電能質量

電能質量是指電力系統中電能的質量。理想的電能應該是完美對稱的正弦波。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，最後，我們要研究如何消除這些因素，從而最大程度上使電能接近正弦波。

基本介紹

• 中文名：電能質量
• 外文名：Power Quality
• 主要指標：電壓、頻率和波形
• 影響因素：電壓暫降，暫升和短時中斷
• 改善措施：擾動信號的提取、控制策略
• 發展趨勢：大力發展用戶電力技術

背景

電能質量問題的提出由來已久，在電力系統發展的早期!電力負荷的組成比較簡單，主要由同步電動機、異步電動機和各種照明設備等線性負荷組成，因此衡量電能質量的指標也比較簡單，主要有頻率偏移和電壓偏移兩種20世紀80年代以來，隨著電力電子技術的發展，非線性電力電子器件和裝置在現代工業中得到了廣泛套用。同時，為了解決電力系統自身發展存在的問題，直流輸電和FACTS技術不斷投入實際工程套用!調速電機以及無功功率補償電容器也大量投入運營。這些設備的運行使得電網中電壓和電流波形畸變越來越嚴重，諧波水平不斷上升。另外，衝擊性、波動性負荷，例如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車等，運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且還會產生電壓波動、閃變、三相不平衡等電能質量問題。但另一方面，隨著各種複雜的、精密的、對電能質量敏感的用電設備不斷普及，人們對電能質量的要求越來越高，因而電能質量成為目前研究的熱點。

概念

電能質量(PowerQuality)，從嚴格意思上講，衡量電能質量的主要指標有電壓、頻率和波形。從普遍意義上講是指優質供電，包括電壓質量、電流質量、供電質量和用電質量。電能質量問題可以定義為：導致用電設備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、瞬時或暫態過電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續性等。

一個理想的電力系統應以恆定的頻率(50Hz)和正弦波形，按規定的電壓水平(標稱電壓)對用戶供電。在三相交流電力系統中，各相的電壓和電流應處於幅值大小相等，相位互差120。的對稱狀態。由於系統各元件(發電機、變壓器、線路等等)參數並不是理想線性或對稱的，負荷性質各異且隨機變化，加之調控手段的不完善以及運行操作、外來干擾和各種故障等原因，這種理想狀態在實際當中並不存在，而由此產生了電網運行、電氣設備和用電中的各種各樣的問題，也就產生了電能質量(PowerQuality)的概念。

從普遍意義上講，電能質量是指優質供電。但迄今為止，對電能質量的技術含義還存在著不同的認識，這一方面是由於人們看問題的角度不同，如電力企業可能把電能質量簡單地看成是電壓(偏差)與頻率(偏差)的合格率，並且用統計數字來說明電力系統電能9%是符合質量要求的;電力用戶則可能把電能質量籠統地看成是否向負荷正常供電;而設備製造廠家則認為合格的電能質量就是指電源特性完全滿足電氣設備正常設計工況的需要，但實際上不同廠家和不同設備對電源特性的要求可能相去甚遠。另一方面，對電能質量的認識也受電力系統發展水平的制約，特別是用電負荷的性能和結構。

電能質量指標

電能質量指標是電能質量各個方面的具體描述，不同的指標有不同的定義。參考國際電工委員會標準，從電磁現象及相互作用和影響角度考慮給出的引起干擾的基本現象分類如下。

a.電壓中斷（斷電，interruption，outage）：在一定時間內，一相或多相完全失去電壓（低於0.8“標麼值”稱為斷電。按持續時間長短，分為瞬時斷電（0.5周期~3S）暫時斷電（3S~60S）和持續斷電（大於60S）。

b.頻率偏差（frequencydeviation）：各國對此均已做出明確規定。

c.電壓下跌(sag)(電壓跌落，dip)：持續時間為0.5周期～1min，幅值為0.1～0.9(標麼值)，系統頻率仍為標稱值。

d.電壓上升(電壓隆起，swell)：電壓(或電流)持續時間為0.5周期～1min，幅值為1.1～1.8(標麼值)，系統頻率仍為標稱值。

e.瞬時脈衝(impulse)：在兩個連續穩態之間的一種在極短時間內發生的電壓(或電流)變化。瞬時脈衝可以是任一極性的單方向脈衝，也可以是發生在任一極性的阻尼振盪波第1個尖峰。

f.電壓波動(fluctuation)與閃變(flicker)：電壓波動是在包絡線內的電壓的有規則變動，或是幅值通常不超出0.9～1.1電壓範圍的一系列電壓隨機變化。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。

