統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器在工業(yè)園區(qū)電能質(zhì)量治理中的應(yīng)用研究

劉朔含 宰沖 孫宏文 付玥 崔鑫元 韓剛

摘要：統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）能夠有效解決電能質(zhì)量問題。針對(duì)沈陽某工業(yè)園區(qū)因使用大量非線性負(fù)載而出現(xiàn)一系列電能質(zhì)量問題的實(shí)例，采用UPQC技術(shù)對(duì)該園區(qū)的電能質(zhì)量進(jìn)行控制，在電能質(zhì)量改善和諧波治理方面達(dá)到了良好的效果。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器;治理;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TM711 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1674-1161（2020）01-0031-02

隨著我國(guó)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，大量非線性電力負(fù)荷設(shè)備在工業(yè)園區(qū)得以應(yīng)用。在電網(wǎng)中，新型電力電子器件和裝置增加了電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，導(dǎo)致電網(wǎng)的電能質(zhì)量存在一定的問題。以沈陽某工業(yè)園區(qū)因使用大量非線性負(fù)載而出現(xiàn)一系列電能質(zhì)量問題為例，探討采用統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（Unified Power Quality Conditioner，UPQC）來提高電能質(zhì)量的方案。

1 沈陽某工業(yè)園區(qū)的電能質(zhì)量概況

圖1和圖2為該園區(qū)內(nèi)電能質(zhì)量最為嚴(yán)重的某軋鋼廠的供電系統(tǒng)一次主接線圖。由圖1和圖2可以看出高壓側(cè)和低壓側(cè)的進(jìn)出線情況，以及相應(yīng)的設(shè)備情況。

為了分析該廠的電能情況，對(duì)母線的電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，該母線電壓偏差大大超過國(guó)家規(guī)定的電壓偏差范圍（±7%）;此外，諧波情況比較嚴(yán)重，1 a內(nèi)發(fā)生多次跳閘事故，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失和安全隱患。

2 UPQC的基本原理與結(jié)構(gòu)

經(jīng)上述分析可知，該工業(yè)園區(qū)目前存在較為嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，本課題采用統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器（UPQC）來調(diào)節(jié)電能質(zhì)量。

本課題設(shè)計(jì)的UPQC裝置主要由并聯(lián)單元和串聯(lián)單元構(gòu)成。前者用來解決與電壓有關(guān)的偏移問題，后者用來解決與電流有關(guān)的電能質(zhì)量問題;二者共用一條母線，并能夠確保母線電壓穩(wěn)定運(yùn)行。

1） 并聯(lián)單元。并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)如圖3所示。VS為配電網(wǎng)的三相電壓，iS為配電網(wǎng)輸送的三相電流，iL為流入負(fù)載的三相電流，iC為有源濾波器輸出的三相電流。

2） 串聯(lián)單元。串聯(lián)單元結(jié)構(gòu)如圖4所示，其串聯(lián)部分可以等效為動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（DVR）。VS為配電網(wǎng)的網(wǎng)側(cè)三相電壓;VL為配電網(wǎng)的負(fù)荷側(cè)三相電壓;Vdvr為動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的補(bǔ)償電壓。

3 UPQC的應(yīng)用效果

將本課題設(shè)計(jì)的UPQC裝置投入試運(yùn)行，分析其對(duì)電能質(zhì)量的治理效果及治理前后的效益情況。

1） 電壓質(zhì)量情況。隨著UPQC的運(yùn)行，系統(tǒng)中的諧波電壓含量顯著降低，閃變統(tǒng)計(jì)值明顯降低，符合電力公司要求。

2） 諧波情況。UPQC投運(yùn)后，10 kV車間II母線諧波電流監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，車間II母線的各次諧波電流顯著降低，高次諧波的含量均符合電力公司規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

3） 無功補(bǔ)償帶來的經(jīng)濟(jì)效益。在使用UPQC前，工業(yè)園主要依靠電容器組進(jìn)行補(bǔ)償，此種方式動(dòng)態(tài)性能較差，并且會(huì)導(dǎo)致諧振的發(fā)生;采用UPQC方法后，后期的經(jīng)濟(jì)效益顯著。

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Abstract： The unified power quality regulator （UPQC） can effectively solve the power quality problem. In view of a series of power quality problems caused by the use of a large number of nonlinear loads in an industrial park in Shenyang， the UPQC technology is adopted to control the power quality of the park， achieving good results in power quality improvement and harmonic control.

Key words： UPQC; governance; application