随着国民经济和科学技术的蓬勃发展，冶金、化学等现代化大工业和电气化铁路的发展，电网负荷加大，电力系统中的非线性负荷(硅整流设备、电解设备、电力机车)及冲击性、波动性负荷(电弧炉、轧钢机、电力机车运行)使得电网发生波形畸变(谐波)、电压波动、闪变、三相不平衡，非对称性(负序)和负荷波动性日趋严重。电能质量的下降严重地影响了供用电设备的安全、经济运行，降低了人民的生活质量。所以在世界各国都十分重视电能质量的管理。衡量电能质量的主要指标是电网频率和电压质量。频率质量指标为频率允许偏差；电压质量指标包括允许电压偏差、允许波形畸变率(谐波)、三相电压允许不平衡度以及允许电压波动和闪变。国家技术监督局已公布了上述电能质量的五个国家标准。我国《电力法》明确规定"供电企业应当保证供给用户的供电质量符合国家标准，对公用供电设施引起的供电质量问题，应当及时处理"，在《供电营业规则》中也明确规定用户的非线性负荷、冲击负荷、波动负荷、非对称负荷对供电质量产生影响或对安全运行构成干扰和妨碍时，用户必须采取措施予以消除，如不采取措施或采取措施不力，达不到国家标准，供电企业可中止对其供电。在市场经济条件下，供电企业有依法向用户提供质量合格电能产品的责任，用户也有依法用电，不污染电网的义务。因此如何加强电能质量管理，提高电能质量，是市场经济条件下，电网建设管理中必须认真探讨的重要课题。本文主要介绍电能质量的具体指标。1．电网频率我国电力系统的标称频率为50Hz，GB／T15945-1995《电能质量一电力系统频率允许偏差》中规定：电力系统正常频率偏差允许值为±05Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在《全国供用电规则》中规定"供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±05HZ。实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于±03％。但是国标规定的三相电压不平衡度的允许值及计算、测量和取值方法只适用于电力系统正常运行方式下在电网公共连接点由负序分量引起的电压不平衡。因此故障方式引起的不平衡(例如单相接地、两相短路故障等)和零序分量引起的不平衡均不在考虑之列。由于电网中较严重的不平衡往往是由于单相或三相不平衡负荷所引起的，因此标准衡量点选在电网的公共连接点，以便在保证其它用户正常用电的基础上，给干扰源用户以最大的限值。值得注意的是国标在确定三相电压不平衡度指标时用95％概率作为衡量值。也就是说，标准中规定的"正常电压不平衡度允许值2％"是在测量时间95％内的限值，而剩余5％时间可以超过2％，过大的"非正常值"时间虽短，也会对电网和用电设备造成有害的干扰，特别是对有负序起动元件的快速动作的继电保护和自动装置，容易引起误动。因此标准中对最大的允许值作了"不得大于4％的规定。4．公用电网谐波GB／T14549--93《电能质量-公用电网谐波》中规定：6～220kV各级公用电网电压(相电压)总谐波畸变率是00％，6～10kV为40％，110kV为238kV为22％，35~66kV为15％。对220kV电网及其供电的电力用户参照本标准110kV执行。5．波动和闪变GBl2326--如《电能质量一电压允许波动和闪变》中规定：在公共供电点的电压波动允许值：10kV及以下为26％。电压闪变值主要是表征人眼对灯闪主观感觉的参数。国标推荐的闪变干扰的允许值，对照明要求较高的白炽灯负荷为06％ 这里有很多材料 shtml本回答由网友推荐上一些电力网站先了解下再写，比如博耳电力的，他们集多年技术积淀和持续不断的核心研发优势，依靠独有专利技术，在智能配电系统解决方案、能源管理、以及针对数据中心设施一站式动力环境设施解决方案等节能增效领域都很突出。
GDE8000电能质量在线监测装置是我司通过多年的技术积累，推出的在线式电能质量监测产品。GDE8000通过了开普实验室型式试验认证和IEC61850规约一致性实验认证，精度完全符合IEC61000-4-30A级标准，广泛应用于全国各地各级变电站、高耗能企业对现场电能质量的监测与分析。
主要功能特点
1．谐波分析