電能質量監測改善前後對比圖

g.電壓切痕(notch)：電壓切痕是一種持續時間小於0.5周期的周期性電壓擾動。電壓切痕主要由於電力電子裝置在相關的兩相間發生瞬時短路時電流從一相轉換到另一相而產生的。電壓切痕的頻率非常高，用常規的諧波分析設備很難檢測出來，這就是過去從未有過此項電壓擾動內容，直到最近才正式列入的原因。

h.諧波(harmonics)：含有基波整數倍頻率的正弦電壓或電流稱為諧波。諧波是由於電力系統和電力負荷設備的非線性特性造成的。

i.間諧波(inter-harmonics)：含有基波非整數倍頻率的正弦電壓或電流稱為間諧波。小於基波頻率的分數次諧波也屬於這一類。間諧波會使照明裝置引發視覺閃變。

j.過電壓(overvoltage)：電壓(或電流)持續時間為大於1min，幅值為1.1～1.2(標麼值)，系統頻率仍為標稱值。

k.欠電壓(undervoltage)：電壓(或電流)持續時間為大於1min，幅值為0.8～0.9(標麼值)，系統頻率仍為標稱值。

電能質量問題歸納起來主要包括以下4個方面：①電壓波動(fluctuation)和閃變(flicker);②諧波(harmonics);③電壓三相不平衡(unbalance);④電壓降低(dip)和供電中斷(outage)。

具體指標

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於±0.1HZ範圍內。

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：電力系統公共連線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。接於公共連線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範圍內，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以上處於研究中。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：電力系統公共連線點，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.，並在短暫持續10ms~1min後恢復正常的現象；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，並在短暫持續10ms~1min後恢復正常的現象。

改善措施

改善電能質量的裝置和措施很多，以大功率電力電子器件為核心單元的新型裝置可以用來有效地抑制或抵消電力系統中出現的各種短時、瞬時擾動，而常規措施則很好地適用於穩態電壓調整。電能質量控制裝置按功能可分為以下三大類：無功補償裝置、濾波器和著重於解決暫態電能質量問題的統一電能質量調節器(UPQC)。要想使電能質量控制裝置充分發揮其設計功能，採用準確、高效的分析與控制方法是至關重要的。首先要獲得及時、準確的有關“源”信息，如三相電壓、三相電流、中線電流及中線對地電壓等，然後對這些源信息進行實時、快速的分析，得到所需的控制信息，控制裝置根據這些控制信息，採用適當的控制方法產生相應的動作，最終才能得到理想的補償效果。

1、擾動信號的提取

對於電壓波動和閃變、諧波、三相不平衡這些變化相對較緩慢、持續時間較長的電能質量問題，對稱分量法、諧波分析法是最常用的時域分析方法。它們的特點是數學表達式簡單，物理概念明確。但時域分析方法計算量大、耗時長，不能實現實時、線上控制，因此必須採用變換的方法，快速、準確地得到所需的控制信號。傅立葉變換作為最經典的信號處理手段在電能質量檢測中發揮了重要作用。目前，各種算法的離散傅立葉變換(DFT)和快速傅立葉變換(FFT)已經成為頻譜分析和諧波分析的基礎。

對於電壓下跌、電壓上升、瞬時脈衝以及電壓瞬時中斷等這類電能質量擾動，由於它持續時間短，發生時間具有很大的隨機性，傅立葉變換已不能滿足要求，因此必須採用新的信號分析方法，如加窗傅立葉變換、短時傅立葉變換和小波變換等。另外，將傳統的分析方法與新興的智慧型方法相結合也是分析電能質量問題的一個趨勢。

