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检测设备

基于电网中的谐波研究

更新时间  2021-07-01 09:38 阅读
本文摘要:电能在众多能源中,由于具有更容易传输、切换和掌控等类似优越性,在人类的日常生活、生产活动中被普遍用于。电能的普及用于早已沦为一个国家在在现代工业社会发展程度的最重要标志。 电能归属于二次能源,与煤炭、石油以及天然气等一次能源具有很大有所不同,它是一种由发电、电缆、配电和用电系统,以及设施的调剂系统联合保证质量的一种商品。任何一个环节或者一个设备经常出现问题,都会影响电能,毁坏其质量。较好的电能质量意味著优质的供电。

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电能在众多能源中,由于具有更容易传输、切换和掌控等类似优越性,在人类的日常生活、生产活动中被普遍用于。电能的普及用于早已沦为一个国家在在现代工业社会发展程度的最重要标志。

电能归属于二次能源,与煤炭、石油以及天然气等一次能源具有很大有所不同,它是一种由发电、电缆、配电和用电系统,以及设施的调剂系统联合保证质量的一种商品。任何一个环节或者一个设备经常出现问题,都会影响电能,毁坏其质量。较好的电能质量意味著优质的供电。

为了详细描述电能质量,一般将其明确分成以下几方面:(1)电压质量:体现系统向用户获取的实际电压与理想状态应当分配给用户的电压偏差。需保证用户获得的电压符合标准,以确保用户用电设备在额定状态工作。

有所不同的电压等级。对于有所不同的电压等级有各自有所不同的标准。

(2)电流质量:电流的质量和电压的质量是密切涉及的,因为电压和电阻要求了电流,二者任何一方经常出现问题,都将造成电流不符合标准。严苛符合要求的电流是与电压向角无偏差且没谐波的正弦波。(3)供电质量:一方面指供电部门的服务质量,如对用户建议滋扰的处置情况、电价的合理半透明公开发表等等;还有一方面指供电部门电力供给的质量与可信。保证用户及时获得所需的供电。

(4)用电质量:一方面指用户的消费电能缴纳情况,另一方面也所指用户的用于电力情况。今年来我国工业飞速发展电网更加可观,电力市场中电能质量带给的问题沦为妨碍国民经济发展的绊脚石,更加多的引发供电方及用电方的注目。

国家电力涉及部门也制订了关于电力的政策和法规,拒绝电力部门在符合用电负荷的用电市场需求的同时,还要确保安全、可信、经济而且高质量。这是电力涉及部门构建运营的条件,也是做社会公益性企业的途径。但是由于电力系统的复杂性,构建高质量的供电只靠电力部门是无法构建的,从电能特殊性及电能质量问题考虑到,有如下几个特点:(1)电能无法储存,生产的同时展开着消耗。有所不同时刻,有所不同节点的电能质量情况也有所不同,无法指出某一时刻的电能质量就是系统的供电质量。

而有所不同的用户在有所不同的时刻对电能质量的影响和拒绝也是有所不同的,对电能质量的拒绝在空间和时间上正处于变化中。(2)电能从生产到消费有几个环节。

电力系统运营的过程中,无论运送、分配、切换等环节哪个环节出有了问题,都会使电能质量不符合标准,其中有些电能质量问题是由于多个环节导致的。不符合标准的电能又不会对各个环节造成危害。甚至有些电能质量问题往往是由多个电单位不存在阻碍引发的。(3)用户的用电也影响着电能质量。

在系统供电符合标准的情况下也不会导致电能质量问题,原因就是用户的问题,用户用电对电网造成了伤害。由于不存在以上特点,电力系统中优质的电能质量问题是由供、赢、用电企业联合确保的。

目前,供电单位对电能质量的注目主要有以下几方面:(1)电力装置飞速发展,在整个系统中不存在着种类多样、数量极大的仪器电子元件,这些元件很更容易受到电磁干扰产生伤害等问题,因此此类元件严格要求高标准、高质量的电能。(2)更加多的非线性装置及变流元件被应用于,造成电能质量受到相当严重伤害,给电网导致污染,给整个电力系统的安全性、可信、经济运行带给相当严重的威胁。(3)电力系统包括多个环节,是一个统一的整体。局部电网经常出现电能质量问题,不仅给所在区域造成危害,还不会导致整个电网大范围的事故。

一方面,电力系统必需向用户获取高质量的电能,即使用户所含谐波源。令其一方面,所含谐波源的用户其设备的运营不会给电网带给电能质量问题。(4)用户更加注目供给电能的质量问题。现在很多用电设备对电能质量拒绝很高,给给电能的不合格不仅阻碍设备的长时间运营,相当严重的电能质量问题甚至不会导致用电设备的损毁。

