统一电能质量调节器在工业园区电能质量治理中的应用研究

刘朔含 宰冲 孙宏文 付玥 崔鑫元 韩刚

摘要：統一电能质量调节器（UPQC）能够有效解决电能质量问题。针对沈阳某工业园区因使用大量非线性负载而出现一系列电能质量问题的实例，采用UPQC技术对该园区的电能质量进行控制，在电能质量改善和谐波治理方面达到了良好的效果。

关键词：统一电能质量调节器;治理;应用

中图分类号：TM711    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2020）01-0031-02

随着我国工业技术的发展，大量非线性电力负荷设备在工业园区得以应用。在电网中，新型电力电子器件和装置增加了电网结构的复杂性，导致电网的电能质量存在一定的问题。以沈阳某工业园区因使用大量非线性负载而出现一系列电能质量问题为例，探讨采用统一电能质量调节器（Unified Power Quality Conditioner，UPQC）来提高电能质量的方案。

1 沈阳某工业园区的电能质量概况

图1和图2为该园区内电能质量最为严重的某轧钢厂的供电系统一次主接线图。由图1和图2可以看出高压侧和低压侧的进出线情况，以及相应的设备情况。

为了分析该厂的电能情况，对母线的电压进行实时监测。监测数据显示，该母线电压偏差大大超过国家规定的电压偏差范围（±7%）;此外，谐波情况比较严重，1 a内发生多次跳闸事故，造成严重的经济损失和安全隐患。

2 UPQC的基本原理与结构

经上述分析可知，该工业园区目前存在较为严重的电能质量问题，本课题采用统一电能质量调节器（UPQC）来调节电能质量。

本课题设计的UPQC装置主要由并联单元和串联单元构成。前者用来解决与电压有关的偏移问题，后者用来解决与电流有关的电能质量问题;二者共用一条母线，并能够确保母线电压稳定运行。

1） 并联单元。并联单元结构如图3所示。VS为配电网的三相电压，iS为配电网输送的三相电流，iL为流入负载的三相电流，iC为有源滤波器输出的三相电流。

2） 串联单元。串联单元结构如图4所示，其串联部分可以等效为动态电压恢复器（DVR）。VS为配电网的网侧三相电压;VL为配电网的负荷侧三相电压;Vdvr为动态电压恢复器的补偿电压。

3 UPQC的应用效果

将本课题设计的UPQC装置投入试运行，分析其对电能质量的治理效果及治理前后的效益情况。

1） 电压质量情况。随着UPQC的运行，系统中的谐波电压含量显著降低，闪变统计值明显降低，符合电力公司要求。

2） 谐波情况。UPQC投运后，10 kV车间II母线谐波电流监测数据表明，车间II母线的各次谐波电流显著降低，高次谐波的含量均符合电力公司规定的标准。

3） 无功补偿带来的经济效益。在使用UPQC前，工业园主要依靠电容器组进行补偿，此种方式动态性能较差，并且会导致谐振的发生;采用UPQC方法后，后期的经济效益显著。

参考文献

[1] 罗亚桥，徐斌，计长安.电能质量技术手册[M].北京：中国电力出版社，2016.

[2] 张波，颜湘武，王树岐.基于dq变换的三相电压暂降生成方法[J].电工技术学报，2018，26（10）：55-61.

[3] 周龙华，付青，余世杰，等.基于小波变换的谐波检测技术[J].电力系统及其自动化学报，2017，22（1）：80-85.

Abstract： The unified power quality regulator （UPQC） can effectively solve the power quality problem. In view of a series of power quality problems caused by the use of a large number of nonlinear loads in an industrial park in Shenyang， the UPQC technology is adopted to control the power quality of the park， achieving good results in power quality improvement and harmonic control.

Key words： UPQC; governance; application