时间：2023-10-24 16:27:23
关键词：电能质量 管理措施
中图分类号：C93文献标识码： A
随着电力市场的建立，电力企业与电力消费者之间的关系发生了根本性的变化，电能已转化为由电力部门向电力用户提供电力供应及辅助服务的特殊商品。电能质量的保障离不开电能生产、输送、分配、使用的各个环节，电能质量问题已经不仅仅是电力系统生产运行的技术问题，而且已经涉及社会、经济、生产和资源配置等各个方面。如何建立合理的电能质量市场结构体系，制定合理的市场管理政策，也已成为当前电能质量重点问题。
1.电能质量分析
一般意义上电能质量是指优质供电。ieee标准化协调委员会给出电能质量的技术定义：合格电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统均适合于该设备的正常工作，它包括稳态电能质量和暂态电能质量两部分。目前衡量电能质量指标包括电压偏差、频率偏差、谐波、电压三相不平衡、电压波动与闪变、暂态过电压等几项。从以上指标可以看出，影响电能质量的因素来自电力生产、输送、分配、使用的各个环节。其中系统电压偏差、频率偏差等指标主要受电力的生产环节影响；谐波、电压三相不平衡等则主要受电能的使用环节影响。同时电能质量的保障也离不开输送分配环节的调度管理。
2现阶段电能质量管理措施
2.1建立管理标准
电能质量关系到用户的供电质量和电力企业经济效益，应成立电能质量管理领导小组。定期召开电能质量分析会，及时研究电能质量工作。进一步完善电压无功、供电可靠性管理体系，制订相关管理标准，使电能质量管理工作进一步规范化。
2.2完善电力监管机制
电力工业是为国民经济发展提供能源的基础工业，又是社会发展和人民生活的公用事业。电能的生产供应关系到国家的经济命脉，为了确保供电质量，必须及时制定相应的制度法规，必须建立国家层面的独立的电力监管机构，从而规范和监管电力市场运行，维护公平竞争环境。对于出现的电能质量方面的问题，应由电力监管机构以中立的立场，本着独立、公正、透明、专业的原则，依法处理电力市场纠纷，维护消费者权益。监管体系的建立包括有关电力立法和执法的法律环境、专门的行业监管机构（包括对监管的职能、责任、内容、手段、权力配置、对监管者的监控机制等规定），以及多层次的行业自律组织和消费者权益保护组织等。
2.3加强统一管理
在电力市场环境下，发电设备和输电设备的投资者可能是一些独立的厂商。但无论是发电系统还是输电系统仍应该进行统一规划，保证电力工业的建设“适当超前”，维持系统有合理的备用，做到电源与电网相协调，送端和受端相协调，有功和无功相协调，将“系统统一规划，投资宏观调控”作为第一道防线。同时，在电力市场条件下，市场需要制定强制准入规则，新投资的发电厂在接入系统时，必须从全局考虑，纳入整体系统规划，寻求最佳的网架结构。
2.4加强电网改造力度
电网结构合不合理、电网质量好与坏直接关系到电能的质量。为此，加大对电网设备的更新改造力度，新建和完善高低压电网，缩短了高低压线路的供电半径，加大了导线截面，优化了公用配电变压器的布局。如把设备老化、运行状况较差的变电站退出运行，实现了双电源供电，加快了线路电缆化、绝缘化改造进程等措施。并要做好变电站的综合自动化改造和调度配电自动化改造工作，提高线路运行的可靠性和灵活性。同时，可对一些重要场所和重要单位实施双电源供电，对开关设备进行无油化改造，在线路上安装故障指示器，更换高耗能变压器并对新安装的配电变压器配备了无功自动补偿装置。
2.5加强电力技术管理
无功管理是技术管理中的关键方面，改善和提高电能质量，要抓住无功平衡和无功补偿。强化无功管理分三个方面：一是异步电动机的就地无功补偿。二是配电变压器的无功补偿。三是10kv配电线路的补偿。此外，在优化无功补偿方面，坚持就地分散和线路集中补偿相结合的原则。线路集中补偿的补偿点根据负荷分布及线路长度确定。高压补偿将电容器适当分组，根据负荷变化投切电容器。台区补偿电容器装在变压器二次侧，根据变压器负荷变化情况及电机容量等进行计算，合理配置，提高功率因数和降低线损。同时，还以全网网损尽量小、各节点电压合格为目标，以调度中心为控制中心，以各变电站的有载调压变压器分接头调节与电容器投切为控制手段，实现了实时无功补偿和电压优化调节。
谐波管理是技术管理中的重要类容。按gb/t14549-93标准规定分别对现有谐波源和新增的谐波源实行严格管理，建立和健全客户谐波源的技术档案。当谐波源产生的谐波电流或使公共连接点的谐波电压超出标准规定的允许值时，按就地治理的原则，限期采取治理措施，对在规定期限内未能治理合格的，依照国家法律法规中止供电。对新装或增容的用电客户谐波源，采取事前预防措施，把好投运关。通过对谐波的治理与管理，进一步确保电能质量。
合理配置电网电压监测点。实现对各电压监测点的在线监控。对生产设备进行试验和评级，保障设备健康稳定运行，确保电能质量。
2.6合理利用市场机能
在电力市场中，电能质量作为电能的辅助功能，市场主体提供了电网所需要的服务，就应得到相应的经济补偿，否则就会影响及时提供辅助服务的积极性。而电价作为电能商品的重要属性，是提供补偿功能的最基本手段。为了合理确定电能价格，首先应制定电能质量评价标准，对电能质量等级进行划分，依据电能质量确定最终交易价格。目前，各国的电力市场中常将电能质量分为常质、优质、高质电力3个级别，在签订购电合同时，用户可对电能质量提出具体的要求，并支付相应的费用。电力供应商在提供电能的同时应满足用户对供电质量的要求。电力供应商在确保其电能质量的前提下，可获得相应的收益，从而更好的激励其维护电能质量。针对于此，目前一些地区已建立了定制电力园区，由园区内的电力用户对电能质量提出具体要求并支付相应的费用，通过签订供电质量合同由电力公司保证电能质量。若发生电能质量问题，由电力公司依照合同约定，对用户进行赔偿。
由于电能的特殊性，影响电能质量的因素也可能来自用户端，所以，应对不同电力用户进行分类，重点加强对电网中用电大户及大干扰源用户的管理，使其在对系统干扰处于限定范围的前提下，为其提供相应的电能供应。若用户违反合同约定造成系统电能质量波动，影响其它用户的正常使用，则应由该用户对电力公司进行经济补偿或依法要求其进行整改。但由于电能质量控制设备投资大，电能质量治理是一项代价高昂的工作，一般用户很难自行解决。供电部门、用户分别作为电力市场环境下独立的经济核算单位不得不考虑投资的经济性。为此国内外学者提出了电能质量市场的概念，即将电能质量的治理推向市场，随着电力市场的发展和完善，形成专业的电能质量市场，使电能质量问题的解决更加市场化。当系统中需要解决电能质量问题时，电力企业或大用户可通过自己投资解决也可向市场“购买”，从而使电能质量控制更加专业化，达到降低成本、提高效率的目的。
结束语
关键词：供用电电压调控谐波控制
Abstract: in the continuous development of power market, power has been a part of people's life, this paper mainly focused on the aspects of quality, harmonic voltage, frequency, expounds the power supplier and user electric energy quality control problems.
