方面，但随着电子电力技术的迅速发展，公共电网中使用了大量的非线性负荷，由此产生的干扰也日趋严重，不仅严重影响了对电力质量要求严格的控制设备，还需要去处设法解决诸如电压中断、电压跌落和开关暂态等多方面的问题。为了控制和治理电能质量问题，应该对各种电能质量扰动进行准确辨识和分类，测量电网的电能质量水平，分析和判断产生各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。因此如何快速准确地监控、分析和改善电力系统的电能质量，并而在此基础上方便进行网络管理成为当前迫切需要解决的重点。电能质量监测作为其中的一个关键环节, 在电力系统安全管理和技术监督过程中起着重要作用。深入而系统地对电能质量做出精确的检测和利用网络技术对其分析的结合及应用是一项值得研究的问题。
要改善电网的电能质量，首先要精确的检测和分析电能质量，电能质量分析仪就是用来实现这一任务的专门仪表。它能对电网的电流与电压信号进行高速采样，通过高速CPU对采集来的数据进行计算，对电网上的电压，电流，功率。论文格式。有功功率，无功功率，谐波，闪变，浪涌等各种参数进行实时测量并显示。随着电子信息技术的高速发展，现代高端仪表都向着数字化，便携化，智能化，网络化的方向发展。
传统的电能质量分析仪主要是通过RS232或者USB接口连接PC，或者通过modem由电话线连接到Internet网络上，实现远程控制与监控。近期市场推出的少量产品，有带有线局域网接口的电能质量在线监测产品，但尚未找到通过目前流行的无线局域网(802.11b/g)进行联网的相关产品。
本文介绍一种带有无线局域网接口的手持式电能质量分析仪。用户可以通过笔记本电脑，PDA, 智能手机等带无线局域网接口的终端，对电能质量分析仪进行访问与控制，也可以通过无线路由器，通过广域网对本仪器进行监测与控制。
2 DSP设计算法（1）有效值算法。论文格式。
电流,电压及有功功率离散有效值算法为：
（1）
（2）
（3）
其中为采样值，M为整数周期内的采样点数
（2）谐波算法
电流与电压谐波采取快速傅里叶算法[1]，计算参数为：ADC采样速率为12.8kbps, 并能跟踪电压频率，做到一周波采集256点，数据宽度16bit, 窗口宽度为1024，窗口形状为矩形。
j=0,1,…,N-1 （4）
最高计算谐波次数为50次。
（3）电压闪变算法
闪变是对调幅波的检测，有常用的几种检波方法为:平方检波、整流检波和有效值检波。平方检波是使电网电压U(t)经过平方后，再通过滤波器去掉直流分量和2倍工频分量处理后。然后提取出调幅波U(t)。平方检波相比其它两种检波方法，它的直流分量和2倍工频分量与调幅波之比均小于1,因而推荐使用平方检波方法。具体的检测框图如图1所示：
图1. IEC推荐的闪变检测流流程框图
（4）示波显示
在示波模式下，屏幕显示采样来的电压与电流波形，在画屏幕时，由于LCD屏幕只能显示有限的点数。所有的采样点不能同时显示出来，在显示时采用数据抽取的方法来实现平滑显示,同时，对于波形中的异常部分，又能够着重显示出来。论文格式。
3 辅助与控制电路手持式单相电能质量分析仪，硬件系统框图如图1所示。
图2. 电能质量分析仪硬件系统框图