諧波電流的檢測與分析是電能質量分析的另一個重要方面。現有的諧波電流檢測方法有基於Fryze功率定義的檢測方法、模擬帶通濾波器檢測方法、基於頻域分析的FFT檢測方法、同步測定法、自適應檢測法、基於瞬時無功功率理論的畸變電流瞬時檢測法等，此外還有基於小波變換的時變諧波檢測法、基於鑒相原理的諧波電流檢測法、基於人工神經網路的諧波檢測法等。其中，根據1984年由H.Akagi等人提出的瞬時無功功率理論的諧波電流檢測法實時性強，在有源濾波方面得到了廣泛的套用。但這一方法忽略了零序分量的影響，在電壓有畸變的情況下求出的諧波電流與實際值是有差別的，採用基於廣義瞬時無功功率理論的dq0變換則能更精確地實時檢測出諧波電流。

2、控制策略

一旦檢測、分析出存在的有關電能質量問題的信息，就必須採用有效的控制方法消除或抑制這些信息。採用何種控制方法與電能質量問題類型以及控制裝置密切相關。

傳統的一些用於穩態電壓調整的裝置，如並聯電容器、並聯電抗器、變壓器分接頭等都是機械式的，它們對電能質量問題反應速度慢、控制不精確、調節能力有限，過去一般採用手動控制的方法，現在有一部分裝置採用了自動投切的方法，其控制策略既有非常簡單的開環控制，也有採用模糊控制、智慧型控制等現代控制策略的。

基於電力電子技術、通過變流器與電力系統相連線的電能質量控制裝置，例如SVG(靜止無功發生器)、APF(有源電力濾波器)、DVR(動態電壓恢復器)、DSTATCOM(即並聯型DVR)、UPQC等的控制方法更多。對變流器PWM控制技術是目前最常用的控制方法，通過調節導通角∆和調製脈寬Η可以四象限控制能量存儲裝置與電網間的有功或?和無功交換，而且可以有效地抑制交流側的諧波。根據提取出的電能質量擾動信號來確定最終變流器的觸發信號，目前研究及套用比較廣泛的控制方法有以下幾種：

a.PID控制：這是電力系統中最常用的方法，其理論完善、魯棒性強、穩定性好、穩態精度高，易於在工程中實現。經典PID控制採用比例、積分、微分等典型的控制模組，加上幾種校正網路，能改善系統動態、穩態性能。但PID控制也存在回響有超調、對系統參數攝動和抗負載擾動能力差等缺點，因此出現了變參數PID控制、將PID與變結構控制相結合等控制方法。

b.滯環比較控制：目前在跟蹤諧波電流方面套用最廣泛的控制方法是滯環比較控制。滯環比較控制的原理是將被控制量與它的給定值在給定範圍內進行比較以確定電能變換器開關元件的開關時序。滯環比較控制具有反應速度快、控制精度高、容易實現和不需要了解負載特性等優點;主要缺點是開關頻率不固定，用於三相三線系統時有嚴重的相間干擾，在負載換路時被控制量往往不能得到有效控制等。與矢量控制等方法相結合可以有效地克服上述缺點。

c.空間矢量控制：空間矢量控制的原理是將測量得到的基於三相靜止坐標系的交流量(abc)經過Park變換得到基於兩相旋轉坐標系的直流量(dq)，實現解耦控制，具有良好的穩態性能與暫態性能。常規的矢量控制方法需要進行複雜的正弦、反正切函式運算，一般採用DSP進行處理;為了縮短實時運算時間和降低對硬體的要求，可以採用一些簡化算法。

d.無差拍控制：K.P.Gokhale等人在1987年首先提出逆變器無差拍控制方法，它的主要思想是根據系統的狀態方程和當前的狀態信息推算出下一周期的開關控制量，最終達到使輸出量跟蹤輸入量的目的。採用無差拍控制可以消除穩態誤差，並在最短的時間內結束過渡過程;但它也存在魯棒性較差、瞬態回響超調量大、計算實時性強因而對硬體要求很高等缺點。採用帶擾動狀態觀測器的無差拍控制或最優預見控制技術都可以大大改善無差拍控制的性能。

e.反饋線性化：直接反饋線性化(DFL——directfeedbacklinearization)方法即通過對系統非線性因素的精確補償，將原系統轉換為線性系統，即可用線性控制理論加以控制。

f.非線性魯棒控制：考慮SMES(超導儲能裝置)實際運行時會受到各種不確定性的影響，因此可通過對SMES的確定性模型引入干擾，得到非線性二階魯棒模型。對此非線性模型，既可套用反饋線性化方法使之全局線性化，再利用所有線性系統的控制規律進行控制;也可直接採用魯棒控制理論設計控制器。以某種性能指標的最佳化為設計依據的魯棒控制理論最典型的代表就是加拿大學者G.Zames於1981年開創的H∞控制理論。該理論目前已經發展得比較成熟，成為分析和設計不確定系統的有力工具。