Keywords: power supply voltage regulation of harmonic control
中图分类号：R363.1+24文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
0、引言
随着我国电力市场的不断发展，电能已是人们生活中的一份。电力系统运行的重点多在是保证电网的安全性和对用户持续可靠供电方面。但随着非线性负荷、自动化监控系统、敏感负荷和冲击性负荷的增加，电压的闪变、谐波的干扰、频率的波动等指标越来越受到关注和重视。优质服务不仅仅是对电力营销的服务内容、服务态度的承诺，还应该包括对改善电能质量的承诺。如果因为电能质量不良而使用户设备停机、损坏或出次品，那么电力优质服务就大打折扣，甚至还可能因电能质量引发法律纠纷。文章主要从电压质量、频率、谐波等方面阐述了供用电双方电能质量控制问题。
1供用电双方对电压质量的控制
电压质量的控制实质上就是对电网无功电源和负荷的综合平衡，它又与频率、谐波控制密不可分。从需求侧来讲，电力部门不能完全预计负荷发展的数量、特性及其对电能质量的要求，而用户往往只关心何时以何种方式用上电，对如何控制好电压等质量指标并不关心；既要保证地方电网与大系统连接点的无功平衡，又要兼顾各县网与区域电网连接点的无功平衡，还要考虑不同类型用户对电压质量的要求和一些特殊负荷（如电冶厂、轧钢厂）产生的冲击、闪变对邻近用户的影响。由于电源、电价、考核发电量指标等因数的影响，丰水期往往出现高峰时段大量有功上网、无功欠发，低谷时段电站补发所欠发
的无功，造成电网低谷时段电压质量难以调控。同时，由于电源布局、电网架构建设滞后于负荷发展，使得供电方在无功配置上十分被动，增加系统无功出力，改变有、无功分布，改变网络参数进行调压等常规调控方式，往往因用户侧缺乏必要的辅助条件而很难调控好，经常出现首尾不能相顾的情况。电压调控管理是一个涉及从电网规划、生产运行到用户的复杂过程，应从供用电两方面通盘考虑解决方案。供电侧方面，需要对电网进行改造，安装必要的控制设备来抑制和消除电压扰动。此外，在常规电压调控办法基础上，应结合实际重点做好
以下工作。
（1）合理规划网架结构，建设时同步落实相应的无功补偿设施。
（2）做好日、月、季、年电网无功平衡计划，编制全网无功负荷曲线和平衡表；编制并下达骨干电站、枢纽变电站的无功负荷曲线和电压监视点的电压曲线，合理选择各变压器的分接头。
（3）按无功补偿分层、分区、就地平衡的原则，结合城建规划和环保等要求，兼顾有质量要求用户的经济承受能力，综合考虑无功电源布局。
（4）对网内直属和县网的骨干电站，电网调度不仅要求其参与调峰，同时要求参与调压。
（5）用电监察部门对县网接口和大用户，不仅要考核其平均力率，也要考核重要时段的实时力率。
（6）在条件允许的情况下，尽可能将电压考核点从供电方向用户受端转移，对重要敏感用户进行重点监控，为供电部门调控好电压提供依据。
（7）较大用户申请用电或扩容时，供电部门应要求其同步配置无功补偿装置，并对投入、切除时间、电压偏差值等进行监察与指导，既要防止低力率运行，又要防止低谷无功倒送。
2供用电双方对频率的控制
运行频率偏差对电力系统的影响，取决于偏差值大小和持续时间。系统频率控制，实质是对系统有功功率输入输出的控制。地方电力系统的频率波动主要受制于大系统。地方电力系统内大的冲击负荷的增加，常常因用户快速变化地从系统吸取视在功率而引起系统频率和电压不同程度的波动。要保证本系统频率，在供电侧要重点做好。
（1）提高骨干电站调速设备的自动化程度，使其能对负荷引起的电压、频率波动进行自动快速跟踪调节。
（2）在负荷相对集中的变电站以及重要出线装设按频率自动减负荷装置。
（3）系统调度根据频率波动情况合理安排主、辅调频机组运行，并注意解列点的选择。在需求侧，用电监察部门要对用户的负荷特性、冲击负荷容量占系统总容量比例进行核查，提出消除频率、电压波动的对策；容量较大和对频率、电压敏感的用户，必要时应在其内部加装按频率自动减负荷装置。
3供用电双方对谐波的控制
谐波源主要来自用户，虽然电力系统自身也有一些谐波源，但相对于用户谐波源其所占份额非常小。谐波的控制管理主要是对用户侧的管理，电力系统中的谐波源，大致可分为含半导体非线性元件、含电弧和铁磁非线性设备两大类。谐波对电力系统的影响大致表现为：产生脉动转矩和噪声；引起明显的电压畸变；对无功补偿电容器组引起谐振和谐波电流放大，从而导致电容器、电力电缆因过负荷或过电压而损坏；引起供电网增加附加功率损耗和设备发热；对继电保护装置产生谐波干扰和造成误动、拒动；引起仪表和电能计量误差；对通信和电子设备产生干扰影响等等。近年来因谐波引起的系统事故及
设备损坏事故有上升的趋势，因此，加强对谐波的控制与管理十分迫切。但是，目前国内对谐波控制的标准尚不完备，谐波控制的技术手段有限，投入也较大，对相对独立和集中的谐波源尚好控制，而对越来越多分散的民用谐波源控制非常难。目前对谐波的控制，主要是加强谐波源监测、加强谐波设备电网准入审定和制定相应的产品质量技术标准等。在供电侧应注意以下几点。
（1）设置谐波重点监测点，主要选择在发电厂、变电站及接有大容量谐波源、无功补偿装置的连接点。
（2）加强对谐波源和供电点的电压、电流谐波含量或畸变值的经常性监测。
（3）用电监察部门对新接入的谐波源负荷进行必要的设备参数核定把好谐波源接入电网的审定关。在大容量的谐波源、无功补偿装置、谐波滤波装置接入电网前后进行专门测量，以便确定注入电网的谐波电流。电力用户应根据电力部门对谐波的要求，积极采用静止无功补偿器和滤波装置等技术措施，把自己的用电设备产生的谐波畸变保持在规定的限度以下，尽可能减少谐波对系统的不良影响。
4结语
关键词：智能电网；监测装置；新能源；电能质量；控制措施
中图分类号： TM727 文献标识码：A
1 智能电网概述
1.1 智能电网应具备的特征分析：一是高效：输送电的走廊有更好的单位输电水平、有更加高的能源利用效率、可以减少输配电耗；二是智能：要具备自我分析方法、自我感知的能力和控制自动化，构成利用广域通信网络相联的巨大的智能化机器；三是自愈：能够靠自己检测到故障，然后自己判断并做出相应的控制行动，在客户发现问题之前自行解决问题；四是可靠：电网承受扰动与冲击的能力更强、运行更加安全；五是经济：非常高的电网资产利用效率、可以让电力工业和公众的利益达到一种平衡；六是绿色：这种可再生能源发电的方式，电力传输的损耗相当的小，发电的比率相当高、并且实现了电力工作环保化。
1.2 以下因素成为智能电网发展的几方面的动力：（1）社会对电力的需求量日益增大；（2）可再生能源发电大力并网的主要形势，分布型与集中型的共存发展，可再生能源的区域散布不是很平均；（3）相对较高的可靠性、相对高电能质量的供电需求在不断增长；（4）潜在的市场推动力；（5）与智能电网相关的高新技术产业将快速发展，以此来带动经济发展。
1.3 智能电网，基于新能源技术、分布式发电技术、大规模储能技术、信息网络水平、远程极大规模输电水平和智能控制水平的飞速发展，智能电网的发展是推动能源变革和第三次工业革命的必由之路。
2 智能电网建设的必要性
以微电子技术为核心的大量新技术、新产业的发展以及用电智能化对供电可靠性和电能质量提出很高的要求。要“加强智能电网建设”。国家电网公司提出建设“坚强智能电网”的理念。当前，我国新能源发展面临着四个方面的问题：一是中国目前对于整个新能源发展缺乏详细的规划；二是有关新能源的关键技术掌握不够，自主创新太少；三是新能源成本普遍较高；四是发展新能源缺乏冷静地思考，过分炒作。而发展智能电网能够很好的解决这些问题。十二五期间，国家将会加大对电网基础设施建设和改造的力度，加快电网系统的发展，电力系统扩张与联网逐步形成，系统运行的安全稳定性和可靠性要求不断提高。研制一套完善的电能质量监测系统，提高整个电力系统及设备安全、稳定、可靠运行的关键保证，对其所进行的探索和研究可以显著提高电网的智能水平，配合我国统一坚强智能电网建设的总体部署，能有效地为电网的检测、分析、事故排查提供有力的技术支持，进而起到改善电气环境，减少事故频率的作用。
