发布时间：2022-02-04 05:26:48
序言：写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁，我们为您精选了8篇的电能质量分析样本，期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发，请尽情阅读。
[关键词]电能质量；分析；技术研究；实践；支持向量机
中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0254-01
在电力系统发展的早期，地理负荷的组成比较简单，主要由同步电动机、异步电动机和各种照明设备等线性负荷组成，因此衡量电能质量的指标也比较简单，主要由频率偏差和电压偏差两种。然而，随着多种、大型高科技机电的使用，对电能的质量要求不断增高。为了确保提供更好质量的电能，就必须解决电压偏差、频率偏差、谐波偏差、电压波动和闪变、三相电压不平衡等问题。在想办法供应优质电能的最初，要掌握电能质量分析方法、电能质量扰动的因素原因以及采取怎样的措施进行改变和完善。下面就大家一起来进行探讨一下。
1.电能质量分析方法
电能质量问题主要的分析方法可分为时域仿真、频域分析和基于数学变换的分析方法三种。在这三种方法中，时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，主要用途为利用时域仿真程序对电力系统电能质量扰动现象进行研究分析。电能质量标准是保证电网安全经济运行、保护电气环境、保障电力用户正常使用电能的基本技术规范。
1.1 时域仿真法
利用暂态仿真程序可以对电容投切造成的暂态现象、电弧炉造成的电压波动等电能质量问题进行分析，还可以对电力系统的各种控制器以及控制策略进行仿真分析。利用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模拟的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。
1.2 频域仿真法
频域分析方法主要用于电能质量中谐波问题的分析，利用常规的谐波潮流计算，分析谐波在系统中的分布情况。这种方法简单，适用于大多数情况，因此在实际谐波潮流计算中的应用较多。
1.3 电能质量的数学分析方法
电能质量数学变换的分析方法主要指傅立叶变换方法、短时傅立叶变换方法、矢量变换方法、小波变换方法、瞬时无功理论以及基于支持向量机等。其中最为广泛应用的是基于支持向量机的方法。下面重点介绍一下基于支持向量机的方法。
2.基于支持向量机的电能质量扰动分析
电能质量分类一般步骤是对电能扰动进行傅立叶变换或小波变换等数学变换，提取特征量，建立分类规则进行分类。目前常用于电能质量扰动分类的方法有贝叶斯方法、BP、专家系统、模糊逻辑、综合数值评判理论等。最初用来解决模式识别问题，随着ε-不敏感损失函数的引入，已被拓展为解决线性、非线性回归问题估计问题。电能质量分析中的电能质量扰动分类实际上就是模式识别问题，利用基于回归估计的谐波分析模型也可以对谐波和间谐波进行分析。因此将该方法引入电能质量监测分析中，应用在谐波分析、扰动分类、扰动定位、扰动信号压缩、电能质量诊断等领域，这是值得探求的问题。
支持向量机理论可以方便快捷地对电能扰动进行分类，但是如果要准确得出各种扰动的具体特征量，如跌落的幅值，相角突变等只有通过对扰动波形实时采样、特征计算得到。论文下面内容就是利用单片机设计电能质量在线监测装置，除监测常规电能质量指标外，还利用单相电压变换平均值法监测跌落、瞬态中断等动态电能质量指标。
3. 电能质量控制的具体实践
电能质量监测系统设计首先要考虑的是要具有很强的处理能力，以满足电能质量重大数据量的运算要求。系统必须易于实现、灵活，具有通信功能，便于系统集成和高级应用的开发。
3.1 电能质量监测系统的软件设计
3.1.1跌落等动态电能质量的监测算法
（1）均方根值计算法
（公式1）
（2）基波分量法
（公式2）
3.2 常规电能质量指标的监测
对谐波、三相不平衡、电压电流均方根值、有功无功等的监测也进行了程序设计，由于其监测原理在其他文献己多有介绍，这里不在重复。只给出谐波和三相不平衡的流程图，如图2所示。
3.3 实践应用
（1）电压转换电路
以a相为例，a相电压转换电路如图3所示。
（2）电流转换电路
电流转换电路主要由电流互感器、运放等组成。如图4所示。
由于篇幅有限，其他设计不再一一赘述。
4 结束语
随着国民经济的高速发展，轻工业与重工业并驾齐驱，电能的需求不断增加，电能质量问题频频出现也越来越受到关注。当然，问题也不仅仅这些，电能质量问题同电力系统自身的发展同步并随着电力系统的发展而不断增添新的内容。开展电能质量的长期监测和统计分析，进而实现对电能的全面质量控制，已经成为许多电力公司的共同愿望和实际行动。
参考文献
[1] 姚建刚，郭知非，陈锦攀.基于小波和BP神经网络的电能扰动分类新方法[J].电网技术.2012（05）.