电流信号通过电流传感器输入，转化为电压信号，送到预处理电路; 电压信号通过电压衰减电路，也送到预处理电路，处理成合适的电压，并进行低通滤波；电流跟电压信号再一起送到高精度ADC电路进行模数转换。转换结果送到CPU进行数据信号处理，实时计算出有效值，功率，谐波，闪变等物理量并在LCD上显示出来。所有计算的结果，也可以通过外接的SD存储卡存储下来。用户可以通过键盘，对仪器进行操作控制。RJ45、无线网卡及USB接口是仪器的对外接口。用户可以根据实际情况，很方便地选择相应的连接方式。
4 软件设计智能仪表由于功能繁多，采用高端的数字处理芯片，因此常采用嵌入式操作系统进行软件开发，以提高工作效率，这里使用Linux操作系统平台软件设计。
主要包括以下工作: WiFi模块和应用程序的开发。
（1）WiFi模块
在计算机网络与无线通信技术的基础上出现的无线局域网，它主要依靠射频技术( Radio Frequency) 来实现计算机之间的通信。通过接入点AP(AccessPoint ) ,客户端以无线通信的方式可以与有线网络或无线网络互连。
1999年IEEE批准了802.11无线网络的延伸规范802.11b, 标志着无线网络产品的新标准的诞生。802.11b的工作频率为2.4GHz, 最高传输速度达到了11Mbps, 这极大的推动了无线网络应用,也获得了众多硬件厂商的支持,现在市场上的无线网络产品大都符合802.11b网络标准。
Linux可以对无线局域网进行支持,只需要将驱动程序源码针对终端环境进行交叉编译,生成驱动模块,然后在终端的Linux 中加载模块, 再使用iwconfig 和iwpriv命令进行配置后，就能很好的支持PCMCIA/CF卡以及无线局域网。
（2）应用程序的开发
首先在一台Linux的主机上进行程序编写。编译通过后,下载到终端的机器上,终端上电后,根据配置文件，终端会自动装载并启动Linux操作系统,然后启动WiFi模块连接网络,进行正常操作。
5结论该文提出了基于WIFI无线网络的电能质量分析仪系统设计方法，无线局域网络的使用, 能方便的实现网络化线监测。使用了高速DSP 处理器对采集所得的数据能进行间谐波分析等复杂的分析，本装置功能完善, 精度也较高, 有着很高的性价比，能够满足高精度测量分析的需要。
【参考文献】
[1] 吴美娟,岳俭. 数字处理器中的FFT实现[J]. 电子质量,2004(5)
[2] 陆东生,赵素华,王振东. 基于DSP 的多功能电能质量监测仪的研制[J ]. 电测与仪表, 2006,482(43): 19 - 22.
[3] 王树奇,孙弋. 基于S3C2410 的井下WiFi便携终端的设计[ J ]. 微计算机信息, 2007,4-2(23):186-188.
[4] 熊静,吴在军,胡敏强. 基于TMS320 C6713的新型多功能电能质量分析仪设计[ J ]. 电力自动化设备,2006,5(26):79-83.
[5] 全惠敏,戴瑜兴. 基于S 变换模矩阵的电能质量扰动信号检测与定位[ J ]. 电工技术学报,2007,8(22):119-125.
[6] 孙弋,徐瑞华. 基于WiFi 技术的井下多功能便携终端的设计与实现[ J ]. 工矿自动化,2003,3:60-63.
[7] 刘守亮, 肖先勇. 基于S 变换的短时电能质量扰动检测与分类[J]. 四川电力技术，2005 (z1): 40-47.
[8] 吕干云, 程浩忠, 等。基于S 变换和多级SVM 的电能质量扰动检测识别[J]. 电工技术学报, 2006,
21(1): 121-126.
[9] 杨洪耕, 刘守亮, 肖先勇. 利用S 变换时频等值线图与幅值包络向量实现电压凹陷的分类[J]. 电工技术学报, 2006, 21(8), 75-79.