监测被测信号50次谐波分量，包括1~50次总谐波畸变率、谐波含有率、谐波相位角、及1~16次间谐波，满足国标GB/T14549和IEC61000-4-7对公用电网谐波的测试要求。
2．电压波动与故障录波
GDE8000电能质量在线监测装置能捕捉所有电压电流通道的波形，分析干扰源。总畸变率超标、频率超标、电压有效值超标、不平衡度超标等均可启动故障录波记录，从而捕捉电压波形细微的变化。
3．电力系统频率波动监测及记录
频率测量精度为05Hz连续到57, Ltd 电气工程 代号0808 电力系统及其自动化 代号00802 080801电机与电器 080803高电压与绝缘技术 080804电力电子与电力传动 080805电工理论与新技术 学制：2年--3年。 授予学位：工学硕士。 2 电力系统及其自动化所设置的方向 东北电力大学 01 电力系统运行与控制 02 电力系统继电保护与安全自动控制 03 电力系统调度自动化 04 电力系统规划与可靠性 05 FACTS 及直流输电 06 电力系统分析与仿真 07 电力市场 08 电能质量分析与监测 09 综合自动化与继电保护 华北电力大学 01电力系统分析、运行与控制 02电力系统安全防御与恢复控制 03电力经济分析 04电力系统规划与可靠性 05智能技术及其在电力系统中的应用 06电力系统继电保护 07电力系统自动化技术 08电力系统故障分析与诊断 3 电力系统及其自动化研究方向 （1）智能保护与变电站综合自动化 对电力系统电保护的新原理进行了研究，将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等应用于新型继电保护装置中，使得新型继电保护装置具有智能控制的特点，大大提高电力系统的安全水平。对变电站自动化系统进行了多年研究，研制的分层分布式变电站综合自动化装置能够适用于35kv～500kv各种电压等级变电站。微机保护领域的研究处于国际领先水平，变电站综合自动化领域的研究已达到国际先进水平。 （2）电力市场理论与技术 基于我国目前的经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况，认真研究了电力市场的运营模式，深入探讨并明确了运营流程中各步骤的具体规则；提出了适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易（年、月、日发电计划）、转运服务等模块的具体数学模型和算法，紧紧围绕当前我国模拟电力市场运营中亟待解决的理论问题。 （3）电力系统实时仿真系统 对电力负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了研究，引进了加拿大teqsim公司生产的电力系统数字模拟实时仿真系统，建成了全国高校第一家具备混合实时仿真环境的实验室。该仿真系统不仅可进行多种电力系统的稳态及暂态实验，提供大量实验数据，并可和多种控制装置构成闭环系统，协助科研人员进行新装置的测试，从而为研究智能保护及灵活输电系统的控制策略提供了一流的实验条件。 （4）电力系统运行人员培训仿真系统 电力系统运行人员培训仿真系统是针对我国电力企业职工岗位培训的迫切要求，将计算机、网络和多媒体技术的最新成果和传统的电力系统分析理论相结合，利用专家系统、智能cai（计算机辅助教学）理论，进行电力系统知识教学、培训的一种强有力手段。本系统设计新颖，并合理配置软件资源分布，教、学员台在软件系统结构上耦合性很少，且系统硬件扩充简单方便，因此学员台理论上可无限扩充。 （5）配电网自动化 在中低压网络数字电子载波ndlc、配网的模型及高级应用软件pas、地理信息与配网scada一体化方面取得了重大技术突破。其中，ndlc采用了dsp数字信号处理技术，提高了载波接收灵敏度，解决了载波正在配电网上应用的衰耗、干扰、路由等技术难题；高级应用软件pas将输电网ems的理论算法与配网实际结合起来，采用了最新国际标准iec61850、61970cim公共信息模型；采用配网递归虚拟流算法进行潮流计算；应用人工智能灰色神经元算法进行负荷预测。 （6）电力系统分析与控制 对在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电网调度自动化仿真、电力负荷预测方法、基于柔性数据收集与监控的电网故障诊断和恢复控制策略、电网故障诊断理论与技术等方面进行了研究。