摘要：电能是社会进步和人类生活不可或缺的重要能源，与国家发展水平有直接而密切的联系，在当前电力电子技术快速发展的背景下，出现一些非线性的新型电气设备，这些设备的应用导致电网谐波含量超标，降低了电网的电能供电质量，不利于电网系统的安全稳定运行。为此，要关注电网系统中的谐波电能质量污染，选取适宜的电网系统电能质量监测方式，并采用相关的电网电能质量治理装置，使之更好地提升和改善电网系统的电能质量。
关键词：电网；电能质量；监测；治理
电能是社会重要的能源，在社会进步和科技发展的进程中，电能质量日益恶化的现象引发了人们的关注，出现了一些新的矛盾和问题，如：整流器、电弧炉、变频调速装置等负荷具有非线性、不平衡、冲击性的特性，会使电网系统出现电压或电流的波形畸变的现象，导致电能质量下降。为此，要重视对电网的电能质量监测工作，采用适宜的治理装置，更好地改善和提升电网系统的电能质量，促进电网系统的安全稳定运行。
一、电能质量问题的产生分析
由于电网系统中采用的一些电子技术存在非线性的特点，导致电网系统的谐波含量严重超标，造成了电力损失现象，不利于电网系统的安全与稳定。
1、谐波
电网系统中出现的电流或电压的波形畸变的现象，称之为电力谐波，由于时变性和非线性的电力电子装置在电网中的应用，使电网系统出现谐波，它主要来源于：（1）电源自身产生的谐波。电源内部发电机的三相绕组及铁心难以完全对称和一致，并且其内部存在较强的电磁场，对于电源会产生一些谐波，然而这种谐波的出现几率较小。（2）电力系统产生的谐波。这主要是在电网系统的变压器长期运行的状态下，会产生铁心出现饱和的现象，加之变压器的磁化电流波形较为尖锐，会产生较大的奇次谐波。（3）电力设备产生的谐波。工业生产采用的交流调压装置、整流装置、工业电弧炉等电力设备都会产生谐波，这是由它们的非线性和时变性所造成的，是电网系统最为主要的谐波源，极大地危害和降低了电能的质量。
2、无功功率
在电网系统中的变压器和异步电动机等设备属于阻感负载，要消耗大量的无功功率。一些电抗器、配电线等也要吸收和消耗一些无功功率，还有电力电子等非线性装置如：整流装置、功率调节电路等都要消耗无功功率，这主要是由于这些电力电子等非线性装置的基波电流和电压相位不一致而生成的。
二、电网的电能质量监测分析
电网的电能质量监测主要是实时测量和采集各种电能质量指标的相关数据，包括各种电压量、电流量等信息数据，通过对电网系统基本运行工况的观察、记录、计算和动态分析，可以较好地实现对整个监测平台的优化配置，并通过计算分析结果实现数据的动态更新和反馈，较好地提升电网的电能质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我国对于电网系统的电能质量监测相较于国外发达国家而言还较为落后，体现出在系统速度、可靠性、精度、功能等方面的差异，目前我国对于电能质量的监测主要包括以下内容：
1、电力设备接入电网前的测量
随着各种电力电子设备的应用，如：换流器、电弧炉、电容器、滤波器等设备，对于电网系统产生了一定的干扰和影响，要针对这些电力设备进行接入电网前的测量，重点检测这些补偿设备的各项指标，并将其与国家电能质量标准相对照，确定补偿设备的电网投运。
2、实现对电力设备的实时监测
通过定期或不定期的方式，可以实现对电力设备的实时监测，依据补偿调和对负荷的干扰大小及危害程度，来确定对电力设备应用的监测时间。通常而言，对电力设备的定期监测适用于无须连续监测或不具备连续在线监测条件的环境，通过对电力设备定期监测的方式可以获取相关的电能质量运行数据和状态。对电力设备的不定期监测方式则是针对具有特殊电能质量问题的用户，由于这些电力用户并不具有普遍性的特点，为此，要采用不定期的方式实现对这些电力用户的特殊情况的监测，并重点开展对这些有特殊电能质量问题的用户的分析。
