1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上電能質(zhì)量綜合分析評估摘要隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，電網(wǎng)中非線性負荷用戶的比例不斷提高，由此而產(chǎn)生的電能質(zhì)量問題，表現(xiàn)得越來越突出。本文在介紹電能質(zhì)量綜合評估的定義、必要性及目的的基礎(chǔ)上提出了幾種常用的電能質(zhì)量評估方法。本文利用概率和矢量代數(shù)相結(jié)合的方法，通過實例分析后得出：首先,這種方法能夠較好地反映運城市電能質(zhì)量的實際情況。其次，該方法評估過程簡單易懂，能夠較好地和所學(xué)理論進行有機結(jié)合。本文在介紹電能質(zhì)量的基本知識的基礎(chǔ)上，針對影響電能質(zhì)量因素進行了MATLAB仿真處理。目前,我國實施競價上網(wǎng)，按質(zhì)定價、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的原則。這將是電能質(zhì)量綜合評估問題研究與開發(fā)的方向。電能質(zhì)量

2、評估對認識電力系統(tǒng)電能質(zhì)量有重要意義，從而對改善電能質(zhì)量有指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：電能質(zhì)量 概率和矢量代數(shù) 綜合評估 專心-專注-專業(yè) 目錄 前言.4 0011222233344 6 前言 現(xiàn)代社會中，電能是一種使用最為廣泛的能源，其應(yīng)用程度成為一個國家發(fā)展水平的主要標志之一。隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對電能的需求量日益增加，同時對電能質(zhì)量的要求也越來越高。我國國民經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展、電力網(wǎng)負荷急劇增長，特別是非線性、沖擊性負荷不斷增長，電力電子裝置或非線性設(shè)備如各種電力整流設(shè)備、電弧爐、大容量調(diào)速電機、電氣化牽引機車等在電力系統(tǒng)中的廣泛使用，對供電系統(tǒng)電能質(zhì)量造成了嚴重的污染。因此，合理解決電能質(zhì)

3、量問題己成為電力工作者所面臨的重要任務(wù)。電能質(zhì)量問題關(guān)系到國民經(jīng)濟的方方面面，特別是涉及到電力、鐵道、冶金、等諸多行業(yè)的發(fā)展，引起了國內(nèi)外專家學(xué)者的高度重視。隨著經(jīng)濟的發(fā)展和企業(yè)管理體制的轉(zhuǎn)變，特別是近年來電力行業(yè)向電力市場方向發(fā)展，電力網(wǎng)逐步實行商業(yè)化運營，電力用戶的需求己成為優(yōu)先考慮的問題，這大大促進了電能質(zhì)量標準化的進程和對電能質(zhì)量的監(jiān)督和管理。盡管在電能質(zhì)量的定義和解釋上還存在許多不同的看法，在電能質(zhì)量惡化的起因上仍有較大分歧，但供電部門和電力終端用戶對電能質(zhì)量的關(guān)心程度卻與日俱增。只有對電能質(zhì)量進行有效地監(jiān)側(cè)與分析，才會對問題的產(chǎn)生和影響有清楚的認識，才能為電能質(zhì)量的改善、供用電雙方

4、的協(xié)調(diào)和供用電市場的規(guī)范提供真實依據(jù)，以便采取有效的解決措施。第1章 概述本章首先介紹了電能質(zhì)量研究的目的和意義、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，這將初步認識研究電能質(zhì)量的意義。其次，簡要介紹了本文所做的工作，以使讀者很清晰地對本文的內(nèi)容有一定的了解。1.1 本文研究的目的和意義特殊商品投入到市場競爭中去，實施競價上網(wǎng)、按質(zhì)定價、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價的原則。因此，在電二十一世紀后，我國的電力已作為一種特殊商品逐漸市場化，電力市場逐步成型。 隨著電力市場化的進行，電力系統(tǒng)將出現(xiàn)廠網(wǎng)分開，供輸分離的局面，電能將統(tǒng)一開放，作為一種就可以綜合評估、比較各種電能的質(zhì)量，從而為建立公平的電力市場創(chuàng)造條件。同時，有了一力市場環(huán)境下對

