配电网电能质量治理协调控制研究

配电网电能质量治理协调控制研究

项建瑜

南京软核科技有限公司 江苏 南京 210000

摘要：在配电网电能质量管理研究中，对设备特别是质量管理设备的控制和协调方面的研究相对较少。在这一现有的基础上，本文以电能质量管理设备为重点，给出了消除设备干扰的关键措施。借助设置协调系数，减少设备间的干扰，便于电能质量管理设备的协调控制，最终合理控制电压波动，避免配电受损，促进电网电能质量管理的全面发展。

关键词：关键词：配电网；电能质量；问题；措施

引言

近年来，随着社会经济的快速发展，也大大提高了对电能质量的要求。进一步提升电能质量既是电力工程发展的内在需求，也是国家科技进步的重要标志。近年来，虽然我国配电网的稳定性、安全性和可靠性有了很大提高，但仍存在一些电能质量问题。妨碍配电网电能质量的因素很多，电能质量问题也十分突出，不仅与电力系统的运行密切相关，而且与生产和人民生活息息相关。因此，有必要提出全方位、系统地改善配电网质量的方法。

1. 电能质量独特性

从微电网的运行特性可以看出，微电网是一个弱惯性系统，不再等同于传统的大电网。包含许多电力电子转换器，是一个高度非线性的环境。不同的电力电子变流器控制策略也相互耦合、相互干扰。不仅仅包含传统电网存在的电压波动、闪变、电流畸变、频率不稳、三相不平衡等电能质量问题外，微电网的电能质量问题也有其独特性。此外，微电网或包含微电网的配电网中的敏感负荷对供电的可靠性和质量提出了更高甚至更严格的要求。电能质量问题受到越来越多的关注和研究，因此有必要单独考虑微电网，以及包含配电网中与电能质量有所关联的独特问题。

（1）微电网除了有源电力滤波器(APF)、静止无功发生器(SVG)和补偿器电压动态（修改为动态电压恢复器）(DVR)等传统电能质量控制系统外，还包含大量非线性电力电子变换器接口电路。多个微源功率装置的控制与多个电能质量控制装置相互耦合、相互干扰，使得微电网电能质量控制更加复杂。微电网中的多逆变器系统是电能质量控制的第一客观环境。

（2）从本质上讲，微电源和电能质量控制装置所选用的电力电子接口都是可控电压源或可控电流源。微电网被认为是受区域环境限制的区域，包含高密度的电力电子接口，控制策略会耦合在一起，从而致使控制的不确定性和不可靠性。

2. 配电网电能质量问题

（1）电流质量。电流质量主要取决于负载情况，能充分反映电流质量与电压质量的关系。大多数电力电子负载可视为谐波源，是引起电网谐波的重要因素。风扇、电容器和逆变器等负载通常会提高电网的无功电流容量。（2）供电质量。供电的可靠性和清洁度，也代表着服务质量，其中包含电价的合理性和透明度。（3）电能质量。即反映供电方与用电方相互间的妨碍和作用的电流质量和用电量一方的义务，也涵盖用户按期缴纳电费。在电网系统中，分布式电力电子补偿装置以其补偿效率高、设备容量配置灵活等特点被普遍作用于工业、电力、轨道交通等不同场合。在公共电网环境中，当多台电能质量控制设备并联时，如何保证多台设备的协调运行，既能够避免多台设备稳定运行，又能够保证系统的整体电能质量不受某些设备的退出影响，是电力电子产品接入电力系统后应当研究的内容。

3. 配电网电能质量控制的基本策略

3.1为电网提供充足的无功电源

从某种角度来说，足够的无功功率能够使电压保持稳定状态。当无功功率不足时，变压器分接头等相关设备的调整也可能造成无功功率不足。因此，为有效保证电能质量，要依据无功功率“局部平衡”的原则科学合理配置无功电源，特别是对不对称负载和大功率非线性负载。