在非线性理论、软计算理论和小波理论在电力系统应用方面，以及在电力市场条件下电力系统分析与控制的新理论、新模型、新算法和新的实现手段进行了研究。 （7）人工智能在电力系统中的应用 结合电力工业发展的需要，开展了将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。在上述实用软件研究的基础上开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，以提高电力系统运行与控制的智能化水平。。 （8）现代电力电子技术在电力系统中的应用 开展了电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究 （9）电气设备状态监测与故障诊断技术 通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来，针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究，开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统，全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。 4 设置电力系统及其自动化研究生专业的高校及排名 1 清华大学 A+ 2 西安交通大学 A 3 重庆大学 4 华中科技大学 A 5 西南交通大学 6 天津大学 A
电力系统存在着大量非线性、冲击性和波动性负荷，比如大功率的变频设备及拖动装置、电气化铁路、电化工业的整流设备、感应加热炉，电弧炉等，这些负荷造成了电网发生波形畸变（谐波）、电压波动、闪变、三相不平衡、非对称性，使得电网电能质量的严重降低。同时，基于计算机，微处理器控制的精密电子仪器在国民经济企业中大量使用，对供电质量的敏感程度越来越高，对电能质量提出了更高的要求，从而使电能质量问题及其解决措施逐渐成为研究的热点。 要对电网的电能质量进行改善，首先要对电能质量做出精确的检测和分析，测量电网的电能质量水平，并分析和判断造成各种电能质量问题的原因，为电能质量的改善提供依据。目前，国内外对电能质量的监测方式主要为在线监测。随着电力电子技术的发展，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，如大功率可控硅器件、开关电源、变频调速等，这些典型非线性负荷将从电网吸入或注入谐波电流，从而引起电网电压畸变，使电网波形受到污染，供电质量恶化，附加损失增加，传输能力下降。在电网中，三相负荷不平衡、电力系统谐振接地等会产生负序，大功率整流和非线性设备等会产生谐波。电能质量下降，严重威胁供电、用电设备的安全运行，YAC-W6200是针对电能质量监测难题，研究总结国内外电能质量监测特点和实践经验基础上，严格按照国家颁布的相关技术标准，自主设计开发的新一代嵌入式电能质量在线监测终端。采用先进的32位DSP处理器，是具有高速采样、计算、分析、统计、通讯和显示等功能相结合的电能质量监测装置。本回答被提问者采纳
中国 海南 中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集 635 电网绿色环保与谐波污染控制 段晓波 (河北省电力研究院,河北 石家庄050021) 摘要:目前电网的谐波污染状况呈上升趋势,有的已经对电网设备的正常运行带来了一定的影响,有的则对电网的安全运行构成了潜在的威胁本文根据河北南部网谐波污染状况,以及在电能质量谐波监督中的工作体会,介绍了谐波污染给电网供用电设备和供电电能质量带来的影响和危害,论述了重视电网绿色环保,控制电网谐波污染的重要性,对需要开展的工作提出了建设性意见因此,电网的谐波污染情况需要引起重视,各级政府和电网管理部门应加强谐波技术监督监测,进一步开展相关的谐波新技术研究,技术规程规范的制定,谐波污染治理等方面的工作现根据河北南部电网的谐波污染状况和开展的一些工作,谈几点体会和看法1电气化铁道产生的谐波对电网的影响电气化铁道是电网最大的谐波和负序污染源,是造成电网供电电能质量不合格的重要原因,目前河北南网已经运行的电气化铁道牵引站有 