5、電能質(zhì)量進行評估具有重要的意義。有了明確的電能質(zhì)量等級劃分方法，個明確的電能質(zhì)量的評估標準，也便于購電方進行比較和選擇，從而達到以最少的資金獲得最適合電能的目的。 高新技術(shù)在社會各個領(lǐng)域的滲透應(yīng)用,電能質(zhì)量的重要性將日益引起人們的關(guān)注.當今威脅電網(wǎng)質(zhì)量的主要干擾是動態(tài)電能質(zhì)量問題。目前,我國對原有電能質(zhì)量標準進行了進一步的修改,同時,也制定了有關(guān)電壓跌落和短時供電中斷等的動態(tài)技術(shù)指標。以為電能質(zhì)量的評估提供提供依據(jù),科學(xué),準確的測試手段和分析方法對研究擾動現(xiàn)象對用戶危害的程度,以及預(yù)防和抑制故障具有重要的意義。1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，是石油化工企業(yè)等現(xiàn)代工業(yè)和

6、電氣化鐵路、家用電器的發(fā)展，電網(wǎng)負荷加大，電力系統(tǒng)中的非線性負荷及沖擊性、波動性負荷,使得電網(wǎng)發(fā)生波形畸變(諧波)、電壓波動、閃變、三相不平衡，非對稱性(負序)和負荷波動性日趨嚴重。電能質(zhì)量的下降嚴重地影響了供用電設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行，降低了人民的生活質(zhì)量。所以在世界各國都十分重視電能質(zhì)量的管理。一方面要深入探索電能質(zhì)量領(lǐng)域的基礎(chǔ)性研究工作，包括電能質(zhì)量的定義、評價標準，電能質(zhì)量問題的表現(xiàn)形式、評估方法。同時，積極研究電能質(zhì)量評估的新方法、新技術(shù)和新策略，將更為先進、科學(xué)的評估理念和評估思想借鑒到電能質(zhì)量評估管理領(lǐng)域里。2.1 電能質(zhì)量的定義 電能質(zhì)量是指通過公用電網(wǎng)供給用戶端的交流電能的質(zhì)量

7、。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、標準正弦波和額定電壓對用戶供電。同時，在三相交流系統(tǒng)中，各相電壓和電流的幅值大小應(yīng)相等、相位對稱且相差120度。但由于系統(tǒng)中的發(fā)電機、變壓器和線路等設(shè)備非線性或不對稱、負荷性質(zhì)多變，加之調(diào)控手段不完善及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態(tài)并不存在。因此，產(chǎn)生了電網(wǎng)運行電力設(shè)備和供用電環(huán)節(jié)中的各種問題，也就產(chǎn)生了電能質(zhì)量的概念，圍繞電能質(zhì)量含義，從不同角度理解通常包括：（1）電壓質(zhì)量：是以實際電壓與理想電壓的偏差，反映供電企業(yè)向用戶供應(yīng)的電能是否合格的概念。這個定義能包括大多數(shù)電能質(zhì)量問題，但不能包括頻率造成的電能質(zhì)量問題，也不包括用電設(shè)備對電網(wǎng)電

8、能質(zhì)量的影響和污染。（2）電流質(zhì)量：反映了與電壓質(zhì)量有密切關(guān)系的電流的變化，是電力用戶除對交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外，還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運行。這個定義有助于電網(wǎng)電能質(zhì)量的改善和降低線損，但不能概括大多數(shù)因電壓原因造成的電能質(zhì)量問題。（3）供電質(zhì)量：其技術(shù)含義是指電壓質(zhì)量和供電可靠性，非技術(shù)含義是指服務(wù)質(zhì)量。包括供電企業(yè)對用戶投訴的反映速度以及電價組成的合理性、透明度等。（4）用電質(zhì)量：包括電流質(zhì)量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權(quán)利、責任和義務(wù)，也包括電力用戶是否按期、如數(shù)交納電費等。總之，上述定義都是將電能質(zhì)量與用戶的需求相聯(lián)系，即解決電能質(zhì)量

9、問題，就是保證系統(tǒng)設(shè)備安全運行并提供給用戶所需要的質(zhì)量水平的電能。12.2 電能質(zhì)量重要指標及國家標準電能質(zhì)量指標主要包括:頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態(tài)過電壓、波形畸變、電壓暫降與短時間中斷以及供電連續(xù)性等。而電能質(zhì)量的標準是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行，保護電氣環(huán)境，保障電力用戶正常使用電能質(zhì)量的技術(shù)規(guī)范，是實施電能質(zhì)量管理，推廣電能質(zhì)量技術(shù)，維護用電雙方合法權(quán)益的依據(jù)。從20世紀80年代初到2001年，國家技術(shù)監(jiān)督局先后組織并頒布了六項電能質(zhì)量國家標準。這些標準成為評定電能質(zhì)量的重要指標，也是電力工作者選用補償方法、改善控制裝置和選擇技術(shù)措施的依據(jù)。然而我國電能質(zhì)量標

