非正弦非平衡电力系统视在功率研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第12期继电器Vo1．34No．12302006年6月16只RELAYJun．16，2006非正弦非平衡电力系统视在功率研究黄晓青，王晓茹，王德林，张丽(西南交通大学电气工程学院，四川成都610031)摘要：电力系统中非线性元件的急剧增加。造成电流电压波形的畸变和不对称日益严重。尽管非正弦波形下有功功率的定义已确定无疑，但视在功率的定义存在争议，导致功率因数的差异。对工业界广泛使用的算术视在功率和矢量视在功率与IEEEI459—2000试行标准中有效视在功率的定叉进行了对比分析，通过线损和视在功

2、率的关系证明了传统定义的局限性和有效视在功率定义的科学性；以三相不对称的牵引电力网为例，根据德昌牵引变电所实测数据进行了仿真试验，通过计算结果的分析，证实了有效视在功率在实际应用中的现实意义。关键词：非正弦；非平衡；视在功率；功率因数；电力系统中图分类号：TM76文献标识码：A文章编号：1003-4897(2006)12-0030-05有功功率／v、视在功率s等进行了详尽的定义。A．0引言E。Emanuel在文献[11]中，将目前工业界广泛使用在单相和三相正弦对称系统中，有功功率、无功的算术视在功率和矢量视在功率与IEEE1459—功率、视在功率的定

3、义得到广泛认同并沿用至今。2000试行标准中有效视在功率的定义进行了对比但在过去的几十年中，随着电力电子技术的发展，电分析，通过诸多例子证明无论负载是线性还是非线力系统中的非线性元件急剧增加，造成电压和电流性、平衡还是非平衡，只有有效视在功率能满足波形的畸变和不对称日益严重。尽管非正弦波形下△P一0+6sj。有功功率的定义已确定无疑，但传统的视在功率的本文介绍了单相和三相电力系统的算术视在功定义已不适用于现代电力系统分析的现状。近几率和矢量视在功率以及IEEE1459—2000试行标准年，国内外很多文献针对非正弦情况下功率定义进中有效视在功率的定义，

4、指出了算术视在功率和矢行了大量研究，根据功率定义的不同适用范围，量视在功率的局限性；同时通过视在功率与线损的将功率理论分为三类¨：第一类适用于谐波和无功关系证明了有效视在功率的有效性和科学性，并以功率的辨识；第二类适用于谐波和无功功率的补偿德昌牵引变电所提供的数据为依据，构造了三相不和抑制；第三类适用于仪表测量和电能的管理、收费对称系统，分别在牵引变压器的低压侧和高压侧进等。但到目前为止，在多相系统负载不平衡或电流行了仿真试验，用不同视在功率定义进行了计算，对电压非正弦情况下，视在功率定义尚未得到统一，视视在功率和功率因数结果的差别进行了分析，证明在

5、功率计算公式的不同，使得计算出的功率因数存在实际系统中，有效视在功率的平方能很好的满足在很大差别，不能正确反映电气设备的利用率、有效与线损的线性关系，能较准确地估计线路损耗。地降低线损，不能为功率因数的提高提供科学依据。l单相非正弦系统功率和功率因数定义而电力系统中线路损耗△户和视在功率S的平方近似满足线性关系△尸一0+6s。，这一特性可以作为正1．1单相系统非正弦波形下有功功率、视在功率和确定义视在功率的依据l1l1j。功率因数美国电子与电气工程师学会(IEEE)试行标准设单相电路非正弦波形下的电压和电流分别表1459—2000是IEEE非正弦工作

6、组(IEEEWorking示如下GrouponNon·sinusoidalSituations)总结了数年来功率定义的研究成果，对Budeanu提出的功率定义进行了完善和扩充，基于用户使用电能计费、工程经济决策和主要谐波污染测量的目的，对有功功率P、非维普资讯http://www.cqvip.com黄晓青，等非正弦非平衡电力系统视在功率研究31其中：(t)是瞬时电压，是第h次谐波电压有效或者Q=Q+Qh+Q。值，是第h次谐波电压初相角，(t)是瞬时电流，利用Budeanu的分解，可以将算术视在功率5，是第h次谐波电流有效值，是第h次谐波电流和矢量视在

7、功率5写成：初相角。5A=5+5b+5，5v=+Q+D(6)单相电路非正弦波形下有功功率(又称平均功式中：S=、獗，5=、獗，率)定义为：S=~／P+Q+D，P=P+Ph+P，QB=Q+P删cos(2)QBb+QB，DB=DB+JDBb+DB。反映了电路中消耗的能量，具有清晰的物理意义。相对应的两个功率因数如下：DD视在功率定义为：PFA=，PFv=(7)rI一uAuV5√”√￡“(3)3算术视在功率和矢量视在功率的局限性是电压的有效值与电流的有效值的乘积，用来表示分析某些电气设备的容量。系统有功功率和视在功率的三相平衡系统中如图1所示，电压源三相正

8、弦比值称为功率因数用P表示：对称，线电压UI=110kV，线路阻抗ZI=+jtolf=PF=(4)1O．5+