浅谈电能质量分析与控制

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第35卷第28期35No.28西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　Vol.　　　　　　　　　　山　　

2009年10月Oct.　2009SHANXI　ARCHITECTURE

文章编号:1009-6825(2009)28-0162-02

浅谈电能质量分析与控制

邢　慧

摘　要:对电能质量概念及电能质量问题分类作了概述,介绍了电能质量的控制方法与技术,并指出电能质量控制不仅

仅单靠技术就可解决问题,还应从规划、管理等方面考虑,并进行合理利用,才能有效提高电能质量。关键词:电能质量,控制方法,控制技术中图分类号:TM92

文献标识码:APID控制2.1.1　

这是应用最为广泛的调节器控制规律,其结构简单、稳定性

好、工作可靠、调整方便,易于在工程中实现。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,应用PID控制技术最为方便。其缺点是:响应有超调,对系统参数摄动和抗负载扰动能力较差。空间矢量控制2.1.2　

空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是:将

基于三相静止坐标系(abc)的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标系(dq)的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采用DSP进行处理,具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化算法以缩短实时运算时间。模糊逻辑控制2.1.3　

了解被控对象精确的数学模型是使用经典控制理论的“频域

法”和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作为一种新的智能控制方法,无需对系统建立精确的数学模型。它通过模拟人的思维和语言中对模糊信息的表达和处理方式,对系统特征进行模糊描述来降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。

0　引言

电能是现代社会最为广泛使用的能源,电能质量关系到各行各业和人民生活用电,关系到国民经济总体效益。随着科学技术的进步和生产过程的高度自动化,电网中各种非线性负荷及用户不断增长,各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突出,用户对电能质量的要求也更高,在这样的环境下,探讨电能质量领域的相关理论及其控制技术,分析我国电能质量管理和控制的发展趋势,具有很强的现实意义。

1　电能质量概述1.1　电能质量概念

从普遍意义上讲,电能质量是指优质供电,但迄今为止,人们对电能质量的技术含义仍有很多不同的认识,还不可能给出一个准确统一的定义。合格电能质量是指提供给敏感设备的电力和接地是适合于该设备运行的。

1)电压质量:给出实际电压和理想电压的偏差,以反映供电部门向用户分配的电压是否合格。2)电流质量:为反映与电压有密切关系的电流变化情况除了为用户电流提出单一频率正弦波要求外,还要求该电流波形与供电电压同相位。3)供电质量:技术含义:电压质量和供电可靠性。非技术含义:服务质量。4)耗电质量:包括电流质量和非技术含义。

2.1.4　非线性鲁棒控制

超导储能装置(SMES)实际运行时会受到各种不确定性的影响,因此可通过对SMES的确定性模型引入干扰,得到非线性二

阶鲁棒模型。对此非线性模型,既可应用反馈线性化方法使之全局线性化,再利用所有线性系统的控制规律进行控制,也可直接采用鲁棒控制理论设计控制器。

1.2　电能质量问题分类

1)瞬变现象:变量的部分变化,且从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态的过程中,该变化逐渐消失的现象。它包括冲击性瞬变现象和振荡瞬变现象。2)短时间变动:由于系统故障,大容量负荷启动时的大电流或电网松散联结的间歇性负荷运行所致。它包括间断,电压凹陷和电压突起。3)长时间变动:由于系统负荷变动或系统中的开关操作引起的,指工频下的分量均方差持续时间超过1min的情况。它包括过电压,欠电压和持续间断。4)电压不平衡:与三相电压(电流)平均值的最大偏差。主要是负荷不平衡(单相运行)或三相电容器组的某一相熔断造成的。5)波形畸变:电压(电流)波形偏离稳定工频正弦波的现象。它主要包括直流偏置,谐波,间谐波,陷波和噪声。6)电压波动:电压变化的包络线或随机电压变动。负荷电流的大小呈现快速变化时,可能引起电压的变动,也称闪变。波动是一种电磁现象,而闪变是电压波动对某些用电负荷造成的有害结果。7)工频变化:电力系统基波频率偏离规定正常值的现象。它与系统供应电能的发电机转子转速有关。

2.2　FACTS技术

FACTS,即基于电力电子控制技术的灵活交流输电,是20世纪80年代末期由美国电力研究院(EPRI)提出的。它通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流,使输送容量更接近线路的热稳极限。采用FACTS技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和增大其电力传输能力。目前有代表性的FACTS装置主要有:可控串联补偿电容器、静止无功补偿器、晶闸管控制的串联投切电容器、统一潮流控制器等。

2.3　用户电力技术

用户电力技术(或称柔性化供电)就是将电力电子技术、微处理机技术、自动控制技术等运用于中低压配电系统和用电系统中,其目的是加强配电系统的供电可靠性,并减小谐波畸变,改善电能质量。该技术的核心器件IGBT比GTO具有更快的开关频率,并且关断容量已达MVA级,因此DFACTS装置具有更快的响应特性。用户电力技术概念的提出,有助于供电部门提供高可

2　电能质量的控制方法与技术2.1　电能质量控制的方法

收稿日期:2009-05-07

作者简介:邢　慧(1976-),女,工程师,天津港建设公司,天津　300456

第35卷第28期35No.28西建筑　　　　　　　　　　　　　Vol.　　　　　　　　　　　　　　　　　山2009年10月Oct.　2009SHANXI　ARCHITECTURE文章编号:1009-6825(2009)28-0163-02