22 座,其谐波污染程度不容忽视,南网电气化铁道及谐波污染情况如下为了解决微水电厂机组问题,被迫在该区增设了一座220kV变电站,耗资巨大,到目前为止,该站的负荷仍然很小,造成了投资的浪费7%--12%--3 电铁谐波超标,造成为其供电的 220 kV 变电站110kV母线电压波形严重畸变,致使保护发出动作信号,严重影响系统的安全运行 朔黄电气化铁道在河北南网共设有 10 座牵引站,至今已全部开通通过对电铁供电方案的谐波分析,当铁路运量上来以后,谐波超标将会比较突出2 冶金,轧钢等产生的谐波对电网的影响 电网的谐波源除了电气化铁道,还有冶金铸造,轧钢,电弧炉等大容量谐波源,也是造成电网供电电能质量不合格的主要原因1997 年11 月该站#3,#4电容器组投运后损坏严重,保护频繁动作, 仅 99 年 1-5 月份就动作 26 次,造成电容器组不能正常投入运行经现场检查装置发现 l10kV 电压谐波严重超标,其误动的主要原因是由于高次谐波干扰,使计算机程序紊乱,造成计算错误所致;目前该污染源用户正在实施具体的治理措施 邢台供电公司谐波监测站监测到石门,柏乡,康庄和羊范 220kV 变电站的 110kV 母线谐波含量呈逐增趋势,尤其是石门站110kV母线电压总畸变率严重超标,高达62倍造成石门站 110kV 母线电能质量不合格原因是邢钢高线负荷;经邢钢对其一,二高线谐波进行治理,在其滤波器组投运时,石门站 110kV 母线电压总畸变率大大下降,其谐波电压畸变率指标在国标限值以内 保定地区某变电站曾因谐波原因引起保护动作,原因是该站所带保定钢厂谐波含量超标,造成保护动作小钢厂群的谐波也比较典型,这些小钢厂一般为 RGPS 系列感应加热晶体管中频电源,多为个体企业,具有较强的短期行为;这部分的谐波问题比较典型,在其开工运行时谐波超标,需要进行系统综合治理 2 如邯郸某 l10kV 变电站 l0kV 有四路出线供一化工厂用户,该厂设备陈旧,其产生的谐波对系统影响严重8MVar并联电容器,分别串联有 4该站谐波对邯郸热电厂的保护及自动装置也带来了一些不利的影响,曾多次发生过保护误动故障和造成保护装置频繁启动如邯郸铁路供电段曾发生误发信号,铁路部门找到供电公司,在110KV中心站建成投运后强烈要求改为由中心站 10KV 供电 衡水供电公司某110kV变电站,1999年至2001年 10kV 两组电容器经常跳闸,不能投入运行 沧州某110kV变电站,无功补偿电容器组所串电抗率为 46dB,超出国标要求沧州某 220kV 变电站,10kV 母线配备 45%的电容器组,再投入12%的电容器组时就会将4 石家庄某1l0kV变电站10 kV母线接有谐波源用户,母线谐波电压总畸变率严重超标,该站变压器母差微机保护一年中两次动作,造成大面积停电 衡水变电某站电容器经常跳闸,有时不能正常投运 西柏坡,衡水等电厂近两年来对厂用电系统进行了节能改造,新上了多台变频调速设备如果谐波畸变过大,将会引起计算机等自动控制系统的紊乱;应该引起电厂方面的注意,在选择变频设备的同时,提出谐波指标的限制值 3 近几年河北南网谐波开展的主要工作 为了加强对各谐波污染源的监督监测,掌握第一手资料,各供电公司对谐波污染比较严重的用户和系统公共母线,装设了谐波在线监测装置加强了电能质量谐波监督管理,逐步开展了谐波专项治理工作,进行谐波测试新方法的研究等1 谐波监督及治理方面 在省公司谐波监督中心的指导下,各供电公司积极深入地开展谐波治理及研究工作,使谐波监督工作不只停留在测量阶段,而是把工作重点放在从根本上提高电网供电质量上来 邢台邢钢一高线,二高线,三高线谐波治理工程,在邢台钢厂一高线和二高线设计之初,电研院与邢台供电公司帮助钢厂对该工程的谐波滤波方案进行技术可行性审查,发现了其滤波器设计参数的错误,使邢钢对滤波器设计及时进行了变更,避免了投资的浪费和危及电网的情况出现石家庄供电公司通过谐波监督工作,使石家庄钢厂,鹿泉钢厂等滤波工程得以实施,从而使得该类用户的谐波污染得到了有效的控制 省谐波监督中心还为各基层单位从技术上把关,严格控制新增谐波源向网内的谐波注入如完成了新奥化工公司,辛集钢厂等谐波源用户接入系统的背景测试及评估2 