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          電能質量電網環境治理

          發布時間:2021-12-20      點擊次數:367

          隨著科學技術和國民經濟的不斷發展,電力電子精密儀器的大量使用,對電能質量的要求越來越高。與此同時,現代電網的用電結構也發生了很大的變化,非線性負荷和沖擊負荷的大量接入,使得電力能源受到的污染日益嚴重。電能質量的好壞直接關乎到人們的生活與安全。那么什么是電能質量?電能質量都包括什么?引起電能質量的原因以及改善措施有哪些?

          一、什么是電能質量

            電能質量是指電力系統中電能的質量。理想的電能應該是對稱的正弦波。一些因素會使波形偏離對稱正弦,由此便產生了電能質量問題。一方面我們研究存在哪些影響因素會導致電能質量問題,一方面我們研究這些因素會導致哪些方面的問題,最后,我們要研究如何消除這些因素,從而zd程度上使電能接近正弦波。

          二、電能質量具體指標

          圖片圖片

            電網頻率

            我國電力系統的標稱頻率為50Hz,GB/T15945-2008《電能質量電力系統頻率偏差》中規定:電力系統正常運行條件下頻率偏差限值為±0.2Hz,當系統容量較小時,偏差限值可放寬到±0.5Hz,標準中沒有說明系統容量大小的界限。在《全國供用電規則》中規定“供電局供電頻率的允許偏差:電網容量在300萬千瓦及以上者為±0.2HZ;電網容量在300萬千瓦以下者,為±0.5HZ。實際運行中,從全國各大電力系統運行看都保持在不大于±0.1HZ范圍內。

            電壓偏差

            GB/T12325-2008《電能質量供電電壓偏差》中規定:35kV及以上供電電壓正、負偏差的絕對值之和不超過標稱電壓的10%;20kV及以下三相供電電壓偏差為標稱電壓的土7%;220V單相供電電壓偏差為標稱電壓的+7%,-10%。

            三相電壓不平衡

            GB/T15543-2008《電能質量三相電壓不平衡》中規定:電力系統公共連接點電壓不平衡度限值為:電網正常運行時,負序電壓不平衡度不超過2%,短時不得超過4%;低壓系統零序電壓限值暫不做規定,但各相電壓必須滿足GB/T12325的要求。接于公共連接點的每個用戶引起該點負序電壓不平衡度允許值一般為1.3%,短時不超過2.6%。

            公用電網諧波

            GB/T14549--93《電能質量公用電網諧波》中規定:6~220kV各級公用電網電壓(相電壓)總諧波畸變率是0.38kV為5.0%,6~10kV為4.0%,35~66kV為3.0%,110kV為2.0%;用戶注入電網的諧波電流允許值應保證各級電網諧波電壓在限值范圍內,所以國標規定各級電網諧波源產生的電壓總諧波畸變率是:0.38kV為2.6%,6~10kV為2.2%,35~66kV為1.9%,110kV為1.5%。對220kV電網及其供電的電力用戶參照本標準110kV執行。

            公用電網間諧波

            GB/T24337-2009《電能質量公用電網間諧波》中規定:間諧波電壓含有率是1000V及以下《100Hz為0.2%,100~800Hz為0.5%,1000V以上《100Hz為0.16%,100~800Hz為0.4%,800Hz以上處于研究中。單一用戶間諧波含有率是1000V及以下《100Hz為0.16%,100~800Hz為0.4%,1000V以上《100Hz為0.13%,100~800Hz為0.32%。

            波動和閃變

            GB/T12326-2008《電能質量電壓波動和閃變》規定:電力系統公共連接點,在系統運行的較小方式下,以一周(168h)為測量周期,所有長時間閃變值Plt滿足:≤110kV,Plt=1;》110kV,Plt=0.8。以及單個用戶的相關規定。

            電壓暫降與短時中斷

            GB/T30137-2013《電能質量電壓暫降與短時中斷》定義:電壓暫降是指電力系統中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1p.u.~0.9p.u.,并在短暫持續10ms~1min后恢復正常的現象;短時中斷是指電力系統中某點工頻電壓方均根值突然降低至0.1p.u.以下,并在短暫持續10ms~1min后恢復正常的現象。

