电能质量控制技术优化方案

电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量，因此，必须对电能质量进行控制。根据电能质量控制技术发展的时代特征，可粗略地将其分为传统控制技术和现代控制技术两个阶段。

1.电能质量的传统控制技术

在过去，特别是在20世纪70年代以前，电力系统中的非线性负荷和冲击性负荷所占的比例不大，使用计算机控制的设备和电子装置数量也相对较少，电力工作者所关心的电能质量问题主要局限于频率、电压和连续供电这几个方面，控制频率偏差、电压偏差、三相电压不平衡以及保证供电的可靠性构成了这一时期电能质量控制的主要内容。其中，频率偏差的控制主要依靠电力系统的一次调频、二次调频等手段，通过改变发电机的有功输出能力来实现。电压偏差的控制主要从两方面入手：一是通过配置充足的无功功率电源来协调、平衡系统的无功需求进而保证电压的质量，如配置调相机、电容器和静止无功补偿装置等；二是通过改变发电机端电压、改变变压器电压比、改变线路参数等手段来实现对系统的电压调整。三相电压不平衡的控制措施主要包括：在三相系统中合理分配不对称负荷；将不对称负荷分散接于不同的供电点；采用高一级电压供电；采用特殊接线的平衡变压器供电及加装三相平衡装置等。提高供电可靠性的措施主要有：加强对设备质量缺陷的检测，及时维修或更换老化设备，防患于未然；强化安全生产教育，减少运行人员误操作；提前做好电气设备的检修维护工作，制定周密的事故应急措施，以应对雷击、暴雨、大风、冰雹等自然灾害的侵袭；加强二次设备的管理、维护，确保二次设备正常动作；提高系统的运行管理水平等。

传统电能质量控制措施不仅涉及的电能质量问题范围有所局限，而且控制措施也存在较多的问题，这主要是由于受到技术的制约。例如，利用有载调压变压器调整电压，可保证电压质量，但不能改变系统无功需求平衡，还可能影响变压器运行的可靠性；利用并联电容器补偿系统无功功率，可提高系统电压，但不能解决轻载时系统电压偏高的问题等等。

2.电能质量的现代控制技术

现代电能质量的控制与治理，不仅在控制和治理的范围上进一步得到了扩展，而且在技术实现上广泛利用了电力系统自动化技术及电力电子技术的发展成果，逐渐朝着系统工程的方向发展，主要通过以下五种手段来实现：

1）通过实施电网调度自动化、无功优化、负荷控制及许多新型调频、调压装置的开发和应用，实现减少频率和电压的偏差的目标。

2）通过加强城乡电网的建设和改造工程，实现提高电压质量的目标。(www.xing528.com)

3）利用技术成熟的无源滤波器、静止无功补偿装置等，可实现抑制谐波干扰、降低电压波动和闪变等的目标。

4）利用柔性交流输电技术，可提高系统输电容量和提高暂态稳定性，对线路电压、阻抗、相位进行控制，以及实现控制潮流、阻尼振荡、提高系统稳定性等的目标。

5）利用柔性配电技术，可实现补偿谐波、抑制电压下跌等的目标。

其中，利用基于电力电子技术的柔性交流输电技术（FACTS）和柔性配电技术（DFACTS）实现电能质量的控制在近年来获得了很大的发展。柔性交流输电技术又称为基于电力电子技术的灵活交流输电系统，通过控制电力系统的基本参数来灵活控制系统潮流，使电力传输容量更接近线路的热稳定极限。柔性交流输电系统的设备可分为串联补偿装置、并联补偿装置和综合控制装置。串联补偿装置，如晶闸管控制串联电容器（TCSC）、晶闸管控制串联电抗器（TCSR）、静止同步串联补偿器（SSSC）等，主要用于改变系统的有功潮流分布，提高系统的输送容量和暂态稳定性等；并联补偿装置，如静止无功补偿器（SVC）、晶闸管控制制动电阻器（TCBR）、静止同步补偿器（STATCOM）等，主要用于改善系统的无功功率分布，进行电压调整和提高系统电压稳定性等；综合控制装置，如统一潮流控制器（UPFC）等，综合了串、并联补偿的功能和特点，是实现电力网络控制潮流、阻尼振荡、提高系统稳定性等多种功能的得力措施。其中静止同步补偿器、静止同步串联补偿器及统一潮流控制器是柔性交流输电系统中最基本、最关键的设备，目前已在现场得到了成功的应用，并在逐步完善和发展。尤其是静止同步补偿器，它的发展将有可能取代早期出现且正在我国推广应用的静止无功补偿器。

柔性配电技术是将柔性交流输电系统中的现代电力电子技术及相关的检测和控制设备延伸应用于配电领域，又称为用户电力电子技术（Custom Power）。柔性配电技术是改善电能质量的有力工具，该技术的核心器件——绝缘栅双极型晶体管（IGBT）比门极可关断（GTO）晶闸管具有更快的开关频率，并且关断容量已达兆伏安级，因此，柔性配电技术装置具有更快的响应速度，是解决电能质量的有效手段。目前主要的柔性配电技术装置有：有源电力滤波器（APF）、动态电压恢复器（DVR）和固态断路器（SSCB）等。其中有源电力滤波器是补偿谐波的有效工具；而动态电压恢复器通过自身的储能单元，能够在毫秒级时间内向系统注入正常电压与故障电压之差，因此，是抑制电压跌落的有效装置。

总之，电能质量是一个既和电力系统安全稳定运行、电磁兼容紧密相关又有自己独特性质的领域，我国自1990年以来已相继颁布了六项电能质量的国家标准，提高电能质量和加强电能质量的治理已成为全社会普遍关注的热点，并已取得了一定的成效。随着电力科技的进步和电力工作者对电能质量问题的深入研究和认识，电能质量的相关概念、术语、标准、控制技术还将会得到进一步的发展。