3 新能源发电的电能质量难题
什么是电能质量？它是指电力系统里面电能的质量。最完美的电能的波形是理想的对称正弦波形。但是由于其他因素的干扰会导致波形发生偏离，所以就带来了电能质量难题。在智能电网建设中，不能再有“先污染，后治理”的观念，我们必须要充分考虑电能的质量问题，同时，应当把保障电能质量作为智能电网建设中的重要组成部分。
3.1 谐波的问题：当前，在我国电力系统中，电压暂降、暂升和短时中断，谐波产生的电压波形畸变，已经成为影响电能质量的最重要的问题。用新能源进行发电的程序里，谐波出现的最关键的原因是：线路电抗和发电机并联补偿电容器产生的谐波电流和发电机自己的设施，谐波电流很大程度决定了电能的质量好坏，严重的会导致电能事故的发生。谐波是随着用电环境变化的，不是固定不变的，再者，配电网系统相当复杂，非常容易把谐波电流放大从而发生谐振，这会对电力系统产生极大的损害。
3.2 闪变的问题。如今我们了解的我国的风力发电设备里，很多都是用的软并网方式的发电机组，在运行的时候会产生很多的冲击电流，因此产生闪变问题。在真正风速大于最高限定的风速的时候，发电机就会自己启动，当所有的风力发电机一起运行时，就会对配电网产生较大的冲击，从而使电网产生闪变问题。
4 新能源发电电能质量问题的控制方法
4.1 对谐波的抑制策略。产生谐波的最关键的原因是负载的非线性。在电流经过负载的时候，和负载上的电压不是线性关系，这样就会有非正弦电流产生，因此谐波也随之产生。谐波污染对电力系统的危害是非常严重的。在工厂用电力电子转换器大电机组的时候，一定要做好对应的系统谐波电流控制布置，谐波加入的电流要符合公共电网谐波的规定。在工厂把谐波电流加入配电网里的时候，要以供电公共连接点的谐波源发电和发电厂装机的容量为参考，并且考虑供电设施的总的容量比值，再对谐波电流进行分配，只有做到这些，才可以更好的抑制发电产生的谐波问题。另外，在用新能源发电时，尽量不要用单一的发电机，由于它会导致部分谐波电压变高，这会对系统产生损害。所以，运用各种不同类型的发电机相互配合，控制谐波电流，保证新能源发电的运行过程更加的安全、可靠。
4.2 解决闪变问题的措施：风力发电时，对电网产生损害最大的因素就是闪变问题。接入风力发电厂的连接点的闪变干扰值一定要符合电能质量、电压规定的波动以及闪变的规定，并且，风力发电厂因为发电过程中产生的长、短时间的闪变值，一定要要以供电公共连接点的谐波源发电和发电厂装机的容量为参考，并且考虑供电设施的总的容量比值，再对谐波电流进行分配，只有做到这些，才可以更好的抑制发电产生的闪变问题。
5 电能质量的6个显著特点对监测的要求
电能质量指标的动态性：概率统计方法（通常取95%概率大值）。电能质量扰动的潜在性和传播性：监测记录时间长短、监测设点等。电能质量影响的相关性：设立同步监测点，综合评估。电能质量责任的特殊性：功率方向、谐波潮流等，对特定用户及发生源等的重点监测记录。电能质量评估的复杂性：质量评估方法、兼容性评价、CBEMA曲线与智能化分析。电能质量控制的整体性：事故诊断、监测预警、指导缓和抑制补偿措施，监测监控。
结语
在利用新能源发电的过程中，改善电能质量是智能电网建设的重要工作之一，对电力系统运行状态的管理和分析起到关键作用。在改善电能质量问题上，对电力系统的不间断分析与监测方式已经越来越受到人们的重视。
参考文献
关键词：虚拟仪器 同步数据采集 电能质量
1 概述
随着电力电子技术的应用与发展，电力系统中的非线性负载越来越多，直流输电、大功率单相整流技术在工业部门和用电设备上被广泛应用，这些非线性负荷会引起电网电流、电压波形发生畸变，造成电网的谐波“污染”；冲击性、波动性负荷，如电弧炉、轧钢机、电力机车等，运行中不仅产生大量的高次谐波，还引起电压波动、闪变以及三相不平衡等一系列的电能质量问题。电能质量研究的主要内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变（谐波）、电压暂降、中断、暂升以及供电连续性等。电能质量问题一方面导致供用电设备本身的安全性和使用寿命降低，严重影响电网自身的安全经济运行。而另一方面，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，对电能质量及可靠性的要求越来越高。无论从电网运行的需要考虑，还是从供电用户的需要考虑，加强对电能质量的监测都是非常必要的。
本课题的主要研究目的就是开发出能够适合中小型企业安装使用的在线式供电电能质量监测系统，该系统具有较好的适用性和全面的功能，可在线实时监测供电电源的各项指标，具有精度高、实时性好、可扩充性强、界面友好、维护方便、可在线测量并具网络远传通讯功能的优点。通过该系统，一方面电力供电企业可以实时掌握用户的具体情况，更有效、更有针对性的提供供电服务；另一方面企业用户可以改善用电状况，减少故障风险，从而有助于整个供用电网络的稳定、高效运行。
2 系统结构
电能质量分析及及其监测是一个复杂的系统工程，涉及到电力系统、自动控制、现代通信等多个方面。本课题结合供电系统既有的电能质量测试分析方法、测试装备进行了开发，设计方案以工业控制计算机为核心，利用通讯总线和分布式监测采集单元。配有高性能数据采集卡，实现快速、在线、准确测量各项电力参数；利用labview软件强大的虚拟仪器设计能力，结合合理的数字信号处理算法，实时分析供电系统电压偏差、频率偏差、谐波、负序、电压波动和闪变等重要指标，并对其供电质量和运行性能予以综合评价和处理意见，同时具有显示、打印、保存等各种功能，整个系统的结构如图1所示。
3 工作原理及实现
3.1 信号测量及调理电路 为了配合现场应用的需要，标准信号为取自电流互感器的5a左右交流电流和取自电压互感器的100v左右交流电压，经接口转换电路模块统一变换成±10v间的电压信号，同时将多路变换完成的信号集中通过接口接入数据采集卡。
为了达到准确的测量，电压互感器和电流互感器要有较大的线性工作区和良好的动态响应，在电压、电流出现较大波动和闪变时能够保持足够的精确度。从电压互感器和电流互感器得到的电压信号和电流信号首先经过隔离保护电路，即通过光电耦合隔离强弱电信号，有效地抑制系统噪声，消除接地回路的干扰。
3.2 数据采集卡 数据采集卡是实现测量的关键设备，能够按照预先设定的采样率将模拟信号转变为数字信号，随后通过数据总线送至计算机。考虑到电能质量测量对于电压、电流信号的同时性要求比较高，因为若同一位置的电压、电流不同步，那么所进行的功率、相位差等测量就没有了物理意义，因此，设计选用阿尔泰公司生产的pci2008高速多路同步采集卡进行采集。该卡是12位16路同步采样的ad卡，采用pci2.2总线标准，通过率为25k/通道，单卡总通过率可达400k，为了确保采样精度，每通道均通过pga103仪表放大器缓冲后接入4通道同步采用保持ad芯片ad7874，pga103为程控增益放大器，这样就可以根据每一路输入信号电压的大小来通过软件编程设定每一路采样通道的增益，使得12位ad转换器的分辨率能够尽可能的大，增加测量的精度。在电能质量国家标准中规定谐波测量仪器的频率测量范围是0～2500hz，根据采样定理，采集卡的采样率不应小于信号频率的两倍，即此时要求采样率要达到5khz 以上，pci2008卡足以满足电能质量在线监测的要求。
3.3 工业控制计算机 工业控制计算机的结构与一般pc机类似