10、準體系還很不完善，如有些指標已經(jīng)是工業(yè)生產(chǎn)中急需提出的，但目前仍沒有做出必要的規(guī)定，而且還缺少完整的技術(shù)指導(dǎo)和行業(yè)規(guī)程和導(dǎo)則。因此，建立全面的電能質(zhì)量標準體系仍然有大量工作去展開。2.2.1 電壓偏差(1) 定義：供電系統(tǒng)在正常運行方式下，某一節(jié)點的實際電壓與系統(tǒng)的標準電壓之差對系統(tǒng)標稱電壓的百分數(shù)。其數(shù)學(xué)表達式如下：U=×100 （21） 式中：U電壓偏差； Ure實際電壓（kV）；UN系統(tǒng)標稱電壓（kV）。確定允許電壓偏差是一個綜合的技術(shù)經(jīng)濟問題，允許的電壓偏差小，有利于用電設(shè)備的安全、經(jīng)濟運行，但須為此在電網(wǎng)中增添更多的無功電源和調(diào)壓設(shè)備，需要更多的投入。反過來，如果擴大用電設(shè)

11、備對電壓的適應(yīng)范圍，提高設(shè)備在這方面的性能往往也需增加設(shè)備的投資。供電系統(tǒng)在正常運行時，負荷時刻發(fā)生著變化，系統(tǒng)的運行方式也經(jīng)常改變，系統(tǒng)中各節(jié)點的電壓隨之發(fā)生改變，會偏離電壓標稱值。電壓的這種變化是緩慢的，其每秒電壓變化率小于標稱電壓的1%。供電電壓允許偏差是電能質(zhì)量的一項基本指標，合理確定該偏差對于電氣設(shè)備的制造和運行，對于電力系統(tǒng)安全和經(jīng)濟都有重要意義。系統(tǒng)無功功率不平衡是引起系統(tǒng)電壓偏差的根本原因，無功功率越嚴重，電壓偏差越大。另外供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理也能導(dǎo)致電壓偏差。供配電線路輸送距離過長，輸送容量過大，導(dǎo)致截面過小等因素都會加大線路的電壓損失，從而產(chǎn)生電壓偏差。(2) 電壓偏差過

12、大所產(chǎn)生的危害:對用電設(shè)備的危害：當電壓偏離標稱電壓較大時，用電設(shè)備的運行性能惡化，不僅運行效率降低，還可能由于過電壓或過電流而損壞。例如，當電壓高于標稱電壓5%時，白熾燈的壽命會減少30%，當電壓高于標稱電壓10%時，白熾燈的壽命會減小一半，從而使白熾燈的損壞數(shù)量大大增加，當電壓低于標稱電壓的5%時，白熾燈的光通量減少18%。當電壓低于標稱電壓10%時，光通量減少30%，從而使照度顯著降低。電壓過低或過高都會使電動機的溫升增加，若電動機長時間處于較大的電壓偏差下運行，就可能燒壞電動機繞組，使繞組絕緣老化而縮短電動機的壽命。由于許多家用電器內(nèi)部都裝有動力裝置，也即是各種類型的電動機，電壓偏差過

13、大同樣會影響它們的使用效率和壽命，嚴重影響人們的正常生活。 對電網(wǎng)的危害: 輸電線路的輸送功率受功率穩(wěn)定極限的限制，而線路的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限近似與線路的電壓平方成正比。系統(tǒng)運行電壓偏低，輸電線路的功率極限大幅度降低，可能產(chǎn)生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率崩潰，造成系統(tǒng)解列。如果電力系統(tǒng)缺乏無功電源，可能產(chǎn)生系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓崩潰。（3）國家標準：GB12325-90<<電能質(zhì)量-供電電壓允許偏差>>中規(guī)定：35kV及以上供電電壓正負偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10%；10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；220kV單相供

14、電電壓允許偏差為額定電壓的+7%，-10%。2.2.2 電壓波動(1) 定義：電壓波動定義為電壓均方根一系列相對快速變動或連續(xù)改變的現(xiàn)象，其變化周期大于工頻周期。電壓波動值為相鄰電壓方均根的兩個極限值Umax和Umin之差U，常以其標稱電壓的百分數(shù)表示其相對百分值:d×100 （2-2）相對最大電壓變動值:d×100 （2-3）在配電系統(tǒng)運行中，這種電壓波動現(xiàn)象有可能多次出現(xiàn)，變化過程可能是規(guī)則的、不規(guī)則的，亦或是隨機的。在波動負荷中，以電弧爐引起的電壓波動最為嚴重。多數(shù)國家在制定的電壓波動與閃變標準中的條款是針對電弧爐負荷設(shè)定的。同時電弧爐造成的供電電壓波動對用電設(shè)備和系