其主要作用如下：
测试分析功能。基本参数测量：包括三相电压、电流、功率、功率因数等。 电网频率、电压基波及谐波幅值、相位、功率、阻抗、 电压偏差、电压波动与闪变、调幅波波形频谱分析。三相电压不平衡度。数据管理功能。测试分析结果，统计结果等数据文件的存贮、调用、远传等。图形功能。输出各种电压波形图、调幅波波形图、频谱图及频率、谐波、电压波动与闪变、负序分量等各种变化曲线，并可移动、压缩、放大。
（来源：文章屋网 ）
【关键词】启发式；案例教学；课程改革；创新
电能作为一种特殊的商品，其质量受到越来越多的关注，电能质量已经成为评估电力系统运行水平的重要内容，电能质量的改善对于电网和用户电气设备的安全经济运行，促进电力行业发展有重要意义。
影响电能质量的主要因素有：谐波、电压波动与闪变、频率波动、三相不平衡和过电压等。由于电力系统的发、供、用的实时性，电力系统的电能质量始终处于动态变化中，电能质量扰动具有潜在的危险性和广泛传播性，越来越多的用户成为保证电能质量的主体，对电能质量的综合评估非常困难，控制和管理电力系统的电能质量是一项系统工程，涉及电力系统、电力电子、计算机等技术的综合应用，为了适应当代科技发展对电气工程及其自动化专业高素质人才的培养需求，上海电力学院（以下简称我校）开设“电能质量分析与控制”研究生课程。
1课程简况与教学内容设置
“电能质量分析与控制”课程属于电气工程专业的选修课，2个学分，32 个学时，面向硕士研究生开设。根据电能质量分析与控制这一专业领域的基础理论和关键技术，同时结合我校研究生主要就业方向为县市级供电企业及相关规划设计单位，课程教学内容主要包括如下方面：
（1） 电能质量的数学分析方法
介绍功率理论的发展历史和现状，详细讲述瞬时无功功率理论以及基于该理论的pq谐波检测方法和ip-iq谐波检测方法，介绍基于傅里叶频域分析、小波分析的谐波检测方法。
（2） 传统电能质量的基本内容
介绍电压偏差、频率偏差、电压三相不平衡和供电可靠性、电压波动与闪变等传统电能质量问题现象、机理、原因及评估方法。
（3） 波形畸变和电力谐波
介绍电力系统谐波的来源、危害及相关治理措施，分析典型非线性电力电子装置的输入电流特性，例如典型整流器装置的输入侧谐波特性。
（4） 电能质量控制技术
介绍典型的串联型、并联型及混合型有源电力滤波器的结构、数学模型、电流波形控制技术和电压控制策略、主电路参数优化设计方法等。
（5） 电能质量评估指标和方法
介绍电力系统电能质量评估方式的分类、流程、方法及评估指标。
目前该课程采用的教材为文献[1-2]，授课方式采用PPT和板书相结合的方式，课程内安排2-3次大型作业，闭卷考试。由于电能质量这一领域的特殊性及电力行业的快速发展变化，加快对本课程的教学改革势在必行。
2教改思路与方案设计
本次教改研究遵循系统性的思路，从教学内容、教学方法、考核体系等方面入手开展方案设计。
（1）拓展教学内容、聚焦热点难点
由于电能质量分析与控制这一课程既涵盖经典的数学分析方法又有鲜活的行业动态，在有限的教学课程内不可能面面俱到，这也不符合研究生教学重视能力培养的根本宗旨。基于此，本课程教学内容上进行了拓展和聚焦：1）在现有教材的基础上，引入国外经典教材[3]，夯实学生对基本工具的掌握；2）聚焦最新的行业动态，精炼教学内容，将新能源相关电能质量问题、新型敏感负荷电能质量问题进行聚焦。
（2）以点带面、强化启发引导
教学中只对相关方法和问题进行提纲挈领式的宏观指导，启发学生自主学习，培养学生学习新知识的能力。这要求授课教师要全面系统的综合评估该课程内容的基础上，选择关键的教学点，对学生进行点拨。
（3）着眼工程实际、丰富案例研究
结合学校科研课题和行业中出现的电能质量问题，建设电能质量分析案例库。以事实素材为基础，建立实际情境，以明确的目标来驱动学生开展学习、思考和交流，激发学生潜能，体验成功过程。教学中采用分组，每组完成1个案例的问题原因分析、仿真重现、解决方法的完成，引导学生将工程问题提升为科学问题[4-5]。
3教学方法与实践
（1）经典理论的多媒体综合教学
电能质量分析相关的基础数学方法如傅里叶分析、小波理论、瞬时无功理论等对于学生深刻掌握该课程基础并进行相关研究至关重要。为学好数学基础理论，本部分教学要求学生课前完成对高等数学等基础数学理论的学习，并利用国内外相关网络课堂（如斯坦福大学傅里叶变换视频教程）进行课前学习，课堂教学采用板书和PPT授课相结合的方式开展，带领学生推导经典理论，指导学生采用MATLAB仿真软件对相关理论的应用进行仿真，以达到精通经典理论和工具的目的。
（2）案例库建设
我校是全国三大电力院校之一，已有60多年的建校史，和电力行业存在血浓于水的天然联系，在人才培养、科研攻关等方面有着广泛的合作。基于此，将教师课题研究、供电企业各种电能质量事件进行汇总整理，形成课程案例库，案例库包括电能质量事件的现象、电网主要参数、事件过程、原因分析及解决方案。内容主要包括：1）居民电能质量案例库，涵盖谐波、三相不平衡和过电压、雷击浪涌等方面，如2013年上海市电力公司发生了若干次日本制造虎牌电饭煲不能正常工作事件；2）工业电能质量案例库，涵盖谐波、电压波动与闪变等方面，如上海浦东日立集团谐波超标事件、浙江常山中频炉和纺织厂共线跳闸事件、轨道交通电能质量问题等；3）新能源并网电能质量案例库，涵盖不同规模的风电、光伏及储能系统并网电能质量问题等；4）交直流混合电网电能质量案例库，涵盖特高压直流系统、柔性直流系统等的电能质量事件；5）敏感性负荷的电能质量案例库，如上海音乐厅不明原因反复跳闸事件、电动汽车充电设施电能质量问题事件；6）电能质量控制技术案例库，如有源电力滤波器设计方案等。
（3）案例教学实施
在完成经典理论的教学后，对专业知识采用启发式案例教学方法，主要步骤如下：1）布置学生完成相关专业知识的理论自学，如讲授电力系统谐波问题时布置学生完成谐波基础知识、分析方法的学习；2）安排学生分组进行谐波测试，教学时安排学生利用实验室录波仪、电流钳、LABVIEW软件等工具分组测试不同谐波源的谐波发射水平，如我校实验室现有的光伏系统、储能系统、电动汽车充电设施、各种家用电器等的谐波发射数据，并在SIMULINK环境下进行仿真验证，完成测试报告，每组一种或两种负荷，学生必然通过自学深刻理解谐波基础理论、傅里叶分析等基础理论，并完全掌握谐波测试方法和仿真方法；3）下达案例，每3-5个学生一组，将案例库中的该部分案例下达给学生，布置其按照电网参数搭建仿真模型，重现问题，如虎牌电饭煲不能正常工作事件，让学生将当时电网录波数据、电网结构、虎牌电饭煲电气模型进行构建，重现问题，以身临其境的方式学习该案例中涉及到的知识；4）交流与共享，限于教学时间的限制，不可能每个案例每个学生都能涉及，以课内讲座的形式实现共享，学生以PPT的形式图文并茂的介绍给其它同学，达到共同学习的目的。操作中，案例教学存在一定的难度，在学生遇到问题的时候需要教师及时点拨，提供案例数据，指点方法。
（4）前沿跟踪
估计跟踪前沿和不断创新是研究生教学的重点，本课程要求学生在案例学习的同时将该领域的前沿成果论文进行集体解读，形成综述报告，必要时形成英文版综述报告，并采用英语交流，达到学生阅读能力、写作能力和交流能力的综合锻炼。
4结论
在电能质量分析与控制教学中，通过精炼教学内容提高了教学重点，采用启发式的案例教学方法，教师由“说教者”变成“点拨者”，学生由听众变成身临其境的学习主体。通过这一教学实践，学生的数学理论基础得到夯实，文献阅读能力、外语应用水平、科研设计能力、综合写作能力和对外交流能力均得到显著提高。由于案例库尚在不断完善中，部分案例的基础数据和素材尚不够完善，在今后的教学中进一步提高。
参考文献：
[1]肖湘宁.电能质量分析与控制[M].北京：中国电力出版社，2010.