但加强了对抗电磁辐射干扰（emc）、抗机械振动方面的设计，能够在比较恶劣的工作环境下连续长时间工作。相比dsp、单片机等构成的系统，工控机具有计算能力强、存储容量大，便于实现数据管理和网络通信等优点。考虑到数据采集设备通常运行在工业现场，常常有较强的振动、电源干扰和电磁干扰，设计中采用了高性能工业计算机作为数据采集系统软件运行的计算机平台。
3.4 虚拟仪器设计 系统软件利用labview虚拟仪器技术开发。在软件开发过程中采用了模块化和多线程的开发设计方法。系统软件功能模块结构如图2所示，按照主要功能划分为若干相对独立的模块，主要包括数据采集与存储、数据库及通信、谐波分析、负序分析、电压闪变、功率分析、波形记录、查询报表、综合评价等功能模块。
数据采集与存储模块的主要任务是将原始电压电流信号采集并变换成数字信号，然后显示出波形和频谱，存储并输出数据文件，在每路通道设计有校正放大环节，通过软件调节通道线性标定值来实现，使之在输入信号相同的情况下，各通道最终的测量数据也相同。ad 转换后的结果送往fifo存储器，这是一种“先进先出”式的存储器，可以保证进行连续数据采集时不会丢失数据。采用fifo的结构可以不必在每次ad转换结束后马上将数据取走，而是将数据缓存在fifo存储器内，等若干次采样结束后再将所有转换后的数据一次性读走，大大提高软件执行的速度，也极大地方便了程序的编写。
数据库及通信模块负责存储、使用、管理数据和进行通讯数据交换。谐波分析、负序分析、电压闪变、功率分析等模块依据电能质量参数测量的相关公式和原理，利用数字信号处理算法，完成整个电能质量的监测。波形记录、查询报表模块用于对测量和分析数据结果的直观显示和汇总报表功能。而电能质量综合评价模块可以根据监测的数据进行综合评定，给出当前具体的电能质量水平。
4 结论
本文针对目前用户和电力供电部门普遍关心的电能质量问题进行研究，系统在设计时采用了高可靠性的硬件电路和模块化设计，操作方便，开发周期短，具有优异的工作性能。现场测试和用户使用情况表明，该系统运行稳定，功能完备，设计已经达到了较高水平，具有良好的实用价值和广阔的市场前景。
参考文献：
[1]杨淑英.电能质量监测装置研究[j].电力系统及其自动化学报.2004(02)
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[4]陈国磊，舒双宝，季振山.电能质量监测高速数据采集系统的设计和实现[j].电力系统保护与控制.2009(03)
[5]麦洪，刘晓华.电能质量监测数据分析思路探索[j].电气应用.2009(13)
[关键词]太阳能发电 电网 电能质量 影响
中图分类号：TM315 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0273-02
近年来，随着能源问题越来越严重，我国政府越来越重视太阳能发电的项目以及其对电网电能的影响，太阳能发电具有很多吸引我们的优点，这些优点能够促进我们的生存发展，同时它又有很多局限性，让我们在太阳能发电的过程中难以前进。
一、太阳能发电的基本原理
太阳能发电有两种方式，其一是是光―热―电转换方式，其二是光―电直接转换方式。但无论是哪种方式，他们采用的都是发电原理都是光生伏特效应，也就是光电效应太阳能发电原理，光电效应太阳能发电原理简单来说就是假设太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流[1]。
二、太阳能发电的优缺点
（一） 太阳能发电的优点
1.太阳能无枯竭危险
太阳能资源取之不尽，用之不竭，我们都知道，太阳每天照射到地球上的太阳能非常之多，它可以满足整个地球太阳能用量的一万倍，而且我们在适当的条件下利用太阳能发电的电量，用在我们每天的生活工作中绰绰有余，太阳能发电可以满足整个地球运行的需求。而且太阳能是一种可再生能源，我们利用太阳能发电也不会遭遇能源枯竭的问题。
2.可以省去运输成本
太阳能随处可见，存在于我们生活工作的每个角落，我们可以在生活工作中就近建设装置进行发电，并且就近使用，也省去了太阳能发电的运输成本，安全又可靠，是一种经济可行的发电手段[2]。
3.太阳能发电的转换过程简单
太阳能发电的过程非常简单，直接从光能转化成电能，不必经过中间的一些机械能、热能等的转化，所以，它中间不会有机械能的损失，有很大的开发潜力。而且太阳能发电过程中不需要冷却水，可以安装在干旱的沙漠中，也可以与建筑物有效结合，节省了地球上非常缺乏的土地资源。
（二） 太阳能发电的缺点
1.太阳能发电的转化率低
太阳能发电研发项目的材料选取是一大难题，选取太阳能电池的材料时必须考虑到其光导效应以及其内部产生的场强问题，而且要看材料的光导效果和吸光效果，所以，要找到真正符合要求的太阳能电池材料非常难。即使找到符合标准的材料，它工作时的转化率也非常之低。近年来，太阳能发电的转化率一直是一个难以突破的挑战，如今世界上能够发到最高的转化率也仅仅有11%，仅仅是这非常微不足道的11%，也是当今世界太阳能发电研究难以逾越的鸿沟。
2.占面积大
如今，太阳能发电的材料非常难以选取，我们都知道如今太阳能发电大多用的是单晶硅和多晶硅，这些材料都被越来越广泛地运用到各建筑工程中，但是，这种太阳能发电材料背后却承载着一个巨大的发电工程，这个发电工程带着非常严重的耗能和污染问题，是我们难以解决的，即使现在找到更有优势的太阳能发电材料，也因为占面积太大而无法投入使用，因为太阳能发电材料的面积与其发电转化率是成正比的。
3.成本太高
太阳能电池的中的晶体硅材料本来就价格不菲，再加上太阳能电池中所需要的硅材料纯度高达99.999%，提纯硅的工序非常复杂，难以掌握，而且其提纯技术又被美国、德国等几家国际大公司垄断，我们现在太阳能发电要用的硅材料几乎都是进口，成本可想而知，价格高高在上，普通人根本难以承受高昂的价格，这也正是我国太阳能电池迟迟不肯大量投放市场发展的原因之一。
4.时间周期的局限
因为太阳能发电的时间比较特殊，只有在天气晴朗，阳光姣好的情况下才可以进行工作发电，一遇到天气阴凉的情况就无法工作。它的发电工序极大的受到白昼黑夜，天气情况、四季气候的影响。
三、太阳能发电对电网电能质量的影响
（一） 太阳能发电的稳定性会影响电能质量
电网一般情况下都需要相对比较稳定的电能，而在太阳能发电的过程中，受到的辐射是时刻变化的，也就是说，太阳能发电是有一定的波动性的，这对电能质量势必会造成一定的影响。例如：在以上的电路图中（见图1），我们可以明显地看到不同的电池是有不同的受光面积的，也是有不同的受光度的，所以，每一个电池产生的电能都是有差别的。另外，太阳能的发电也是不一定的，时间、气候、温差等的不同都会直接影响电网的电能质量，而且，天气的阴晴不定、昼夜轮回也都会直接影响到太阳能的发电效率，对电网的电能质量也是有一定影响力的。所以，我们需要深入地研究控制太阳能发电稳定性带来的影响，尽可能地将电网的受光强度差控制在一定范围内[3]。在正午十二点到十五点的时间内可以适当地减缓发电频率，以此来有效地维持电力系统的稳定性。因此，科研人员需要在系统调频、调幅方面投入更多的时间精力去研究、探讨[4]。
（二） 太阳能发电产生的谐波会影响电能质量