15、統(tǒng)安全運行的影響主要決定于波動值的大小和變動的頻度。(2) 國家標準：GB12326-2000<<電能質(zhì)量-電壓允許波動和閃變>>中規(guī)定：在公共供電點的電壓波動允許值如下：10kV及以下為2.5%，35kV110kV為2%，220kV及以上為1.6%。2.2.3 電壓閃變(1) 定義：閃變是經(jīng)過燈腦眼環(huán)節(jié)反映人對照度的主觀視感。為更為本質(zhì)地描述燈腦眼環(huán)節(jié)的頻率特性，IEC推薦引入視感度系數(shù)K（）: K（）×100 (2-4)式中:S=1覺察單位是以閃變覺察率F(%)的50%為瞬時閃變視感度的衡量單位，閃變覺察F(%)的統(tǒng)計公式如下: F(%) ×10

16、0 (2-5)式中：A為沒有覺察的人數(shù)；B為略有覺察的人數(shù)；C為有明顯覺察的人數(shù)；D為不能忍受的數(shù)。電壓閃變通常是以白熾燈的工況作為判斷。在所有低頻成份中，人眼對8.8Hz的電壓波動最為敏感。因此，IEC標準以S1(S為瞬時閃變視覺度)為察覺單位，對1/2以下的低頻成分以8.8Hz為標準作歸一化處理，通過S=1下的電壓波動頻率、電壓波動及視覺系數(shù)之間的關(guān)系將不同頻率下的低頻電壓波動轉(zhuǎn)化為一個特定頻率(如8.8Hz)的電壓波動，以該特定頻率電壓波動的限值作為判斷是否發(fā)生閃變的標準，大于該限值則判斷為發(fā)生了閃變；反之則沒有，閃變與電壓波動有著直接的關(guān)系,但由于引起閃變的某些量值難以量化，而且它還需

17、要對電壓波動(調(diào)幅波)頻譜分析度進行統(tǒng)計。因此，對閃變的計算遠遠比計算電壓波動要復(fù)雜得多。到目前為止還沒有準確計算閃變的公式。(2) 國家標準：GB12326-2000<<電能質(zhì)量-電壓允許波動和閃變>>中規(guī)定，對照明要求高的白熾燈負荷為0.4%，對于一般性的照明負荷為0.6%。2.2.4 頻率偏差(1) 定義：頻率偏差是指在電力系統(tǒng)正常運行條件下，系統(tǒng)頻率的實際值與標稱值(50Hz6OHz，我國采用5OHz標準)之差。用公式表示為:=re-N （2-6）式中：頻率偏差，Hz；re實際頻率，Hz；N系統(tǒng)標稱頻率，Hz。頻率是電能質(zhì)量的重要指標之一,系統(tǒng)負荷特別是發(fā)電廠廠

18、用電負荷對頻率的要求。要保證用戶和發(fā)電廠的正常運行就必須嚴格控制系統(tǒng)頻率，使系統(tǒng)的頻率偏差控制在允許范圍之內(nèi)。允許頻率偏差的大小不僅體現(xiàn)了電力系統(tǒng)運行管理水平的高低，同時反映了一個國家工業(yè)發(fā)達的程度。 (2) 頻率偏差過大所產(chǎn)生的危害: 對用電負荷: 工業(yè)企業(yè)所使用的用電設(shè)備大多數(shù)是異步電動機，其轉(zhuǎn)速與系統(tǒng)頻率有關(guān)，系統(tǒng)頻率變化將引起電動機轉(zhuǎn)速改變，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量,降低勞動生產(chǎn)率。電動機的輸出功率與系統(tǒng)頻率有關(guān)，系統(tǒng)頻率下降使電動機的輸出功率降低，從而影響所傳動機械的出力,使電子設(shè)備不能正常工作，甚至停止運行,而電子設(shè)備對系統(tǒng)頻率非常敏感，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定會影響這些電子設(shè)備的工作特性，降低準