[2]程浩忠.电能质量监测与分析[M].北京：科学出版社，2012.
[3]Roger C.Dugan，Power Systems Quality，Second Edition[M].McGraw Hill.
[4]郝一川，苏小林.案例教学法在工科专业课教学中的实践[J].中国电力教育，2010.175（24）.
随着经济的快速发展，电网中非线性负荷用户的比例不断提高，由此而产生的供电电能质量严重下降，表现得越来越突出。电能质量严重超标正在大范围的污染供电环境，危及电网及其供电设备的安全稳定运行，严重的影响电力企业及广大用户的经济效益。
这种现象在北京孙河220kv变电站表现十分严重，它不但使变电设备的安全运行无法保证，而且影响到当地的企业生产用电和居民生活用电。为此2002年在该站安装了电能质量监测系统，对10kv母线的电能质量进行了连续的监测。
1孙河220kv变电站电能质量在线监测系统介绍
为了加强对电能质量的管理和监控，2002年在孙河220kv变电站建立了电能质量在线监测系统，进行实时在线监测。此前，该站经常烧tv保险，曾多次发生过tv爆炸的事故，存在严重的谐振现象。
采用电能质量在线监测仪进行实时监测，该装置主要有以下几种监测和统计功能：
(1) 三相各次谐波电压、电流及其谐波含有率；
(2) 三相电压、电流总谐波畸变率；
(3) 三相有功、无功功率及其方向；
(4) 总的有功功率、无功功率，功率因数及相位移功率因数；
(5) 电网频率、线电压、电压偏差；
(6) 电压不平衡度、负序电压、负序电流。
电能质量在线监测单元，安装在220kv孙河变电站10kvii段母线，服务器安装在监控中心，是集通讯/数据库/web于一体的服务器，与变电站监控单元间通过光纤进行通讯传输数据，同时监控数据通过web服务器对mis系统开放，支持web浏览方式，做到数据共享，公司所有局域网内的微机，均可通过web浏览进行访问，查看电能质量分析的各种报表和数据，了解监测点的电压、电流波形、各次电流电压的谐波分量等电能质量情况。
2变电站概况及监测结果
该变电站有主变压器2台，容量均为180mva，220kv母线、110kv母线、10kv母线均分段并列运行，有并联补偿电容器一组，容量为2700kvar，正常运行方式为2号主变带全站负荷。负荷主要是周围一些工厂的工业用电、城市生活用电及周围农业负荷。工业用电主要集中棉厂、纱厂、变压器厂、化工厂和木材加工厂等，这些也是该站主要的谐波源。
经过3个月的连续监测，对数据进行了统计，该监测点监测数据的部分统计，见表1～6。
3对电能质量的分析
根据监测数据和结果分析：
(1) 从谐波电压总畸变率表4可看出，该监测点谐波电压总畸变率严重超标。国家标准为4%，实际情况为三相总畸变依次是：6.89%、6.50%、7.24%。对于并联无功补偿装置，10kv电容器应进行容量及参数计算，适当改变电容参数，避免产生谐振，防止谐波对电容器造成损坏。对该站以后新增负荷时，应严格控制谐波源，以避免谐波分量进一步提高，给电网造成较大的安全隐患。
(2) 从各次谐波电压含有率水平表1可见：3次谐波含有率较高，a相为6.7%，其次是5、7次谐波，这对并联无功补偿电容器串联电抗百分数的选择，有重要的参考价值。
(3) 谐波电流均不超标，主要谐波频次为：3、5、7、9次，这为谐波治理提供了基础数据。
(4) 根据上述分析可判断，该监测点存在严重的3次谐波谐振现象，应改变系统运行方式，分析并联补偿电容器对谐波的影响。
(5) 根据无功功率数据大小、方向及功率因数判断，该站10kv母线安装的并联无功补偿装置，其基波无功功率偏大（各种工况下功率因数基本保持1，某些工况下出现少量的无功倒送），因此，整体10kv母线电压偏高。
(6) 根据基波电压最大最小值、电压偏差最大最小值、零序负序电压最大值、总谐波电压畸变率最大值、各次谐波电压、电流含量最大值、闪变最大值等参数判断，检测中出现过大的电网冲击，10kv母线接有大的冲击性负荷，或出现b相经中间物接地现象（出现过很高的零序、负序电压）。
(7) 根据电压偏差可知各相电压合格率：a相2.69%、b相97.8%、c相94.6%，a相合格率较低，且绝大部分为正偏差。
由以上分析可看出，该变电站存在严重的谐波污染，3次谐波存在谐振，并且10kv并联补偿电容器对谐波有放大作用，应调整其运行参数。
4影响电能质量的因素及其对策
影响电能质量的主要因素是各种非线性用电设备、变压器和各类铁心电抗器，它们可分为以下几类：
(1) 电力电子装置，这是最严重的谐波源。这些装置在整流、逆变、调压及变频过程中产生大量的谐波；
(2) 电弧炉，如炼钢用的交流电弧炉；
(3) 家用电器，如日光灯、电视机、调速风扇、空调、电冰箱等；
(4) 高新技术应用的多种设备，如电子计算机、功率调节器、节能灯等。
对220kv孙河站来说，周围工厂的大量电力电子设备、各种大容量电动机是其最主要的谐波源，其次是大量城市生活用电设备等。
谐波不但影响用户设备的正常运行，而且对电网设备和自动化装置有很大的影响。谐波对电网自动化装置的影响，要从改进自动化装置的制作工艺和工作原理入手，加强装置的抗干扰能力，防止装置误动作。但这对改善电网的电能质量并无任何作用，只能是减少电网谐波对自动化装置影响，因此电能质量的治理，应加强对用户谐波源的治理和改变电网参数，降低或消除谐波谐振。
(1) 对于电动机控制器产生的谐波，谐波的形状很分明，可以装设谐波滤波器来降低谐波电流。