谐波专题研究工作除了正常的谐波监督管理工作,还开展了多项研究工作开发了谐波在线监测管理系统,使电铁谐波等用户造成的谐波污染得到了有效的监测,为进一步治理提供了详实的数据 4 加强电网环保控制谐波谐波污染的几点建议 尽管这几年各电网公司在谐波管理上做了一638 中国科协2004年学术年会电力分会场暨中国电机工程学会2004年学术年会论文集 中国 海南 些工作,但相对于目前电网谐波污染的严重情况和电网安全稳定运行的迫切要求,还有很大的距离在具体工作上,今后应该加强和开展如下几项主要工作各级管理部门要进一步完善组织机构,建立健全技术台帐 配合电网需求侧管理,开展配网谐波监督管理的研究工作,制定出一套行之有效的管理方法对网内新上变电站进行谐波论证审查,进行投运时的谐波测试 各省公司谐波监督中心要逐步建立电磁兼容和谐波标准实验室,开展电磁兼容方面的专题研究 开展谐波问题的专题研究,进行变电站电容器组谐波放大问题的仿真研究,对有问题的变电站应制定出解决的措施,制定相关运行方式及规程进一步开展CVT谐波问题的研究,推广新的谐波测试方法,从根本上解决谐波国标中规定CVT不能用于谐波测量的问题 对大型的谐波治理工程,根据电网运行安全性要求,从电网用户的整体利益出发,应严格按照谐波国标和电能质量技术监督的具体要求,进行技术可行性审查和滤波工程投运的验收工作研究发电厂厂用系统变频改造给厂用电带来的谐波污染问题,制定有效的对策,防止由于谐波污染造成的控制系统紊乱,保障发电设备的安全只有为千家万户提供高质量的电能,才能为社会创造巨大的物质财富,同时也给电网带来更大的经济效益 参考文献 [1] 吕润馀•电力系统高次谐波•中国电力出版社•1999年5月 [2] 段晓波•饶群•河北南网谐波实时监测与管理网•中国电机工程学会高次谐波专业委员会•第五次高次谐波学术会议论文集•2002年9月 [3] 段晓波,张立群,饶群,郝剑欣•500kV变电站谐波测试方法•中国电力出版社•第二届电能质量国际研讨会论文集•2004年5月 作者简介: 段晓波,(1959-),男,高级工程师,河北省电力研究院电气所主任工程师,华北电力技术院院级专家,河北电力技术院电力系统专家组组长,1983年毕业于清华大学电机系,主要从事电网试验研究,电能质量技术监督等工作com
在西方发达国家，电能质量问题早已被当作电力系统面临的重要问题，各国均在加强电能质量问题的研究。已得到不少的理论成果，并提出一系列的综合的监测控制和管理的方法。国际上对电能质量的研究，可以追溯到上世纪的80年代电磁兼容学科EMC的兴起。出于这种长期对电能质量的重视和科技水平的整体优势，他们在电能质量监测装置的研制上水平较高，市场占有率也很高。目前，国外电能质量的研究主要集中以下几点：1短持续时间电能质量问题 3三项电压不平衡 5电压波动和闪动 7电压波动和闪变2公用电网谐波4电力系统频率允许偏差61 变电站发展的历史与现状 311 变电站的负荷计算 523 无功补偿的计算 6第3章 主变压器台数和容量的选择 832 变压器台数的选择 831 主接线的基本要求 1043 电气主接线的确定 11第5章 短路电流的计算 1352 短路电流计算 14第6章 高压侧配电系统的设计 1762 高压配电线路布线方案的选择 1761 变电站配电线路布线方案的选择 2173 变电站用电及照明 25第8章 变电站二次回路方案的确定 2782 二次回路的操作系统 2784 电气测量仪表及测量回路 2886 自动装置 3088 继电保护的选择与整定 32第九章 防雷与接地方案的设计 3992 接地装置的设计 39结束语 41致谢 42参考文献 43摘 要随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。110KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）高低压配电系统设计与系统接线方案选择（5）继电保护的选择与整定（6）防雷与接地保护等内容。随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。