分析探討電能質(zhì)量的控制技術(shù)

前言

近年來配電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制技術(shù)得到了長足進步，其中最有代表最有影響的有，配電系統(tǒng)靜止無功補償裝置(DSTATCOM)，有源電力濾波器(APF)，電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的適時監(jiān)測(SCADA)，動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)。

(一)配電系統(tǒng)靜止無功補償(DSTATCOM)

用電系統(tǒng)中存在著很多的快速沖擊負荷電流，如中高頻電爐，大容量電機高感抗負荷突然啟動，會造成電壓閃變，引起配電系統(tǒng)電流及電壓的不平衡，傳統(tǒng)采用靜止無功補償器(SVC)來抑制電壓閃變，但SVC的響應速度慢(幾十毫秒)，抑制閃變率難以達到50%以上，與其相比，采用PWM控制的與電力系統(tǒng)并聯(lián)的電壓源變流器即配電系統(tǒng)靜止無功補償裝置(DSTATCOM)具有動態(tài)響應速度快，補償電流不依賴系統(tǒng)電壓，諧波抑制能力強，抑制電壓閃變效果好，有功損耗小等優(yōu)點，因此DSTATCOM裝置逐漸取代SVC裝置得到廣泛應用。

(二)有源電力濾波器(APF)

在電力系統(tǒng)中，不受控制的諧波電壓和諧波電流是影響電能質(zhì)量的最主要原因。首先用準確的均方根值測量儀器儀表對電路及中性線定期測量，進行諧波調(diào)查。加強對用戶輸電線路電能質(zhì)量的測量和檢查，定期對輸配電系統(tǒng)進行檢測、對比，特別是中低壓系統(tǒng)，找出諧波產(chǎn)生和發(fā)展的規(guī)律。諧波污染的抑制和防治措施根據(jù)裝置工作原理不同又分為無源濾波器和由電力電子設(shè)備組成的有源濾波器。無源濾波裝置由電容器、電抗器，有時還包括電阻器等無源元件組成，以對某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路，以達到抑制高次諧波的作用。

(三) 電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)的適時監(jiān)測(SCADA)

電力系統(tǒng)中，動態(tài)電能質(zhì)量問題是近年來伴隨高新技術(shù)發(fā)展而暴露出來的問題，研究電力用戶對電能質(zhì)量的敏感性和應激性可以為選擇合適的補償方式提供重要依據(jù)，同時也為電能質(zhì)量標準的制定提供重要的參考。對現(xiàn)場動態(tài)數(shù)據(jù)進行質(zhì)量監(jiān)測的SCADA系統(tǒng)是配電管理系統(tǒng)的研究方向?，F(xiàn)場數(shù)據(jù)不但包括功率、電壓、電流等測量數(shù)據(jù)，還包括分合閘、過流、速斷等操作及事故所產(chǎn)生的事件數(shù)據(jù)。當發(fā)生事故而導致跳閘時，還要記錄現(xiàn)場的故障錄波數(shù)據(jù)，可見，需要通信的數(shù)據(jù)量是一般工業(yè)控制中所無法比擬的。由于電力系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的變化非常快，一次過流可能只維持十幾毫秒，數(shù)據(jù)稍縱即逝，所以對數(shù)據(jù)的實時性、通信速度的要求是非常高的。

監(jiān)控系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)可靠、高效的通信是系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵，是設(shè)計監(jiān)控軟件的重點。一些現(xiàn)有的軟件將數(shù)據(jù)通信、處理和監(jiān)控都做在一個軟件中，雖然顯得直觀緊湊，但系統(tǒng)的升級改進卻十分不便，一個微小的改動都要對全部系統(tǒng)進行重新整理，因此，采取模塊化結(jié)構(gòu)是一種比較好的選擇。

在一個大型電力監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，硬件上采用通信站和監(jiān)控站分開的獨立方式，軟件上將底層通信軟件從監(jiān)控軟件中分離出去，在通信站中獨立工作，通信站專門負責底層現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的采集，并和上層監(jiān)控站進行雙向數(shù)據(jù)通信。由于通信站的獨立，使上層監(jiān)控站的任務(wù)大大減輕，不但提高了底層的通信速率，還加快了監(jiān)控界面的數(shù)據(jù)刷新速度。如果下層儀表數(shù)量很多，可以在通信站上采用多路雙口RAM智能通信卡，并擴充為多個串口，進一步提高底層通信速度。這樣，才能及時有效地提高電能輸送質(zhì)量。

(四)動態(tài)電壓調(diào)節(jié)器(DVR)

DVR相當于一個串聯(lián)在配電系統(tǒng)中動態(tài)受控的電壓源，采用適當?shù)目刂品椒梢允乖撾妷涸摧敵龅窒娏ο到y(tǒng)擾動對負荷電壓造成的不良影響，如電壓跌落、電壓不平衡及諧波等。當直流側(cè)能量通過從系統(tǒng)整流獲得時，在系統(tǒng)側(cè)即使發(fā)生單相故障，其它兩相仍可以提供電能來維持DVR的正常運行，補償長期的電壓跌落也成為可能。如果在直流側(cè)電容兩端并聯(lián)蓄電池，或采用大容量電容儲能，該裝置還可起到UPS的作用，即在系統(tǒng)側(cè)發(fā)生短期故障時可以向負荷提供一定時間的功率。采用合適的拓撲結(jié)構(gòu)，DVR可以綜合地治理配電系統(tǒng)中的動態(tài)電壓質(zhì)量問題如跌落、浪涌和穩(wěn)態(tài)電壓質(zhì)量問題?(如諧波、波動、三相不平衡)，是一個多目標的電壓質(zhì)量綜合治理裝置。

另外，配電系統(tǒng)電能質(zhì)量控制技術(shù)還有不間斷電源(UPS)，統(tǒng)一電能質(zhì)量控制器(UPQC)，固態(tài)切換開關(guān)(SSTS)，分布式發(fā)電系統(tǒng)(DG)等。

結(jié)語

隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及信息技術(shù)在社會各個領(lǐng)域的應用，電能質(zhì)量問題日益引起人們的廣泛關(guān)注。實現(xiàn)發(fā)電、輸電、供電、用電、客戶售電、電網(wǎng)分級調(diào)度、綜合服務(wù)等電力產(chǎn)業(yè)全流程的智能化、信息化、分級化互動管理將是未來電網(wǎng)質(zhì)量提高的發(fā)展趨勢。