电网需要的是交流电，而太阳能发电产生的是直流电，所以，要达到电网使用电能的标准，还需要将太阳能发电产生的电能转换成交流电，这就免不了电力电子设备的参与。但是，电力电子设备在转换电流的过程中，会产生不同程度的谐波，在装置并入电网后，这些谐波便会注入电网，从而影响电能的质量。当电网中的光伏占比相对比较多的时候，这种影响将会更加严重。因此，对于这种谐波的处理是必不可少的。在输送电流的过程中，我们可以安装电流跟踪的装置，以便于阻止谐波对电流的影响，或者，我们也可以做无功补偿、隔离保护等措施，让谐波无法进入到电网中，也就不会影响到电网的电能质量。总之，工作研究人员需要提高对谐波的识别，增强对谐波的处理装置的性能[5]。所以在太阳能发电的过程中，我们可以在电力电子装置系统设计中通过软硬件配合的方式抑制相应的谐波，例如：西门子逆变器的工作原理是使用一种特殊的正弦波滤波器，这种逆变器与滤波器之间的最佳配合使得注入电网的电压及电流几乎是完美的正弦波图象，使用这种滤波器，就能基本消除绝大部分的谐波，这样，电网干扰基本被消除了。而且据可靠测试数据，满负荷时电流谐波几乎小于2%，在其公开手册中承诺小于2.5%，这在世界领域是非常先进的。另外，在大型太阳能发电站，可以考虑在向外网输电端统一加装有源滤波器（APF），对50次以下的谐波进行处理，以便进一步改善输电电能质量。
（三） 无功功率的影响
太阳能发电的功率因素一般都比较高，通常高达0.98左右，当然，这无法达到电网无功补偿的要求，从而影响了电网电能的质量。太阳能发电基本上是有功输出，为满足无功补偿分层分区和平衡的原则，太阳能发电站应配置相应的无功补偿装置，以满足电网对无功的需求。例如可以采用静止型动态无功补偿装置（SVG），这种装置可以从0.1千乏开始进行无极补偿，这种补偿装置完全实现了精确补偿，而且不管进行有功发电无功还是无功发电，都可以进行双向调节，这样一来，无功补偿装置就可以充分适应太阳能发电供电系统负荷变化大的特点，能交换有功功率，使装置的性价比得到更高提升。
四、结束语
总之，太阳能发电对我国电网电能的质量造成一定的影响，这些影响可能在一定程度上阻碍了我国电网的有效发展，我们一定要重视其造成的影响，从而更加有效的提升电网电能的质量，促进我国电能的生产和利用。
参考文献
[1] 太阳能发电对电网电能质量的影响分析；科技创新与应用；2015（12）；
[2] 蓝澜，新能源发电特性与经济性分析研究，华北电力大学，2014-06-01；
[3] 雷E，分布式电源的并网策略与协调控制，上海交通大学，2011-02-01；
[4] 李天骄，分布式发电对输电网调度的影响分析，山东大学，2014-04-28；
关键词：供配电系统提高电能质量措施
中图分类号：U223文献标识码： A
前言：电能质量是电压、电流、供电等质量的总称，主要涉及两个方面的：一方面是技术，也就是电压质量、供电可靠性，另一方面是非技术，也就是服务质量，比如电价、供电企业对用户投诉问题的反应和解决速度等。在不断发展的市场经济背景下，电能已经慢慢成为一种商品，人们对电能质量也提出了更高要求，电能的质量已成为全社会共同关注一个话题。所以，如何提高电能质量成为供电企业的一项重要研究课题。
1 配电系统电能质量概述
电能质量从普遍意义上来讲指的就是优质供电。但是如果从工程实用角度考虑的话，电能质量就包括电压质量、电流质量、用电质量和供电质量这四个方面。电压质量又包括电影不平衡、 电压偏差和电压平率偏差等方面；电流质量包括间谐波、次谐波、电流相位超前或滞后噪声和电流谐波等方面；用电质量主要包括非技术含义和电流质量等方面；供电质量主要包括供电可靠性和电压质量等方面。
2 供配电系统电能质量的常见问题分析
目前，供配电系统中较为常见的电能质量问题主要表现在供电中断、短暂停电、瞬态过电压、欠电压与过电压、谐波畸变五方面：
2.1 供电中断
供电中断是影响电能质量的主要原因，也是供配电系统中最常见的问题之一。停电时间持续一分钟以上就可以认为是供电中断。导致供电中断现象发生的因素很多，大概可以分成三种，即发电机或是配电设备故障、输电线路故障、系统过负荷时的切断负载。供电中断会导致所有的用电设备全都断电，工厂常因为供电中断而造成严重损失。
2.2 短暂停电
停电时间没有超过一分钟我们就可以将此现象定为短暂停电。通常短暂停电都是由于暂态故障发生后因自动重合闸装置的动作而引起的，一旦发生短暂停电事故，会造成计算机和通信设备断电，这样很容易导致一些重要的数据丢失。所以短暂停电也有着很大的危害。
2.3 瞬态过电压
快速突升的高压脉冲叠加到供电电压上便会形成瞬态过电压现象。引发这类问题的原因通常是雷击后的残余电压或者改善功率因数的电容器切换以及感性负载切换等。
2.4 欠电压与过电压
有时供电操作人员责任心不强，没有对设备运行情况进行及时的监控，造成电动机过热，从而引起欠电压。过电压大多是变压器抽头分接开关故障造成的，过电压对设备危害很大，一旦有过电压现象发生，就很有可能会造成电子设备以及电气设备的损坏，并且这种损坏往往是永久性的。
2.5 谐波畸变
在供配电系统中， 谐波主要是由电力变压器产生的。由于收到变压器铁芯饱和磁化曲线非线性的影响，使得磁化电流呈尖顶波形， 从而产生谐波。所谓的谐波畸变主要是由非线性负荷引起的，谐波畸变会导致变压器因磁滞损失的加大而出现过热现象，同时电动机的转矩也会有所下降，补偿电容器和中性线也会出现过热现象，从而对电能质量产生不利影响。
3提高供配电系统的电能质量的主要措施
为了切实提高人们的生活质量，促进我国经济的发展和进步，专家正在积极地探索各种改善电能质量的措施。
3.1利用电力电子装置改善电能质量
目前我国主要采用的电力电子装置有有源电力滤波器、静止无功发射器、统一电能质量补偿器、PWM整流器。
3.1.1有源电力滤波器。
如今供配电系统中使用比较多的是无源滤波器，该设备效率高、投资少、维护方便，但是很容易受到系统参数的影响，而且只能消除特定谐波，对部分谐波甚至会有放大的作用，甚至会发生谐振。所以，为了提高电能质量，应当积极采用有源滤波器。有源电力滤波器不仅可以对各次谐波进行补偿，还能抑制闪变，有很高的性价比。同时有源电力滤波器的滤波特性还不会受到系统阻抗的影响，能够进一步消除系统阻抗发生谐振的可能，有源电力滤波器能够自动跟踪变化的谐波，凭借多种特性，有源电力滤波器以广泛应用到美国、日本等国家的供配电系统中。
3.1.2静止无功发射器
静止无功发射器主要是利用PWM功率变换器借助一定的控制策略来实现无功补偿。由于运行效率和控制难易程度等原因，目前投入运行的大部分都是电压源型。静止无功发射器有直接控制法和间接控制法两种方法，直接控制法是直接采取一定的技术措施对电网吸收的无功电流进行控制，而间接控制法在稳定情况下通过电网吸收的无功电流来计算桥式电路理论上应输出的电压，计算式可以凭借PWM技术。
3.1.3统一电能质量补偿器
该装置中主要包含了两个APF，分别用APF1和APF2来表示。APF1负责将电源与负载进行隔离，这样能够有效阻止APF2则主要是提供一个零阻抗的谐波支路。电源谐波电压侵入到负载端以及负载谐波电流流入到电网里面，它对基波没有阻抗作用却对谐波有很高阻抗作用。APF2主要是提供一个零阻抗的谐波支路，它对基波有高阻抗作用，对谐波却是很低的阻抗，通过这样的方式便可以把负载中的谐波电流都过滤掉，使负载中的谐波电流不能在无源滤波器上生成谐波电压。
3.1.4 PWM整流器
PWM整流器是通过改进电网中污染源来提高电能质量，相比于以上几种方法对电能质量的改善更有效，以上几种方法都是通过补偿提高电能质量，并没有从其根本上进行控制，而PWM整流器可以说是在从根本上来提高电能质量。调查结果表明，整流器当中的谐波约占总谐波的90%，而整流器产生出来的谐波则占总谐波的75%左右。所以想要改进污染源，就先要改进整流器，对整流器的改进通常采用功率因数矫正技术，也就是PFC。PFC技术主要是通过采取相应的控制措施，对整流器交流侧的电压和电流同相进行控制，进而达到消除整流器对电网谐波以及无功的污染。而在大部分的PFC电路结构当中，PWM整流器凭借其可以实现双向流动的特性在提高供配电系统的电能质量中得到了广泛的应用。
3.2检测电能质量，调节电压偏差