电能质量分析范文4
关键词：电能质量 在线监测 DSP
1 衡量电能质量的主要指标
目前我们关注的主要指标为国家技术监督局颁布的涉及电能质量五个方面的国家标准，即：供电电压允许偏差，供电电压允许波动和闪变，供电三相电压允许不平衡度，公用电网谐波，以及供电频率允许偏差等的指标限制。
2 电力系统电能质量问题的产生的主要原因
电力系统元件存在的非线性问题包括同步发电机运行中感应电动势不理想；变压器励磁回路非线性特性；直流输电等。还有变电站并联电容器补偿装置等因素对谐波的影响。在工业和生活用电负载中，非线性负载是电力系统谐波问题的主要来源。各种自然灾害、误操作、电网故障时、发电机及励磁系统的工作状态的改变、故障保护装置中的电力电子设备的启动等都将造成各种电能质量问题。
3 电能质量低下的主要危害表现
电能质量各项主要指标低下都会对电网及设备造成不同的影响及破坏，但其主要危害表现主要是增加用电设备的损耗增加、寿命缩短、工作不正常，破坏电力系统的稳定性、影响电网经济运行，损坏系统设备，增加系统损耗，增大测量仪表误差，干扰通信，造成继电保护及自动装置误动，危及设备的安全，甚至造成系统瓦解崩溃等。
4 电能质量监测装置发展现状
电能质量监测设备的发展趋势倾向于采用永久性的固定设备对现场数据进行在线监测。基于DSP的数字式仪表已被广泛应用，且一般都可和计算机相连，构成数据处理能力较强的PC+DSP主从式结构，具有显示、存储、通信、人机对话等功能，并具有在线监测、智能化、网络化、实时性好、成本低和接口丰富等特点。
5 亳州供电公司电能质量在线监测系统方案设计分析
5.1 亳州供电公司电能质量现状分析
亳州供电公司地处皖北平原，承担亳州市三县一区8400km2，600万人口的供电任务，并随着近年来经济发展模式的变革，人民生活、工作方式都发生了巨大的变化，电网负荷逐年复杂化，大型工业、牵引机车、火电机组上网、煤矿：化工、冶金等主网高压用户逐年递增，城市配网中，变频设备、节能器具、照明、娱乐设施及计算机设备等的大量应用，且亳州市近年来处于城镇化发展、特色产业发展高峰期，大量工地基建项目开工，大批制药厂饮片厂纷纷投产，也就意味着，大量的电焊、电炉、电机、整流装置等投入使用。由于经济建设的高速发展，用电科普知识不能有效普及，大量用户并未充分考虑电能质量相关问题，另外配网中补偿电容器的设计大多未考虑谐波问题，更有大量用户不投或过投补偿装置，使谐波处于难以控制的状态，也是造成配网中谐波滋长的主要原因，若不加以控制，这种趋势将处于增无减的状态。
因此建立长期有效的电网电能质量在线监测点、并辅以机动灵活的临时监测点相互配合，用于监测、分析亳州供电公司电能质量问题，并根据分析结果加以治理，势在必行。
5.2 亳州供电公司电能质量在线监测布点选择
亳州供电公司主干线路为220kV供电，因此布点选择在各个220kV枢纽变电站中，接入所有等级母线电压，主变低压侧开关电流，及110kV重点用户及联络线路电流。以实时监测该变电站的电能质量情况，通过对变电站的电能质量监测，能判断与该站相接的其他110kV、35kV变电站是否可能存在电能质量超标情况。并通过临时监测点的建立现场测试各重点用户电能质量情况。
5.3 亳州供电公司电能质量在线监测总体设计实施方案
（1）电能质量监测仪工作原理。本项目的设计的电能质量监测仪，电压和电流信号号经过传感器、高精度放大电路、抗混叠滤波器、A/D模数转换电路转换成数字信号，GPS的分脉冲信号和触发录波的开关量经光电隔离后送DSP进行分析及相关数据处理（开关量触发录波和精确对时），然后将测试结果通过PCL总线送工控机。工控机可将这些结果显示、存储、远传。（2）电能质量在线监测系统工作原理。由多台电能质量监测仪（下位机），通讯网络和电能质量分析系统（上位机）构成电能质量动态监测系统，上位机通过通讯网络对下位机进行参数设置、进行远程录波，从下位机获取电能质量测量数据并导入数据库。通过数据库查询，得到所需的测试报表，实时报表，统计报表，趋势图，波形图，频谱图等等，并可显示，打印，保存。上位机还能通过局域网与多用户进行数据共享。（3）亳州供电公司电能质量在线监测系统实现技术关键点。本项目的测量的间隔时间等于3s，即相邻两次测量之间没有缝隙。