          在現代電力系統中,電壓暫降和中斷已成為最重要的電能質量問題。

          (1)電壓質量:是以實際電壓與理想電壓的偏差,反映供電企業向用戶供應的電能是否合格的概念。這個定義能包括大多數電能質量問題,但不能包括頻率造成的電能質量問題,也不包括用電設備對電網電能質量的影響和污染。

          (2)電流質量:反映與電壓質量有密切關系的電流的變化,是電力用戶除對交流電源有恒定頻率、正弦波形的要求外,還要求電流波形與供電電壓同相位以保證高功率因素運行。

          (3)供電質量:其技術含義是指電壓質量和供電可靠性,非技術含義是指服務質量。

          (4)用電質量:包括電流質量與反映供用電雙方相互作用和影響中的用電方的權利、責任和義務,也包括電力用戶是否按期、如數交納電費等。

          三、電能質量綜合治理辦法

          1、治理電力諧波的方法

          (1)主動治理:即從諧波源本身出發,通過改進用電設備,使其不產生或少產生諧波;

          (2)受端治理:即從受到諧波影響的設備或系統出發,提高它們抗諧波干擾能力;

          (3)被動治理:即通過安裝電力濾波器,阻止諧波源產生的諧波注入電網,或者阻止電力系統的諧波流人負載端。

          2、改善電能質量的措施

          (1)調整負荷:降低負荷的敏感程度,如果遇到要求負荷電能質量特別高的電力用戶僅依靠電力企業采取的措施不能在短期內滿足要求時,電力企業必須和電力用戶共同采取必要措施,使負荷減少敏感程度及降低電能質量不良程度。

          (2)改進電網:電力企業安裝抑制或消除電力擾動的必要設備。

          經常見到的電能質量調節裝置功能相對單一,例如,有源濾波器 APF、動態電壓恢復器DVR等,全面實現電力用戶電能質量的設備是電能質量調節器,其組成主要是一個電容把一個并聯逆變器和串聯逆變器耦合在一起。

          并聯逆變器進行非線性負載諧波電流及無功補償使用的是 PWM 電流控制技術,起到調節電容直流電壓的作用。而串聯逆變器使用的是 PWM 電壓控制技術,其主要是對輸出的電壓進行控制以達到抑制諧波、降低負荷的敏感程度。電能質量調節器由于其是有一個串聯和并聯的逆變器組成的,因此其具有兩者的結構特征,對網絡中電流和電壓的波形可同時調節,電能質量調節器的應用極大的解決了電網中電能質量問題的出現。

          電能質量的監測與治理



          APView500電能質量分析

                APView500電能質量在線監測裝置采用了高性能多核平臺和嵌入式操作系統,遵照IEC61000-4-30《測試和測量技術-電能質量測量方法》中規定的各電能質量指標的測量方法進行測量,集諧波分析、波形采樣、電壓暫降/暫升/中斷、閃變監測、電壓不平衡度監測、事件記錄、測量控制等功能為一體。裝置在電能質量指標參數測量方法的標準化和指標參數的測量精度以及時鐘同步、事件標記功能等各個方面均達到了IEC61000-4-30級標準,能夠滿足110kV及以下供電系統電能質量監測的要求,廣泛適用于化工、鋼鐵、冶金、醫院、數據統計、交通建筑等行業的電能質量監測。

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          技術參數

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          功能描述

          人機界面功能

                裝置面板上帶有5寸彩色LCD顯示器,以圖形方式顯示主要電能質量監測指標的實時數據??蓪ρb置硬件時鐘進行設置,對監測參數進行設置、修改和查看,并設有密碼保護。

          記錄存儲功能

                可對基本監測指標和監測指標實時保存,3min數據在裝置上保存時間為3個月,之后按"先進先出"原則更新。

          統計功能

                裝置具有對主要監測指標的在線統計功能,可統計一天內監測指標的數值、平均值、95%概率大值等。

          通訊功能

                裝置提供多種通訊接口方式,實現監測數據的實時傳輸或定時提取存儲記錄,可通過工業以太網接口與遠方電能質量管理中心通訊,也可通過RS232C/RS485接口,以Modem或GPRS方式與遠方通訊。裝置支持Modbus-TCP/RTU通訊協議、IEC 61850 MMS協議。