19、確度，造成誤差。 對電力系統(tǒng): 降低發(fā)電機組效率，嚴重時可能引發(fā)系統(tǒng)頻率崩潰或電壓崩潰。汽輪機在低頻下運行時容易產(chǎn)生葉片共振，造成葉片疲勞損傷和斷裂，處于低頻率電力系統(tǒng)中的異步電動機和變壓器其主磁通會增加，系統(tǒng)所需無功功率大為增加，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平降低，給系統(tǒng)電壓調(diào)整帶來困難。無功補償用電容器的補償容量與頻率成正比，當系統(tǒng)頻率下降時，電容器的無功出力成比例降低，不利于系統(tǒng)電壓的調(diào)整，使感應(yīng)式電能表的計量誤差加大。(3) 國家標準：我國電力系統(tǒng)的標準頻率為50Hz，GB/T15945-1995<<電能質(zhì)量-電力系統(tǒng)頻率允許偏差>>中規(guī)定，電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為

20、77;0.2Hz，當系統(tǒng)的容量較小時，偏差值可以放寬到0.5Hz，標準中沒有說明系統(tǒng)容量大小的界限。在<<全國供電規(guī)則>>中規(guī)定“供電局供電頻率允許的偏差”：電網(wǎng)容量在300萬千瓦以上者為±0.2Hz，電網(wǎng)容量在300萬千瓦以下者為±0.5Hz。實際的運行中，從各大電力系統(tǒng)看都保持在不大于±0.1Hz范圍內(nèi)。2.2.5 電網(wǎng)諧波(1) 定義：諧波的國際公認定義是:“諧波是一個周期電氣量的正弦波分量，其頻率為基波頻率的整數(shù)倍”。諧波的一個重要指標就是總諧波畸變率(THD)，定義為畸變波形因諧波引起的偏離正弦波形的程度。用公式表示為:THDh&

21、#215;100 （2-7） 式中：THDh電壓總諧波畸變率；Uh各次諧波均方根值；U1基波均方根值；M所考慮的諧波最高次數(shù)，由波形的畸變程度和分析的準確度要求來決定，通常取50。 (2) 國家標準：GB/T14549-93<<電能質(zhì)量-公用電網(wǎng)頻率諧波>>中規(guī)定：6220kV各級公用電網(wǎng)電壓（相電壓）總諧波畸變率是：0.38kV為5.0%，610kV為4.0%，3566kV為3.0%，110kV為2.0%；用戶注入電網(wǎng)的諧波電流允許值應(yīng)保證各級電網(wǎng)諧波電壓在限值范圍內(nèi)，所以國標規(guī)定各級電網(wǎng)諧波產(chǎn)生的電壓總畸變率是：0.38kV為2.6%，610kV為2.2%，3566

22、kV為1.9%，110kV為1.5%。對220kV及其以上其供電的電力用戶參照本標準110kV執(zhí)行。2.2.6 三相電壓不平衡度(1) 定義：電力系統(tǒng)在正常的運行方式下，電量的負序分量均方根之與正序分量均方根值之比。×100 （2-8）式中：U1為三相電壓正序分量的均方根值；U2為三相電壓負序分量的均方根值。電力系統(tǒng)的三相不平衡(或?qū)ΨQ)是由于三相負載不平衡(或?qū)ΨQ)以及系統(tǒng)元件參數(shù)的不對稱所致。在研究不對稱的三相電力系統(tǒng)時，廣泛使用對稱分量法，即將任何一組不對稱的三相相量(電壓或電流)分解成相序各不相同的三相對稱的三相相量。三相電源電壓畸變不對稱時，對于三相四線制電路，電壓中除含有

23、諧波分量外，還含有正序、負序、零序分量。對于三相三線制電路，只含有正、負序分量。電力系統(tǒng)三相不平衡可以分為事故性不平衡和正常性不平衡兩大類。事故性不平衡由系統(tǒng)中各種非對稱性故障引起，比如單相接地短路、兩相接地短路或兩相相間短路等。而電力系統(tǒng)正常運行時，供電環(huán)節(jié)的不平衡或用電環(huán)節(jié)的不平衡都將導(dǎo)致電力系統(tǒng)的三相不平衡。(2) 三相不平衡所產(chǎn)生的危害： 對感應(yīng)電動機: 電動機的負序電抗很小，所以負序電壓產(chǎn)生的負序電流很大，使電動機的銅損增加。銅損的加大不僅使電動機效率降低，同時使電動機過熱，導(dǎo)致絕緣老化過程加快。 對變壓器：變壓器處于不平衡負載下運行時，變壓器容量得不到充分利用。研究表明，變壓器工作