g.自適應控制：實際的SMES系統在運行過程中必然會受到負載擾動及其他環境因素變化的影響。採用常規的控制器，以一組不變的控制器參數去適應各種變化顯然難以取得滿意的結果。自適應控制方法可以線上辨識系統模型，然後根據系統模型和控制指標及時整定控制器參數，實現高精度控制。

h.模糊邏輯控制：用經典控制理論的“頻域法”和現代控制理論的“時域法”設計控制器時，必須知道被控對象精確的數學模型。自適應控制、自校正控制雖然在很大程度上降低了對建模精度的要求，但需要使用大量的先驗數據，而且要對模型進行線上辨識，算法複雜、計算量大，限制了其套用範圍。模糊控制作為一種智慧型控制方法，不需要對系統建立精確的數學模型，通過對系統特徵的模糊描述，可以大大降低獲取系統動態和靜態特徵量付出的代價。模糊控制有較強的魯棒性，對外來干擾、過程參數變化和非線性因素均不敏感。但模糊控制存在穩態誤差，在工作點附近容易引起小範圍振盪。可以將其他控制方法與模糊控制相結合，如變結構控制、人工神經網路等，從而改善模糊控制的性能。

i.人工神經網路(ANN)：人工神經網路具有自適應和自組織能力，可以根據輸入、輸出學會它們之間的非線性關係，而不需要系統的數學模型;ANN的容錯性和自適應性可以應付複雜系統在運行過程中的眾多不確定因素，提高系統的抗干擾能力;ANN固有的並行結構和並行處理能力使它可以快速處理系統的大量數據。

總之，無功電能的余、缺狀況是影響供電電壓偏差的重要因素。傳統的電能質量測試手段存在著局限性。海億達能源科技研發EPDS™智慧型配電系統即電能質量監測改善系統，建立了遍及全網的電能質量線上監測網，以及一套統一開放的監控和管理平台，動態監測電網電能質量水平，進而針對嚴重影響電網電能質量的干擾性負荷進行改造，有效地提高了電能質量管理水平。也是利用現代測量控制技術和數據處理與通訊技術，在經濟合理的成本下實現對用戶端包括電源進線到終端用電設備在內的全部配電用電系統設施的管理控制，大幅提高配電用電系統與設施的運行與管理效率，降低運營成本。

電能質量控制技術的發展趨勢

電能質量控制是一個複雜的系統工程，它涉及到電力系統、電力電子、自動控制等多個方面。目前國外有關電能質量控制的研究正掀起高潮，其內容包括所適用的功率理論的擴展，電能質量評價指標體系的建立，新的電能質量分析方法的提出，以及基於用戶電力技術的電能質量控制裝置的設計與實現。國際上比較知名的幾家大公司都已經生產出了自己的電能質量調節器，如西門子的SIPCON2S，GE的SSVR(staticseriesvoltageregulator)，ABB的DVR，以及Softswitching的DSC(dynamicsagcorrector)。Westinghouse為美國電科院研製的世界上第1台DVR已於1996年8月投入工業運行;美國IGC和ASC的小型(1MJ～10MJ)低溫SMES已經商品化，日本、德國、法國和義大利等也都對低溫SMES展開了深入的研究。我國在電能質量方面的研究總的來說才剛剛起步，大部分研究都局限在諧波和無功補償的範圍內，與國外還存在著很大的差距。各種APF，SVC，UPQC，DVR等電能質量補償裝置仍處在理論研究和實驗研究階段。西安交通大學已研製出120kVA並聯型有源電力濾波器，中國科學研究院電工所、清華大學電機系也已研製出小型SMES樣機。結合目前國內外電能質量的研究現狀以及社會發展對電能質量提出的新要求，應在以下3個方面對電能質量控制技術進行研究和完善：

a.基礎理論研究：電能質量評價指標的科學界定以及各項指標的合理計算方法，新的分析與控制方法的研究，新的電能質量控制裝置併網運行對系統可能產生的影響(包括穩態與動態性能)等。

