一、提高電能質(zhì)量的必要性
伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展,電網(wǎng)作為現(xiàn)代生活的基礎(chǔ)、工業(yè)和信息化社會的脊柱,其發(fā)展越來越受到重視。而隨著電力短缺時代依稀遠(yuǎn)去,電力作為一種特殊的商品,其不可擺脫的一般商品屬性——“電能質(zhì)量”問題逐漸被提了出來。小到計(jì)算機(jī)死機(jī)、硬盤受損,大到變壓器鐵損銅損增加、數(shù)據(jù)傳輸干擾增強(qiáng)、企業(yè)生產(chǎn)線停頓等一系列因電能質(zhì)量引起的供電事故時有發(fā)生。
良好質(zhì)量的電能應(yīng)該是連續(xù)的,電源的電壓和頻率總是保持在允許范圍內(nèi),且電壓和電流具有純正的正弦波曲線。影響電能質(zhì)量的主要技術(shù)原因有:諧波、電壓波動與閃變、頻率波動、三相不平衡和過電壓等。由于電能的特殊性,只有發(fā)電、供電和用戶三方共同努力,才能保證公用電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
二、提高電能質(zhì)量的控制技術(shù)
用戶電力技術(shù)(也稱DFACTS技術(shù)或定制電力技術(shù))已經(jīng)成為改善電力電能質(zhì)量的有力工具,近年來配電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制技術(shù)得到了長足進(jìn)步,其中最有代表最有影響的有,配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償裝置(DSTATCOM),有源電力濾波器(APF),電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的適時監(jiān)測(SCADA),動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)。
(一)配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償(DSTATCOM)
用電系統(tǒng)中存在著很多的快速沖擊負(fù)荷電流,如中高頻電爐,大容量電機(jī)高感抗負(fù)荷突然啟動,會造成電壓閃變,引起配電系統(tǒng)電流及電壓的不平衡,傳統(tǒng)采用靜止無功補(bǔ)償器(SVC)來抑制電壓閃變,但SVC的響應(yīng)速度慢(幾十毫秒),抑制閃變率難以達(dá)到50%以上,與其相比,采用PWM控制的與電力系統(tǒng)并聯(lián)的電壓源變流器即配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償裝置(DSTATCOM)具有動態(tài)響應(yīng)速度快,補(bǔ)償電流不依賴系統(tǒng)電壓,諧波抑制能力強(qiáng),抑制電壓閃變效果好,有功損耗小等優(yōu)點(diǎn),因此DSTATCOM裝置逐漸取代SVC裝置得到廣泛應(yīng)用。
(二)有源電力濾波器(APF)
在電力系統(tǒng)中,不受控制的諧波電壓和諧波電流是影響電能質(zhì)量的最主要原因。首先用準(zhǔn)確的均方根值測量儀器儀表對電路及中性線定期測量,進(jìn)行諧波調(diào)查。加強(qiáng)對用戶輸電線路電能質(zhì)量的測量和檢查,定期對輸配電系統(tǒng)進(jìn)行檢測、對比,特別是中低壓系統(tǒng),找出諧波產(chǎn)生和發(fā)展的規(guī)律。諧波污染的抑制和防治措施根據(jù)裝置工作原理不同又分為無源濾波器和由電力電子設(shè)備組成的有源濾波器。無源濾波裝置由電容器、電抗器,有時還包括電阻器等無源元件組成,以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路,以達(dá)到抑制高次諧波的作用。
電力系統(tǒng)中,動態(tài)電能質(zhì)量問題是近年來伴隨高新技術(shù)發(fā)展而暴露出來的問題,研究電力用戶對電能質(zhì)量的敏感性和應(yīng)激性可以為選擇合適的補(bǔ)償方式提供重要依據(jù),同時也為電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的制定提供重要的參考。對現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測的SCADA系統(tǒng)是配電管理系統(tǒng)的研究方向,F(xiàn)場數(shù)據(jù)不但包括功率、電壓、電流等測量數(shù)據(jù),還包括分合閘、過流、速斷等操作及事故所產(chǎn)生的事件數(shù)據(jù)。當(dāng)發(fā)生事故而導(dǎo)致跳閘時,還要記錄現(xiàn)場的故障錄波數(shù)據(jù),可見,需要通信的數(shù)據(jù)量是一般工業(yè)控制中所無法比擬的。由于電力系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化非?欤淮芜^流可能只維持十幾毫秒,數(shù)據(jù)稍縱即逝,所以對數(shù)據(jù)的實(shí)時性、通信速度的要求是非常高的。
監(jiān)控系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)可靠、高效的通信是系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵,是設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件的重點(diǎn)。一些現(xiàn)有的軟件將數(shù)據(jù)通信、處理和監(jiān)控都做在一個軟件中,