其采用的是TI公司的6000系列DSP，主频高，内建八个数据处理单元，可并行数据处理。其硬件结构和软件指令集，适合用来作频谱分析。并有高速PCI接口，方便与工控机进行大量的数据传输，为电能质量谐波无缝监测提供了物质保障。由于采用了高速DSP，因此采用非整数点的频谱分析方法，提高了谐波的分析精度；根据国标，严格采用闪变量值判定的基准方法计算闪变和变动；采用对称分量法计算零序分量、正序分量、负序分量和三相不平衡度；频率的测量精度主要取决于采样频率，与算法的合理性也有直接的关系。本项目A/D采样率为12.8 kHz/通道，即：每周波采样256点，加上合理的算法，使得频率误差≤0.002Hz，远优于国标的0.01 Hz。除了电能质量监测外，电力系统中常用的还有故障录波仪，它主要功能是记录电力系统发生故障时的电压和电流波形。将电能质量监测和录波功能有机结合，是电能质量分析仪的发展趋势之一。
电能质量分析范文5
关键词：供电电能质量管理 对策分析
中图分类号： U223 文献标识码： A 文章编号：
0 前言
电能质量是指电力系统中电能的质量，通过公用电网供给用户端的交流电能的品质，关系到供电、用电系统及其设备正常工作(或运行)的电压、电流的各种指标偏离规定范围的程度。从严格意义上讲，衡量电能质量的主要指标有电压、频率和波形。从普遍意义上讲是指优质供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量四个方面的相关术语和概念。我们通常讲电能质量又包括电压质量和电流质量。电压质量包括电压缺口、电压不平衡、电压谐波、电压偏差、电磁暂态现象、电压波动与闪变、电压频率偏差、短时电压变动、过电压、欠电压等。电流质量与电压质量密切相关。电流质量包括间谐波、噪声、电流谐波、电流相位超前与滞后等。电能质量管理主要是电压质量的管理。。
经过最近几年电网建设和技术改造的大规模投入，电网结构日趋完善，线路的输送能力和变电容量已基本能满足用电需求。充裕的电容器、电抗器无功补偿设备以及有载调压变压器的普遍使用，客观上为电能质量的提高奠定坚实的基础。
1加强电网的建设与改造
电网是供电企业的经营之本，是保证电能质量的基础，电网的建设与改造要具有一定先进性、合理性和经济性。通过建设与改造，把设备老化、运行状况较差的设备退出运行，供电半径大、线径小、绝缘化程度不高的线路进行优化，使电网的结构更趋合理，负荷分配均衡，自动化程度高，供电能力和互倒互带能力强。
2加强电网运行检修及负荷管理
电网运行检修及负荷管理是提高电压质量和供电可靠性的关键，特别是负荷的大小直接影响电压的高低，每年应根据历史数据和负荷发展情况，认真进行负荷预测及电力电量平衡，合理安排运行方式。在低压负荷管理方面，可对负荷较重的配电变压器安装负荷测试仪，实时监测配电变压器负荷，对未安装负荷测试仪的配电变压器，每月在负荷高峰期进行负荷测试，对三相负荷不平衡的及时进行调整，确保负荷不平衡率小15%。
3强化无功电压管理
为加强电压质量及无功电力的综合管理，切实改善电压质量，可从以下几个方面着手：①根据县级电网的特点，在无功补偿中按照“统一规划、合理布局、分级补偿、就地
平衡”的原则，采用集中与分散相结合、以分散为主，电力部门补偿与客户端补偿相结合，以客户端补偿为主，高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主，也就是说，既要在变电站l0kV母线和l0kV配电线路上进行集中补偿，也要在配电变压器和客户端对电动机进行随机补偿，以实现无功就地平衡。
②制定合理的调压方式，充分运用有载调压装置，将无功补偿装置和变压器分接开关的运行方式结合起来，统一考虑，同时根据负荷的变化、季节特点，对母线电压、配变档位作适时调整，确保电压质量合格。同时在35kV，l0kV用户端以及低压用户端安装电压监测仪，每月定期采集数据，统计分析，根据分析结果对个别配电变压器进行合理调档或采取其他整改措施，保证用户正常用电。
③加强客户无功管理。客户在报装过程中，严把设计审查关、严把工程验收关，确保客户无功补偿容量达到就地平衡的要求;在用电营销管理中全面实施力率调整电费的管理办法，重视客户无功管理工作。对不重视无功补偿的客户，开展无功知识讲座，宣传动员，帮助客户提高设备完好率。四是加强谐波管理，建立健全谐波客户档案，定期对电网进行谐波测试，分析原因，制定相应的治理措施，进一步提高电网电压质量。