b.積極採用其他領域的新技術，為電能質量控制技術帶來新的活力：採用基於高速數位訊號處理器(DSP)的數位化控制裝置取代傳統的用模擬量控制的電能質量控制裝置，用固態電子開關取代常規高壓開關以實現同步開斷，利用燃料電池和微型燃汽輪機等分散式清潔能源提高供電可靠性和電能質量，計算機和通信技術的發展使得電能質量遠程監測成為可能，大功率、可自關斷電力電子器件與現代控制技術相結合研製出新型的電能質量調節裝置，超導電力裝置(SMES和SFCL(超導故障限流器))也將在提高供電質量方面發揮重要的作用。

c.大力發展用戶電力技術(custompower)：這是一種套用現代電力電子技術和控制技術為實現電能質量控制和為用戶提供用戶特定要求的電力供應的技術。DVR和DSTATCOM是用戶電力技術控制器的典型代表。用戶電力技術與FACTS本質上是一樣的，其差別僅是額定電氣值不同，前者套用於配電網，後者套用於輸電網，因此用戶電力技術也可稱為配電網的FACTS技術(D2FACTS)。

圖書信息

書名：電能質量

作者：程浩忠

定價：53元

出版日期：2006-10-1

出版社：清華大學出版社

內容簡介

本書共分9章，分別論述了電能質量的基本概念、電力系統電壓偏差、電力系統頻率偏差、電力系統諧波、電壓波動與閃變、電力系統三相不平衡、暫態過電壓和瞬態過電壓、配電系統可靠性、電壓跌落。只要具有電力系統分析知識的讀者都能順利閱讀並理解本書的內容。本書可作為電氣工程、電力系統專業工程碩士研究生的教材，也可作為電力工程類專業高年級本科生和研究生學習電能質量的教材，還可作為從事電能質量工作的工程技術人員和技術管理人員的專業培訓教材或參考書。