24、在標稱負載下，當電流不平衡度為10%時，變壓器絕緣壽命約縮短16%。 對換流器：三相不平衡使換流器的觸發(fā)角不對稱，換流器將產(chǎn)生較大的非特征諧波。非特征諧波電流的出現(xiàn)對換流器的諧波治理提出了更高的要求，直接導(dǎo)致?lián)Q流器總投資的加大。 (3) 國家標準：GB/T15543-1995<<電能質(zhì)量-三相允許不平衡度>>中規(guī)定：電力系統(tǒng)公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2%。短時不得超過4%，標準中還規(guī)定對每個用戶電壓不平衡度的一般限值為1.3%。2.2.7 暫態(tài)指標評估電能質(zhì)量的技術(shù)指標除了以上幾節(jié)中介紹的穩(wěn)態(tài)指標之外，還有暫態(tài)指標，主要有電壓暫升、電壓暫降、瞬時間斷、暫時過電壓

25、、瞬態(tài)過電壓、脈沖等等。其中，由于變頻調(diào)速設(shè)備、可編程邏輯控制器、各種自動化生產(chǎn)線以及計算機系統(tǒng)等敏感性用電設(shè)備的大量使用，電壓暫降(凹陷、跌落)與短時斷電(間斷)問題引起了有關(guān)部門和研究人員的重視，國內(nèi)外不少專家學(xué)者認為這一問題已上升為當前最重要的電能質(zhì)量問題之一，許多國家已開展了電壓暫降的長期監(jiān)測工作。電壓暫降和電壓短時間中斷通常是相關(guān)聯(lián)的電能質(zhì)量問題，發(fā)達國家早在20世紀80年代初就開始研究電壓跌落并取得大量的應(yīng)用成果。2.3 電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生 (1)電能質(zhì)量問題的定義和分類 電能質(zhì)量問題是眾多單一類型電力系統(tǒng)干擾問題的總稱，其實質(zhì)是電壓質(zhì)量問題。電能質(zhì)量問題按產(chǎn)生和持續(xù)時間可分為穩(wěn)態(tài)

26、電能質(zhì)量問題和動態(tài)電能質(zhì)量問題。 (2)電能質(zhì)量問題產(chǎn)生原因分析 隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題的產(chǎn)生主要有以下幾個原因。 電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題 電力系統(tǒng)元件的非線性問題主要包括：發(fā)電機產(chǎn)生的諧波；變壓器產(chǎn)生的諧波；直流輸電產(chǎn)生的諧波；輸電線路（特別是超高壓輸電線路）對諧波的放大作用。此外，還有變電站并聯(lián)電容器補償裝置等因素對諧波的影響。其中，直流輸電是目前電力系統(tǒng)最大的諧波源。 非線性負荷 在工業(yè)和生活用電負載中，非線性負載占很大比例，這是電力系統(tǒng)諧波問題的主要來源。電弧爐（包括交流電弧爐和直流電弧爐）是主要的非線性負載，它的諧波主要是由起弧的時延和電弧的嚴重非線性

27、引起的。居民生活負荷中，熒光燈的伏安特性是嚴重非線性的，也會引起嚴重的諧波電流，其中3次諧波的含量最高。大功率整流或變頻裝置也會產(chǎn)生嚴重的諧波電流，對電網(wǎng)造成嚴重污染，同時也使功率因數(shù)降低。 電力系統(tǒng)故障電力系統(tǒng)運行的內(nèi)外故障也會造成電能質(zhì)量問題，如各種短路故障、自然現(xiàn)象災(zāi)害、人為誤操作、電網(wǎng)故障時發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)的工作狀態(tài)的改變、故障保護裝置中的電力電子設(shè)備的啟動等都將造成各種電能質(zhì)量問題。32.4 如何改善電能質(zhì)量現(xiàn)代社會中，電能是一種最為廣泛使用的能源，隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的發(fā)展，對電能質(zhì)量的要求越來越高。電能質(zhì)量的指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電帶來不同程度的危害。1

28、電能質(zhì)量的監(jiān)測對電能質(zhì)量進行監(jiān)測是獲得電能質(zhì)量信息的直接途徑，雖然這方面的監(jiān)測儀器已不少，但大多數(shù)只局限于持續(xù)性和穩(wěn)定性指標的監(jiān)測，而傳統(tǒng)的基于有效值理論的監(jiān)測技術(shù)由于不能精確描述電能質(zhì)量，因此需要發(fā)展?jié)M足以下要求的監(jiān)測技術(shù)：2 改善電能質(zhì)量的措施改善電能質(zhì)量措施的研究涉及面很廣。為減少頻率和電壓偏差，應(yīng)實施電網(wǎng)調(diào)度自動化、無功優(yōu)化、負荷控制以及許多新型的調(diào)頻、調(diào)壓裝置的開發(fā)和應(yīng)用。近幾年在全國范圍內(nèi)進行的城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造工程，是提高電能質(zhì)量的重要措施。在抑制諧波、降低電壓波動和閃變以及解決三相不平衡方面，目前已有幾種裝量可供選擇，例如技術(shù)已相當成熟的無源濾波器、靜止無功補償裝置（SVC）等。第3