现代科学技术的快速发展为相关的电能质量的检测技术的发展提供了有力的技术支持。同时， 通过对检测技术的研究， 建立起电能质量数据库从而提高理论的基础。 另一方面，电压偏差对供配电系统电能质量有着直接影响，通过检测及时发现供配电系统中存在的电压偏差，并且及时进行调整，可以有效提高电能质量。可以通过减小线路的电压损耗或者合理选择变压器及电压分接接头的方式调节电压偏差，从而提高电能质量。调节电压偏差可以采取两种方式：一是减小线路的电压损耗，另一种方法是合理选择变压器及电压分接接头。减小线路的电压损耗可以通过采用减小变压级数、加装无功补偿装置等方式来实现，而合理选择变压器及电压分接接头，主要是通过改变变压器变比来调整最大负荷时的电压偏差，从而让各个元件电压维持在合理范围中，不过，变压器变比的改变并不会使电压的正、负偏差之间的范围受到影响。所以，如果条件允许，可以通过增加高压补偿来稳定功率因数。
3.3重视电能质量问题的检测，加强供配电系统的管理
电能质量是衡量一个国家电力工业水平的重要标志，也是经济发展的一个重要表现，提高电能质量，可以获得巨大的经济效益，所以，对电能质量的管理必须严抓不怠。国家已经制定了《电网电能质量技术监督管理规定》，接下来电网方就要对谐波、 电压波动和闪变这几个指标进行检测监督，加强对供配电系统的管理。《电网电能质量技术监督管理规定》同时对用户方提出要求。要求要严格遵守 “谁干扰、 谁污染、 谁治理” 的原则对用户进行监督，对不合格用户采取相对应的治理措施，有效控制用户干扰源对电能质量的影响。
结语：
电量在传输过程中会产生不同形式的损耗，这对国民经济的总体效益、工业生产、人们的生活都会产生不利影响。随着科学经济的发展企业和人们对点的用量越来越大，供配电系统肩负着带能传输的重要任务，是保证电能质量的重要环节。为了节约资源，降低损耗，就要提高配电系统工作效率，使供配电系统在安全、稳定、经济合理的运行，采取科学的技术有效提高供配电系统的电能质量。
参考文献：
[1] 张维. 如何有效提高供配电系统的电能质量[J]. 科技创新与应用.2014
[2] 陈灼光. 供配电系统电能质量的有效控制[J]. 科技与企业.2012(1)
关键词：电能质量 SVC 动态电能质量 综合补偿
1 电能质量概念
电能质量包括四个方面的相关术语和概念：电压质量(Voltagequality)即用实际电压与额定电压间的偏差(偏差含电压幅值，波形和相位的偏差)，反映供电企业向用户供给的电力是否合格；电流质量(Current quality)即对用户取用电流提出恒定频率、正弦波形要求，并使电流波形与供电电压同相位，以保证系统以高功率因数运行，这个定义有助于 电网电能质量的改善，并降低网损；供电质量 (qualityofsupply)包含技术含义和非技术含义两个方面：技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量(qualityofservice)包括供电企 业对用户投诉的反应速度和电力价格等；用电质量(qualityofconsumption)包括电流质量和非技术含义，如用户是否按时、如数缴纳电费等，它反映供用双方相互作用与影响用电方的责任和义务。
一般地，电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。
2 电能质量指标
电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：
(1)低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；
(2)低频辐射现象：磁场、电场；
(3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；
(4)高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；
(5)静电放电现象。
对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。
保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。
电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。
3 电能质量标准
综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。
(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；
(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；
(3)电压不平衡；
(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。
(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)
我国迄今为止已颁布了6项电能质量指标的国标，概述如下：
3．1 电压允许偏差
用电设备的运行指标和额定寿命是对其额定电压而言的。当其端子上出现电压偏差时，其运行参数和寿命将受到影响，影响程度视偏差的大小、持续的时间和设备状况而异，电压偏差计算式如下：
电压偏差(％)＝(实际电压一额定电压)／额定电压X100％ (1)
《电能质量供电电压允许偏差》(GBl2325-1990)规定电力系统在正常运行条件下，用户受电端供电电压的允许偏差为：
(1)35kY及以上供电和对电压质量有特殊要求的用户为额定电压的正负偏差绝对值之和不超过10％；
(2)10kV及以下高压供电和低压三相用户为额定电压的+7％～-7％；
(3)220V低压单相用户为额定电压的+7％～-10％。
衡量点为供用电产权分界处或电能计量点。
为了保证用电设备的正常运行，在综合考虑了设备制造和电网建设的经济合理性后，对各类用户设备规定了如上的允许偏差值，此值为工业企业供配电系统设计提供了依据。
在工业企业中，改善电压偏差的主要措施有三：
(1)就地进行无功功率补偿，及时调整补偿量，无功负荷的变化在电网各级系统中均产生电压偏差，它是产生电压偏差的源，因此，就地进行无功功率补偿，及时调整补偿量，从源上解决问题，是最有效的措施。
(2)调整同步电动机的励磁电流。在铭牌规定值的范围内适当调整同步电动机的励磁电流，使其超前或滞后运行，就能产生超前或滞后的无功功率，从而达到改善网络负荷的功率因数和调整电压偏差的目的。
(3)采用有载调压变压器。从总体上考虑无功负荷只宜补偿到功率因数为0．90～0．95，仍然有一部分变化无功负荷要电网供给而产生电压偏差，这就需要分区采用一些有效的办法来解决，采用有载调压变压器就是有效而经济的办法之一。
3．2 公用电网谐波
谐波(Harmonic)即对周期性的变流量进行傅里叶级数分解，得到频率为大于1的整数倍基波频率的分量，它是由电网中非线性负荷而产生的。
《电能质量公用电网谐波》(GB／T14529-1993)中规定了各电压等级的总谐波畸变率，各单次奇次电压含有率和各单次偶次电压含有率的限制值。
该标准还规定了电网公共连接点的谐波电流(2～25次)注入的允许值；而且同一公共连接点的每个用户向电网注入的谐波电流允许值按此用户在该点的协议容量与其公共连接点的供电设备容量之比进行分配，以体现供配电的公正性。
3．3 电压波动和闪变
电压波动(Fluctuation)即电压方均根值一系列的变动或连续的改变；闪变(Flick)即灯光照度不稳定造成的视感，是由波动负荷，如电弧炉、轧机、电弧焊机等引起的。
《电能质量电压波动和闪变))(GBl2326-2000)是在原来标准GBl2326-1990的基础上，参考了IEC电磁兼容(EMC)标准IECTl00-3-7等修订而成的，适用于由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能人对灯闪明显感觉的场合，该标准规定了各级电压下的闪变限制值。
