提高配电网电能质量方法探析

【摘要】虽然在国家社会对供电量需求不断增加的背景下，配电网建设规模在大幅度增加，电能供给量的需求问题在一定程度上得到了解决，但电能供给质的问题且一直存在，这与经济发展及人们生活能电能质量的高要求是相矛盾，也在一定程度上制约着社会经济的高速发展。因此，对配电网电能质量提高具有一定的现实意义。文章基于目前配电网电能质量现状，在简要认识配电网质量提高深远意义的基础上，系统性、综合性的对配电网电能质量提高方法进行分析，可为电力企业配电网建设提供参考。

【关键词】配电网;电能质量;提高;谐波;新能源

近年来，随着人们生活水平的不断提高，以及社会经济的快速发展，对电能质量的要求越来越高，电能质量的提高不仅是电力企业发展的内在需求，还是国家科技进步的重要标志。从目前我国配电网供电现状来看，虽然在稳定性、安全性、可靠性等方面有了很大程度的提高，但还是存在的一些电能质量问题，据笔者的统计，影响配电网电能质量问题的因素主要来自于三个方面：其一，人口增多、经济发展，配电网建设速度不及社会对电能的需求，造成供电量不足，电能质量水平较低;其二，科技的进步，接入电网的非线性负荷大幅增长，导致电能质量恶化，这与社会对电能质量的高要求是相矛盾的;其三，配电网建设步伐的加快，用电设备尤其是大量电力电子设备接入电网，使电网的运行环境受到了污染，整流逆变、调速电机装置，以及大规模高压直流输电设备，都成为向电网的谐波源。电网谐波含量的增加会产生诸多问题，电能质量不可避免会大打折扣;其四，新能源的不断开发利用，在一定程度上会给电能质量的恶化埋下隐患，特别是风力发电的迅速发展，在其显现出技术成熟、建设周期较短、发电价格低等诸多优点的同时，风力发电功率的波动性和间歇性也对电力系统稳定性产生影响，从而不利于电能质量的提高。可以看出，配电网电能质量的影响因素是多方面的，同时所带来的电能质量问题也是非常突出的，不仅与电力系统运行紧密联系，还关系着人们的生产、生活，需要综合性、系统性的提出配电网质量提高方法。文章以认识配电网电能质量提高的重要意义为前提，主要从两个方面对配电网电能质量提高方法进行了分析，对配电网的规划、建设、发展具有一定的实践指导价值。

1.配电网电能质量提高的重要意义

目前在配电网建设及运行管理中，电能质量问题的产生很大程度也取决于能电能质量提高重要意义的忽略，因此，对配电网电能质量提高重要意义的认识是质量提高方法实施的前提，这是电力企业乃至电力行业管理部门都需要关注的课题。电能质量的提高从微观意义来讲可以直接有益于人们生活水平的提高，从宏观意义来讲可以有利于国家发展甚至是社会进步，具体可以归纳至以下几点：

其一，电能质量提高是保证电力系统安全（包括用户设备的用电安全）、稳定、经济运行的必要条件，是电网运行水平高低的重要标志，同时也是电力企业用电管理水平考核的重要指标。

其二，电能质量是提高国民经济总体效益、用电效益（节能、降损）和改善电气环境，以及工业生产可持续发展的技术保证。

其三，电能质量是电力企业面向电力市场、适应竞争机制强有力的手段。

其四，电能质量是建立和健全电能质量全面管理体系，保障各行各业正常用电秩序，为千家万户提供安全可靠的电能的重要途径。

2.提高配电网电能质量的方法

从上文的分析可以看出，配电网电能质量问题的影响因素是多方面的，因此所采用的提高电能质量的方法也是综合性的，基于上文所阐述的影响因素，笔者提出配电网电能质量提高方法主要包括以下几个方面。