4建立健全管理标准及管理办法
俗话说：“没有规矩，不成方圆。”管理，就要有标准、有规范和制度，需要制定供电可靠性管理标准、电压质量管理标准、电网电压监测统计制度、无功电力管理办法、供电可靠性分析制度、可靠性目标管理考核办法、电压质量管理考核办法等，要形成一套健全的管理机制，对供电可靠率、电压合格率等指标要进行合理测算分解，将指标层层下达到部门、班组，并将指标的完成情况纳入绩效管理考核;定期组织召开专题分析会，及时总结经验，找出差距，制定整改措施，做到会议有记录，问题有分析，整改有措施，考核有落实，充分调动各部门各岗位职工的积极性，保证供电可靠性和无功电压工作顺利开展。
5加强生产计划管理
随着设备运行水平的提高，计划性停电成为影响供电可靠性指标的主要方面，为此，需要制定停电平衡制度和生产计划管理考核细则，每月定期组织召开停电平衡会议，合理安排各部门班组的生产任务，当有多个班组工作的停电线路尽量安排同一天进行，杜绝重复停电现象，减少临时停电时间，确保停电时户数在计算控制范围内，与此同时，还需加强停送电工作管理，协调检修、运行部门的工作，及时恢复停电线路的供电，减少由于协调配合问题引起的延时送电现象;要通过生产计划的管理，将停电时间作为一项重要内容记入各部门的考核范畴，改变过去“无效益观念”，以及电网维护时间无量化，不考核，想干多久就干多久，停电早，开工晚的现象。
6加强调度、通信管理，合理安排电网运行方式
调度、通信管理是保证电网安全、可靠、稳定的重要保障，也是保证电压质量合格率、供电可靠率达到要求的关键。在调度、通信管理方面应紧紧围绕安全、可靠、稳定这一主线，建立完善电网调度规程、变电站、配电线路现场运行规程、调度管理标准、防止误调度管理措施、二十五项反事故措施等，在远动、通信方面加强基础资料台帐的管理，做好通信远动设施的运行维护和统计分析工作，结合调度运行情况查找电网管理以及相关设备存在的薄弱环节，落实整改措施，逐步提高电网的运行和管理水平。
合理安排电网运行方式是保证电网安全、稳定、经济运行的有力措施，也是提高电能质量的有力措施。加强调控值班，及时掌握电网负荷情况和潮流分布情况以及发电厂发电情况，使电网在最合理的方式下运行，从而提高电能质量。如我们上犹电网，在丰水期间，由于各小水电竞相发电，而小水电分布又主要集中在营前、五指峰一带，导致局部电网电压过高，这时，通过调整电网运行方式就能有效的解决局部电压过高的问题，从而提高电能质量。
7加强员工技术培训
专业管理的基础在班组，要进一步完善和规范专业管理工作，需加强班组人员的培训，为此，需制定人才发展规划和技术培训年度计划，结合工作实际，可聘请有关专家或厂家技术人员对生产一线员工进行技术培训，同时组织专业管理人员的培训。积极开展岗位练兵、技能比武、管理知识培训等，进一步提高员工的技术水平和专业管理意识，使县级供电企业的专业管理工作更加规范，基础更加牢固。
8加强设备全过程管理，保证设备健康运行
全过程设备管理就是要从设备选型定货到施工质量控制、验收投运，巡视检查、预试，闭环缺陷管理等各个环节制定管理规定，落实责任、考核到位。
设备选型：重要设备选型要结合国内生产技术水平，在投资合理的前提下，质量要可靠；
施工质量：在施工过程中坚持三级质量管理，实施监理监查制，按照工艺质量要求严格控制工序质量，同时加大隐蔽工程的质量监查，避免遗留长期性质量隐患；
缺陷管理：缺陷的管理分变电缺陷、输配电缺陷的管理，要制定明确的设备分工管理制度和缺陷管理制度，缺陷的管理要形成闭环；
设备评级：设备评级分变电设备评级、输配电设备评级、低压设备的评级。设备评级的目的是掌握设备的健康状况，通过设备评级，发现问题要及时整改，并做好设备完好率、一类率统计工作；
设备预试：按变电设备、输配电设备的预试周期制定预试计划并开展工作，应试设备、应试项目完成率达100%；
保护定检：按保护定检周期制定定检计划并开展保护定检工作，定检完成率达100%。
9做好专业规划，理清发展思路