3．4 三相电压不平衡
《电能质量三相电压允许不平衡度》(GB／T15543-1995)适用于交流额定频率为50Hz电力系统正常运行方式下由于负序分量而引起的PCC连接点的电压不平衡，该标准规定：电力系统公共连接点正常运行方式下不平衡度允许值为2％，短时不得超过4％，每个用户不得超过1．3％。而且该标准还解释：不平衡度允许值指的是在电力系统正常运行的最小方式下负荷所引起的电压不平衡度为最大的生产(运行)周期中的实测值，例如炼钢电弧炉应在熔化期测量等。在确定三相电压允许不平衡指标时，该标准规定用95％概率值作为衡量值。即正常运行方式下不平衡度允许值，对于波动性较小的场合，应和实际测量的五次接近数值的算术平均值对比；对于波动性较大的场合，应和实际测量的95％的概率值对比；以判断是否合格。其短时允许值是指任何时刻均不能超过的限制值，以保证保护和自动装置的正确动作。
3．5 电网频率
《电能质量电力系统频率允许偏差》(GB／T15945-1995)中规定：电力系统频率偏差允许值为o．2Hz，当系统容量较大时，偏差值可放宽到+0．5Hz～-0．5Hz，标准中并没有说明系统容量大小的界限，而在《全国供用电规则》中有规定："供电局供电频率的允许偏差：电网容量在3GW及以下者为0．2Hz；电网容量在3GW以上者为0．5Hz"。实际运行
中，我国务跨省电力系统频率都保持在+0．1Hz～-0．1Hz的范围内，这点在电网质量中最有保障。
3．6 暂时过电压和瞬态过电压
由于开关操作或雷击等原因引起，暂时过电压与瞬态过电压是直接危及电力设备安全运行的重要原因之一，以往只是对电器设备的耐压水平进行考核，而对电网中实际产生的过电压水平则无限制。电网的过电压水平也是电能质量的一个重要指标。
《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》GB／T18481-2001标准主要根据GB311．1，按过电压的波形特点分为两大类，因为是过电压波形，幅值和持续时间决定了对设备绝缘和保护装置的影响。"暂时过电压"是指其频率为工频或某谐波频率，且在其持续时间范围内无衰减或衰减慢的过电压；"瞬态过电压"为振荡的或非振荡的，通常衰减很快，持续时间只有几毫秒且为缓波前的(例如一些操作过电压)或几十个微秒且为快波前的(如雷电过电压)的过电压。虽然"操作过电压"，"雷电过电压"通常分别由操作(或故障)及雷电放电所引起，但其波形特征未必总是如此。例如：当变压器一侧有雷电波作用时，经绕组间耦合的电感性传递过电压，会有接近于操作过电压的缓波前；而当单相接地时，依照相间的电磁耦合，可在正常相上产生接近于雷电过电压的的快波前。因此，本标准中所谓的"操作"、"雷电"过电压是指可分别用缓波前的操作冲击和快波前的雷电冲击来代表的过电压。
4 电能质量污染的治理
4．1 治理的基础性工作
首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。
4．2 SVC装置
近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。
Qi＝QD+QL-Qc (2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为：系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率，单位均为kvar。
当负荷产生冲击无功QD时，将引起
Qi＝QD+QL+Qc (3)
其中Qc=0，欲保持QC不变，即Qi＝0，则QD＝-QL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。
SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：
(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。
(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，不能得到广泛采用。
(3)可控硅开关控制电容器型(TSC)：分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。
(
4)自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。
4．3 无源滤波装置
该装置由电容器、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；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。
国际上广泛使用的滤波器种类有：各阶次单调谐滤波器、双调谐滤波器、二阶宽颇带与三阶宽频带高通滤波器等。
1)单调谐滤波器：一阶单调谐滤波器的优点是滤波效果好，结构简单；缺点是电能损耗比较大，但随着品质因数的提高而减少，同时又随谐波次数的减少而增加，而电炉正好是低次谐波，主要是2～7次，因此，基波损耗较大。二阶单调谐滤波器当品质因数在50以下时，基波损耗可减少20～50％，属节能型，滤波效果等效。三阶单调谐滤波器是损耗最小的滤波器，但组成复杂些，投资也高些，用于电弧炉系统中，2次滤波器选用三阶滤波器为好，其它次选用二阶单调谐滤波器。
2)高通(宽频带)滤波器，一般用于某次及以上次的谐波抑制。当在电弧炉等非线性负荷系统中采用时，对5次以上起滤波作用时，通过参数调整，可形成该滤波器回路对5次及以上次谐波的低阻抗通路。
4．4 有源滤波器
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：
a．不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；
b．滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；
c．具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。
4．5 系统化综合补偿技术
近段时间提出的系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的"治本"途径。对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的措施加以解决；但对于动态电能质量问题，依靠传统的无功补偿和常规的滤波装置则不能有效地解决，因为诸如电压跌落(sags)、浪涌(surge)、电压脉冲(impulse)与瞬时供电中断(outage)这类电能质量问题持续的时间很短、变化很快，并且有的电能质量问题还伴随着部分甚至全部的有功损失等情形。
作为FACTS(基于电力电子技术的灵活交流输电系统)技术与配电系统应用的延伸一DFACTS技术(又称Custompower技术)已成为改善电能质量的有力工具，该技术的核心器件IGCT，它比GTO具有更快的开关频率，并且关断容量已达到一定规模，因此DFACTS装置具有更快的响应特性。目前DFACTS装置主要有：动态电压恢复器(DVR)、配电系统用静止无功补偿器(D-STATCOM)、固态切换开关(SSTS)等。