2.1 配电网发展规划

电能质量提高的前提是保证供电稳定性，因此，配电网发展规划是提高电能质量的基础手段。基于电能质量提高角度来观察，目前配电网存在着诸多的问题，如变电站负载率高低不等、变电容量不足、负荷转移能力低、可靠电源点支缺乏等。需要综合性的采取以下措施来合理发展规划存在问题的配电网，为电能质量的提高奠定坚实基础。

（1）优化电网结构建设。电网结构的建立不是一蹴而就的，不同时期电网结构是各不相同的，它必然经过一个从小到大、从弱到强、从低到高的发展阶段。为了实现电网的优化建设，需要注意以下几点：其一，深入负荷中心。规划先行，将区域主供电源点分布在供电区域负荷中心，便于未来下级电网建设，优化网络结构，提高供电可靠性。其二，分层分区建设。现代化配电网运行必须考虑分层分区的运行管理，配电网建设应以端系统为核心，将外部电源连接到受端系统，形成一个供需基本平衡的区域，并将联络线与相邻区域相连。在每一个受端系统内部，实际上是以最高等级线路为骨干网络组成区域系统，并以其枢纽变电站为中心，用次一级电压线路将临近的负荷和地区电源连接在一起，成为独立的供电区域，如此形成若干个相对独立，又能相互支援的供电分区结构。合理的分区有利于控制短路电流以及安全经济的实现有功和无功电力的调整和平衡。其三，先布点后增容。土地资源的紧缺是限制配电网建设的一个重要因素，因此，建议配电网建设遵循“先布点后增容”的原则，尽可能的利用目前可以利用的条件，增加电源布点优化网络结构。

（2）加强无功规划。一直以来，普遍地区有功电力和无功电力的协调发展不够，配电网无功功率缺额较大，而无功电力的不足，又会对电网的运行产生了诸多弊端，如电网的功率因数偏低、电压质量差、供电线损率高等，这些都电能质量较低的直接表现，因此为了改变电网中存在的上述问题，除了要合理规划和建设有功电力外，还要切实做好无功电力平衡和无功补偿规划，合理安排无功电源，不断提高电网的安全经济运行水平，以保证电能质量。无功补偿有变电站集中补偿、低压集中补偿、杆上补偿、用户终端分散补偿等多种补偿方式，可根据《电网建设与改造技术原则》，结合各种方式特点进行综合性比较后选用。

2.2 配电网谐波治理

近年来，一些具有大容量、非线性、冲击性负荷设备，如电弧炉、中频炉等并入电网系统，向电网中注入了大量的谐波和次谐波分量，谐波污染所产生的电能质量问题引发的矛盾也日益突出。电能质量恶化就像是日常生活中的环境污染一样，谐波污染使电网中其他个体蒙受经济损失，因此，加强对用户侧谐波的治理势在必行。目前治理谐波污染的措施仍停留在政策层面，虽然已制定有关技术措施，如劣质电能质量的治理遵从“谁污染，谁治理”的原则等，但仍缺少相应的激励机制，使产生“污染物”的用户在决策时更多的考虑投入成本因素，很少考虑对电能质量恶化所造成的影响，治理效果还是不够明显，电网整体污染水平还在不断上升，这对于电能质量要求较高的用户而言，日趋恶化的电能质量已不能满足他们的要求了，需要采取更为有效的措施来对“污染源”用户产生的电磁污染进行治理。鉴于谐波以及污染源客户的特殊性，笔者觉得完全可以借助专用的计量装置准确计量谐波电量，通过对谐波电量的分析可以对谐波污染程度进行量化，进而得出经济惩罚额度，通过这种经济杠杆调节来促使用户自觉、主动地进行谐波治理，最终实现提高电能质量的目标。

3.结语

由于新能源的接入所涉及的电能质量问题更为复杂和多样性，在此不作具体分析，但新能源应用过程中所产生的诸多影响电能质量的问题是必然存在的，需要与上述电能质量提高方法共同考虑，整体性的提高配电网电能质量。

参考文献

[1]陈理，吴颖，糜晓波.基于电费惩罚的谐波治理初步探讨[J].电力需求侧管理，2010（4）.