按照“抓规划促发展、抓项目奠基础、抓实施重落实”的工作思路，优化资源配置，编制电网规划、电压质量和供电可靠性中长期规划，并结合实际，合理编制年度专业工作计划，理清专业管理发展思路，确保专业管理工作有条不紊地开展。
10建立健全组织机构
电能质量的管理工作包含供电可靠性和无功电压两个专项，首先需要建立健全供电可靠性和无功电压管理网络，做到分工明确，责任清楚，为供电可靠性和无功电压管理工作的开展提供组织保证。
11加强电能质量污染源技术监督和治理
利用电能质量监测系统、计量自动化系统全面监测电网电能质量干扰源分布情况，组织对电能质量干扰源的普测，并定期进行完善，监督指导干扰源用户进行电能质量污染治理，减少对其他正常用户电压质量的影响。建立一个在线监测、定时检测和随机抽查相结合的谐波监测系统。非线性干扰源接入电网时，应进行电能质量评估，充分考虑其对敏感和重要用户的影响，选择合适的供电电压等级和接入点，严控设备的入网关，在其完善干扰源治理并通过验收后，方可接入电网。
总之，电能质量的好坏体现供电企业的综合管理水平，加强电能质量管理，势在必行。但由于县级供电企业由于网架结构薄弱，管理模式多元化，因此在电能质量管理方面有很大的难点。要提高电能质量，应注重过程管理，不管县级供电企业的机构如何设置，模式如何变化，专业的管理原则不能动摇，管理过程不能放松，只有理清专业管理思路，夯实专业基础，才能提高电能质量的管理水平，供电可靠率和电压合格率才能达到标准要求，才能提升供电企业的社会形象。
参考文献：
[1] 吴小丹,王一鸣.电能质量问题与解决方法[J]. 中国科技信息. 2005(20)
[2] 孙睿峰.影响电能质量的因素及控制方法[J]. 东北电力技术. 2009(12)
[3] 郭育生.影响电能质量的因素及改善方法[J]. 江西电力职业技术学院学报. 2007(02)
电能质量分析范文6
关键词 电动汽车；谐波；充电机；V2G
中图分类号 TM714 文献标识码 A 文章编号 1000-2537（2015）03-0058-05
石油资源匮乏的危机和环境保护的紧迫需求，促使着汽车工业势必朝着零排放、低噪声和综合利用能源的方向发展，积极地研发生产电动汽车是解决这个日益严重问题的最佳途径，其中纯电动汽车被普遍认为是未来汽车工业的发展方向[1].
但是，大量的电动汽车接入电网会对电力系统的运行和规划产生一些负面影响[2]：（1）电负荷增加，尤其大量电动汽车在用电高峰期充电会增加峰谷差，造成电力系统不稳定，严重时还可能导致电网崩溃；（2）电动汽车蓄电池充放电设备充放电时具有非线性， 这将导致充放电时产生很大的谐波污染，供电系统的电能质量将受到影响；（3）负荷结构发生改变，增加了电网规划的难度[3].
国内外学者对电动汽车充电时谐波污染情况进行了较多研究，而对电动汽车向电网放电时的谐波污染情况分析较少[4].因此，本文重点研究多台充电机放电过程对电网的影响，通过仿真分析多台充电机共用一个充电桩和多个充电桩同时放电时对电网的影响，提出了几种可行性对策，使谐波影响降到最小[5-6].
1 V2G技术介绍
充电机放电主要是V2G技术的应用，V2G全称是Vehicle-to-grid，它描述的是这样一个系统：当混合电动车或者纯电动汽车没有运行的时候，可以通过链接到电网的电动马达将汽车中多余的能量卖给电网，反过来，当电动车的电池需要充电时，电网可以发送电流给蓄电池充电，实现在受控状态下电动汽车的能量与电网之间的双向互动和交换[7].V2G技术可以应用于任何可网络化的车辆，也就是插电电动汽车（Plug-in Electric Vehicle， PEV）或者插电混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle， PHEV）.因为大部分的电动汽车平均有95%的时间都是停着的，这些没有工作的汽车电池可以将电能输给电网[8].目前研究最多的还是利用车载电池来处理电网的高峰低谷负荷均衡问题，虽然研究表明电池组不适合对电网提供基本电力，但是V2G车辆对电网的调峰调频的作用还是非常有吸引力的[9].理想中的V2G车辆是能在非高峰时段自动给蓄电池充电，在高峰时段对电网放电、售电，以替代效率较低的调峰电厂.因为火电厂在接到调峰信号后，需要较长的启动时间，然而高性能车载动力蓄电池对信号的反应速度能达到毫秒级别[10].