电能作为一种类似的商品也不存在着质量问题是不争的事实,但供电方与用电方对电能产生质量问题的原因与责任不存在着偏差。车站在各自的立场,把责任几乎归咎于给分开一方是不缜密的处理方式。

很多实践证明,电能质量问题的产生是多方面的,某些情况下是电力部门的责任没供给高质量的电能,有些时候可以指出是用户的责任,当然某些电能质量问题还有可能是双方联合的责任。高质量的电能是双方联合的拒绝。在电能质量还包括的所有评价内容中,谐波含量可以指出是最重要的一项,国家电力涉及部门对其展开了详尽的定义,并对其限值及其污染计算出来等具有严苛的规定。

其对电网的安全性经济运行危害相当大,也引发了大量专家学者普遍了解的研究。系统中不存在的数量极大的非线性阻抗是导致谐波污染的主要原因,非线性阻抗运营能将产生的谐波流经到电网危害其他设备,是导致电能质量不佳的最重要原因。谐波作为电能质量问题的一种,也不存在着责任区分问题。某个非线性用户将产生的谐波电流流经电网,流经谐波阻抗产生谐波电压,必要导致公共连接点所连其他用户的电能质量问题,甚至不会引发电力事故。

若早已取得谐波源的方位、容量等信息,可以采行涉及措施提高处置,制止其影响其他用户。但随着经济的发展电网渐渐可观,谐波源也更加简单,无法精确定位。因此,为了提高电能质量,并做明确责任区分,谐波源识别技术及升空水平估计的研究是完全必要的。

谐波源观测技术,一般可分成谐波源定性识别及定量估算。谐波源的定性识别一般是将系统分成用户外侧和电源外侧,主要判断出有哪一侧是主导谐波源,即对公共点的谐波畸变贡献大,而定量估算即分析用户的明确谐波升空水平。在电网的实际运营中,某个区域相连于一个公共结点的谐波源有可能多处,导致谐波污染是多方面的联合起到结果。

因此研究谐波源定位方法,找到主要谐波污染源及对升空水平展开分析,对责任区分及确保电能质量有最重要意义。1.2国内外研究现状(PresentSituationofDomesticandForeignResearch)随着现代电力技术的飞速发展,种类多样的电力电子设备投入使用,其中有大量的设备归属于非线性负荷,其严重影响到电力系统的供电情况,导致谐波畸变更加低。国家电力部门为确保公用电网电能质量,容许各方对电网导致谐波污染,施行了关于公用电网谐波的涉及电能质量标准,并拒绝对非线性用户终端电网展开评估。国内外很多学者在谐波源定位、预防以及评估等领域做到了研究并明确提出很多思路,但仍然不存在一些问题得到共识,谐波源识别就是其中之一。

近期的谐波源识别技术很多还在理论研究,应用于到实际还有问题必须解决问题。目前,该技术主要分两个层面,一是定位,而是定量。定位将要整个系统分成两侧——用户外侧和电源外侧,通过各种参数指标,判断出有哪一测量是主要的谐波源,即对公共连接点导致的谐波畸变贡献大。

而定量,是目前研究较多的,其目的是分析各个用电单位的谐波污染水平。1.2.1谐波定性识别定位即定性识别分析,理论研究众多实际应用于普遍风行的是基于功率潮流谐波源识别方法。文献[XXX]明确提出了根据军功功率方向辨别主谐波源的方法,该方法是最传统的而且被普遍运用到实际工程中。其定义从电源侧到用户外侧的方向为军功功率于是以方向,通过测量电源侧及用户外侧的公共连接点处谐波电压、电流数值计算出来军功功率符号,如果符号为于是以,则指出电源外侧相比用户外侧是主要的谐波源;如果军功功率为负,则证明用户外侧升空的谐波水平低。

根据电路理论,电压相角劣影响军功的传输,而幅值要求力阻的传输,所以有学者在文献[XXX]提及了用力阻的流向来识别主要谐波源,其模型与原理与军功相近,通过测量得出结论力阻符号进而辨别主谐波源。上述方法在某些工况能辨别出主谐波源,但文献[XXX]认为了他们的不合理性。

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二者都不受谐波源角度的影响,辨别不存在盲区,其中无功功率方向法还不受谐波阻抗的容许。为了解决问题上述功率方向法的严重不足,学者徐文元等在文献[XXX]中,明确提出了临界电阻法,该法指出电源外侧谐波电压所产生的无功功率为电源外侧的谐波电压与公共连接点的谐波电流联合起到的结果,并且假设消耗掉谐波所产生的力阻必须某个电阻值,将该电阻值与整个系统电阻的大小展开较为。若前者大,则电源外侧电压较小,那么对应的谐波升空水平也较高;若后者较小,则用户外侧电压较小,用户对公共连接点的谐波负起主要责任。