(2) 对于特殊需要的用户，可装用隔离变压器：限制均衡的3次谐波，可以采用一台d，yn接法的隔离变压器。
(3) 安装有源的谐波调节器：在工作时注入一个电流来精确地补偿由负荷产生的谐波电流，就会获得一个理想的正弦波。这种滤波设备，靠数字信号处理(dsp)技术，控制快速绝缘栅双极晶体管(igbt)。因为设备是与供电系统并联工作，它只控制谐波电流，基波电流并不流过滤波器。目前有源滤波器正在日益推广应用。
(4) 对于电网，应优化电网参数，改变运行方式，优化无功补偿的安装地点、方式和容量，消除电网谐振或减小电网对谐波的放大作用。
为了改善220kv站的电能质量状况，对该站采取了一系列措施：
①在10kv tv、110kv tv的一次侧中性点加装非线性电阻；
②在10kv母线加装消谐装置；
③在2号主变110kv侧中性点加装消谐装置；
④改变10kv并联补偿电容器的参数，消除谐振，减少对谐波的放大作用。
经过治理，现在已很少烧tv保险，也没有发生tv爆炸事故，而且电能质量状况较以前有较大的改善。
前言
目前，电网电能质量监测主要是利用便携式电能质量分析仪不定期对变电站或直接污染源进行测试，测试时间短，发现问题的几率小，部分安装了电能质量监测设备的变电站，由于没有建立电能质量在线监测系统，不能实现数据远传和数据保存，导致其功效低，以上监测方式其局限性主要表现在以下几个方面：1、实时性不强：由于监测手段落后，监测点分散，不能及时获得各监测数据；2、工作量大：需要花费大量的人力物力去收集的数据进行大量的统计分析；3、效率低：由于缺乏系统的电能质量数据，从发现电能质量的问题到解决问题，往往需要进行反复测试，需要很长的时间，无法形成一个高效率的电能质量监督管理体系。
为此开展全网电能质量在线监测系统的应用及研究、实现电能质量数据的远程监测及管理是取得一手数据，为电能质量综合治理提供可靠保障的基础。
信息技术在电能质量监测与分析中的应用
电能质量监测网一般由三部分组成：电能质量监测装置、通信网络、电能质量监测中心。根据电能质量监测点布点范围，电能质量监测与分析系统的建设目标是建立一个覆盖全地区的二级电能质量监测分析网络。第一级是监测终端（包括电网所有变电站以及大用户等），依靠就地安装的在线式电能质量监测仪对监测点电能质量的连续不间断测量；第二级是电能质量监测中心即公司级主站（电能质量监控中心），由通信服务器、数据库服务器、数据存储设备（磁盘阵列）、WEB服务器、管理员工作站和可直接登录主站的客户端组成，负责对全地区电网电能质量的综合统计、分析、查询。电能质量数据来源于第一级，通过数据通讯层自动完成采集数据的上传。
在网络通道方面，第一级与第二级之间主要采用电力光纤通信专网连接。整个系统是一个树型结构，其网络分布如图1。
·监测系统简述
电网电能质量监测系统实现了电能质量指标的全面监测和统一管理，具有良好的可靠性、实用性、可扩展性和兼容性，其规模可根据需要任意扩展。
监测系统由监测中心主站和变电站子系统两大部分组成，监测主站与当地监测单元相连，实现分散监测，分级集中管理功能，其结构见图1。
·监测中心主站结构
监测中心负责对监测单元的监测数据进行集中处理，并对监测单元进行远程维护和操作；可以通过接口应用与其它厂家的电能质量监测系统实现对接。主要由以下设备组成。
数据服务器：整个系统中存储监测点监测数据和配置信息的数据中心，为主站系统中其它部分功能的实现提供数据交互支持，是电能质量监测系统的核心，要求特别高时可配置成主备用系统。监测主机的配置原则：考虑监测中心的海量数据以及告诉处理，配置双2？60G冗余硬盘和双通道2？12M内存，保证了数据的可靠性、高效性，配置高性能服务器，而非简单的商用机，保证监测系统的长期运行。
通信服务器：为系统中主站和监测装置进行数据交互提供通信支持，处理所有监测装置上送的数据后存入数据服务器，同时处理并下发主站下行设置信息给监测装置。
维护工作站：实现系统主站维护管理的平台，运行管理分析软件。维护工作站的数目可以扩充，且物理位置随意。
Web服务器：为用户提供数据查询、分析等web服务的平台，为不同身份的用户设置不同的访问权限和提供不同的数据浏览支持。
接口应用：与其它厂商的监测系统进行对接，实现信息即资源共享。
·变电站子系统结构
每个变电站子系统主要包括一定数量及型号的监测装置和一台通讯协议转换器。转换器型号根据变电站实际的通讯线路来决定。监测装置之间通过485总线或以太网连接，监测装置到通讯转换器的最大通讯距离为1200米。每个变电站子系统只需要占用一条通讯线路或资源（如IP地址）。
·电能质量在线监测装置
根据国标要求，监测装置可对稳态电能质量（包括电网电压偏差、频率偏差、谐波、三项不平衡度、电压波动和闪变）、暂态电能质量（包括电压骤升骤降、电压短时中断）等各项参数实时在线监测。
在线监测装置作为电能质量监测系统数据的提供源，采样精度、采样速度要求十分重要。具有512点/周波的采样速度，暂态捕捉可达到最小20us的子周波瞬变；同时采用双CPU和DPS高效处理器，保证测量精度。
监测装置应具有多通讯口，且能并行工作，一是保证当前系统的可靠性，二也能为其它系统的数据交互提供可能。应采用工业级的Modem以及工业级的以太网口，尽量少的采用外置Modem以及用RS-485/RS-232转成的虚拟以太口，这样可以大大降低由于通讯链路环节的增多及数据通讯的瓶颈所带来的性能上的损失。
