對電能質量出現的問題及其控制策略技術分析

摘 要：搞好電能質量控制測量技術的研究有著重要的意義，本文針對電能質量出現的問題，對其控制測量技術進行了探討，希望能夠產生一定的指導意義。

關鍵詞：電能質量；問題；FACTS技術；用戶電力技術；控制策略技術

中圖分類號：TM711 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、前言

電能的質量和電網的安全性及經濟性有緊密關系，還和社會的整體利益有著關系，加之在生產過程中一些較為精密的儀器往往會對電能的質量提出很高的要求，因此，做好電能質量控制策略及技術有很強的學術及實踐意義。

二、電能質量出現的問題分析

（一）持續時間較長或者較短

電能質量中持續時間比較長這一問題主要可以分為高電壓、低電壓以及持續失電等方面。其中高電壓這一現象的主要原因在于大容量負荷的切除、投入電容器、變壓器分接頭處設置的不科學以及電壓控制不合理等因素；至于低電壓這一現象，主要的原因有大容量負荷的投入、電容器的切除、線路中出現過載現象、電壓控制過程不合理以及變壓器分接頭設置不科學等因素。而持續失電這一問題相較于停電而言，前者屬于一種特定現象，它代表了一種電力系統中的設備不能夠發揮出其正常功能的一種狀態。

在電能質量的問題中，持續時間比較短的問題主要有電壓的驟降、驟升以及失電這3個方面。其中，電壓的驟降主要指的是電壓或者電流在工頻的狀況下其有效值變為0.1～0.9p.u。一般來說，導致電壓驟降的原因有啟動重荷載或者容量比較大的電動機、系統故障等。對于電壓驟降這一現象，其持續的時間可以是瞬時的，也可以是即時的，還可以使暫時的。

電壓驟升這一問題主要是指電壓或者電流在工頻的狀態下其有效值變為1.1～1.8p.u。容易導致電壓驟升這一問題的原因有供電系統中出現了故障，大容量負荷被切除、大容量電容器的充電。至于電壓驟升這一問題的持續時間，也能夠根據其持續的時間對其進行分類。

失電則是指電壓或者電流降到了0.1p.u以下而持續的時間卻不超過1min。一般來說，容易導致失電問題的因素有系統故障、控制誤動、設備故障等因素。

（二）波形畸變造成的質量問題

所謂波形畸變，主要包括直流偏移、波陷、間諧波、諧波以及噪聲等。其中，直流偏移主要是在交流電力系統中出現了直流電壓或者直流電流，之所以產生這種現象的原因在于半波整流以及地磁干擾等因素，它不僅會導致變壓器鐵芯的工作點將出現偏移，還會使接地網以及其連接體出現電腐蝕等現象。至于諧波則是指電力系統以基波方式運行時出現的頻率是基波整數倍的、呈現為正弦波方式的電壓或者電流，它將導致諧振，進而使損耗增加，另外由于產生振動，將會導致絕緣材料所受到的電氣應力變大、斷路器的遮斷能力出現下降，最終不僅給設備的工作造成影響，還會給測量及計量表計的準確度造成影響，并對通信造成干擾。此外，間諧波、噪聲以及波陷也屬于波形畸，限于篇幅，這里不再一一贅述了。

（三）三相電壓不平衡

三相電壓不平衡這一現象主要是由于負荷的的不平衡所導致的，比如單相或者兩相的熔絲出現熔斷的情況就會導致這一問題，因此在單相的負荷相對比較重的時候，將會導致較為嚴重的三相電壓不平衡現象。

（四）電壓波動、閃變造成的問題

電壓的波動主要是指電壓幅值的波動。當負荷的電流出現大小連續、快速的變化時，將會導致電壓的閃變，這種叫法是因人的視覺感受所產生的。

三、電能質量控制策略技術分析

（一）電能質量控制策略

首先是PID控制，它屬于當前應用最廣泛的一種調節器控制規律，由于其結構比較簡單、穩定性強、工作起來可靠、方便調整以及易于實現等特點，因此，我們在不能夠完全掌握被控對象的結構及參數時，或者沒有一個比較準確的數學模型時，使用這一控制技術是比較理想的。但是這種技術中響應有超調，抗負載擾動的能力相對差一些。

其次是空間矢量控制，這是一種比較常規的方法，主要的原理是對基于三相靜止坐標系的交流量進行派克變換，進而獲得基于旋轉坐標系的直流量，最終完成解耦控制。在具體的工作中，我們多使用DSP來實現，整體的穩定性及暫態性能比較不錯。另外也可以通過簡化算法實現運算時間的縮短。

再次是模糊邏輯控制：這是一種智能控制方法，在這種方法中，我們不需要進行精確數學模型的建立，它主要的原理是模仿人思維及語言中對于模糊信息的處理和表達方式進行系統的模糊描述，進而實現獲取系統靜態及動態特征時所付出代價的降低。

最后是非線性魯棒控制，由于SMES在運行的過程中將會受到很多不確定性的影響，所以我們經過對其確定性模型進行干擾的引入將獲得非線性二階魯棒模型。

（二）電能質量控制技術

一方面是FACTS 技術，FACTS技術是一種通過對電力系統中的參數進行控制來實現系統潮流的靈活控制，進而使輸送的容量更為接近線路熱穩極限。在利用這一技術的過程中，一個關鍵的目的在于提升交流輸電系統的傳輸能力和其可控性。當前，比較具有代表意義的FACTS 裝置有：靜止無功補償器、統一潮流控制器、可控串聯補償電容器以及串聯投切電容器等。

另外一方面是，用戶電力技術。這一技術主要是指在中低壓配電系統以及用電系統中進行微處理機技術、電力電子技術以及自動控制技術等的綜合運用，進而降低配電系統的諧波畸變，提升其可靠性，改善供電的質量。在實現這一技術的過程中，核心的器件是IGBT，它相較于GTO不僅開關頻率更高，而且關斷容量也到達了MVA 級，也正因為此 DFACTS裝置的響應特性更為出眾。在DFACTS方面，主要的裝置有：動態電壓恢復器（DVR）、有源濾波器（APF）、固態切換開關（SSTS）等。

四、結束語

隨著社會的發展，人們對電能質量越來越重視，但是由于種種因素的影響，使得我們日常工作在這方面還存在著一些問題。基于此，我們應充分認識到電能質量問題的危害，加強這方面的學習還探索，使其為經濟發展提供更大的助力。

參考文獻：

[1]黨存祿，崔博聞，嚴鋆.電能質量新國家標準淺析[J].甘肅科技，2011（12）.

[2]張耀先，張麗泉.電能質量問題綜述及開發區內電壓暫降治理項目簡介[J].天津科技，2009（03）.

[3]史洪.簡述電力系統的電磁兼容[J].黑龍江科技信息，2009（13）.