显然，单台电动汽车的动力蓄电池远远无法满足电网调峰的要求.但是通过智能化的电网平台，分散的电力资源即可实现规模化.例如，假设我们将10，000辆平均存储容量为15 kWh的V2G电池车接入电网，可以获得30 MW容量，30 MW对于基本电网电力负荷可能并不能起多大作用，但对于调频来说作用还是不容小视，相当于PJM系统中5%的调节负荷[11].
电动汽车既可以选择公共电网进行充电，也可以选择可再生能源（譬如风力或太阳能）发电作为电力来源.随着未来新能源技术的发展，有人认为使用这种方法后可以缓冲可再生能源发电对电网的冲击，例如，通过将大风期间生产的电能储存起来和在电网高负荷期间将电能返回到电网的方式，可以很好地稳定风力发电供能的间歇性和不稳定性[12].
2 充电机充放电对电网仿真分析
电动汽车除了能够有助于节能减排的完成，还可以帮助电力公司完成削峰填谷的作用.本文重点研究了电动汽车放电时对电网的影响.充电机放电原理图如图1所示，车载电源由控制系统控制后再经逆变系统把直流电压转化为交流电压，最后接入电网.
充电机放电仿真时，采用三相SPWM逆变电路[13].充电机等效为一个蓄电池，此仿真图中，等效蓄电池容量为120 Ah，输出电压为220 V.仿真电路中电网电压为10 kV.放电过程中，采取了谐波分析，根据国家标准GB/T14549-1993《电能质量 公用谐波》有关规定，测量电网侧电流谐波幅值最大的3，5，7，11，13，15，17，19次谐波的具体数值.
为了更真实地仿真充电机放电的情形，将电网电路等效为一个π型电路，变压器仿真实际额定容量为1 000 kVA的10 kV级有载调压配电变压器.根据实际的电网架空线路LGJ―400/50参数可得其电阻、电抗和电纳.其中r=0.08 Ω/km，xL=0.406 Ω/km，bC=2.81×10-6 S/km，并设一段电网线路的长度为1.5 km，则可得：
R=rl=0.08×1.5=0.12 （Ω），
XL=xLl=0.406×1.5=0.609 （Ω），
12BC=12bcl=12×2.81×10-6×1.5=21.1×10-7 （S），
由上式计算出π型等效电路的电感和电容值：
L=XL2πf=0.6092×π×50=1.94×10-3（H），
C=BC2πf=21.1×10-72×π×50=0.672×10-8 （F）.
对于配电变压器采用文献[14]中的参数计算方法，根据国家标准GB/T10288-2008《干式电力变压器技术参数和要求》精确的仿真了额定容量为1 000 kVA的10 kV级有载调压配电变压器，由计算得出的各种参数运用到simulink中进行仿真，电路图如图2：
然后，得到的电网侧电流谐波含有率如图3所示.
仿真数据得出，放电过程在电网侧测量得到电流谐波总畸变率THD为11.29%，其余多次谐波的数值在仿真中会随着时间的变化而有微小波动.从谐波测量的数值可以看出，3次谐波含有量很小，这是由于变压器采用了Y-连接，消除了3次谐波影响，5和7次谐波含有率分别达到9.27%和4.95%，影响较大，其余高次奇次谐波影响较小[15].
当等效电池容量为20 Ah时，通过谐波测量模块，得到电网侧电流谐波总畸变率为11.30%，较120 Ah时略有增加.其中5次和7次谐波占有率分别为9.26%和4.95%，较120 Ah时变化很小.其他高次谐波变化也很小，可忽略不计.当电池容量增大到200 Ah时谐波情况变化也很小，可认为基本不变.
当把电池额定电压降到100 V时，电网侧电流总畸变率THD降到了11.08%，5次和7次谐波占有率分别降为9.01%和4.90%.当额定电压值设定为300 V时，电网侧电流总畸变率THD为11.54%，5次和7次谐波占有率分别为9.48%和5.01%，较额定电压为220 V时都有增加.