本回答由网友推荐1、高压软开关充电电源硬件设计2、自动售货机控制系统的设计3、PLC控制电磁阀耐久试验系统设计4、永磁同步电动机矢量控制系统的仿真研究5、PLC在热交换控制系统设计中的应用6、颗粒包装机的PLC控制设计7、输油泵站机泵控制系统设计8、基于单片机的万年历硬件设计 9、550KV GIS中隔离开关操作产生的过电压计算10、时滞网络化控制系统鲁棒控制器设计11、多路压力变送器采集系统设计12、直流电机双闭环系统硬件设计 13、漏磁无损检测磁路优化设计14、光伏逆变电源设计15、胶布烘干温度控制系统的设计16、基于MATLAB的数字滤波器设计与仿真17、电镀生产线中PLC的应用18、万年历的程序设计19、变压器设计20、步进电机运动控制系统的硬件设计21、比例电磁阀驱动性能比较22、220kv变电站设计23、600A测量级电流互感器设计24、自动售货机控制中PLC的应用25、足球机器人比赛决策子系统与运动轨迹的研究26、厂区35kV变电所设计27、基于给定指标的电机设计28、电梯控制中PLC的应用29、常用变压器的结构及性能设计30、六自由度机械臂控制系统软件开发31输油泵站热媒炉PLC控制系统设计32步进电机驱动控制系统软件设计33足球机器人的视觉系统与色标分析的研究34自来水厂PLC工控系统控制站设计35永磁直流电动机磁场分析36永磁同步电动机磁场分析37应用EWB的电子表电路设计与仿真38电路与电子技术基础》之模拟电子篇CAI课件的设计39逻辑无环流直流可逆调速系统的仿真研究40机器人足球比赛图像采集与目标识别的研究41自来水厂plc工控系统操作站设计42PLC结合变频器在风机节能上的应用43交流电动机调速系统接口电路的设计44直流电动机可逆调速系统设计45西门子S7-300PLC在二氧化碳变压吸附中的应用46DMC控制器设计47电力电子电路的仿真48图像处理技术在足球机器人系统中的应用49管道缺陷长度对漏磁场分布影响的研究 50生化过程优化控制方案设计51交流电动机磁场定向控制系统设计52开关电磁阀流量控制系统的硬件设计53比例电磁阀的驱动电源设计54交流电动机SVPWM控制系统设计55PLC在恒压供水控制中的应用56西门子S7-200系列PLC在搅拌器控制中的应用57基于侧抑制增强图像处理方法的研究58西门子s7-300系列plc在工业加热炉控制中的应用59西门子s7-200系列plc在电梯控制中的应用60PLC在恒压供水控制中的应用61磁悬浮系统的常规控制方法研究62建筑公司施工进度管理系统设计63网络销售数据库系统设计64生产过程设备信息管理系统的设计与实现
电气化铁道电能质量综合控制研究 摘要:作为典型的非平衡负载,电气化铁道的牵引负载给公共电网带来的谐波、负序和无功等电能质量问题不 容忽视。静止无功补偿装置(SVC)是一种减小甚至消除无功、谐波以及其他电能质量问题的有效方法。以静止 无功补偿器(SVC)为基础,对电气化铁道的电能质量问题的综合控制进行研究。 关键词:电气化铁道;电网;电能质量;综合控制 1 前言 中国的电气化铁道总里程已经突破2·4万公里, 跃居世界第二。电气化铁道具有运载能力强、行车速 度快、节约能源、对环境污染小等优点,在现代国民经 济发展中起着举足轻重的作用。 但是,由于电气化铁道牵引负载所具有的随即波 动性和不对称性,其给公共电网带来的诸如负序电流、 谐波以及无功功率等电能质量问题也引起了极大的关 注。研究如何利用有效手段治理电气化铁道牵引负载 所带来的一系列电能质量问题,确保电网中其他电力 设备的安全经济运行具有重大意义。 2 电气化铁道牵引供电系统 2·1 概述 我国的动力供电电网电压一般为110kV或者 220kV,通过牵引变压器转换为27·5kV作为牵引动力 机车的供电。现在普遍流行的牵引变压器种类主要有 单相牵引变压器、Y-D11牵引变压器、阻抗匹配牵引 变压器、Scott变压器等。我国电气化铁道采用工频交 流50Hz三相供电单相用电,其负荷牵引电力机车的 功率大,速度、负载状况变化频繁,且具有不对称的特 性,导致牵引电网具有功率因数低、谐波含量高、负序 电流大等特点,不但自身损耗大,而且对公共电网及铁 路沿线的其他电力设备也带来严重危害,必须采取有 效措施加以治理[1]。 2·2 单相变压器牵引供电网 采用单相牵引变压器的牵引供电系统拓扑结构如 图1所示[2]。 单相接线牵引网采用单相变压器供电,供电方式 又分为单相接线方式和V-V接线方式。