电能质量指标的完善化及其展望 钟育娟

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第36期   作者:钟育娟
[导读] 摘要:电能的“质量”是由标志其好坏的各种指标来衡量的,所谓“好”或“坏”主要是由用电负荷(用户或相关的电气设备)在用电中“感受”所决定的。
        (国网四川省电力公司德阳市蓥华供电分公司  四川什邡  618400)
        摘要:电能的“质量”是由标志其好坏的各种指标来衡量的,所谓“好”或“坏”主要是由用电负荷(用户或相关的电气设备)在用电中“感受”所决定的。随着用电负荷的多样化,电能质量指标在不断发展和完善之中。
        关键词:电能质量;指标;扰动;电磁兼容;
        中国的经济发展离不开电力的支持,电能的质量对企业的生产起到重要能源保障.电能质量指标是衡量一个电力企业技术水平、管理水平等的重要指标,电力企业在发展过程中,需要不断完善电能质量指标,提高电力企业供电能力.从电能质量指标发展过程的回顾、电能质量指标完善化的基础、电能质量指标研究的动态等方面电能质量指标的完善化及其展望。
        一、概述
        电能既是一种经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能量形式,又是一种由电力部门向电力用户提供的一种特殊产品。与其他商品一样,电能也要讲求质量,其特殊性就在于电能质量由多方面共同保证的。电能质量不仅对电网的安全、经济运行有着重要的意义,而且其质量的好坏直接影响着用户侧设备能否正常工作。尤其近年来,一方面一些具有大容量、非线性、冲击性性质的负荷设备,如电力机车、电弧炉等,给电能带来了严重的污染;另一方面随着微电子技术的不断发展,大量基于计算机系统的控制设备、电子装置对供电质量非常敏感,对电能质量提出了新的要求,但同时这些非线性整流元件也是电能的一大污染源。
        电能的质量关系到现在整个国民经济的发展,因此我国前后相继颁布了六项电能质量国家标准,严格要求着各项电能质量指标。同时随着我国电力系统的不断发展,高电压等级输电系统的运用也是势在必行,这也将给我国现有的电能质量指标及其标准提出新的要求。
        二、电能质量指标及其标准的展望
        电能质量与国家的经济、生活密切相关,一项新指标的出台一定要根据现有的实际问题,尽量考虑各方面的因素。近年来,随着我国电力系统的不断复杂化,各种精密用电设备的层出不穷等因素要求着我国要不断完善电能质量指标及其标准体系。鉴于此,电压暂降、间谐波、电磁兼容性等电能质量现象也提上了议事日程。
        1.电压暂降,现今,随着半导体制造业、信息业等高新产业的发展,微电子技术、计算机技术的广泛应用,用户对电能质量的要求越来越高,暂态电能质量问题尤其受到了广泛的关注。上面讨论过暂态过电压,与它相对应的就是电压暂降,该问题同样影响着我们的生活与工作,据统计,在欧洲和美国,电力部门与用户对电压暂降的关注程度比对其他有关电能质量问题的关注要强很多。对于计算机,其安全工作电压为90%~110%,当电压下降到70%及以下时,若持续时间超过20 ms,就无法工作;同样对于由计算机控制的自动生产线、机器人、机器手、精密加工等,在电压暂降时也会停止工作或产品质量下降。在我国这类问题同样举不胜举。有专家认为,电压暂降与中断已上升为目前最重要的电能质量问题。
        2.间谐波又称分数谐波,顾名思义它指非工频频率整数倍的周期性电流或电压。间谐波往往由较大的电压波动或冲击性非线性负荷所引起的。非线性的波动负荷如电弧炉、电焊机、各种变频调速装置等都是间谐波源。间谐波的主要危害是:会放大电压闪变,对音频干扰,影响电视机画质,对收音机产生噪声污染,并在一定程度上造成感应电动机的震动,特别对采用电容电感和电阻构成的无源滤波器电路以及间谐波可能会被放大,严重时会使滤波器因谐波过载而不能投运,甚至造成设备的损坏。据统计其含有率超过0.3%便能引起灯光闪变,引起无线通讯的干扰。可见间谐波对我国的经济和生活造成了一定的影响,然而我国国标并未涉及这一指标,这也是电能质量标准有待完善的地方。