3、采用实时在线监测的手段和策略
在对电网的电能质量监测和治理过程中，要对存在大型干扰的场合采用实时在线监测，这也是一种全程、全天候的监测方式，在电能质量标准的依据之下，实现对电压、频率偏差、谐波、电压闪变、三相不平衡等电能质量指标的监测，并使之保持连续性和实时性。
三、电网电能质量监测中存在的问题分析
目前我国的电网电能质量监测技术还不够成熟和完善，尤其是对电网电能质量的连续、在线的实时监测，还应用得不够广泛和成熟，难以满足电力双方的高电能质量的监测要求。具体来说，电网电能质量监测中的问题表现为以下方面：
1、检测方法的实时性监测不高，对于电网的电能质量指标的监测无法保证实时的、全面在线的监测。
2、监测数据还存在欠缺。在当前的电网电能质量监测技术应用之中，还无法完整而全面地实现对电能质量指标的实时在线监测，存在一定的欠缺，这就使电能质量监测的数据不够全面和准确，影响了电网的正常稳定运行。
3、监测的全局性把握不足。当前对于电网电能质量的监测技术应用，还存在整体性、全局性欠缺的问题，相关的电能质量监测技术大多是对某一个中枢点进行独立的监测，并未与电力系统的自动化、网络化相链接和整合，这就降低了电网的电能质量监测的系统性和有效性。另外，在电能质量监测过程中的人机交互性能也不够完善和优化，存在一定的欠缺。
4、监测精度不高。在电网的电能质量监测的技术应用之中，由于模拟元器件自身特性方面存在不足，加之处理模拟信号的方法还不够完善，这就使电能质量监测装置难以精准地实现对数据的监测，致使电能质量监测精度难以满足规定的要求，显示出监测精度不高的问题。
四、电网的电能质量监测治理措施分析
1、采用分层分布式的电能质量实时监测系统
为了更好地提升电网的电能质量监测治理效果，要建构和运用分层分布式的实时监测系统，摆脱和有效弥补传统的集中式结构的缺陷和不足，以“分层分布、面向对象”为设计原则，结合电网系统的特点和规律性，建构以DSP为中央处理器、串口通信和总线网络的数据传输系统，可以及时有效地获取监测点的历史数据和实时数据，并以良好的人机交互性能实现对电能质量的分层分布式监测。
2、采用先进有效的电能质量综合治理装置
（1）无源电力滤波器PPF。它是利用电容和电感组成串联谐振的特点，装设单调谐或高通滤波器，实现对某一谐振频率的低阻抗，较好地实现对谐波电流和无功的补偿。
（2）有源电力滤波器APF。这一装置拥有无穷多个谐振频率，不受电网阻抗的影响，具有丰富的补偿性能，并能够较好地控制输出，实时性较好。
（3）静止无功补偿器SVC和静止同步补偿装置STATCOM。这种装置通常是用于对无功功率的补偿，具有结构和控制相对复杂的特点。
总而言之，电网的电能质量监测和治理还有很长的路要走，由于我国的电网电能质量监测和治理起步较晚，在电网电能质量监测和治理技术应用中还存在诸多的缺陷和问题，为此，要在现有的电网电能质量监测和治理技术的应用条件下，采用无源和有源滤波器相结合的方式，建构优化的电网电能监测分层分布式系统，更好地降低电能质量监测和治理成本，实现对谐波、无功的有效补偿，更好地满足电能质量治理的要求。
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论文作者:史帅彬
论文发表刊物:《防护工程》2018年第1期
论文发表时间:2018/5/21
标签：电能论文; 电网论文; 谐波论文; 质量论文; 质量监测论文; 系统论文; 在线论文; 《防护工程》2018年第1期论文;