监测装置内置FLASH，可本地保存监测数据，稳态数据能够保存2～6个月的记录，暂态数据能够保存总时长20～120分钟的录波数据，并预留容量升级接口。
·电能质量监测与分析系统软件
主要功能：包括读取电能质量监测装置的电能质量数据，并可对监测装置进行远程维护和操作；将获取的电能质量数据存放到数据库中统一管理，查询、分析和评估数据库中的电能质量数据；能够与其它厂商的电能质量监测系统实现对接。
软件组成：包含数据库服务软件、通讯服务软件、WEB服务软件、管理分析软件、接口软件5个部分。5个部分独立运行，既可运行于同一电脑上也可分别运行于不同电脑，彼此之间以网络方式通讯。
分析软件对除闪变外的所有稳态指标进行实时监控，实时模式每3秒钟刷新一次；可实时显示各次谐波的波形、频谱图、谐波功率频谱图，并可任意放大缩小图形；可同时对多个变电站及多条线路进行监控，并即时对超限数据给出报警提示。
WEB服务器主要向用户提供数据查询、分析等服务，可使用户方便的对供电线路的谐波、三相不平衡、电压偏差、波动闪变、频率、功率、暂态事件等监控数据进行查询、分析和统计；查询及分析结果可保存为Word、Excel等格式文件。可根据客户的实际需要订制报表。报表包括以下功能：报表分析、图形分析、记录查询、暂态事件分析
结束语
通过电能质量监测系统的运行，对监测对象进行全局分析，及时分析和反映电网的电能质量水平，找出电网中影响电能质量的原因，对电能质量可能造成的危害及其影响范围和程度，提出相应策略，采取相应的措施，对电网的安全、稳定、经济运行具有重要意义。
（1）提供评估电力系统性能所需的信息，并可与其它电力系统相比较。
（2）对干扰源客户进行监控，维护电力系统设备的正常运行。
（3）帮助电能质量敏感性客户建立和维护100%可靠性供电。
论文摘要：结合实际阐述电能质量的几种改善方法与措施；无源滤波器、有源滤波器、静止型无功补偿装置，介绍了它们的基本组成和原理，这些方法可以有效地解决稳态时的电压质量问题；文章还就电能质量技术的改进与提高，提出系统化综合补偿技术是解决电能质量问题的“治本”途径，以解决动态电能质量问题。
一、电能质量指标
电能质量的定义：导致用户设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率偏差。这个定义简单明晰，概括了电能质量问题的成因和后果。随着基于计算机系统的控制设备与电子装置的广泛应用，电力系统中用电负荷结构发生改变，即变频装置、电弧炉炼钢、电气化铁道等非线性、冲击性负荷造成对电能质量的污染与破坏，而电能作为商品，人们会对电能质量提出更高的要求，电能质量已逐渐成为全社会共同关注的问题，有关电能质量的问题已经成为电工领域的前沿性课题，有必要对其相关指标与改善措施作讨论和分析。
电能质量指标是电能质量各个方面的具体描述，不同的指标有不同的定义，参考IEC标准、从电磁现象及相互作用和影响角度考虑给出的引起干扰的基本现象分类如下：
(1)低频传导现象：谐波、间谐波、电压波动、电压与电流不平衡，电压暂降与短时断电，电网频率变化，低频感应电压，交流网络中的直流；(2)低频辐射现象：磁场、电场；(3)高频传导现象：感应连续波电压与电流，单向瞬态、振荡瞬态；(4)高频辐射现象：磁场、电场、电磁场(连续波、瞬态)；(5)静电放电现象。
对于以上电力系统中的电磁现象，稳态现象可以利用幅值、频率、频谱、调制、缺口深度和面积来描述，非稳态现象可利用上升率、幅值、相位移、持续时间、频谱、频率、发生率、能量强度等描述。
保障电能质量既是电力企业的责任，供电企业应保证供给用户的供电质量符合国家标准；同时也是用户(拥有干扰性负荷)应尽的义务，即用户用电不得危害供电；安全用电；对各种电能质量问题应采取有效的措施加以抑制。
电能质量指标国内外大多取95％概率值作为衡量依据，并需指明监测点，这些指标特点也对用电设备性能提出了相应的要求。即电气设备不仅应能在规定的标准值之内正常运行，而且应具备承受短时超标运行的能力。
二、电能质量标准
综合新颁布的电磁兼容国家标准和发达国家的相关标准，中低压电能质量标准分5大类13个指标。
(1)频率偏差：包括在互联电网和孤立电网中的两种；
(2)电压幅值：慢速电压变化(即电压偏差)；快速电压变化(电压波动和闪变)；电压暂降(是由于系统故障或干扰造成用户电压短时间(10ms～lmin)内下降到90％的额定值以下，然后又恢复到正常水平，会使用户的次品率增大或生产停顿)；短时断电(又称电压中断，是由于系统故障跳闸后造成用户电压完全丧失(3min，电压中断使用户生产停顿，甚至混乱)；长时断电；暂时工频过电压；瞬态过电压；
(3)电压不平衡；
(4)电压波形：谐波电压；间谐波电压；(由较大的波动或冲击性非线性负荷引起，如大功率的交一交变频，间谐波的频率不是工频的整数倍，但其危害等同于整数次谐波)。
(5)信号电压(在电力传输线上的高频信号，用于通信和控制)
三、电能质量污染的治理
1、治理的基础性工作
首先要掌握供电网络运行状态，对电能质量开展实时监测，以掌握其动态；第二是分析诊断其变化，即在详细分析电能质量数据的基础上，利用仿真软件对电网结构的固有谐振特性进行计算与分析，排除虚假的谐波干扰；第三是开展系统的合理设计和改造，变电站的设计和投运以及新的电力用户投运之前都要进行谐波源负荷及电能质量要求等方面的技术咨询，线路网络改造和建设也要结合运行负荷的特点和措施，以降低线损，降低设备损失事故，最后才是开展滤波装置或无功补偿装置的研制、调试和现场测试，以了解治理后的效果，并总结经验。