单相接线牵 引变压器的原边跨接于三相电力系统中的两相;副边 一端与牵引侧母线连接,另一端与轨道及接地网连接。 牵引变压器的容量利用率高,但其在电力系统中单相 牵引负荷产生的负序电流较大,对接触网的供电不能 实现双边供电。所以,这种结线只适用于电力系统容 量较大,电力网比较发达,三相负荷用电能够可靠地由 地方电网得到供应的场合。另外,单相牵引变压器要 按全绝缘设计制造。而单相V-V接线将两台单相变 压器以V的方式联于三相电力系统每一个牵引变电 所都可以实现由三相系统的两相线电压供电。两变压 器次边绕组,各取一端联至牵引变电所两相母线上。 而它们的另一端则以联成公共端的方式接至钢轨引回 的回流线。这时,两臂电压相位差60°接线,电流的不 对称度有所减少。这种接线即通常所说的60°接线。 2·3 三相Y-D11变压器牵引供电网 采用三相Y-D11牵引变压器的牵引供电系统拓 扑结构如图2所示[2]。 三相Y-D11结线牵引变压器的高压侧通过引入 线按规定次序接到110kV或220kV,三相电力系统的高 压输电线上;变压器低压侧的一角c与轨道,接地网连 接,变压器另两个角a和b分别接到27·5kV的a相和b 相母线上。由两相牵引母线分别向两侧对应的供电臂 供电,两臂电压的相位差为60°,也是60°接线。因此,在 这两个相邻的接触网区段间采用了分相绝缘器。 3 SVC静止型动态无功补偿装置 3·1 SVC的发展 静止型动态无功补偿装置SVC是一种先进的高 压电网动态功率因数补偿装置。它通过提高功率因数 来节约大量的电能,同时又起到减少电网谐波、稳定电 压、改善电网质量(环境)的作用。20世纪70年代以 来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容 器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形 式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC 可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电 子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可 以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有 较快的响应速度,它能够维持端电压恒定 3·2 SVC的工作原理及在电网中应用 TCR+TSC型SVC的基本拓扑结构见图3。它由 1台TCR、2台TSC以及2个无源滤波器组成,在实际 系统中,TSC及无源滤波的组数可根据需要设置。 TCR的工作原理是通过控制与相控电抗器连接 的反并联晶闸管对的移相触发脉冲来改变电抗器等效 电纳的大小,从而输出连续可变的无功功率。图3中 两个晶闸管分别按照单相半波交流开关运行,通过改 变控制角α可以改变电感中通过的电流。α的计量以 电压过零点为基准,α在90°~180°之间可部分导通, 导通角增大则电流基波分量减小,等价于用增大电抗 器的电抗来减小基波无功功率。导通角在90°~180° 之间连续调节时电流也从额定到0连续变化,TCR提 供的补偿电流中含有谐波分量[3]。 TSC的工作原理是根据负载感性无功功率的变化 通过反并联晶闸管对来切除或者投入电容器。这里, 晶闸管只是作为投切开关,而不像TCR中的晶闸管起 相控作用。在实际系统中,每个电容器组都要串联一 个阻尼电抗器,以降低非正常运行状态下产生的对晶 闸管的冲击电流值,同时避免与系统产生谐振。用晶 闸管投切电容器组时,通常选取系统电压峰值时或者 过零点时作为投切动作的必要条件。由于TSC中的 电容器只是在两个极端的电流值之间切换,因此它不 会产生谐波,但它对无功功率的补偿是阶跃的。 TCR和TSC组合后的运行原理为:当系统电压低 于设定的运行电压时,根据需要补偿的无功量投入适 当组数的电容器组,并略有一点正偏差(过补偿),此 时再利用TCR调节输出的感性无功功率来抵消这部 分过补偿容性无功;当系统电压高于设定电压时,则切 除所有电容器组,只留有TCR运行。 