目錄

第1章電能質量的基本概念/1

1.1電能質量的主要內容2

1.2關於電磁干擾和電能質量的分類3

1.2.1IEC關於電磁干擾及其對電能質量影響的分類3

1.2.2IEEE關於電磁現象和電能質量的分類3

1.2.3根據電能質量及電磁干擾現象特徵的分類5

1.3中國電能質量標準與主要內容5

1.3.1電能質量標準化5

1.3.2電能質量國家標準簡介7

1.3.3電力系統頻率9

1.3.4供電電壓允許偏差9

1.3.5三相電壓不平衡度9

1.3.6電壓波動和閃變10

1.3.7公用電網諧波10

1.3.8暫時過電壓和瞬態過電壓11

1.4關於電能質量的一些概念12

1.5動態電能質量15

1.6IEEE電壓容限曲線及分類16

1.6.1電壓容限曲線16

1.6.2ITIC曲線17

1.6.3IEEEStd.1159—1995中的有關定義18

1.7電能質量的研究概況19

1.7.1電能質量定義20

1.7.2電能質量問題起因21

1.7.3電能質量研究意義21

1.7.4電能質量特點22

1.7.5電能質量分析方法23

1.7.6電能質量標準26

參考文獻27

第2章電力系統電壓偏差/31

2.1電壓偏差的國家標準31

2.1.1中國國家標準GB12325－199031

2.1.2國外電壓偏差的標準32

2.2電壓偏差超標的危害33

2.2.1電壓偏差對用電設備的影響33

2.2.2電壓偏差對電力系統穩定和經濟運行的影響39

2.3電力系統電壓調整47

2.3.1有功、無功功率傳輸對電壓水平的影響47

2.3.2負荷無功功率與電壓水平的關係49

2.3.3電力系統電壓調整50

2.3.4無功電壓的自動控制60

2.4電力系統無功潮流62

2.4.1無功電源的最佳化62

2.4.2無功潮流最佳化的模型及算法65

2.4.3電網電壓調整標準74

2.4.4無功補償規劃原則76

2.4.5無功補償容量的配置78

2.5無功和電壓管理80

2.5.1無功和電壓管理的目標和方法80

2.5.2電壓監測點和中樞點的選擇81

2.5.3電力系統的電壓監測82

2.5.4電壓偏差的統計考核84

2.5.5無功功率補償設備的運行和管理85

參考文獻86

第3章電力系統頻率偏差/87

3.1電力系統頻率概念87

3.1.1頻率偏差87

3.1.2頻率的基本屬性87

3.1.3電力系統頻率、電源頻率和負荷節點頻率88

3.1.4頻率波動89

3.1.5電力系統的頻率特性89

3.1.6頻率突然下降及崩潰93

3.1.7頻率與電壓的關係95

3.2頻率偏差對電力系統的影響96

3.2.1影響頻率的因素96

3.2.2系統低頻率運行對水電廠的影響97

3.2.3系統低頻率運行對火電廠的影響98

3.2.4系統低頻率運行對負荷的影響100

3.2.5衝擊負荷引起的電力系統頻率波動108

3.2.6電力系統高頻率運行的危害109

3.3電力系統頻率的檢測與評價110

3.3.1電力系統頻率的4種運行工況110

3.3.2電力系統的動態頻率112

3.3.3電力系統頻率的檢測113

3.3.4電力系統頻率的評價113

3.4電力系統頻率偏差的標準和規定114

3.4.1國內外有關的標準和規定115

3.4.2頻率偏差標準和規定的討論119

3.5電力系統頻率調整120

3.5.1頻率的一次調整120

3.5.2頻率的二次調整122

3.5.3調頻廠的選擇125

參考文獻127

第4章電力系統諧波/128

4.1電力系統諧波的基本概念128

4.1.1電力系統中正弦波形129

4.1.2諧波的定義和性質129

4.1.3非正弦波形的有效值和畸變率132

4.1.4特徵諧波和非特徵諧波134

4.1.5諧波和非特徵諧波135

4.1.6諧波計算的等值電路參數135

4.2電力系統非正弦波形的分析方法136

4.2.1非正弦波形及其頻域分解136

4.2.2非正弦電路的電壓和電流142

4.2.3非正弦電路的功率和功率因數145

4.2.4非正弦波形有功功率、無功功率的時域定義150

4.3電力系統諧波的來源152

4.3.1發電機和電動機152

4.3.2變壓器和電抗器154

4.3.3電弧的非線性伏安特性158

4.3.4整流換流裝置159

4.3.5電力機車161

4.3.6家用電器163

4.4電力系統諧波潮流計算163

4.4.1電網各元件等值電路的諧波參數164

4.4.2對稱系統的諧波潮流計算167

4.4.3諧波潮流的簡化計算法168

4.5電力系統諧波測量技術171

4.5.1概述171

4.5.2非正弦周期信號的採樣172

4.5.3非正弦波形下常用電量的測量173

4.5.4諧波阻抗的測量184

4.5.5對電壓互感器與電流互感器的要求189

4.6諧波對電網的影響和危害191

4.6.1諧波對電網的影響192

4.6.2諧波對高壓設備的影響193

4.6.3諧波對低壓用電設備的影響196

4.6.4諧波對繼電保護的影響和危害200

4.6.5諧波對遠動自動裝置的影響202

4.6.6諧波對通信線路的干擾203

4.7電力系統諧波的抑制204

4.7.1減少諧波源的諧波含量204

4.7.2在電容器迴路串接電抗器207

4.7.3安裝交流濾波器208

4.7.4採用有源濾波器209