2、SVC装置
近些年来发展起来的SVC装置是一种快速调节无功功率的装置，已成功地用于电力、冶金、采矿和电气化铁道等冲击性负荷的补偿，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在非线性、冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。
Qi＝QD+QL-Qc (2)
式(2)中Qi、QD、QL、Qc分别为：系统公共连接点的无功功率、负荷所需的无功功率、可调(可控)电抗器吸收的无功功率、电容器补偿装置发出的无功功率，单位均为kvar。
当负荷产生冲击无功QD时，将引起
Qi＝QD+QL+Qc (3)
其中Qc=0，欲保持QC不变，即Qi＝0，则QD＝-QL，即SVC装置中感性无功功率随冲击负荷无功功率作随机调整，此时电压水平能保持恒定不变。
SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种型式：
(1)可控硅阀控制空芯电抗器型(称TCR型)SVC，它用可控硅阀控制线性电抗器实现快速连续的无功功率调节，它具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功，适用范围广，价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而在电弧炉系统中采用最广泛，但这种装置采用了先进的电子和光导纤维技术，对维护人员要专门培训提高维护水平。
(2)可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，优点与TCR型差不多，但高阻抗变压器制造复杂，谐波分量也略大一些。由于有油，要求一级防火，只宜布置在一层平面或户外，容量在30Mvar以上时价格较贵，不能得到广泛采用。
(3)可控硅开关控制电容器型(TSC)：分相调节、直接补偿、装置本身不产生谐波，损耗小，但是它是有级调节，综合价格比较高。
(4)自饱和电抗器型(SSR型)：维护较简单，运行可靠，过载能力强，响应速度快，降低闪变效果好，但其噪音大，原材料消耗大，补偿不对称电炉负荷自身产生较大谐波电流，无平衡有功负荷的能力。
3、无源滤波装置
该装置由电容器、电抗器，有时还包括电阻器等无源元件组成，以对某次谐波或其以上次谐波形成低阻抗通路，以达到抑制高次谐波的作用；由于SVC的调节范围要由感性区扩大到容性区，所以滤波器与动态控制的电抗器一起并联，这样既满足无功补偿、改善功率因数，又能消除高次谐波的影响。
4、有源滤波器
虽然无源滤波器具有投资少、效率高、结构简单及维护方便等优点，在现阶段广泛用于配电网中，但由于滤波器特性受系统参数影响大，只能消除特定的几次谐波，而对某些次谐波会产生放大作用，甚至谐振现象等因素，随着电力电子技术的发展，人们将滤波研究方向逐步转向有源滤波器(Active PowerFliter，缩写为APF)。
APF即利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。它与无源滤波器相比，有以下特点：
a.不仅能补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功，有一机多能的特点，在性价比上较为合理；
b.滤波特性不受系统阻抗等的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；
c.具有自适应功能，可自动跟踪补偿变化着的谐波，即具有高度可控性和快速响应性等特点。
在我国目前的市场经济体制下，电力行业得到了空前发展，电能质量也越来越受到各方面的关注，加上环境污染与资源紧缺的加剧，加强电能质量管理，并利用现有的技术手段节能降耗，提高供电企业的综合竞争力已成为亟待解决的问题。本文从加强电能质量管理及节能降耗方面提出几点举措，为供电企业发展做出自己的一点贡献。
关键词：
供电企业；电能质量管理；节能降耗
供电企业作为我国经济发展的重要支柱，其电能质量的合格是正常供电的保证。电力企业不仅要加强电能质量的管理，还要重视节能降耗的问题。这两点对提升供电企业市场竞争力具有重要意义。
1电能质量含义
对于供电企业而言，电能质量即电压与频率的合格率与一年内连续供电的小时数，是判断电力系统是否具有安全性、可靠性的依据。一般而言，电能质量象征着能否优质供电，保证电力设备及系统在规定的条件下运行，具有120°的幅值相序。根据电能自身属性可知，在电能的输送、分配、使用安全经济的情况下，理想的供电系统具有以下特征：向用户输送的电能额定频率、电压等级、交流电能够保持单一恒定；三相交流电压与电流之间平衡稳定，并保证电能传输的效率最大，用电负荷互不影响；能够向用户持续不间断供电，且用电设备运作正常，能量供需随时保持平衡[1]。这些特征是供电系统正常运行对电能质量的要求。
2供电企业电能质量管理
电能质量管理主要从组织管理制度以及运行管理上入手。
2.1组织管理制度
供电企业应该以国家相关规范与规定为依据，结合电网运行的情况，制定适用于自身的组织管理制度、设备运行管理制度、技术培训制度等。实行责任制，为防止部门之间推诿扯皮、推卸责任，在组织管理制度中明确规定各部门的权利及义务，明确各部门及相关人员在电能质量管理中的具体职责，并制定完善的考核办法与激励制度，将电能质量的指标列入考核项。
