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【摘要】现代电力系统电网结构、负荷结构发生很大变化；远距离直流输电、大电网互联、交直流混合运行、日益多变的负荷特性，使电能质量指标日益恶化；表现在：功率冲击、低功率因素、谐波、闪变、电压骤降、电压中断等等。钢铁业、信息工业、精细工业的发展，使负荷中拥有大量对各种电力扰动非常敏感的电气设备，它们对电能质量提出了更高要求。为此，本文在对电网电能质量基本定义分析阐释的基础上，结合广东电网公司惠州供电局当前电网运行的电能质量现状，提出了相应的调整意见和建议，切实保障电网安全可靠的运行。
【关键词】电网电能质量；电力系统；电力能源
【中图分类号】TM711
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0316-01
前言：现代负荷：新增大量电子设备，数字式自动控制设备，如变频电机、PLC、自动生产线、计算机系统，大容量并联电容补偿装置、电气化铁路电弧炉等冲击负荷，特点：非线性，对电磁干扰极敏感，对电压扰动反应严重。因此对于电网电能质量的分析仍存在重大问题，需要进行及时的解决，下面，结合惠州供电局用电的实际情况对这一概念进行具体介绍。
1、电网电能质量的概述
由于不对称负荷，非线性和冲击性这类扰动负荷接入电力系统以及它的系统短路故障等扰动源的存在，产生了大量的电网电能质量问题，电网电能质量严重的恶化。
譬如：广东电网公司惠州供电局110kV多祝变电站其中两条110kV相邻线路，分别接晓亨铁厂和一水电厂。水电厂因机组振动怀疑晓亨铁厂谐波严重，向供电局投诉电网电能质量。惠州供电局请广东电网公司电科院对晓亨铁厂110kV电源进线用便携式电能质量监测仪进行了24小时连续测试，谐波电流未超标。后惠州供电局在铁厂专线上安装了在线式电能质量监测仪，记录数据显示某些时段铁厂谐波电流超标，2、3、5、7、11、13谐波严重，某些相高次偶次谐波如14、16、17、19、21、22、23、25谐波严重，而且闪变指标严重超标。
电网电能质量问题通常表现在，电网的电压不稳定，电流量不均衡，在使用的过程中可能出现电流与电压不稳现象，严重危害到电子产品的正常使用，严重的电流电压异常能够彻底损毁电子产品，给用户带来不必要的麻烦和一定的经济损失。通常来说，谐波电流、闪变超标是电网电能质量问题的突出表现，此外，电压闪变和波动，电压暂降，供电连续性，瞬态或者是暂时的过电压，波形畸变和短时间中断等也时常发生，不利于电力系统的安全稳定运行，也给广大用户的电能使用带来极大不便。
2、当代配电网电能质量的监测和分析方法
电网电能质量的检测，主要就是对电力运输过程中的各数值进行及时准确的记录，通过对数据的进一步分析和处理，分析现行电网运行状况，以便及时处理各种故障和运行异常状况，确保电力系统的安全稳定运行。因此，检测所得数据一方面要真实可靠，另一方面能够具有针对性，满足具体的工作需求，提高利用效率。对于电网电能质量的检测和分析方法比较多，常用的方法为频域分析法，小波分析等基于变化的分析法以及时域分析法和电网电能质量分析法是比较常用的分析方法。时一频分析法是一种比较方便的分析方法，一般情况下，需要先对信号加窗函数然后再对它进行分析；时一频局部性可以突出问题变化的部分是小波变化法的主要特点，它的这些特点就决定了它能够分析检测信号的局部奇异性，再加上Merlot小波和Meyer小波等小波函数就形成了一种暂态函数，而这有助于分析电网电能质量的暂态过程。
3、电网电能质量的现状
电能质量问题基本上属于EMC的传导低频现象。EMC对应电能质量产生的影响的因素有：谐波、间谐波载波干扰，电压波动电压暂降和间断电压不对称工频偏差感应低频电压交流电网中的直流分量。
导致电能质量劣化的主要原因：非线性负荷冲击负荷不对称负荷谐波谐振与放大有功、无功不平衡短路故障、雷击、感应电机启动。基本上说，供电电压允许偏差，公用电网谐波和供电频率允许偏差，供电电压允许闪变以及波动和供电三相电压允许不平衡度等是其主要的技术指标。电弧炉有功功率和无功功率冲击性快速变化引起电压波动和闪变电弧电阻的非线性导致谐波、间谐波。三相电极间不对称运行和塌料引起三相电极不对称短路，会产生负序电流。大电流电感支路，功率因素低。
4、提高电网电能质量的主要措施