4.7.5加大供電系統容量和合理選擇供電電壓210

4.7.6採用相數倍增法211

4.7.7諧波對並聯電容器的影響211

4.7.8電力電容器組的諧波過載能力215

4.7.9電容器對系統諧波阻抗的影響217

4.7.10並聯電容器對諧波電流的放大作用217

4.7.11電容器的無功補償方案219

4.8交流濾波裝置219

4.8.1濾波裝置接線方式和濾波方案219

4.8.2濾波器的濾波效益221

4.8.3單調諧濾波器222

4.8.4高通濾波器226

4.8.5濾波裝置參數選擇的條件229

4.9諧波對電能計量的影響231

4.9.1引言231

4.9.2電能表的分類231

4.9.3電能表運行原理232

4.9.4諧波引起電能表誤差的分析233

4.9.5計量誤差的改進措施及相關標準237

4.10電力系統諧波的標準及其管理238

4.10.1國外的諧波標準238

4.10.2國內公用電網諧波管理的標準242

4.10.3家用和低壓電器的諧波限制標準243

4.10.4對諧波的管理245

4.10.5電力系統諧波的監測246

參考文獻248

第5章電壓波動與閃變/251

5.1電壓波動與閃變的基本概念251

5.1.1電壓波動251

5.1.2閃變252

5.1.3燈—眼—腦模型255

5.1.4電壓波動和閃變的危害256

5.2電壓波動和閃變的標準257

5.2.1電壓波動和閃變的國家標準257

5.2.2我國新老標準以及與國際標準的比較259

5.3電壓波動和閃變的測量260

5.3.1電壓波動的檢測方法261

5.3.2IEC閃變檢測方法265

5.3.3不同類型的閃變儀269

5.4電壓波動和閃變的產生和抑制275

5.4.1電壓波動的產生275

5.4.2電壓閃變的產生277

5.4.3電壓波動的抑制279

參考文獻288

第6章電力系統三相不平衡/290

6.1三相不平衡的概念及計算290

6.1.1三相不平衡的概念及表達式290

6.1.2三相不平衡的計算294

6.2三相不平衡的標準及測量299

6.2.1三相不平衡的國家標準299

6.2.2三相不平衡的測量儀器301

6.3三相不平衡的危害及改善措施304

6.3.1三相不平衡的危害304

6.3.2三相不平衡的改善措施308

參考文獻312

第7章暫時過電壓和瞬態過電壓/313

7.1暫時過電壓和瞬態過電壓的概念313

7.1.1電力系統過電壓的定義和分類313

7.1.2電力系統過電壓與絕緣配合315

7.2工頻過電壓的機理與限制319

7.2.1空載線路的電容效應與限制方法319

7.2.2單相接地時的工頻電壓升高322

7.2.3甩負荷引起的工頻電壓升高323

7.3諧振過電壓的機理與限制325

7.3.1線性諧振325

7.3.2鐵磁諧振329

7.3.3參數諧振340

7.4操作過電壓的機理與限制344

7.4.1概述344

7.4.2單頻振盪迴路的過渡過程344

7.4.3空載線路的合閘和重合閘過電壓348

7.4.4空載線路的拉閘過電壓350

7.5雷電過電壓的保護354

參考文獻354

第8章配電系統可靠性/355

8.1配電系統可靠性355

8.1.1配電系統可靠性的概念355

8.1.2配電系統可靠性工作的重要性355

8.1.3配電系統供電可靠性的概念356

8.1.4供電可靠性評價指標與計算公式357

8.1.5可靠性統計的有關規定361

8.2配電系統可靠性準則364

8.2.1電力系統可靠性準則364

8.2.2配電系統可靠性準則366

8.3我國城市電力網可靠性的規定366

8.3.1概述366

8.3.2城市電力網對可靠性的一般要求367

8.3.3城市電力網可靠性標準368

8.3.4城市電力網可靠性套用370

8.4以元件組合關係為基礎的配電系統可靠性預測方法373

8.4.1配電系統可靠性預測評估指標374

8.4.2簡單放射狀網路的評價377

8.4.3複雜網路的評價383

8.5配電系統缺電和停電損失的計算389

8.6配電系統可靠性經濟評價391

8.6.1經濟評價的原則391

8.6.2常用的可靠性經濟評價方法391

8.7提高配電系統可靠性的措施393

8.7.1防止故障的措施393

8.7.2改善系統可靠度的措施396

8.7.3加速故障探測及故障修復397

8.8提高配電系統可靠性措施實施效果的計算399

8.8.1提高配電系統可靠性措施的效果分析399

8.8.2提高可靠度措施效果分布的計算方法400

參考文獻402

第9章電壓跌落/403

9.1電壓跌落概述403

9.1.1電壓跌落的相關概念403

9.1.2電壓跌落的原因404

9.1.3電壓跌落的研究現狀404

9.2電壓跌落的危害性405

9.2.1概述405

9.2.2電壓跌落對計算機及電子設備的影響406

9.2.3電壓跌落對交流驅動設備的影響410

9.3電壓跌落的標準421

9.4電壓跌落值的測量和計算422

9.4.1電壓跌落幅值計算的基本方法422

9.4.2同時計算電壓跌落幅值和相位跳變的算法423

9.4.3電壓跌落持續時間的測量425

9.5抑制電壓跌落的措施426

9.5.1概述426

9.5.2動態補償技術428

9.5.3動態電能質量調節裝置介紹431

參考文獻432