配电网电能质量的监测与控制

配电网电能质量的监测与控制

沈洁 刘昊玥

国网成都供电公司，四川省 成都市 610041

【摘要】电能质量的好坏直接关系到电网企业形象，所以完善配电网电能质量的监测与控制措施，确保居民可靠优质用电，是实现优质服务工作的基本条件。

【关键字】配电网；电能质量；监测；控制

通常，电网由“发、输、变、配、用”五个主要环节构成，其中用户端的“配、用”电环节约占80%的总电能消耗。近年来，我国社会经济快速发展对电能质量及其可靠性提出更高的要求，特别是冲击性、非线性、不平衡度负载在电力应用中越来越多，如电气化铁路、电弧炉、变频器等，造成电网的电压波形发生畸变，致使电网电能质量不断恶化，从而引起电压波动和闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率波动等电能质量问题，对供电电能质量造成严重的干扰或“污染”，直接影响着电力系统的供电安全。电网中正面临越来越多的电能质量问题，这使得完善配电网电能质量的监测与控制措施，成为保证电网安全、经济运行必不可少的手段之一。

1.配电网电能质量概述

电能质量主要包含电压质量、电流质量、供电质量以及用电质量四方面内容，具体如下：

1.1电压质量，通过对用户家庭当中的用电设备进行测量找出不理想的供电电压，保证设备的正常运行，确保用户使用到的电能是理想的。电压偏差、波动和闪变是决定电压质量的关键元素，管理人员就是通过这些技术参数来掌握电能信息的理论参考数据的。

1.2电流质量，电流谐波，间谐波和高频波是衡量电流质量的主要标准。电流质量就是电流畸变是用户通过供电系统带来的与电压质量的关系密切。为了提升电网传输的效率，电能通过电力系统传输到用户实现电能负荷，应尽可能使电流与电压的频率标准统一，角度相位波形相同。

1.3供电质量，电压质量和配电网供电时的稳定性是形成供电质量的主要标准，对客户的服务质量也属于供电质量标准的范围。

1.4用电质量，负荷用电是检验用电质量的主要标准。电力系统输送的电能质量是否达到用户的用电标准，用户负荷使用电能要履行哪些责任等都包含在用电质量的内容当中。

2.电能质量监测分析

电网的电能质量监测主要是实时测量和采集各种电能质量指标的相关数据，包括各种电压量、电流量等信息数据，通过对电网系统基本运行工况的观察、记录、计算和动态分析，可以较好地实现对整个监测平台的优化配置，并通过计算分析结果实现数据的动态更新和反馈，较好地提升电网的电能质量。我国对于电网系统的电能质量监测相较于国外发达国家而言还较为落后，体现出在系统速度、可靠性、精度、功能等方面的差异，目前我国对于电能质量的监测主要包括以下内容：

2.1电力设备接入电网前的测量

随着各种电力电子设备的应用，如：换流器、电弧炉、电容器、滤波器等设备，对于电网系统产生了一定的干扰和影响，要针对这些电力设备进行接入电网前的测量，重点检测这些补偿设备的各项指标，并将其与国家电能质量标准相对照，确定补偿设备的电网投运。

2.2实现对电力设备的实时监测

通过定期或不定期的方式，可以实现对电力设备的实时监测，依据补偿调和对负荷的干扰大小及危害程度，来确定对电力设备应用的监测时间。通常而言，对电力设备的定期监测适用于无须连续监测或不具备连续在线监测条件的环境，通过对电力设备定期监测的方式可以获取相关的电能质量运行数据和状态。对电力设备的不定期监测方式则是针对具有特殊电能质量问题的用户，由于这些电力用户并不具有普遍性的特点，为此，要采用不定期的方式实现对这些电力用户的特殊情况的监测，并重点开展对这些有特殊电能质量问题的用户的分析。

2.3采用实时在线监测的手段和策略

在对电网的电能质量监测和治理过程中，要对存在大型干扰的场合采用实时在线监测，这也是一种全程、全天候的监测方式，在电能质量标准的依据之下，实现对电压、频率偏差、谐波、电压闪变、三相不平衡等电能质量指标的监测，并使之保持连续性和实时性。