4 电网电能质量综合控制与治理 4·1 谐波抑止与无功补偿 利用SVC动态无功补偿装置对牵引供电系统的 谐波和无功进行综合治理的关键是SVC最大无功补 偿量的确定和滤波器支路的设计[3]。 SVC最大无功补偿量Qsvc应该和设计线路牵引负 荷的大小相适应,应该按电气化铁道牵引负荷的最大 有功需求以及补偿后对装设地点功率因数或在最大无 功冲击时的最大电压损耗的要求来确定,具体可以按 照式(1)、(2)来计算。 QSVC=(tanφ1-tanφ2)Pmax(1) 式中,φ1、φ2分别为补偿前后110kV电源测功率 因数角;Pmax为电铁负荷最大有功需求。 QSVC=Qfmax-ΔU%Xs(2) 式中,Qfmax为装设地点最大无功冲击;ΔU%为装 设地点最大电压损耗要求;Xs为系统阻抗。 要想达到理想的谐波抑止效果,必须综合考虑FC 滤波支路的设计,既要保证装置的安全运行,又要达到 预计的理想效果。在实际设计中,首先需要根据供电 臂中所含的谐波分量来确定FC滤波支路的组成。由 于在电力牵引负荷的谐波中, 3、5、7次谐波占了很大 的比重,所以FC滤波支路一般由3、5、7次单调谐滤 波器构成。 当最大无功补偿容量和滤波支路的组成确定后, 如何将需补无功容量合理分配到各滤波支路中,这是 非常重要的问题。如果各滤波支路的容量分配不合 理,一方面会使设备安装总容量偏大,另一方面有可能 因为某此滤波回路补偿功率偏小而发生过负荷,对设 备安全运行造成影响。 一些著名的电气公司采用的一些算法如下[6]: 如西门子公司的无功功率补偿按式(3)分配 Qc(h)=QSVCIh/h∑Ih/h(3) 式中,Qc(h)是第h次滤波支路分配的补偿容量;Ih 为供电臂第h次谐波电流。 BBC电气公司按照式(4)分配无功功率 Qc(h)=QSVC∑Ih(4) AEG电气公司则按照式(5)分配无功 Qc(3)∶Qc(5)∶Qc(11)∶Qc(13)=2∶2∶1∶1 (5) 式中,Qc(3)、Qc(5)、Qc(11)、Qc(13)分别为第3、5、11、 13次滤波支路分配的补偿容量。 4·2 负序电流补偿 牵引电力机车产生的大量负序电流给电网中其他 的电力设备的安全、经济运行带来极大影响。SVC静 止动态无功补偿装置在补偿负序和末端电压上有着相 当高的效率。工程应用上可以选择在电网系统和负荷 上都安装SVC[5]。 在电网系统端安装应用SVC来补偿负序电流的 原则是参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws)。不管采 用哪一种牵引变压器,负序补偿的实现分为如下两步: (1)电力因数修正。通过安装电容器件,使得每 相负荷都为电阻性。 (2)参照斯坦梅茨法则(Steinmetz′s laws),AB相 的电阻性负荷G,与BC相的电容性负荷G/ 3以及CA 相的电感性负荷G/ 3互相对称。 电流环路图和相位图分别如图4、5所示: 从图5可以明显看到线电流I·A,I·B,I·C是对称 且正序的,BC相和CA相之间的阻抗负载也可以做到 类似的对称,因此系统中的所有负序电流都可以被补 偿而消除。 现在问题的关键是如何随着牵引负荷的起伏动态 地控制补偿需要的电容和电感器组。急于数字信号处 理器(DSP)的固定电容(FC)和晶闸管控制的电抗器 (TCR)的组合得以广泛应用,如图6所示。得益于 DSP对数据信息的快速处理,补偿所需的电容和电感 参数可以被快速、精确计算得到。 5 结论与展望 本文提出的基于静止动态无功补偿装置(SVC)的 电气化铁道牵引电网电能质量综合控制与治理原理与 方案具有重要的工程意义。电气化铁道的电能质量是 一个突出且严峻的课题与难题,要求我们不断探求新 的综合补偿方法,来综合控制与治理影响电能质量的 无功、谐波、负序等因素,以提高电网电能质量,确保电 网安全、经济运行。 参考文献 [1] 李群湛北京:中国铁道 出版社, 1993 [3] 王兆安北京:机械工业出版社,1999电气化铁道设计手册牵 引供电系统[M] [5] 安鹏,张雷,刘玉田山东电力技术, 2005, (4): 16-19动态无功补偿装置在牵引变电所的应用[J]希望采纳本回答由提问者推荐
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