2.2运行管理
2.2.1频率管理
频率稳定关系到有功平衡，重点在于设置足够的备用设备容量。一般来说，电力系统除了需要设置一般的负荷备用，为防止重大负荷事故的出现还要加设10％的备用容量；不仅要储备检修备用，还要储备国民经济备用。备用电源分为热备用与旋转备用，根据电力系统的需要进行设置[2]。为保证频率能够稳定调整，机组需要有充足的调整额度与调整速度，同时符合经济性与安全性的原则。频率管理一般由调度中心来负责。
2.2.2保持电压稳定
保持电压稳定的方式包括：改变电源电压，调整励磁电流，保证发电机端电压与额定值的偏差小于±5％；改变电源的布局或者改变无功补偿装置的安装位置，减少线路无功输送；调整电压，改变电力系统的无功分布；调整线路参数，例如增加导线截面；使用电力电容器等无功补偿装置；在超高压线路上设置电抗器。
2.2.3保持三相电压平衡
当出现负荷分配不平衡或者特殊负荷等情况时，三相电压会失衡。供电企业应仔细统计用户负荷，合理分配电力，并对特殊用电负荷进行入网审查，制定并落实具体治理措施。
2.2.4管理电网谐波
电网谐波即电力系统中非线性负荷。谐波降低电能的产生、输送和利用的效率，使电气设备过热、产生震颤与噪声，加快绝缘层的老化，缩短其寿命。还会引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，放大谐波含量，甚至造成电容器等设备烧毁。在管理电能质量时，市场部人员应对用户的非线性设备进行统计、评估、监督、管理。
2.2.5管理电压的波动与闪变
电压波动和闪变会造成照明灯光闪烁，使人产生不适感；电视机画面垂直或者水平幅度摇动；造成电子仪器、自动控制设备等异常运行。产生的原因包括线路短路与雷击保护等。供电企业应测定冲击性功率负荷所引起的电压波动与闪变并采取措施进行治理。
3供电企业节能降耗的意义
近年来，环境污染与资源紧缺不断加剧，我国人口基数大，平均资源占有量低于世界平均水平，在开发新型绿色能源的同时节能降耗，双管齐下解决能源危机已是重中之重。供电企业在我国经济发展中占有举足轻重的地位，且能源消耗量巨大。另外，在电网的规划中，由于人员素质偏低，规划不到位，管理不到位等各种问题，规划内容不合理，与输配电线路节能减耗的目的背道而驰，在电网的实际使用也出现了一些损耗问题。因此，供电企业的节能降耗问题已被提上日程。积极落实相关举措对响应国家大力提倡节能减排的理念具有重要的正面意义[3]。
4供电企业节能降耗的途径
4.1优化运行方式
优化电网网架的规划。供电企业可通过优化网架结构来降低运行过程中产生的线路损失。在符合“N-1”的准则上进行配网，将近期与远期的符合量进行综合考虑，以各个电压等级和谐发展为视角，根据地区实际情况建设高压电网，建设节能降耗的10kV配网。
4.2平衡三相负荷
若三相负荷失衡，低压电网在线路及变压器上的损耗会有所增加，因此，做好三相电流的负荷平衡工作，将会减少线路损失，实现节能降耗的目的。将不对称负荷分散接在不同的供电点，以减少集中连接造成的不平衡度超标；增加负荷接入点的短路容量，使供电电压级别提高系统承受不平衡负荷的能力增强。
4.3合理安排停电应对措施
在输变电设备发生停电时，在供电负荷相同的情况下，输变电设备的线损会增加，并且增加了供电安全的风险性。供电企业要安排一系列临时运行举措，合理制定检修计划，减少停电重复率。优化月度停电检修计划，保证正常供电。
4.4对电网进行科学的规划
对电网进行合理的规划可以降低损耗。合理规划就是制定科学合理的规划方案。电力企业采取负荷监控系统和自动化管理系统等一系列的管理方法来降低损耗。例如，可以利用计算机对电力进行计算和分析，如果在方式上出现大的变化，就需要考虑用计算的方法。另外，可以运用调度自动化系统绘出主变中的运行曲线图，使主变中的运行曲线图保持最佳的运行状态，维持正常运行。对电网的合理规划不仅仅包括自动化的设计，还应该注重对电力系统消耗的监控工作，在电网配置时做好输配电线路的规划，从而有效的降低消耗。
4.5使用节能变压器及合适的配电电压
在输配电线路的具体运行过程中，电力消耗的主体就是变压器。所以，选择合理的变压器有利于节能降耗。从技术水平上，我国对变压器的研发和应用主要在于使用新型的变压器，同时对变压器的容量的设计进行合理的完善。非晶合金铁芯变压器具有杂音小、消耗低的特点，相较于其他的变压器具有明显的优势。因此，非晶合金铁芯变压器已经是变电站变压器的首选。另外，在整个配电系统的工作中，一定要注意对变压器进行定期养护和更换，避免因为变压器使用过久而出现损坏，影响整个电力系统的正常运行。在配电系统中要注意对配电电压进行控制，配电电压的强度会直接影响到配电运行中的损耗量，因此对配电电压进行合适的选择可以降低由于电压过高而造成的损耗。
5结语
本文主要从组织管理制度以及运行管理上阐述了加强电能质量管理的举措，从技术层面对节能降耗问题进行探究，旨在促进供电企业的发展。但是，由于市场及自身的原因，供电企业在这两个问题上还存在许多问题，在提高电能质量与节能降耗上依然任重道远。
参考文献：
[1]王东.供电企业强化电能质量管理工作的研究与分析[J].中国科技博览，2015（15）：88.
[2]欧阳森，李奇.供电企业的电能质量服务体系研究[J].华南理工大学学报（自然科学版），2015（4）：7~13.