将3个120 Ah、220 V的电池并联放电（相当于3辆电动汽车同时放电），得到电网侧电流总畸变率THD为6.83%，5次和7次谐波占有率分别为5.60%和3.22%.5个电池并联放电得到电网侧电流总畸变率THD为4.78%，5次和7次谐波占有率分别为3.90%和2.31%.较单个电池放电，谐波污染显著减少.
若将3台充电机并联放电，得到电网侧电流总畸变率THD为9.51%，5次和7次谐波占有率分别为7.77%和4.33%.五台充电机并联放电，得到电网侧电流总畸变率THD为8.33%，5次和7次谐波占有率分别为6.81%和3.86%.较单台充电机放电谐波污染有显著下降.
通过以上测量分析可知，采用多台充电机同时放电，并且每台充电机有多台电动汽车（电池）放电时有利于减少电网的谐波污染.
3 充电机充充电对电网仿真分析
充电机充电仿真图如图4所示.
为准确仿真电动汽车向电网放电的谐波污染情况，根据国家标准的规定，本文在仿真电路中精确地仿真了10 kV电网向充放电站引入的1.5 km进线的参数，并仿真了额定容量为1 000 kVA的10 kV级有载调压配电变压器，从而保证了仿真结果的准确性.
分别将6台、24台、48台充电机接入电网，其谐波大小和分布情况如图5所示.
图5 6台、24台、48台充电机接入时电网侧电流总畸变率
Fig.5 The THD of 6， 24 and 48chargers connected to the grid
仿真数据得出电网侧电流总畸变率THD分别为45.68%，37.45%和31.79%.从以上仿真结果可以看出，随着充电机同时接入电网充电数量的增多，电网侧电流总畸变率THD逐渐下降.这是由于当大量的充电机所产生的各次谐波相互削弱和抵消所引起的.由此可见，多台充电机同时充电有利于减少充电机对电网的谐波污染.
4 结论
本文分别仿真分析了一台充电机充电、多台充电机同时充电，一台充电机放电、多台充电机同时放电时对电网的电能质量的影响.研究结果表明：为了减少充电机放电对电网的谐波污染，应该采用多台充电机同时充放电，并且每台充电机有多台电动汽车（电池）放电，同时综合考虑电动汽车电池性能、价格等因素，应适当减小电池额定电压，以保证电动汽车放电时电网的电能质量.此外，为抑制谐波污染，还可以加装滤波器和无功补偿设备.
参考文献：
[1] 孙逢春.电动汽车发展现状及趋势[J].科学中国人， 2006（8）：44-47.
[2] 陈清泉，孙逢春，祝嘉光.现代电动汽车技术[M].北京：北京理工大学出版社， 2002.
[3] 胡泽春，宋永华，徐智威，等.电动汽车接入电网的影响与利用[J].中国电机工程学报， 2012，32（4）：1-11.
[4] 李瑞生，王晓雷，周逢权，等.灵巧潮流控制的电动汽车智能化充电站[J].电力系统保护与控制， 2010，38（21）：87-90
[5] 施 婕，艾 芊.智能电网实现的若干关键技术问题研究[J].电力系统保护与控制， 2009，37（19）：1-4
[6] 李俄收，吴文民.电动汽车蓄电池充电对电力系统的影响及对策[J].华东电力， 2010，38（1）：109-113.
[7] 高赐威，张 亮.电动汽车充电对电网影响的综述[J].电网技术， 2011，35（2）：127-131.
[8] 刘晓飞，张千帆，崔淑梅.电动汽车V2G技术综述[J].电工技术学报， 2012，27（2）：121-127.
[9] KEMPTON W， LETENDRE S. Electric vehicles as a new power source for electric utilities[J].Trans Res， 1997，D（23）：157-175.
[10] 李 瑾，杜 成，刚张华，等.智能电网与电动汽车双向互动技术综述[J].供用电， 2010，27（3）：12-14.
[11] 彭 波，余文奇，刘 云.国外核电机组参与系统调峰情况分析[J].南方电网技术， 2011，5（3）：23-26.
[12] 王贵斌，赵俊华，文福拴，等.配电系统中电动汽车与可再生能源的随机协同调度[J].电力系统自动化， 2012，36（19）：22-29.
[13] 杜 飞，杜 欣.电力电子应用技术的MATLAB仿真[M].北京：中国电力出版社， 2009.