经过笔者实地调查，惠州供电局的用户晓亨铁厂出线都是铁厂的三个自由燃烧的大电流电弧，是非线性电阻性的，产生谐波电流。大电流电弧的特性是：1、石墨电极的阳极和阴极的压降不同，所以存在偶次谐波；2、三个电极在电气上不对称，故出现零序性谐波；3、电弧的导电率和长度随时间变化，谐波幅值随机变化，产生连续谐波频谱。所有主要谐波频谱都存在边缘带，即存在间谐波。经过研究，发现电弧炉抑制谐波电流主要有以下几种措施：1、提高供电电源电压等级，短路容量增大，允许存在的谐波电流增大；2、改善电弧炉电极电流平衡控制系统，降低电弧电流的不平衡程度，可减小和抑制谐波电流；3、有源滤波器；4、TCR型SVC；5、装无源滤波器。
笔者结合多年的相关工作经验，结合惠州供电局用户晓亨铁厂的实例，在进行了大量的数据分析和实地考察的基础上，对电网中电能质量的整治问题提出了以下措施：
其一，一次调频。从目前的电网使用情况分析上看，我国的电能使用形式多变，而且高端的电子产品更新换代快，需要进行及时的在线系统更新，因此，对电网的所有机器设备进行初始化的一次调频，既能够有效的降低调频工作的费用开支，提高工作效率，同时还能够有效的满足用户的基本用电需求。
其二，发电机进相运行。当电压过高或电网无功过剩时，只需通过调解励磁电流，把发电机改为消耗无功负荷而不是发出无功负荷，让它无功进相运行，这个方法具有明显的降低系统电压的效果；为了保持电网电压的问题，它会通过增减励磁电流，使发电机的无功输出增加，这样就使响应比较准确和灵活；该方法为了消耗系统的无功使用发电机进相运行的方式，节约了设备的投资；发电机进相运行后，励磁变的负荷下降了，这样就降低了厂用电率，减少了有功损耗。由于此项操作程序简单，操作技术难度系数低，经济成本不高，因此，该项措施的使用范围比较广。尤其重要的一点是，通过该项技术进行的电网电能质量调整安全有效。
其三，谐波在线监测与治理。该技术要求对于现有的谐波源用户，确实污染严重的必须提出限制整改计划以及措施；对于扩建的和新上的电网电能质量污染源项目，必须进行谐波项目评估，谐波治理必须与工程项目同步实施；推广非线性大用户采用滤波措施或者是动态无功补偿，针对谐波问题，在实测的基础上，确定电网必要的补偿率。由于配网中某些地区电压畸变率较高，为了降低电压总谐波畸变率，应把用户侧以及电网等无功补偿装置设计成具有补偿滤波和无功的综合功能的系统。
结语：综上所述，随着电网用电用户数量的提升和用电形式的多变，电网电能质量问题成为电力企业发展过程中必须解决的关键性问题。而这一问题的解决首先需要电力企业提高认识，并引进相关的技术型人才，通过对不同区域的实际情况的评估，进而提出相应的解决措施。在广大电力工作人员的而共同努力之下，未来我国的电力系统将会取得更加显著的发展和进步，有效的促进社会的稳定发展和经济的腾飞。
【关键词】电网电能质量；电力系统；电力能源
【中图分类号】TM711
【文献标识码】A
【文章编号】1672—5158（2012）10-0316-01
前言：现代负荷：新增大量电子设备，数字式自动控制设备，如变频电机、PLC、自动生产线、计算机系统，大容量并联电容补偿装置、电气化铁路电弧炉等冲击负荷，特点：非线性，对电磁干扰极敏感，对电压扰动反应严重。因此对于电网电能质量的分析仍存在重大问题，需要进行及时的解决，下面，结合惠州供电局用电的实际情况对这一概念进行具体介绍。
1、电网电能质量的概述
由于不对称负荷，非线性和冲击性这类扰动负荷接入电力系统以及它的系统短路故障等扰动源的存在，产生了大量的电网电能质量问题，电网电能质量严重的恶化。
譬如：广东电网公司惠州供电局110kV多祝变电站其中两条110kV相邻线路，分别接晓亨铁厂和一水电厂。水电厂因机组振动怀疑晓亨铁厂谐波严重，向供电局投诉电网电能质量。惠州供电局请广东电网公司电科院对晓亨铁厂110kV电源进线用便携式电能质量监测仪进行了24小时连续测试，谐波电流未超标。后惠州供电局在铁厂专线上安装了在线式电能质量监测仪，记录数据显示某些时段铁厂谐波电流超标，2、3、5、7、11、13谐波严重，某些相高次偶次谐波如14、16、17、19、21、22、23、25谐波严重，而且闪变指标严重超标。
电网电能质量问题通常表现在，电网的电压不稳定，电流量不均衡，在使用的过程中可能出现电流与电压不稳现象，严重危害到电子产品的正常使用，严重的电流电压异常能够彻底损毁电子产品，给用户带来不必要的麻烦和一定的经济损失。通常来说，谐波电流、闪变超标是电网电能质量问题的突出表现，此外，电压闪变和波动，电压暂降，供电连续性，瞬态或者是暂时的过电压，波形畸变和短时间中断等也时常发生，不利于电力系统的安全稳定运行，也给广大用户的电能使用带来极大不便。