29、章 電能質(zhì)量綜合評估本章介紹了電能質(zhì)量綜合評估的特點以及電能質(zhì)量綜合評估的幾種常用方法，通過分析，加強了對各種電能質(zhì)量綜合評估方法的認識，為今后電能質(zhì)量綜合評估方法的進一步完善打下了良好的基礎(chǔ)，比較分析結(jié)果可以作為今后選擇電能質(zhì)量綜合評估方法的重要依據(jù)。3.1 電能質(zhì)量評估的定義、必要性及目的3.1.1 評估方式的定義1 單項評估和綜合評估按電能質(zhì)量所包含的具體指標內(nèi)容進行評估是最常見的和普遍采用的方法，它可分為以下兩種：(1)單項評估。針對某一個電能質(zhì)量問題或?qū)ζ淠硞€特征進行量化而得到考核值的過程。結(jié)果的表現(xiàn)形式就是該項電能質(zhì)量的單項指標，評估結(jié)果就是指標值。例如三次諧波電壓含有率HRU3為

30、4。(2)綜合評估。電能質(zhì)量綜合評估就是在分析單項指標的基礎(chǔ)上，把部分或全部電能質(zhì)量問題以及某項電能質(zhì)量的多個特征量按屬性合成一個有機的整體，進而得到其考核值的過程，結(jié)果的表現(xiàn)形式可以是電能質(zhì)量的綜合指標或綜合等級。根據(jù)評估所包括的內(nèi)容可以分為單項電能質(zhì)量多參數(shù)綜合評估(如電壓諧波總畸變率THD)和多項電能質(zhì)量綜合評估。2 指標量化評估和等級評估為了滿足不同應(yīng)用環(huán)境的需要，按評估結(jié)果形式可以分為指標量化評估和等級評估。量化評估是將各規(guī)定的電能質(zhì)量指標數(shù)值化的計算，得到的評估結(jié)果是一具體數(shù)值。它可以直接與標準規(guī)定的或合同規(guī)定的限值水平相比較。例如，通過監(jiān)測計算得到的某低壓(380v220V)配電

31、系統(tǒng)公共連接點處的THD為922，而國標中對應(yīng)限值是5，經(jīng)直接比較就很容易得出該公共連接點的諧波電壓嚴重超標的結(jié)論。指標量化評估能夠直接反映電能質(zhì)量問題的嚴重性，且便于專業(yè)工作人員將其結(jié)果作為電能質(zhì)量目標控制和改善電力設(shè)計的參量，由此可以作為評估的主要方式之一。3.1.2 電能質(zhì)量評估的必要性及目的1. 電能質(zhì)量綜合評估的必要性近十年來，國內(nèi)外由于電能質(zhì)量引發(fā)的事故和問題呈上升趨勢，因電能質(zhì)量問題危害電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和造成的經(jīng)濟損失也在不斷增加，對電能質(zhì)量的管理和對電力污染的治理工作勢在必行。2. 電能質(zhì)量評估的目的和作用 （1）是評價某個電網(wǎng)或某個供電點電能質(zhì)量優(yōu)劣的主要方法。 （2）是有

32、效進行電能質(zhì)量治理的先決條件。 （3）是供用雙方制定供電合同及明確電能質(zhì)量責任的重要依據(jù)。 （4）是為電能商品按質(zhì)定價提供重要的基本數(shù)據(jù)。 （5）是推進和實施對干擾發(fā)射與敏感用戶抗擾能力調(diào)查的驅(qū)動力。3.2 電能質(zhì)量綜合評估的方法3.2.1 概率論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法概率論與模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的評估步驟如下: （1）根據(jù)國標對電能質(zhì)量各項指標分級。 （2）用概率統(tǒng)計方法對各項指標分級評估得到各指標各級的概率。 （3）將所有指標的概率分布按等級排成矩陣。 （4）將該矩陣與權(quán)重矢量相乘得到各級電能質(zhì)量的評估結(jié)果矩陣。 （5）對所得矩陣采用加權(quán)平均法處理得到電能質(zhì)量的評估結(jié)果。以電壓偏差為例，概率論與