3. 配电网电能质量与控制策略

3.1 传统方法

传统方法包括以下四类，首先是调节有载电压变压器的分接头。这可以保持电压的稳定，不过对其平衡状态的保持没有太大的影响，有可能因此带来运行可靠性故障。其次是局部并联电容器组，这可以很好的补偿其功率性的问题，解决电压偏低所带来的故障。不过对于偏高的问题则没有办法做出解决。第三则是采取无源滤波器，这是抑制谐波的主要手段，也是传统解决办法。不过它只能抑制固定频率的谐波，也可能造成系统谐振的问题出现和发生。除此之外，在传统模式下还会通过备用发电组的问题来解决问题。

3.2 综合治理办法

在电力技术装置的选择方面，可以引入改善电网电能质量的主要装置,包括静止调相机、以及包含了固态电子转换开关、动态电压恢复器的设施，和各类的不间断稳压电源和有源滤波器等。这类措施可以做出相对过去十分动态的非线性处理负载方式。比如，电弧炉就是其中的代表，可以很好地解决传统措施中无法解决的问题。

固态电子转换开关的主要用途，在于双回线路的切换方面，可以克服传统问题中机械开关所带来的开和过慢问题，进而解决时效性的差异，给整个用户带来更加可靠的供电保障。动态电压恢复器则可以有效地解决敏感负荷的问题，使得电压的波动变得更少，整体上出现频次相对是较低。

不间断稳压电源则主要是用于一些相对比较重要的场所，进而带来十分可靠的负荷，比如银行、医院等，都可以采取这类装置，有源滤波器则可以抑制非线性负载电流谐波，也可以治理其所带来的污染。除此之外，基于电力电子技术的柔性交流电输电系统引入也可以很好的达到综合治理的目的，使得其解决电能质量的问题成为可能性。应用在该技术中的有源滤波器、静止无功发生器、配电静止无功补偿器、动态电压恢复器和故障限流器等都可以很好的帮助其技术得以实现。对于实际的从业者，可以结合自身的需求和地区的实际情况来做出合理的选择。这对于整体技术落实，和电能质量保障都是直接技术的帮助。

4.实例分析

4.1背景

某用户变电站3月29日下午14时出现10kV进线电压瞬间降到0V和4月11日上午9时10kV电压瞬间降到0V，于是出现了用户变电站高压开关及各车间配电站低压开关未动作，而各车间、联合站房、办公室部分自动化设备瞬时停电停止工作等设备集体瞬间重启的现象，主要原因为A供电线路所在10kV总线出现故障跳闸所致，该用户内部供电线路故障引起。

4.2电能质量控制方案的制定

（1）引入35kV供电线路。引入35kV电压，将目前供电线路由10kV改为35kV，新增供电线路、变压器、高压成套设备。这种方案的优点是可以降低电压暂降机率，但是这种方案的投入成本较高，施工周期长且不能从根本上解决问题。

（2）增加高压双电源切换。引入1条10kV供电线路、新增1台12500kVA变压器，新增线路与原线路并网运行。这种方案能够完全解决电压暂降，但是这种方案投入较高、施工周期长且运行费用每月增加20万元左右。

（3）增加动态电压暂降补偿装置。在供电电源和敏感负载之间串联动态电压暂降补偿装置，出现电压暂降时，自动补偿20-2000ms时间。这种方案完全解决敏感负荷电压暂降，并且施工对生产影响小，易维护。然而此种方案分布点较多，施工范围大且稳定性待验证。

（4）与供电公司协商共用其它公司双电源。在35kV线路上，将10kV供电线路并联到其它已安装高压双电源公司的线路上。这种方案虽然完全解决电压暂降的问题且无需资金投入，但是其会影响其它双电源用户，只能做临时措施使用。

5.结束语

完善配电网电能质量监测与控制措施与正常供电存在密切关联，应给予充分重视。根据配电网实际状况，采取相关技术措施，让电能质量达到要求，并通过协调配合，保证电网稳定运行。

参考文献：

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[2]王书姝.矿用10kV配电网电能质量分析与治理研究[D].太原理工大学，2016.

[3]刘春华，燕树民，张轶格.浅谈10kV配电网的电能计量及线损管理[J].中国高新技术企业，2016(11):119-120.