该法也有辨别盲区,但对无功功率法的缺点有了改良。很多学者明确提出了基于谐波阻抗识别谐波源。

其中文献[XXX]明确提出了基于微分方程法。若用电负荷的电阻关系随时间变化为线性的,则回应加于该用电负荷上的电压与电流比例关系仍然是相同的,即使系统电压早已再次发生了畸变。

这时,解释该用电负荷呈现出线性性质,负荷外侧没谐波源;忽略,若用电负荷的电阻关系经常出现了非线性变化,则解释此负荷外侧所含谐波源。文献[XXX]明确提出了分离出来“畸变负荷”的方法,该方法明确提出了“畸变负荷”与“非畸变负荷”的概念,指出“非畸变负荷”在任何电流情况下都会引发电压的畸变。在频域下PCC点的电压与负荷非畸变电流是线性关系,而且无论频率如何变化。

文献[XXX]提及了基于谐波状态展开谐波源识别,利用谐波电压或谐波电流为状态变量(估计量),再行指定功率、电压或电流作为量测量,创建量测矩阵,根据量测情况,采行有所不同的方法解法状态变量、量测量以及量测矩阵之间创建的线性状态方程展开定位。其中文献[33]明确提出以谐波电流为状态变量,支路视在功率为量测量,构成广义逆解法方程组,利用大于二乘辨别支路否流经军功功率来判断该支路否不存在谐波源,该方法由于基于功率法展开量测不存在争议。

文献[34]挑选谐波电压为状态变量,挑选谐波电流为量测量展开谐波状态估算,较小的系统数据量极大计算出来不便,另外随着测量点数目的激增经济上费用过低。随着科技的发展GPS技术日益成熟期,文献[35]利用动态数据采集技术展开实时测量,明确提出向量测量单元谐波状态估计法,该方法初始的方程较简单,一般先对量测方程展开优化处置。

另外,近些年随着科学的变革,谐波源定性识别还使用了神经元网络算法。文献[XXX]明确提出使用对神经元网络展开训练,将人为设置的谐波源电流频谱与萃取的输出外侧电流信息展开对比,通过适当的判断原则超过定位谐波源的目的。1.2.2谐波定量估算谐波源污染水平分析,主要注重的是谐波阻抗的计算出来。

分析谐波源污染水平的分析方法可以分成“介入式”和“非介入式”。“介入式分析法”由于转变了系统长时间运营工况,往往对系统导致有利影响。

“介入式”的分析方法,还包括谐波电流流经、投切电路电源元件及用户外侧并联电阻等方法。这些方法有各自的特点,但是往往必须额外的设备及操作者,并且都对系统的长时间运营产生阻碍,无论从经济上还是安全性上来说都比较落后,因此对他们的理论研究渐渐加热,现在的学者研究主要集中于“非介入式”的分析方法。

该方法通过测量点的电压、电流信号展开收集,运用各种统计资料方法对数据展开分析,进而计算出来出谐波阻抗,超过分析谐波升空水平的目的。最先的归属于“非介入式”的分析法是文献[XXX]提及的波动量法,该法指出系统谐波阻抗不受系统短路电阻影响较小,某个时间段谐波阻抗是一定值,通过计算出来电压、电流波动量比值符号展开谐波阻抗计算出来以估算谐波污染水平,该法对背景谐波有较高的拒绝。

很多学者针对“线性重返法”展开了研究。文献[]明确提出了二元线性重返法,该方法前提指出电源外侧运营平稳且谐波阻抗为显感性,根据电网等值电路确认重返模型,然后展开重返计算出来得出结论结果,从而估计谐波污染水平。该方法不对系统阻碍且操作者非常简单,但电源外侧谐波阻抗不有可能为显感性,并且算法基于大于二乘,计算出来有较小误差。

后来随着数理统计理论的研究发展,基于大于二乘及其伸延算法的谐波源污染水平估算方法更加多的被学者注目。很多方法对大于二乘展开了改良。

如有学者明确提出使用稍大于二乘法,文献[XXX]明确提出了基于广义岭重返使用有稍估算展开计算出来谐波阻抗估算谐波污染水平,文献[]明确提出了使用复线性大于二乘展开定量区分谐波责任,还有学者明确提出务实重返等。2.4小结现代电网中不存在种类多样的电力和用电变流设备及其它非线性阻抗,它们包含了产生谐波的主要源头。谐波对整个电力系统都有更为相当严重的危害,谐波问题也更加受到人们的注目。对谐波展开管理无论是从安全性还是经济上都有深远影响意义。

本章主要讲解了关于谐波的涉及概念,还包括谐波的定义、产生、分类及危害和管理等。这些是管理谐波的基础,运用谐波源定位技术和上述所述,需要对谐波做更佳的掌控补偿,提升供电质量。


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