STATCOM在SVC装置基础上，克服了由于呈恒阻抗特性，使得在电压低时，无法提供所需的无 功支持，应付突发事件的能力较弱；而且占地面积大，过多的SVC易引发系统振荡的弊端，STATCOM的无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定，在电压低时仍能提供较强的无功支撑，并且可从感性到容性全范围内连续调节，使得其无功输出相当于同容量SVC的1．4～2倍；因STATCOM的灵活调压，还可以大大减少变压器分接头的切换次数，从而减少分接头故障次数，另外，STATCOM还可以抑制电压闪变，提高系统暂态稳定水平，结合我国的国情和已有的技术，发展STATCOM应是解决我国电压稳定问题的有效手段，并且也是DFACTS技术发展的主要方向。
DVR则是目前保证对敏感负荷供电质量非常有效的串联补偿装置，因为它通过自身的储能单元，能在ms级内将电压跌落补偿至正常值，因此是抑制动态电压干扰的有效补偿装置，它主要由储能单元、DC/AC逆变器模块、连接变压器等部分组成，储能容量可根据用户电压跌落统计数据确定，逆变器的模块一般采用由IGBT构成三相全桥结构，采用PWM调制方式，这种结构控制灵活，便于分相补偿。因而DVR与消除电压跌落，提高大型综合性敏感工业负荷的供电质量方面有显著的效果。
SSTS一般与D-STATCOM配合使用，用于保障由多回独立馈线对重要负荷的供电质量，当馈线发生故障或电压跌落时，利用SSTS的快速切换特性(切换速度不到半个周期)将重要负荷切换到由另一条馈线供电，切换期间D-STATCOM可向重要负荷提供1～2个周期的电能支撑。
5 结语
关键词：电力；质量控制；电力谐波治理
电能质量包括电压质量、电压波形质量以及频率波动质量，电能质量的好坏对人们的生产生活有着直接的影响作用。由于国民生活水平与工业生产水平的不断提高，造成了非线性用电设备在电网中的大量投运，因此也使得电网谐波分量占比越来越大。电力供给中大量谐波的产生，除了会增加电网的供电损耗之外，还会严重地干扰电网自动化装置与保护装置的正常运行，进而也会给电网的安全、稳定运行造成了严重的影响。
一、电能质量影响及分类
电能质量存在问题，并不是全由电力供应企业的原因造成的，其还有一部分原因是由于电力客户负荷特性所引起的。电能质量问题可根据产生与持续的时间，将其分为动态电能质量问题与稳态电能质量问题两大类。
其中，动态电能质量问题大多是以暂态持续时间为特征，主要是通过电压闪变、电压瞬变、电压骤升或骤降而体现的。而稳态电能质量问题包括有谐波、电压不平衡、欠电压、过电压等类型。在稳态电能质量问题中又以谐波所占据的比较最大，其是指对周期性电压或电流进行傅立叶分解，得到频度为基波整数倍分量的含有量，谐波也是一种衡量电能质量的重要指标[1]。
近年来，在高科技发展的背景下，使得电力系统的规模不断扩大，系统中非线性负荷不断增加，使得电力系统中所受到的谐波污染越来越严重。以上现象持续，导致了电力系统电能质量的不断恶化，这不仅会给供电企业的经济效益与电力系统的正常运行带来严重的危害，还会给电力用户的用电情况造成影响。
二、电能质量控制措施
针对电能质量问题带来的严重影响，可采取以下两点控制措施解决电能质量问题：
1.传统质量控制措施
传统意义上的电能质量控制措施主要体现在以下几方面：⑴通过局部并联电容器组，补偿系统无功功率，进而解决电网电压偏低的问题。但是，采用局部并联电容器，对于轻载电压偏高的电能质量问题却不能起到较好的控制效果。⑵对有载调压变压器的分接头进行调节，从而保证电网电压的稳定性，但是应用此方法对系统无功需求平衡状态却不能起到有效的改变，而且其还会对变压器运行的可靠性造成一定程度的影响。⑶应用机械式双电源切换装置、备用发电机组等措施，对重要的电力用户进行连续的供电，进而解决电能质量问题，保证电能质量的良好性。⑷通过无源滤波器来抑制谐波电流，其可以经由LC谐振对电网中的谐波电流吸收，但是，无源滤波器也只能对固定频率的谐波进行抑制，并有可能在抑制谐波的同时引起系统谐振现象的发生[2]。
根据以上几点传统的电能质量控制措施来看，其虽然可以对电能质量问题起到一定程度地解决作用，但由于自身存在一定程度无法克服的缺陷，给电能质量控制的有效性也带来了负面的影响。
2.电力电子技术
近年来，电力电子技术的发展与应用，对于电网中存在的电压波动、电压闪变、谐波畸变、电压不对称等电能质量问题均可进行有效的解决，这也给电能质量的良好性奠定了坚实地基础。电力电子技术主要是通过应用以下几类装置来实现电能质量控制的：
⑴动态电压恢复器。动态电压恢复器应用于电网系统中时，可以有效地起到补偿电源电压波动、闪变等。其主要可应用于半导体生产企业等具有敏感负荷的范围内。⑵静止调相机。静止调相机可以对电压与系统功率因数进行合理、有效调整，其主要可应用于电弧炉等动态非线性负载的范围内。⑶不间断稳压电源。不间断稳压电源是一种经由主机逆变器等模块电路，将直流电转换成为市电的系统设备，此种设置可应用于医院、银行等具有重要负荷的范围内。⑷固态电子转换开关。固态电子转换开关主要是用在对双回线路的切换当中，其可以有效地克服传统机械开关反应慢的弊端，保证对重要电力用户供电的安全与可靠。
三、电力谐波治理技术
在我国大力开展节能减排活动的背景下，各种节能灯具、节电设备的应用，给我国也带来了良好的经济效益与社会效益。但是，大量节能灯具设备的应用，虽然起到了节电节能的效果，但也会产生较大的谐波，进而给电网的正常运行带来影响[3]。例如，使用新型的电子节能灯代替传统的白炽灯进行照明，其较传统灯具而言，具有省电、高亮度、使用寿命长等特点，但若将大量的电子节能灯投入使用后，将会不断地产生谐波，给电网造成“污染”。基于以上因素考虑，采用有效的治理技术对电力谐波进行治理，已经成为必然的趋势。
1.有源电力滤波装置的应用
有源电力滤波装置的主要结构将电容器与电抗器串联，并将其并联到系统当中。10千伏以下的电力系统多会应用有源电力滤波装置对电力谐波进行治理，其具有响应速度快、可控性高等优势，除过能够对谐波有效治理外，还能抑制闪变，无偿无功。应用有源电力滤波装置时，其特点主要体现在以下三方面：第一，可降低由高次谐波电流导致的线路及设备损耗现象；第二，具有较高的自适应功能，可以智能、自动地跟踪补偿变化的谐波；第三，有源电力滤波装置的滤波特性不会受到阻抗的影响，并可有效消除与电力系统阻抗之间发生的谐振现象。
2.无源电力滤波装置的应用
利用电力滤波装置来吸收谐波，是抑制电网谐波污染较常采用的措施之一。无源滤波装置大多是由电力电容、电阻、电抗等组合而成，通过对某一频率的谐波呈低阻抗，与电网阻抗形式成分流关系，使绝大多数该频率的谐波流入到无源电力滤波装置内。采用无源电力滤波装置，具有成本低、构造简单、效率高、运行安全、维护方便等优势，因此其被广泛应用于电力谐波的治理当中。但是由于无源电力滤波装置的滤波特性是由系统和滤波器的阻抗比决定的，因此也存在几点缺陷：第一，滤波要求、调压要求与无功补偿难以一些时间难以得到有效协调；第二，只可以消除特定的一次或几次谐波，因此有可能会对另外些次的谐波产生放大作用；第三，滤波的特性会较大程度地受到系统参数的影响；第四，当谐波电流增大时，滤波器负担也会随之加重，将有可能造成滤波器过载的现象[4]。
综上所述，在电网系统中若是存在大量的谐波电流，不仅会造成电压的畸变，还会对电网的安全、稳定运行带来严重的影响，加之电网中大量谐波的不断累积，会大大增加电网线路损耗，进而影响电能质量。因此，合理地采取有效地手段加强控制电能质量并治理电力谐波，才能有效地保证电能质量，进而提高电网运行的稳定与安全。
参考文献：
[1]谢伟.基于DSP的稳态电能质量监测及谐波治理的研究[D].华东交通大学：电力系统及其自动化，2012.
[1]张欣，孙巍巍，黄荣辉，马健，史帅彬，曾江.深圳大运会电能质量监测及对策研究[J].广东电力，2012，
[3]房倩.钢铁企业电力系统的电能质量问题[J].数字技术与应用，2013，7（7）：191.