电力系统非正弦和非平衡运行状态功率定义与测量的研究

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1、西南交通大学硕士学位论文电力系统非正弦和非平衡运行状态功率定义与测量的研究姓名：黄晓青申请学位级别：硕士专业：系统工程指导教师：王晓茹20060501匿南交通大学硕士研究生学位论文第l页摘要单相正弦电路或三相平衡正弦电路中，有功功率、无功功率、视在功率和功率因数的概念非常明确。但当电压或电流中含有谐波，或三相电路非平衡时，传统的功率概念无法正确地对所有功率现象进行解释和描述，所以建立包含波形畸变和电路非平衡情况时的功率理论成了电力系统分析与测量的一个重要基础性课题。另外，无功功率和电压的控制对提高系统安全经济运行有重要意义，而有效的无功功率和电压控制取决于无功功率的准确

2、测量。电力机车是单相整流负荷，它在消耗电能的同时向电气化铁道牵引供电系统注入大量的高次谐波和负序电流，既影响电力系统的安全运行，又导致传统基于单相正弦电路或三相平衡正弦电路的无功功率定义及其测量的不适应性。本文主要研究了非正弦非平衡的电力系统无功功率理论，并应用于电气化铁道牵引供电系统无功功率、功率因数的测量。本文阐述和分析了目前使用的正弦、非正弦和平衡、非平衡的三相系统的功率定义；证明了由Budeanu定义计算的总无功功率Q。用来计量无功功率存在误差；阐述了常用的无功功率测量算法，研究了谐波对测量算法、对有功电能表、无功电能表的影响及无功对有功电能计费的影响。IEEE

3、std1459—2000是IEEE关于正弦、非正弦和平衡、非平衡情况下，测量用电能量定义的暂行使用标准。本文对其进行了分析和阐述。从线损与视在功率平方的关系证明了有效视在功率的科学性，根据有效视在功率的定义，通过功率三角关系得出了三相非正弦非平衡系统的非有功功率，即广义无功功率。指出目前常用的矢量视在功率、算术视在功率不能准确反映线路实际损耗，用于计算功率因数时造成较大误差，在三相非正弦非平衡系统测量中建议采用有效视在功率定义和对应的非有功功率与功率因数。在进行有功功率、无功功率和功率因数的测量时，电气化铁道牵引供电系统口，芦供电臂分别看作三相系统的4，6相，接地线为三

4、相系统的c相，构成口，6，c三相菲平衡的系统。以德昌和泸沽牵引变电所提供的典型数据为例，针对该三相非平衡系统，对几种常用功率定义和IEEEStd1459—2000试行标准中定义进行了对比分析，分别在牵引变压器的低压侧和高压侧进行了功率和功率因数的计算，分析了无功功率、视在功率和功率因数结果的差别，证明了用试行标准中的有效视在功率定义及广义无功功率定义更合理。关键词：非正弦；非平衡；无功功率：视在功率；功率因数；电力系统西南交通大学硕士研究生学位论文第1lI页1459—2000．“DefinitionsfortheMeasurementofElectricPowerQua

5、ntitiesUnderSinusoidal，Nonsinusoidal，Balanced，orUnbalancedConditions”，presentsthelimitationsoftradition81definitionsandtheimproVementsofeffectiveapparentpowerintheIEEETrial—UseStandardaccordingtotherelationbetweenline10ssandapparentpower，thendefinesthenonactivepowerof3一phasenon—sinusoida

6、lunbalancedsyst鲫，ascanbealsocalledgeneralizedreactivepower．PointsoutthearithIIleticapparentpOwerorthevectorapparentpowerwhichextensivelyusedcannotreflectexactlythe1inepractical10ssandbringerrorformeasurement．Sothisthesisproposestousetheeffectiveapparentpower，non—actiVepo哪erandpowerfactor

7、tomeasurepowersin3一phasenonsinusoidalunbanlacedelectricpowersvstem．At1ast，thisthesisproposesthatpowersupplysystemoftractionisregardedasanunbalanced3一phasesystemwhilemeasuringactiVe一，reactive—powerandpowerfactor．ThesimulationisperformedusingthedataprovidedbyDechangandLugus