          GPS 對時功能

                裝置具有GPS硬對時接口,可以接受IRIG-B碼對時或者秒脈沖對時信號,保持與遠方管理中心的時鐘一致。

          告警功能

                可根據用戶設定的電能質量指標的限值,啟動指標報警功能。

          錄波功能

                裝置對每個告警事件都進行錄波,并提供手動錄波功能。

          本地PQDIF文件生成功能

                統計數據及事件記錄可以PQDIF文件格式保存。 



          ANAPF有源電力濾波器

          ANAPF系列有源電力濾波器并聯在電網上,負載電流通過電流互感器采集到ANAPF的控制系統中,通過實時檢測電路將負載電流中的諧波分量和基波無功分量分離出來,經控制系統快速運算,采用PWM控制IGBT的觸發。通過由大容量IGBT管組成的三相變流器向系統注入補償電流,該補償電流與負荷電流中的諧波電流大小相等,方向相反,互相抵消,實現濾除諧波的功能,保證最終流入電網電流是正弦波。



          圖片ANSVC低壓無功功率補償裝




          ANSVC低壓無功功率補償裝置并聯在整個供電系統中,能根據電網中負載功率因數的變化控制電力電容器投切進行補償。




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          圖片ANSVG靜止無功發生器


          靜止無功發生器是一種用于補償無功以及不平衡的新型電力電子裝置,它能對大小變化的無功以及負序進行快速和連續的補償,其應用可克服LC補償器等傳統的無功補償器響應速度慢、補償效果不能精確控制、容易與電網發生并聯諧振和投切震蕩等缺點。


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          ANSVG-S-G智慧型動態無功補償裝置
          智慧型動態無功補償裝置是一種用于補償無功,提高功率因數,實現無極補償效果的新型電力電子裝置;智能控制系統主動根據系統的線性動態需求,自動調節有源及無源模塊的輸出配比;ANSVG-S-G整機主要是由ANSVG-S-G模塊、無源補償電容器(TSC)、液晶顯示器組成。


          圖片ANSVG-S-A系列混合動態消諧補償裝置


          目前,根據行業的發展情況以及市場的需求,ANSVG-S-A系列混合動態消諧補償裝置應用新技術,以SVC的經濟性和APF濾波的有效性等特點為基礎,將兩者技術相結合,突破傳統無功補償技術,在有效降低成本的同時,實現諧波治理與無功補償。
          ANSVG-S-A系列混合動態消諧補償裝置主要用于補償電網中的無功電流,諧波電流以及不平衡電流等,以此達到提高用電效率、節能以及改善電能質量的目標。


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          ANSVG-G-A混合動態濾波補償裝置
          混合動態濾波補償裝置在補償無功的同時可兼治理系統的諧波,該設備以并聯方式接入配電系統,實時監測系統的電流分量,通過控制計算及邏輯變化,計算出系統所需的無功分量及諧波分量,然后通過電力電子變流器實時產生系統所需要的無功與諧波電流注入到配電系統中,實現智能補償,兼諧波治理。


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          電能質量治理產業未來趨勢

          對于電能質量治理未來的發展趨勢,前瞻產業研究院認為將主要表現為以下三點。

          【1】,產業規模將保持快速穩定增長。當前的經濟形勢非常有利于電能質量企業的發展。節能減排、智能電網等政策標準的推出為電能質量的發展提供了非常有利的政策環境。國內電能質量的市場空間非常廣闊,且隨著用戶對電能質量的認知度不斷提高,市場空間將越來越大。

          【2】,人才需求將進一步加大。當前,我國電能使用效率與國外仍然存在較大差距,隨著企業、用戶對電能質量的日益重視,高水平的電能質量治理人才將成為行業爭奪的“熱點"。

          【3】,越來越重視提高產品的附加值。物聯網、人工智能、智能電網的發展,可以為電能質量治理產業“賦能"。未來,用戶將不僅需要電能質量治理企業提供相應的硬件產品,更需要企業提供一套包括診斷、監控、數據分析等全套解決方案,有效提高產品后續服務能力。

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