2、当代配电网电能质量的监测和分析方法
电网电能质量的检测，主要就是对电力运输过程中的各数值进行及时准确的记录，通过对数据的进一步分析和处理，分析现行电网运行状况，以便及时处理各种故障和运行异常状况，确保电力系统的安全稳定运行。因此，检测所得数据一方面要真实可靠，另一方面能够具有针对性，满足具体的工作需求，提高利用效率。对于电网电能质量的检测和分析方法比较多，常用的方法为频域分析法，小波分析等基于变化的分析法以及时域分析法和电网电能质量分析法是比较常用的分析方法。时一频分析法是一种比较方便的分析方法，一般情况下，需要先对信号加窗函数然后再对它进行分析；时一频局部性可以突出问题变化的部分是小波变化法的主要特点，它的这些特点就决定了它能够分析检测信号的局部奇异性，再加上Merlot小波和Meyer小波等小波函数就形成了一种暂态函数，而这有助于分析电网电能质量的暂态过程。
3、电网电能质量的现状
电能质量问题基本上属于EMC的传导低频现象。EMC对应电能质量产生的影响的因素有：谐波、间谐波载波干扰，电压波动电压暂降和间断电压不对称工频偏差感应低频电压交流电网中的直流分量。
导致电能质量劣化的主要原因：非线性负荷冲击负荷不对称负荷谐波谐振与放大有功、无功不平衡短路故障、雷击、感应电机启动。基本上说，供电电压允许偏差，公用电网谐波和供电频率允许偏差，供电电压允许闪变以及波动和供电三相电压允许不平衡度等是其主要的技术指标。电弧炉有功功率和无功功率冲击性快速变化引起电压波动和闪变电弧电阻的非线性导致谐波、间谐波。三相电极间不对称运行和塌料引起三相电极不对称短路，会产生负序电流。大电流电感支路，功率因素低。
4、提高电网电能质量的主要措施
经过笔者实地调查，惠州供电局的用户晓亨铁厂出线都是铁厂的三个自由燃烧的大电流电弧，是非线性电阻性的，产生谐波电流。大电流电弧的特性是：1、石墨电极的阳极和阴极的压降不同，所以存在偶次谐波；2、三个电极在电气上不对称，故出现零序性谐波；3、电弧的导电率和长度随时间变化，谐波幅值随机变化，产生连续谐波频谱。所有主要谐波频谱都存在边缘带，即存在间谐波。经过研究，发现电弧炉抑制谐波电流主要有以下几种措施：1、提高供电电源电压等级，短路容量增大，允许存在的谐波电流增大；2、改善电弧炉电极电流平衡控制系统，降低电弧电流的不平衡程度，可减小和抑制谐波电流；3、有源滤波器；4、TCR型SVC；5、装无源滤波器。
笔者结合多年的相关工作经验，结合惠州供电局用户晓亨铁厂的实例，在进行了大量的数据分析和实地考察的基础上，对电网中电能质量的整治问题提出了以下措施：
其一，一次调频。从目前的电网使用情况分析上看，我国的电能使用形式多变，而且高端的电子产品更新换代快，需要进行及时的在线系统更新，因此，对电网的所有机器设备进行初始化的一次调频，既能够有效的降低调频工作的费用开支，提高工作效率，同时还能够有效的满足用户的基本用电需求。
其二，发电机进相运行。当电压过高或电网无功过剩时，只需通过调解励磁电流，把发电机改为消耗无功负荷而不是发出无功负荷，让它无功进相运行，这个方法具有明显的降低系统电压的效果；为了保持电网电压的问题，它会通过增减励磁电流，使发电机的无功输出增加，这样就使响应比较准确和灵活；该方法为了消耗系统的无功使用发电机进相运行的方式，节约了设备的投资；发电机进相运行后，励磁变的负荷下降了，这样就降低了厂用电率，减少了有功损耗。由于此项操作程序简单，操作技术难度系数低，经济成本不高，因此，该项措施的使用范围比较广。尤其重要的一点是，通过该项技术进行的电网电能质量调整安全有效。
其三，谐波在线监测与治理。该技术要求对于现有的谐波源用户，确实污染严重的必须提出限制整改计划以及措施；对于扩建的和新上的电网电能质量污染源项目，必须进行谐波项目评估，谐波治理必须与工程项目同步实施；推广非线性大用户采用滤波措施或者是动态无功补偿，针对谐波问题，在实测的基础上，确定电网必要的补偿率。由于配网中某些地区电压畸变率较高，为了降低电压总谐波畸变率，应把用户侧以及电网等无功补偿装置设计成具有补偿滤波和无功的综合功能的系统。
结语：综上所述，随着电网用电用户数量的提升和用电形式的多变，电网电能质量问题成为电力企业发展过程中必须解决的关键性问题。而这一问题的解决首先需要电力企业提高认识，并引进相关的技术型人才，通过对不同区域的实际情况的评估，进而提出相应的解决措施。在广大电力工作人员的而共同努力之下，未来我国的电力系统将会取得更加显著的发展和进步，有效的促进社会的稳定发展和经济的腾飞。