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管道分质供水的概述

刘　斌

摘　要:通过对管道分质供水的简单概述,分析了目前实施管道分质供水的原因,介绍了分质供水的种类及各自的优缺点,并阐述了目前国内外管道分质供水的现状,最后指出管道分质供水项目可能将在国内迅速普及。关键词:管道分质供水,供水系统,自来水厂,二次污染中图分类号:TU991

文献标识码:A

者日常生活用水。管道分质供水的优点在于无需对所有的水进

行深度净化,因为供居住者直接饮用的水只占总用量的5%,因而处理过程整体费用大大降低,从而能有效保证引用水的质量。

1　什么是管道分质供水

管道分质供水是指在一套供水系统里,除了设有正常供水的自来水和热水管道外,还有一条独立的专门供应居住人群直接饮用水的管道。这条管道系统采用先进的水净化工艺,对小区内的市政自来水(包括地下水和地表径流水)引出部分进行深层净化,达到2000年3月1日开始实施的由建设部制定颁发的CJ94-1999饮用净水水质标准的要求。再通过食用卫生级管道,管道构建材料全部通过北京市卫生防疫站检测并符合GB/T17219-1998生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准,管道安装工艺均按国家医药监督管理局《药用纯净水制造及输配管线技术规范》所列细则执行。运用独特的双路循环供水再生灭菌的保鲜措施,使管道形成一个全封闭循环系统,从根本上排除了净化水被二次污染的可能,保证居住者可以从入户净水龙头上随时无限量的饮用到纯净水。同时,市政自来水管线依旧供水,保障居住靠性和高质量的电力,也有助于满足各种新工艺用户对电力供应的更高要求。目前主要的DFACTS装置有:有源滤波器(APF)、动态电压恢复器(DVR)、配电系统用静止无功补偿器(D-STAT2COM)、固态切换开关(SSTS)等。

2　为什么要搞管道分质供水

自来水的水质超标及输配过程中的二次污染引出了分质供水的设想。我国的城市自来水事业,自1874年满清政府在旅顺

口修建了龙眼泉地下水源供水设施开始,至今已有126年历史。长期以来,自来水作为城市人饮用水从没有被人怀疑过。自从1977年美国科学家BELLAR和ROOK首先发现自来水中含有三卤甲烷(THM),并证明该物质对人体有致癌作用,再加上近几年国内水源污染加剧,水源污染速度远远大于自来水厂的处理能力,据统计,全国有76%的自来水厂所供应的自来水中部分指标尚未达到国家标准。很多城市自来水厂,特别是北京、上海、广州等大城市自来水厂,近几年通过对自来水传统加工工艺进行改造,日益提高的要求。但是电能质量控制的内容与电能质量问题的性质密切相关,电能质量控制的措施需要通过从规划、运行到补偿的各个环节,从管理、操作到设备的各个层次,从制造商、电力部门、用户及科研院校的共同努力才能够实现。可见从系统管理策略角度看,电能质量控制不仅仅单靠技术就可解决问题,还应当从规划、管理等多方面统一考虑并进行合理利用,才能有效提高电能质量。

参考文献:[1]　何大愚.电力电子技术的进步与柔性交流输电技术的换代发展[J].电源世界,2000,24(3):47-48.[2]　肖湘宁,徐永海.电能质量问题剖析[J].电网技术,2001(3):16-17.

[3]　肖湘宁,侯维宁.电力系统谐波统计与测量[J].华北电力学院学报,1993(7):54-55.[4]　陈警众.电能质量讲座第二讲———20世纪末对电能质量要求的新发展[J].供用电,2000,17(4):21.[5]　陈志业,李　鹏.电能质量研究———电压暂降及其治理[J].

机械工业标准化与质量,2002(5):32-33.

3　电能质量的分析与控制技术对检测技术的新要求

传统的检测仪器一般只局限于持续性和稳定性指标的检测,而且仅测有效值已不能精确描述实际的电能质量问题,因此新的

检测技术要达到如下的具体要求:1)能捕捉快速(ms级甚至ns级)瞬时干扰的波形。2)需要测量各次谐波及间谐波的幅值、相位。3)需要有足够高的采样速率,以便能获得相当高次谐波的信息。4)建立有效的分析和自动辨识系统,反映各种电能质量指标的特征及其随时间的变化规律。

4　结语

电力电子技术的应用可以大大提高电网的电能质量,FACTS,CusPow等新技术更是为解决电能质量问题开拓了广阔的前景,同时一些非电力电子技术的发展也很迅猛,将这些技术融合发展,并合理使用、大力推广,必然会逐步满足电力负荷对电能质量

Onpowerqualityanalysisandcontrol

XINGHui

Abstract:Theconceptofpowerqualityandclassificationofqualityquestionsofpoweraregenerallyintroduced.Basinguponintroductionofthepowerqualitycontrolmethodsandtechniques,authorpointsoutthatonlydependingontechniquecannotresolvingpowerqualityques-tions,whichshouldbecomprehensivelyconsideredfromplanning,managementandotheraspectstoefficientlyincreasepowerquality.Keywords:powerquality,controlmethod,controltechnique

收稿日期:2009-04-15

作者简介:刘　斌(1972-),男,工程师,太原市自来水公司,山西太原　030009