如何改善电能质量

电力18讯：    
1北京电力公司调度通信中心 2北京电力海淀供电公司  金广厚 李国强

现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，随着科学技术和国民经济的发展，对电能质量的要求越来越高。电能质量的指标若偏离正常水平过大，会给发电、输变电和用电带来不同程度的危害。

1 电能质量的监测

对电能质量进行监测是获得电能质量信息的直接途径，虽然这方面的监测仪器已不少，但大多数只局限于持续性和稳定性指标的监测，而传统的基于有效值理论的监测技术由于不能精确描述电能质量，因此需要发展满足以下要求的监测技术：

能捕捉快速（ms级甚至ns级）瞬时干扰的波形。因为许多瞬间扰动很难用个别参量（如有效值）来完整描述，同时随机性强，因此需要采用多种判据来启动量和装置，如幅值、波形畸变、幅值上升率等。

需要测量各次谐波以及间谐波的幅值、相位，需要有足够高的采样速率，以便能和得相当各次谐波的信息。

建立有效的分析和自动识别系统，使之能反映各种电能质量指标的特征及其随时间的变化规律。

2 改善电能质量的措施

改善电能质量措施的研究涉及面很广。为减少频率和电压偏差，应实施电网调度自动化、无功优化、负荷控制以及许多新型的调频、调压装置的开发和应用。

近几年在全国范围内进行的城乡电网改造工程，是提高电能质量的重要措施。在抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡方面，目前已有几种装量可供选择，例如技术已相当成熟的无源滤波器、静止无功补偿装置（SVC）等。

随着高性能的电力电子元器件（例如GTO、IGBT、LTT等）的出现，美国专家提出了柔性交流输电（FACTS）技术。目前主要的FACTS装置有：静止无功补偿器（STATCOM）、晶闸管控制的串联投切电容器（TSSC）、可控串联补偿电容器（TCSC）、统一潮流控制器（UPFC）等。其中串联补偿装置，如TSSC，TCSC等能使输电线路的阻抗变小，相当于缩短了输电线路的长度，因此是提高系统输送容量和暂态稳定性的重要手段，而并联补偿装置――STATCOM，通过与系统进行无功功率交换，以维持线路电压恒定，因此是抑制系统电压波动、闪变和提高系统稳定性特别是电压稳定性的有力工具；UPFC则综合了串、并联补偿的功能，能对线路电压、阻抗、相位进行控制，从而实现控制潮流、阻尼振荡、提高系统稳定性等多种功能。作为FACTS技术在配电系统应用的延伸――DFACTS技术已成为改善电能质量的有力工具，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。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-STATCOM）、静止同步串联补偿器（SSSC）等。其中APF是补偿谐波的有效工具；而DVR通过自身的储能单元，能够在ms级内向系统注入正常电压与故障电压之差，因此是抑制电压暂降的有效装置。

3 电能质量的管理

电能质量的好坏，管理工作是不可忽视的环节，为此须进行下列工作。

将电能质量的监督正式纳入电力生产轨道，同时建立国家、各省、地市3级电能质量管理体系。作为电能质量指标的电压和频率偏差，基本上由各级电力调度部门进行日常监管，这方面已制定了一些规程、导则(例如调度规程、无功和电压管理导则)。谐波、电压波动和闪变以及三相不平衡同用电负荷的关系较密切，这三个指标难以做到实时监督，一般应由试验部门定期组织测量。现在有必要在国家质量监督部门领导下建立国家级电能质量检测中心，作为电能质量监管的技术归口单位。各网省、地市可以建立相应的电能质量检测站。

电能质量标准工作决不能仅停留在订出几个国家标准，国标贯彻执行中还会出现许多需要进一步明确的问题。这些问题有的属于组织管理方面的，有的属于技术性的。例如，要建立电能质量管理体系，必须先由电力主管部门制定电能质量监督管理办法，明确各级职责；涉及用户干扰指标的分配、干扰的预测计算、电能质量改善措施的选择、监测仪器的技术要求以及检验方法等，均需制定相应技术导则或规程作为执行的依据。