分析探讨电能质量的控制技术

前言

近年来配电系统电能质量控制技术得到了长足进步，其中最有代表最有影响的有，配电系统静止无功补偿装置(DSTATCOM)，有源电力滤波器(APF)，电力系统数据的适时监测(SCADA)，动态电压调节器(DVR)。

(一)配电系统静止无功补偿(DSTATCOM)

用电系统中存在着很多的快速冲击负荷电流，如中高频电炉，大容量电机高感抗负荷突然启动，会造成电压闪变，引起配电系统电流及电压的不平衡，传统采用静止无功补偿器(SVC)来抑制电压闪变，但SVC的响应速度慢(几十毫秒)，抑制闪变率难以达到50%以上，与其相比，采用PWM控制的与电力系统并联的电压源变流器即配电系统静止无功补偿装置(DSTATCOM)具有动态响应速度快，补偿电流不依赖系统电压，谐波抑制能力强，抑制电压闪变效果好，有功损耗小等优点，因此DSTATCOM装置逐渐取代SVC装置得到广泛应用。

(二)有源电力滤波器(APF)

在电力系统中，不受控制的谐波电压和谐波电流是影响电能质量的最主要原因。首先用准确的均方根值测量仪器仪表对电路及中性线定期测量，进行谐波调查。加强对用户输电线路电能质量的测量和检查，定期对输配电系统进行检测、对比，特别是中低压系统，找出谐波产生和发展的规律。谐波污染的抑制和防治措施根据装置工作原理不同又分为无源滤波器和由电力电子设备组成的有源滤波器。无源滤波装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用。

(三) 电力系统数据的适时监测(SCADA)

电力系统中，动态电能质量问题是近年来伴随高新技术发展而暴露出来的问题，研究电力用户对电能质量的敏感性和应激性可以为选择合适的补偿方式提供重要依据，同时也为电能质量标准的制定提供重要的参考。对现场动态数据进行质量监测的SCADA系统是配电管理系统的研究方向。现场数据不但包括功率、电压、电流等测量数据，还包括分合闸、过流、速断等操作及事故所产生的事件数据。当发生事故而导致跳闸时，还要记录现场的故障录波数据，可见，需要通信的数据量是一般工业控制中所无法比拟的。由于电力系统现场数据的变化非常快，一次过流可能只维持十几毫秒，数据稍纵即逝，所以对数据的实时性、通信速度的要求是非常高的。

监控系统底层数据可靠、高效的通信是系统可靠性的关键，是设计监控软件的重点。一些现有的软件将数据通信、处理和监控都做在一个软件中，虽然显得直观紧凑，但系统的升级改进却十分不便，一个微小的改动都要对全部系统进行重新整理，因此，采取模块化结构是一种比较好的选择。

在一个大型电力监控系统设计中，硬件上采用通信站和监控站分开的独立方式，软件上将底层通信软件从监控软件中分离出去，在通信站中独立工作，通信站专门负责底层现场实时数据的采集，并和上层监控站进行双向数据通信。由于通信站的独立，使上层监控站的任务大大减轻，不但提高了底层的通信速率，还加快了监控界面的数据刷新速度。如果下层仪表数量很多，可以在通信站上采用多路双口RAM智能通信卡，并扩充为多个串口，进一步提高底层通信速度。这样，才能及时有效地提高电能输送质量。

(四)动态电压调节器(DVR)

DVR相当于一个串联在配电系统中动态受控的电压源，采用适当的控制方法可以使该电压源输出抵消电力系统扰动对负荷电压造成的不良影响，如电压跌落、电压不平衡及谐波等。当直流侧能量通过从系统整流获得时，在系统侧即使发生单相故障，其它两相仍可以提供电能来维持DVR的正常运行，补偿长期的电压跌落也成为可能。如果在直流侧电容两端并联蓄电池，或采用大容量电容储能，该装置还可起到UPS的作用，即在系统侧发生短期故障时可以向负荷提供一定时间的功率。采用合适的拓扑结构，DVR可以综合地治理配电系统中的动态电压质量问题如跌落、浪涌和稳态电压质量问题 (如谐波、波动、三相不平衡)，是一个多目标的电压质量综合治理装置。

另外，配电系统电能质量控制技术还有不间断电源(UPS)，统一电能质量控制器(UPQC)，固态切换开关(SSTS)，分布式发电系统(DG)等。

结语

随着高新技术产业的发展，以及信息技术在社会各个领域的应用，电能质量问题日益引起人们的广泛关注。实现发电、输电、供电、用电、客户售电、电网分级调度、综合服务等电力产业全流程的智能化、信息化、分级化互动管理将是未来电网质量提高的发展趋势。