        3.电磁兼容性,国际电工委员会标准对电磁兼容(EMC)的定义是:设备或系统在所处的电磁环境中能正常运行,同时不对其他系统和设备造成干扰。系统内或系统间能电磁兼容意味着无论是在系统内部,还是对其所处的环境,系统都能如预期的那样工作。电磁兼容性包括两个方面的含义:①电力系统、电子系统或电工设备之间在电磁环境中相互兼顾和兼容;②电力系统、电子系统或电工设备在自然界电磁环境中,能承受干扰源的作用,按照设计要求正常工作。我国在电磁兼容方面也有相应的标准,但是电能质量领域中没有涉及到该指标。随着电网的不断复杂化、各种精密设备的层出不穷、生态学的发展,电磁兼容性问题应该会成为电能质量领域需要考虑的一个问题。
        三、指标完善化持续不断
        近年来,随着电网干扰性负荷(以及分布式电源)的增加和设备对电能扰动更加敏感,智能电网和微电网的发展,电能质量已越来越成为电网中一个极待关注的问题。在一个新的具有竞争的开放市场下,电能质量指标或目标的制定就越加显得重要。实际上历年来对电能质量指标的研究一刻也没有停止过。大量的相关资料不断面世,许多IEC、IEEE等国际标准文件也陆续反映了这方面研究成果,电能质量指标的完善化趋势一直在持续。
        四、对电能质量指标及其标准的建议
        1        .电能质量是由供、输、配、用电多方共同保证的,电能质量问题可以发生在整个电力系统(发电、输电、配电、用电)中的任何一处。有些问题不仅出现在一个环节;同样,一个环节出问题甚至会导致多个电能质量指标的污染。由此可见其复杂性。所以电能质量标准和指标的制定,不仅要考虑到供、输、配电方的可操作性,还要考虑到用户侧的可操作性,多方面要协调一致,制定出统一的方案;更应该站在管理的角度上,建立一个客观的、多种指标体现的、综合的电能质量管理体系,对发、输、配、用四方对电能质量的控制和影响进行科学的管理。
        2.由于电能的用户多而杂,按照用电的部门属性来划分,可分为工业用电、农业用电、交通运输用电、市政生活用电,故对电能的要求也不同。对于工业用电用户来说,如果电能质量不能满足基本的标准,可能会造成很大的损失,对我国的经济发展造成一定的影响;市政生活及交通运输用电对电能的要求不是很高,但是一定要保持用电的连续性,短时的断电都会引起城市的混乱,造成一定的政治影响;相对于其他几个用电部门,农业用电对电能质量的要求最低,但是该类用电具有季节性,在用电高峰期时电能要得到保证。同时,也要考虑到各种电力负荷对电能质量的反作用,这要给予重视。所以在电能质量标准的制定上要考虑到负荷分类问题,可以有一定的灵活性。
        3.对电能质量指标的评定要有一个综合的经济评估体系。一方面由于电能质量是由多指标体现的,是多指标的有机综合,所以现有的好坏两极评判体系的电能质量标准不能全面、真实地反应电能的质量;另一方面在电力市场化的环境下,也迫切需要改变现有的传统电能质量评定模式,拓展质量的含义,从而建立一种客观的评定方法,将各项指标综合评定,得出一个量化的描述,以作为全面考核供电质量的依据。
        4.电能质量的很多指标可能互相影响,所以制定基本指标时要权衡考虑。
        5.同时,电能质量标准的制定是以统计为依据的结果,因此,一方面在统计的过程中要尽量选取大样本,另一方面在以后遇到特殊情况时,也应该有一套适当的标准。
        电能质量的指标和标准是电能质量改善的依据,只有根据实际情况制定出切实可行的电能质量标准,才能为进一步的改善工作进行指导,从而给电能环境创造出一片“清洁”的天空,为广大的电力用户提供高质量的电能。
        参考文献:
        [1]吴信.电网和电网技术的代际传承及发展—试论三代电网.2016.
        [2]张海雪.王萌萌,中国电能质量标准化的历程及展望.2016.
        [3]林梦瑶.齐美英,电能质量—智能电网建设中关键问题之一.2017.
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