淺談現(xiàn)代電能質(zhì)量控制及其發(fā)展

張宇舟　辛鵬武

摘 要：在當(dāng)今時(shí)代信息的背景下，高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)以及信息設(shè)備對電能供應(yīng)的可靠性和質(zhì)量提出了更高的要求。因此本文針對于電能質(zhì)量的控制技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的分析與探討，以期能夠?yàn)殡娔苜|(zhì)量提供一個(gè)重要的保障條件。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代；電能質(zhì)量；控制技術(shù)；發(fā)展

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.09.074

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息設(shè)備在社會(huì)的各個(gè)行業(yè)之中得到了廣泛的運(yùn)用，并促進(jìn)了行業(yè)的健康發(fā)展。同時(shí)對于電能質(zhì)量問題，人們也進(jìn)行了高度的重視。因此如何提高現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)對于現(xiàn)代改善電能質(zhì)量而言，具有十分重要的意義。

1 不間斷電源

不間斷電源是一種電力電子裝置，主要連接在供電電源與重要負(fù)荷之間，當(dāng)電源中斷的時(shí)候，便由不間斷電源為重要負(fù)荷供電，保障重要負(fù)荷的用電需求。因此，不間斷電源不僅可以提高電能質(zhì)量，而且還能保障重要負(fù)荷的持續(xù)供電。但是不間斷電源裝置需要安置儲能裝置，因此采用的是蓄電池，根據(jù)電池的容量，不間斷電源智能維持負(fù)載供電幾十分鐘或幾個(gè)小時(shí)。此外，由于變流裝置、高壓設(shè)備會(huì)帶來一定的損失，提高了維護(hù)工作的難度，價(jià)格比較高，一旦負(fù)荷容量過大的時(shí)候，該方案的經(jīng)濟(jì)性偏低、可行性較弱。

2 配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償器

快速?zèng)_擊負(fù)荷大量的存在在配電系統(tǒng)之中，例如電弧爐負(fù)荷，會(huì)產(chǎn)生電壓閃變的現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓與電流之間的不平衡。在傳統(tǒng)方法中，一般采用的是靜止無功補(bǔ)償器。但是由于靜止無功補(bǔ)償器的響應(yīng)速度較慢，因此效率不高。而采用PWM技術(shù)與配電系統(tǒng)并聯(lián)的電壓源變流器具有響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，同時(shí)補(bǔ)償電流不會(huì)依賴于系統(tǒng)電壓，抑制能力較強(qiáng)，抑制效果較好，與靜止無功補(bǔ)償器相比，功損耗較低。因此，配電系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償器逐步取代SVC裝置，并得到了廣泛的運(yùn)用。

3 動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器

不間斷電源雖然能夠?yàn)樨?fù)荷的持續(xù)供電提供重要的保證，但是由于容量較大的不間斷電源裝置價(jià)格較高，因此在運(yùn)用過程中受到了一定的限制。而動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器能夠在很大程度上為敏感負(fù)荷供電的質(zhì)量提供一個(gè)重要的保障條件。在非常短的時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器能夠?qū)㈦妷旱溲a(bǔ)償?shù)秸７秶鷥?nèi)。從目前的實(shí)際情況而言，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器能夠消除電壓跌落，提高敏感工業(yè)負(fù)荷的供電質(zhì)量。隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，人們對動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的重視程度提高，動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器將會(huì)得到廣泛的運(yùn)用。