关键词：励磁系统；电能质量；影响
中图分类号： TM77 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）03-195-2
1 励磁系统的概述
1.1 励磁系统的定义
励磁系统（excitation system）是同步发电机中的重要元件，它不仅能为同步发电机提供电机磁场电流也能供给同步发电机励磁电源。它既包括调节与控制元件，又包括磁场放电装置、保护装置等。通常来说，功率输出及其相关的控制元件组成了电力工程中所使用的励磁系统。使人们在运行电力系统时能够更好地保护并控制发电设施，使之不受外界因素的干扰，从而避免出现使用故障问题。励磁系统目前在电力工程建设中处于重要的位置，并且已在实际工作中得到广泛应用，可以提高电力系统的动、静态稳定性。
1.2 励磁系统的工作原理
电力半导体材料组成了励磁系统中的励磁结构。这种材料使得励磁系统在实际运行的过程中能够保证其对发电机系统电能的转换质量。同时，转换形式呈现了较高的丰富性，例如，它可以将电路中的直流电转化成交流电，这样就使改变整个电力系统的工作状态可能性变大，进而达到提高工作性能的目的。另外，交流电和直流电的转换是双向的，发电机需要优化工作性能时，就要整体调整电力设备系统的状态，以便使其达到最好的工作状态。还要在减磁处理的同时储存发电机转子磁场的能量，以使其能够保证发电机的正常工作。
1.3 励磁机
同步电机电源系统是励磁机，而该电源系统能够提供磁场电流，也就是说，励磁机即是生活中所用的直流发电机。一般来说，励磁机在运作时，主要采用自励和它励两种励磁方式。自励励磁主要采用磁极中存在的剩磁产生励磁电流，从而更加有效地控制并管理发电机。电厂发电机的励磁控制方式大都采用自励励磁的方式，该方式能够使励磁系统工作性能的优化功能进一步强化，从而保障发电机的稳定性，并提高电能的质量。
1.4 电能质量组成部分
电能质量（Power Quality）是指进行高质量供电，包括电压质量、电流质量、供电质量和用电质量四个部分。
2 励磁系统的作用
2.1 励磁系统的主要作用
①励磁系统能够随着发电机负荷的改变来调控励磁电流，从而使机端电压的稳定性得以保证；②控制无功功率的完成并控制运行的各发电机之间的分配；③在并列运行过程中提高发电机的动、静态稳定性；④能在发电机内部发生故障时，及时采取灭磁的方式对电机实施保护，达到降低故障损失的目的。
2.2 同步发电机励磁系统的作用
目前发电机励磁系统由以下几个方面组成。
①电力系统稳定性包括机电、电压和频率等多个方面。其中，机电稳定又具体包括动态、静态和暂B稳定三种。而励磁控制系统对静态、动态和暂态稳定的调节起到至关重要的作用。同时，该控制系统在改善电力系统稳定性方面是最为简单有效的方式。②性能良好的励磁控制系统能够在短路故障期间以及后来的一段时间内维持电力系统的电压。故障发生时，所需要做的就是加速电压的恢复，而同步发电机励磁系统改善了励磁系统中电动机的运行条件，从而使电力设备正常地运行。
3 励磁机与同步发电机电能质量相关关系
①励磁机输出电压不稳定促使发电机无功摆动，进而影响发动机电能质量；②发电机间无功分配是由系统电压的变化引起的，具体表现为：系统电压微小变化的发生，将引起发电机的无功发生很大的变化，进而使发电机励磁参数也发生相应的化变；③励磁系统中励磁机以及二次回路的短缺将会使发电机的输出电压发生波动，从而降低发电机电能质量。
4 控制励磁系统提高电能质量的方法
①添加磁极垫片。导入良性导磁材料在磁极的极靴下，从而缩小励磁磁场之间的缝隙，达到保证励磁机所输出电压稳定性的目的。②调节励磁回路磁场中的电阻并在两端并联一个大小适合的阻性负载电阻。合适的阻性电阻的种类很多，如可以使用白炽灯泡来当作阻性负载，考虑到白炽灯在发热后会发生非线性的变化，这样就在场阻线与励磁特性之间产生一个很大的交角，从而得到一个明显的且与空载特性曲线相交的点，恰巧就是这个交点使励磁机在较低电压时工作点的稳定性得以保证。③采用发电机自动励磁调节装置。该装置调节方式具有丰富性，如恒无功、恒功率参数等，这些调节方式帮助改善系统的稳定性以及暂态反应能力并且也增加了解决发电机的电能质量问题的可能性。但是，要达到满足用户对于电能质量的要求，应保持发电机的端电压不变的方式，并随着无功电流的变化来调节发电机的励磁电流。励磁电流可以提高发电厂电能生产的质量，因而其在发电机运转的过程中的使用具有重要作用。一般情况下，励磁电流通常会采用改进的励磁机的方式，而非直接流入到发电机组中，这有效地控制管理了励磁回路，进而使整个电力发电机组的工作性能得以保证。因此，在对整个励磁系统进行控制管理时，应对电源调节和动态结构稳定性等控制问题加以注意，从而以此来保证发电机的电能质量。现在随着科学技术的快速发展，先进的技术也在励磁系统中开始应用，来优化处理励磁系统，来保证工作状态的静态平衡。
5 控制励磁系统提高电能质量的途径
5.1 自动调节励磁电流的途径
通常情况下，在改变处理发电机励磁电流时，并不是在转子回路上进行直接处理。其主要原因是，回路环节中所表现出来的相关励磁状况的变化比较大，从而促使这些调节没有办法法得以有效实施。一般采取的措施是调节并改善励磁机运行过程中的励磁电流，进而促使发电机正常运行过程中的相关转子电流的实现。另一个常采取的措施是对回路中出现的电阻进行直接检查，确保回路电阻出现在发电机运作过程中，进而保证励磁机内部的相关励磁电流可以有效地来进行改变，从而将其变为附加励磁，尤其是可控硅导通角等。且在这个环节中，对可控硅导通角的转变是其中最为核心的一个措施。在执行该措施的实际过程中，同时包括电压、功率、电容等多方面的变化，可以看出对转换可控制硅整流器涉及的导通角进行转变将导致发电机的励磁电流也发生转变。
5.2 增加附加励磁控制通道的方法
在励磁控制系统中，增加其他控制信号是处理电压调节精确度和动态稳定性之间矛盾的比较有效措施。另外，控制信号不会对电压调节通道的电压调节功能和维持发电机端电压水平的能力产生阻碍作用，因此也不会改变其控制的重要地位。所以，这种控制方式又被称为附加励磁控制。
6 结语
人们将励磁系统应用到该运行过程中，并对其电能质量进行了有效的控制管理，从而使其不仅有利于发电机组的良好调节，并使其稳定性得以保证，同时还对发电机发电的电能质量的提高起到作用，使人们日常生活以及经济社会生产等相关的诸多要求在系统的应用中得以满足。与此同时，将新的科技应用于发电机发电的运行过程中，不仅实现了优化处理励磁系统的目的，同时也使我国电力行业得以快速发展。
参 考 文 献
[1] 姜永刚.励磁系统对电厂发电电能质量的影响[J].科技专论，2014（14）：358-359.
[2] 李剑峰.励磁系统对发电电能质量的影响[J].煤矿机械，2011（05）：171-171.
[3] 梁晓东.水电厂励磁系统改造中的问题和对策[J].企业技术开发，2016（04）.
[4] 段晓宁.励磁系统改造方法[J].中国新技术新产品，2015（10）.
[5] 丰德强.水电厂励磁系统改造中的问题和对策[J].通讯世界，2015（13）.
