一、提高电能质量的必要性
伴随着我国经济的持续快速发展,电网作为现代生活的基础、工业和信息化社会的脊柱,其发展越来越受到重视。而随着电力短缺时代依稀远去,电力作为一种特殊的商品,其不可摆脱的一般商品属性——“电能质量”问题逐渐被提了出来。小到计算机死机、硬盘受损,大到变压器铁损铜损增加、数据传输干扰增强、企业生产线停顿等一系列因电能质量引起的供电事故时有发生。
良好质量的电能应该是连续的,电源的电压和频率总是保持在允许范围内,且电压和电流具有纯正的正弦波曲线。影响电能质量的主要技术原因有:谐波、电压波动与闪变、频率波动、三相不平衡和过电压等。由于电能的特殊性,只有发电、供电和用户三方共同努力,才能保证公用电网的电能质量。
二、提高电能质量的控制技术
用户电力技术(也称DFACTS技术或定制电力技术)已经成为改善电力电能质量的有力工具,近年来配电系统电能质量控制技术得到了长足进步,其中最有代表最有影响的有,配电系统静止无功补偿装置(DSTATCOM),有源电力滤波器(APF),电力系统数据的适时监测(SCADA),动态电压调节器(DVR)。
(一)配电系统静止无功补偿(DSTATCOM)
用电系统中存在着很多的快速冲击负荷电流,如中高频电炉,大容量电机高感抗负荷突然启动,会造成电压闪变,引起配电系统电流及电压的不平衡,传统采用静止无功补偿器(SVC)来抑制电压闪变,但SVC的响应速度慢(几十毫秒),抑制闪变率难以达到50%以上,与其相比,采用PWM控制的与电力系统并联的电压源变流器即配电系统静止无功补偿装置(DSTATCOM)具有动态响应速度快,补偿电流不依赖系统电压,谐波抑制能力强,抑制电压闪变效果好,有功损耗小等优点,因此DSTATCOM装置逐渐取代SVC装置得到广泛应用。
(二)有源电力滤波器(APF)
在电力系统中,不受控制的谐波电压和谐波电流是影响电能质量的最主要原因。首先用准确的均方根值测量仪器仪表对电路及中性线定期测量,进行谐波调查。加强对用户输电线路电能质量的测量和检查,定期对输配电系统进行检测、对比,特别是中低压系统,找出谐波产生和发展的规律。谐波污染的抑制和防治措施根据装置工作原理不同又分为无源滤波器和由电力电子设备组成的有源滤波器。无源滤波装置由电容器、电抗器,有时还包括电阻器等无源元件组成,以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路,以达到抑制高次谐波的作用。
电力系统中,动态电能质量问题是近年来伴随高新技术发展而暴露出来的问题,研究电力用户对电能质量的敏感性和应激性可以为选择合适的补偿方式提供重要依据,同时也为电能质量标准的制定提供重要的参考。对现场动态数据进行质量监测的SCADA系统是配电管理系统的研究方向。现场数据不但包括功率、电压、电流等测量数据,还包括分合闸、过流、速断等操作及事故所产生的事件数据。当发生事故而导致跳闸时,还要记录现场的故障录波数据,可见,需要通信的数据量是一般工业控制中所无法比拟的。由于电力系统现场数据的变化非常快,一次过流可能只维持十几毫秒,数据稍纵即逝,所以对数据的实时性、通信速度的要求是非常高的。
监控系统底层数据可靠、高效的通信是系统可靠性的关键,是设计监控软件的重点。一些现有的软件将数据通信、处理和监控都做在一个软件中,