4 有源電力濾波器

隨著大量非線性負(fù)荷在電力系統(tǒng)中的廣泛運(yùn)用，尤其是電力電子裝置，其諧波已經(jīng)為電力系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的影響。為了能夠有效避免諧波的產(chǎn)生，一般都會(huì)采用常規(guī)的濾波器，但是由于常規(guī)濾波器能夠改變系統(tǒng)參數(shù)，從而產(chǎn)生諧振，在補(bǔ)償諧波過程中，便會(huì)產(chǎn)生過剩的無功功率以及出現(xiàn)失諧現(xiàn)象。而有源電力濾波器是一種改善供電質(zhì)量的重要技術(shù)，根據(jù)電源類型，可以將其分為單相、有源線路調(diào)節(jié)器、三相三線制以及三相四線制等幾類。由于濾波器具有可控電流，因此可以主動(dòng)快速的對負(fù)荷無功功率、諧波、不平衡電流進(jìn)行補(bǔ)償，而這些電流也會(huì)按照不同的需求進(jìn)行補(bǔ)償。但是由于有源濾波器的價(jià)格過高，因此混合式濾波器便成為研究的重點(diǎn)，混合式濾波器其不僅可以充分發(fā)揮出無源濾波器的重要作用，而且還能夠有效有源濾波器的容量，減少裝置的價(jià)格。

5 統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置

APF可以有效解決動(dòng)態(tài)電流質(zhì)量問題，DVR能夠合理提高電壓質(zhì)量，如果將這兩者合理的結(jié)合在一起，可以構(gòu)成同時(shí)補(bǔ)償電壓終端、諧波電流、電壓跌落、電壓閃變系統(tǒng)等電能質(zhì)量問題的綜合補(bǔ)償裝置，即統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置。統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置可以分為直流儲能單元、并聯(lián)單元以及串聯(lián)單元三個(gè)部分，其不僅可以用于三項(xiàng)系統(tǒng)，而且還可以用于單相系統(tǒng)，保障重要負(fù)荷的電源，同時(shí)還可以從根本上避免沖擊性負(fù)荷與非線性負(fù)荷對系統(tǒng)造成的不良影響。由于統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的并聯(lián)與串聯(lián)共用直流單元，因此需要隔離電網(wǎng)和裝置，否則會(huì)出現(xiàn)相間短路和電容直通的情況。而統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置采用的隔離法一般都是在并聯(lián)單元或串聯(lián)單元接入之處設(shè)置隔離變壓器。但是由于變壓器具有非線性，能夠產(chǎn)生很多不利影響，從而對統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的性能產(chǎn)生影響。目前，統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的研究重點(diǎn)放在了串聯(lián)與并聯(lián)之間的協(xié)調(diào)控制與保持電壓穩(wěn)定性的方面上。

6 固態(tài)切換開關(guān)

為了能夠充分保障供電的持續(xù)性以及可靠性，對于敏感負(fù)荷而言，需要兩路電路具有獨(dú)立性的電源，分別用于運(yùn)行和備用。當(dāng)在運(yùn)行過程中，電源出現(xiàn)故障時(shí)，可以采用備用號電源，保證敏感負(fù)荷電源的持續(xù)性，從而保證供電的可靠性。固態(tài)切換開關(guān)能夠高效的實(shí)現(xiàn)這一過程，當(dāng)主電源的電壓出現(xiàn)問題的時(shí)候，快速開關(guān)1將會(huì)自動(dòng)斷塊，固態(tài)開關(guān)2立即觸發(fā)導(dǎo)通，隨后快速開關(guān)2合上，并斷開固態(tài)開關(guān)2。在一般情況下，敏感負(fù)荷主要是通過快速開關(guān)2進(jìn)行供電的，以此降低損耗。但是固態(tài)切換開關(guān)存在著一定的問題，例如雙路電源要求獨(dú)立性，這樣要求較高，但從目前來看，現(xiàn)代化電網(wǎng)基本上都是結(jié)合在一起，因此無法滿足固態(tài)切換的獨(dú)立要求。所以，需要安裝獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)。

7 結(jié)束語

在當(dāng)今時(shí)代新月異的發(fā)展背景下，采用用戶電力技術(shù)以及柔性輸電對傳統(tǒng)的電力工業(yè)進(jìn)行改善，可以為社會(huì)提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，以此促進(jìn)我國電力行業(yè)的健康發(fā)展。

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