3.2 配电网发展规划

进一步提升电能质量的前提是保证供电稳定。因此，配电网发展规划是改善电能质量的基本手段。从进一步提升电能质量的角度来看，当前配电网存在变电站负荷率不均、变电站容量不足、负荷转移能力低、供电不可靠等问题。要综合采取以下措施，合理开发规划问题配电网，为改善电能质量打下坚实基础。配电网的运行要考虑不同层次、不同区域的运行管理。在电力系统中，实际上最高一级线路是主网组成区域系统，以变电站为中心，相邻负荷和区域电源借助二次电压线路连接，逐步形成独立的电网区，从而逐步形成若干个相对独立又相互支撑的电源分区结构。合理分区有利于控制短路电流，安全、经济地做到有功和无功功率的调节与平衡。三是先分后扩容。（前面得一是、二是、没看到在哪）土地资源稀缺是制约配电网建设的重要因素。因此，建议配电网建设遵循“先接点后增容量”的原则，充分利用现有条件，在原有的基础上更进一步提高电源分布点，优化配电网结构。长期以来，各地区有功和无功的协调发展不够，配电网无功短缺比较大，无功短缺会给电网运行带来诸多弊端，如电能质量差、电压质量差、供电线路损耗率高等，这些都是电能质量差的直接表现，所以要改变电网存在的上述问题，不仅包含合理规划电力建设外，还需要做好无功平衡和无功补偿规划。

4.3 综合治理办法

在电力技术设备的选择上，可引入主要设备改善电网电能质量，其中包含静态调相器，固态电子转换开关、动态电压恢复器和有源滤波器等装置。与过去相比，该措施允许以非常（改成非）动态和非线性的方式移动负载。例如电弧炉就是代表之一，能够解决传统措施无法解决的问题。固态转换开关的主要用途是双回路线路切换，能够克服传统问题中机械开关带来的开启和减速问题，从而解决时间差问题，带来电压源保护，为所有用户予以更可靠的电源。动态电压恢复器能够有效解决敏感负载问题，使电压波动小，整体频率相对较低。不间断电源主要用在一些重要的地方，比如银行，医院等，带来非常可靠的负载，（改成：确保向负载不间断可靠的供电）能够采取使用这种装置，有源滤波器能够抑制非线性负载电流谐波，也能够控制由此带来的污染。此外，引入根据电子技术的柔性交流输电系统也能够达到综合治理的目的，为解决电能质量问题予以了可能。该技术中选用的有源滤波器、静止无功发生器都有助于其技术得以实现。从某种角度看来，对于实际从业者，可参照自身需求和所在地区的实际情况进行合理选择，这对于整体技术落实和保障电能质量具有积极地作用。

4.4 配电网台区电能质量优化的控制策略

在优化配电网表区的电能质量时，能够采取使用（改成：采取）分流优化控制策略。首先排除限压、无功补偿、谐波治理、三相不平衡治理等问题，分别计算相应的补偿电流值。之后，借助三种电流的叠加，促进区域配电网平台电压无功、三相不平衡、区域谐波等电能质量的综合优化和管理，达成电能质量管理目标。例如，在无功补偿控制中，需要检测配电网电流相对于配电网电压状态是超前还是滞后，以确定该电流是敏感电流还是大电流。然后进一步控制电能质量优化装置是否发送性质相反但频率相同的无功补偿电流进行补偿。即当配电网负载电流为感应电流时，无功补偿电流为大电流，对于无功补偿电流大小，应按预先设定的功率因数计算，无功补偿按标准指标计算。

结语

总之，随着配电网非线性负荷的快速提高、新型分布式电源的大规模接入以及工业用户要求的不断提高，电能质量问题越来越受到能源供应商和用户的重视。以配电网电能质量为研究对象，对电能质量的定义、分类、标准和指标进行了全方位深入的研究。设计了一种电能质量综合监测装置，对配电网中的典型电能质量问题进行了统计分析，提出了有效的改善（改为：改善方法）和控制措施。

参考文献

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