现代电能质量控制技术的发展综述

　关键词：现代电能质量；控制技术；质量问题；空间矢量
　　中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）2-0115-01
　　现今电力行业内所说的电能质量主要包括四个方面，即电压质量、电流质量、供电质量、用电质量。电压质量是指供电企业所供电能的实际电压是否与额定电压相符；电流质量是指供电企业所供电能的电流恒定频率和正弦波形是否符合用户的要求；供电质量可分两方面，其一是电压质量以及供电的可靠性，其二是指供电企业的服务质量、电力价格等；用电质量也包括两方面，一是用户是否按时、如数缴纳电费，二是电流质量。总体来说，电能质量是指上述各个方面质量的综合描述。而就现今我国电能质量来说，在很多方面还存在着不足，影响着电力事业的进一步发展。针对这种情况，我国电力企业必须要加强对电能质量的控制。文章首先分析了致使现代电能质量问题出现的原因，然后再探讨了如何加强对现代电能质量的控制。
　　1 致使现代电能质量问题出现的原因
　　致使现代电能质量出现问题的原因有很多，主要可归为三个方面：①电力系统元件存在着很多非线性问题。这类问题主要是指电气元件产生的谐波电流，一般来说多出现在发电机、变压器以及直流输电方面。其中，直流输电是电力系统中最大的谐波源。②非线性负荷。非线性负荷在工业用电以及生活用电中占据了极大的比例，同时它也是谐波问题的主要源头之一。现今常用的电弧炉就是主要的非线性负载，其谐波是由电弧非线性以及起弧的时延引起的；人们日常生活中所用的荧光灯也是非线性的，也会引起严重的谐波电流。另外，大功率变频装置也会产生极为严重的谐波电流，引起电网污染，降低功率因素。③电力系统的故障。电力系统在长期的运行中难免会出现一系列故障，常见的故障有短路、误操作、雷击等自然灾害，这些因素都会导致电能质量下降。另外，在电网发生故障时，励磁系统的工作状态以及发电机的工作状态会发生极大变化，这种变化也会影响到电能质量。
　　2 现代电能质量的控制技术
　　随着人们生活质量以及经济发展水平的提升，对电能质量的要求也日渐提高。鉴于这种情况，相关单位必须要进一步研究电能质量的控制技术。
　　2.1 谐波治理技术
　　近年来，大量非线性负荷产生的谐波电流对电能质量有着极为严重的影响，针对这种情况，必须要采取有效的方式进行处理。目前常用的处理设备是基于高频电力电子技术的有源电力滤波器（APF），该设备被行业内公认为消除谐波电流最具效果的设备之一。与以往的设备相比，有源电力滤波器具有抑制闪变、自动跟踪补偿变化的谐波、补偿各次谐波、补偿无功等优点，这使得其被广泛的应用于我国电能质量的改善工作中。根据有源电力滤波器与电网连接方式的不同，可将其分为串联型有源电力滤波器、并联型有源电力滤波器以及混合型有源电力滤波器三种，目前在电网中应用最多的是并联型。
　　2.2 不间断电源
　　所谓不间断电源，是指当交流供电突然中断时，立即将蓄电池中的直流电转化为交流电，以此确保电源的不间断供电。现今这种技术在医院、学校、工业生产、通讯、网络设备、国防等领域得到了广泛的应用，为保证电能质量做出了巨大的贡献。一般来说，不间断电源主要是接在供电电源与非常重要的负荷之间，当市电处于正常的供电状态时，不间断电源可以对交流市电进行稳压处理以后再传输给用户，此时不间断电源起到了稳压器的作用。与此同时，不间断电源还可以向机内的蓄电池充电；当市电突然中断时，不间断电源能够立即将其蓄电池中存储的电流转化为交流电，向用户继续供电，确保用电负载能够继续正常的工作。简而言之，不间断电源是一种能够对重要负载起到保护作用的装置。因为不同不间断电源所采用的蓄电池容积不尽相同，故而其供电时间也存在着一定的差异，有的仅仅只能支持几小时，有的却可以支持几天。
　　2.3 PID控制技术
　　PID控制器的结构比较简单，操作方便，而且可靠性高、稳定性强。当无法完全掌握被控制对象的参数以及结构时，可以采用PID控制技术。这种技术也存在着一定的缺点，比如抗负载扰动的能力很弱、响应有超调、对系统参数的摄动能力差等。
　　2.4 无功功率补偿技术
　　这种技术与有功功率补偿类似，都对提高电能质量有着极大的作用。STACOM（静止同步补偿器）是当前无功功率补偿中应用的主要设备，它主要是采用大功率电子器件（比如GTO、IGBT等）组成的自换相变流器。STACOM技术是当前电力行业发展的主要技术，是国内外研究的热点技术之一。其具备容量大、经济适用、体积小、连续性调节、响应度快等优势，对抑制阻尼系统振荡、电压闪变，维持节点电压，提高电力系统的稳定性有着极其重要的作用。
　　2.5 动态电压调节器
　　动态电压调节器是串联型电能质量调节装置的一种，其主电路的组成主要包括四个部分，即输出滤波器、直流存储单元、逆变器以及串联变压器。从某种意义上来说，它可以被当作串联在电力系统中的一个动态电压源，只要使用适当的手段，就可以将对负荷电压造成影响的各种负面因素抵消，比如谐波、电压不稳等。另外，因为动态电压调节器补偿的只是因干扰而缺失的部分系统电压，无需承担负荷的全部电压，故而能够有效的降低成本造价。
　　除了上文所描述的几种电能质量的控制技术以外，另外还有固态切换开关、统一电能质量补偿装置、柔性交流输技术、空间矢量控制、模糊逻辑控制、用户电力技术等手段可以提高现代电能质量。具体而言，选用何种技术提高电能质量，关键是要对供电地区的实际情况进行全面的分析和研究，如地形、气候、负载等。
　　3 结 语
　　总而言之，随着我国社会主义市场经济的进步和发展，电能质量的高低对我国经济生产以及人们生活水平的提升影响极大，我国电力部门必须要对电能质量控制技术进行全面的研究和创新，提高其控制效果，保证电能质量能够满足社会生产以及人们生活所需。
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