电能质量问题与电能质量管理要点研究

张威

【摘要】本文基于对电能质量问题与电能质量管理要点的研究，分析了电能质量的具体问题以及影响因素，从而提出了电能质量管理的要点以及具體措施。

【关键词】电能质量；质量管理；问题；要点；研究

现代电力系统中，电力电子设备的应用越来越广泛，各种非线性、冲击性、波动性和不对称负载大量增加，造成诸如电压波动和闪变、三相电压不平衡及谐波等电能质量污染。电能质量问题给生产生活带来的影响日趋严重，已受到供电企业和广大用电用户的广泛关注。目前，如何有效地提高电能质量是供电部门、电力用户和电力设备制造商共同关注的问题。

一、电能质量的概念

电能质量（PowerQuality）是指电力系统中电能的质量。一个理想的电力系统应以恒定的频率（50Hz）和正弦波形，按规定的电压水平（标称电压）对用户供电。在三相交流电力系统中，各相的电压和电流应处于幅值大小相等，相位互差120°的对称状态。由于系统各类负荷（大型电动机、变压器、线路等等）参数并不是理想线性或对称的，负荷性质各异且随机变化，加之调控手段不够及时、完善，以及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想状态在系统实际运行中并不存在，由此产生了电网运行、电气设备和电能使用中的各种各样的问题，也就产生了电能质量的概念。电能质量主要包含电压、频率和波形三个方面。主要指标包括供电电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、频率偏差、波形畸变（谐波）等。

二、电能质量关注的重要问题

电能质量所关注的题有两个，一是供电安全稳定性，二是电网的经济运行。随着我国电力负荷的迅猛发展和电网规划的增大，现代电力系统已经发展成为一个庞大的动力系统。大容量发电机组，超高压、远距离交直流联合输电系统以及各种新型负荷的投入，会引起一系列电能质量的问题，电能质量问题已经贯穿从发电厂到用户终端的全过程。从发电机的次同步振荡问题，新能源的可靠并网，到输电线路功率稳定、无功能量就地平衡的问题及电网电压的稳定性，电网内谐波干扰问题及负荷的无功需求、三相平衡等问题都影响了供电的可靠性。

三、电能质量管理要点

（一）抑制谐波

在对电网谐波进行抑制的过程中，传统的方法主要有两个，一是补偿和滤除现有的谐波；二是改造能够产生谐波的电力设备，以便改善其谐波源产生的谐波量。目前在抑制电网谐波的过程中，由于无源滤波器可维护性高、运行可靠性高、设备投资较低以及结构相对简单等，获得了广泛的应用。该仪器能够在系统中将并联通路提供给谐波，从而起到滤波的作用，但是无源滤波器也具有相对明显的缺点。有源电力滤波器（APF：Activepowerfilter）是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。有源电力滤波器中，最基本的方式就是并联型APF，电网与APF并联接入，其等同于一个电流源，且该电流源具有一定的可控性，因此能够将负载造成的电流谐波逐渐消除，同时还能平衡三相电流，并补偿无功功率。

（二）补偿无功功率

早期补偿无功功率主要采用的是并联电容器以及同步调相机。其中，并联电容器在使用的过程中，如果出现电网谐波，则容易出现谐振，并导致谐波被放大，从而将电容器烧毁。而同步调相机尽管能够动态的补偿不断变化的无功功率，但是其维护过程难度较大。SVG是典型的电力电子设备，由三个基本功能模块构成：检测模块、控制运算模块及补偿输出模块。采用可关断电力电子器件（IGBT）组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，由外部CT检测系统的电流信息，然后经由控制芯片分析出当前的电流信息、如PF、S、Q等；然后由控制器给出补偿的驱动信号，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流。迅速吸收或者发出所需的无功功率，实现快速动态调节无功的目的。作为有源型补偿装置，不仅可以跟踪冲击型负载的冲击电流，而且可以对谐波电流也进行跟踪补偿。

（三）调节电压

DVR即动态电压恢复器，其主要是用于配电系统跌落电压的补偿设备。在电力负载与馈线之间，利用串联变压器产生具有可变幅值的电压，这样就能确保电网电压发生改变时，能够通过负载的一侧对不变的供电电压进行观察。动态电压恢复器具备充足的能量以及快速响应能力，能够对跌落电压时产生的负载，提供一定的能量支持。SSC为静态同步补偿器，其主要是利用变压器将系统的电压源型逆变器PWM并联接入，其既能减少损耗，又能改善电压质量。如果与直流侧储能装置联合使用，还能对有功功率波动进行补偿。

四、结论

电能质量的优劣将直接影响用电设备的运行效率和使用寿命，与用电单位的经济利益密切相关，电能质量问题的解决已成为技术和经济交融的问题，提高与改善电能质量将会成为用电单位节能降耗的重要工作。

参考文献

[1]王炜，汤茜.数据管理系统在电能质量监测中的应用[J].通讯世界，2017（21）：147～148.