电力体系谐波监验与谐振过电压情况研究

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1、电力体系谐波监验与谐振过电压情况研究第一章绪论1.1选题背景及意义电能是日常生活中不可或缺的能源。电力系统安全稳定运行的前提是供电公司提供高质量的电能，高质量的电能还有利于提高生产效率和保障居民正常生活。但近年来，随着很多新兴电力电子设备、电弧装置和大量非线性设备的使用，电网中电压波形畸变、电压波动和三相不平衡等电能质量的问题日益严重,导致电力系统谐波污染日益严重[1]。目前，就电力系统运行方式而言，电能质量问题可以大体地分为暂态电能质量问题和稳态电能质量问题。其中，稳态电能质量问题是我们进行电能质量监测的主要对象，主要包括五项指标：谐波电压及波形畸变、电压波动和闪变、供电频率、三相电压不平衡

2、、电压偏差。随着电力市场的逐步完善，电能质量问题越来越受到重视[2]。人们对电能质量的重视贯穿电力系统发展的全过程，并非是在近几年才开始投入精力，只不过早期关注的内容主要局限在频率偏差和电压偏差两个方面。自从八十年代以来，随着电力电子技术的兴起，大量新兴电力电子设备和其它非线性电力负荷被广泛使用，它们的使用使得系统产生大量谐波，对电能质量造成污染。因此，电能质量问题和谐波责任问题就越来越受到电力公司和电力用户重视，主要有三方面的原因：一方面是电力公司为了提高电网效率降低损耗，应用了大量的无功补偿装置和调速电机，导致了系统谐波水平的不断上升，影响电力系统的容量和安全运行；另一方面工厂为了提高自动

3、化水平和产品生产效率而不断地应用电力电子相关设备以及控制装置，它们的性能对电压质量要求很高；最后是电力用户消费自我保护意识的增强和生活质量的不断提高，他们要求使用高质量的电能，这就使得电力公司不得不提高供电质量。只有这样，电力公司才能获得更大的效益。1.2国内外研究现状自1831年法拉第发现电磁感应定律，电能的应用已有将近200年的历史。国外对电能及其质量的关注和研究相对于比国内早许多。目前有关电能质量控制的装置及其监测系统的设计正掀起高潮。1996年IEEE将电力谐波国际学术会议(ICHPS)改名为电力谐波与电能质量学术会议(ICHAP)，把对电能质量的认识放到了更重要的位置。我国从八十年代

4、初，开始对电能质量进行研究，国家技术监督局陆续颁布国家电能质量系列标准，即《供电电压允许偏差》(GB/T12325-90)[3]、《电压允许波动与闪变》(GB/T12326-2000)[4]、《公用电网谐波》(GB/T14549-93)[5]、《三相电压允许不平衡度》(GB/T15543-1995)[6]、《电力系统频率允许偏差》(GB/T15945-1995)[7]。随着新兴电力电子设备和非线性负载的广泛使用，我国越来越重视电能质量的研究。随着对电能质量的研究和关注，国外出现了一些相应的测量仪器。如美国福禄克公司生产的Fluke43型手持式供电质量分析仪，具有维修电力系统、排除供电故障和诊断

5、设备故障的功能。国内在这方面的发展虽然很快但还是存在一定的差距，早期国内研制的监测装置大多是基于单片机或工控机实现的，现在逐步采用DSP以及ARM等处理器。值得注意的是，目前国内设计的监测装置对电压骤降等问题仍没有给予足够的重视。目前，有关电能质量方面新技术的研制和发展是很多国内外专家所关注的。国内在电能质量控制方面的研究大多局限于谐波问题。已经提出并开发了一些补偿装置，这些装置主要用来改善和提高电能质量，其中包括有源滤波器(APF)、电能质量综合补偿装置(UPQC)、动态无功补偿装置(SVC)等。第二章电力系统谐波与谐振2.1傅里叶级数和谐波人们可以把产生波形畸变的设备看作是其产生的电压和电

6、流之间存在非线性关系，该非线性关系可能导致以下几种畸变形式：存在一个周期稳态，其畸变波形可以用傅里叶级数表示并且基波频率等于系统频率。存在一个周期稳态，其畸变波形可以用傅里叶级数表示并且基波频率等于系统频率的约数。介绍谐波相关基本概念。谐波产生机理，谐波产生的根本原因是电力电子装置和非线性负载；谐波源，主要包括静止无功补偿器，变流器，电弧炉等；谐波特性，对称性、相序性、独立性，进行谐波分析时结合相应特性可以简化计算；并讨论了分析谐波时常用的几种方法：频率扫描法、电流源法、时域分析法，目前常用的方法是频率扫描法和电流源法；谐波引起的谐振以及对系统的影响。谐振分析常采用频率扫描法，但由于系统内部含

7、大量感性和容性元件，并且他们之间存在耦合，因此，本文使用了一种可以对系统内部元件进行解耦的谐振分析法模态分析法。电力系统元件模型建立。使用频率扫描法和谐波潮流分析的前提是建立合适的网络导纳阵，要想建立合适的导纳阵必须对谐波下系统各元件精确建模。因此，对系统各元件进行准确建模是非常有必要的。本文在总结和实践了各种方法之后，得出了对各元件建模比较准确的方法。最后介绍了模态分析法和谐波潮流算法的流程图。