33、模糊數(shù)學(xué)相結(jié)合的評估方法的算法關(guān)系如下:（1）將電壓偏差允許值7%的絕對值平均劃分為n個等級（2）根據(jù)電壓偏差變化曲線，得到電壓偏差在第k級的時間為tk，則總時間為： T ( 3-1)各級所占概率為： Pktk/T (k=1,2, 10) (3- 2)（3）將所得各級概率排成矩陣 BU=P1 ,P2 ，Pn (3-3)（4）將BU乘以一個合適的權(quán)重矢量A （3-4）（5）對應(yīng)用加權(quán)平均法就可以得到唯一量化指標，即電能質(zhì)量的綜合評估結(jié)果： （3-5）此種方法在初始數(shù)據(jù)采集和處理過程中應(yīng)用概率統(tǒng)計方法，即保證了評估過程的客觀性，避免了人為主觀因素的不良影響，又可以有效地體現(xiàn)各分項指標的主要特征，在

34、數(shù)據(jù)評估階段，引入了權(quán)重矢量，體現(xiàn)了各單項指標的重要性，能夠滿足用電個性化的需求，但是如何確定權(quán)重矢量，以克服主觀因素的影響，尚需進一步改善。53.2.3 基于模糊數(shù)學(xué)的方法由于電能質(zhì)量的一些指標對問題的描述具有模糊性，很難用定量關(guān)系來表示，模糊理論是解決這類問題的有效手段。目前，模糊數(shù)學(xué)理論在處理電能質(zhì)量綜合評估問題上，主要有模糊模式識和模糊綜合評價如兩種方法，它們的具體評估流程如圖31和圖32。模糊數(shù)學(xué)在處理客觀實際問題時既能與精確數(shù)學(xué)相結(jié)合，又能包含有區(qū)別于精確數(shù)學(xué)的“非此即彼”的“亦此亦彼”的特性。在解決電能質(zhì)量的模糊性問題上，具有明顯的優(yōu)勢。但是，模糊數(shù)學(xué)的方法在很大程度上都取決于人

35、的主觀因素，例如在確定隸屬度函數(shù)時，人們只能根據(jù)經(jīng)驗得到近似的隸屬度函數(shù)，并且在加權(quán)過程中，權(quán)重的確定也主要取決于人。因此，基于模糊數(shù)學(xué)的電能質(zhì)量綜合評估結(jié)果的客觀性較差。7建立電能質(zhì)量各項指標的隸屬度函數(shù)將電能質(zhì)量劃分為若干等級形成指標隸屬度樣本集形成指標隸屬度樣本集代入測試數(shù)據(jù)得到的各項指標的所有數(shù)據(jù)的隸屬度建立電能質(zhì)量各頂指標的模糊模型對每項指標進行等級評定將實測數(shù)據(jù)代入模糊模型得到各項指標的模糊集合求出所有數(shù)據(jù)在各等級的百分比取模糊集合的算術(shù)平均數(shù)得到各項指標的隸屬度，并將其用隸屬度集合表示根據(jù)實際情況對二級評判進行因素劃分采用海明距離貼近度求出隸屬度集合于電能各等級的貼近度 判斷電能

36、質(zhì)量屬于哪一等級采用模糊綜合評定進行等級判斷 圖3-1 模糊模式識別流程圖 圖3-2 模糊綜合評價流程圖3.2.4 智能化綜合評估簡介針對電能質(zhì)量綜合評估不確定性與高維、高度非線性的特點，擅長于解決這些問題的智能算法將為電能質(zhì)量綜合評估方法的研究注入強大動力。其中，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和遺傳算法已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于資源環(huán)境的綜合評估中。智能算法能夠克服常規(guī)評估方法中的人為主觀因素影響，通過智能搜索提取高維非線性評估指標的特性，能夠最大限度的反映評估指標對綜合評估結(jié)果的作用，從而可以得到客觀合理的綜合評估結(jié)果。（1） 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法自20世紀40年代初心理學(xué)家w.s.Mc CuloCb和數(shù)理邏輯學(xué)家w.Pits提出神經(jīng)元模型以來，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artlfid Neural Network，ANN) 的研究幾經(jīng)滄桑,加州理工學(xué)院生物物理學(xué)家J.J. HoPficld 于1982年和1984年發(fā)表的兩篇文章，有力地推動了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究，引起了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究的又一次熱潮。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以其大規(guī)模并行處理、分布式存儲、自適應(yīng)性、適應(yīng)于求解非線性問題、容錯性和冗余性等許多特性而引起眾多領(lǐng)域科學(xué)家的廣泛關(guān)注。9（2） 遺傳算法遺傳算法(GA)是模擬生物在自然環(huán)境中的遺傳和進化過程而形成的一