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電壓穩(wěn)定的失穩(wěn)特性、擾動(dòng)大小和時(shí)間框架和功角穩(wěn)定不同,早 期文獻(xiàn)一般認(rèn)為,功角穩(wěn)定問(wèn)題是研究發(fā)電機(jī)在各種情況下的同步運(yùn)行問(wèn)題,而電壓失 穩(wěn)是電力系統(tǒng)無(wú)功供給無(wú)力滿(mǎn)足負(fù)荷的無(wú)功需求的結(jié)果,因?yàn)橥ǔG闆r下,電壓失穩(wěn)是 以某些重負(fù)荷母線(xiàn)無(wú)功缺乏而導(dǎo)致的。即使現(xiàn)在看來(lái),這種觀點(diǎn)在很大程度上也是正確 的,但是近年來(lái)對(duì)電壓穩(wěn)定問(wèn)題的認(rèn)識(shí)的發(fā)展己經(jīng)說(shuō)明,電壓穩(wěn)定問(wèn)題實(shí)際上要復(fù)雜得 多。
研究電壓穩(wěn)定問(wèn)題,首先要有電壓穩(wěn)定問(wèn)題的定義,可是由于該問(wèn)題研究歷史的短 暫因素和問(wèn)題的復(fù)雜性,致使電壓穩(wěn)定問(wèn)題本身的定義經(jīng)歷了一個(gè)很混亂的階段,一直 不能有一個(gè)最終統(tǒng)一的讓廣大學(xué)者和研究部門(mén)都接受的定義,直到最近幾年這種狀態(tài)才 稍稍改觀,但也仍然不能確定就是最終的定義。 本文的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性定義和分類(lèi)是基于2004年IEEE和CIGRE聯(lián)合給出的定義 和分類(lèi)方法,這種定義和分類(lèi)目前已被國(guó)際電力界廣泛采納。
從物理本質(zhì)上講,電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性是電力系統(tǒng)維持系統(tǒng)所有的負(fù)荷點(diǎn)電壓處 于某一規(guī)定的運(yùn)行范圍之內(nèi)的能力,這種能力有時(shí)候主要取決于網(wǎng)絡(luò)輸送到負(fù)荷的功率 能否滿(mǎn)足負(fù)荷自身的功率要求。如果網(wǎng)絡(luò)輸送到負(fù)荷的功率不能滿(mǎn)足負(fù)荷自身的功率需 求,負(fù)荷電壓將會(huì)下降,嚴(yán)重時(shí)將失穩(wěn)甚至系統(tǒng)電壓崩潰. 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展及電網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)大,電力系統(tǒng)失穩(wěn)的機(jī)理更加復(fù)雜。靜態(tài)穩(wěn)定 和暫態(tài)穩(wěn)定曾是早期電力系統(tǒng)穩(wěn)定的主要問(wèn)題,隨著電網(wǎng)互聯(lián)向著大電網(wǎng)、超高壓、大 機(jī)組、遠(yuǎn)距離的發(fā)展,電壓失穩(wěn)、頻率失穩(wěn)和振蕩失穩(wěn)己經(jīng)成為電力系統(tǒng)失穩(wěn)的更常見(jiàn) 現(xiàn)象。
IEEE電壓穩(wěn)定工作小組和國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議的TF38.02.10工作組在上世紀(jì)九十年 代各自給出的定義基礎(chǔ)上又在2004年5月,聯(lián)合在一起開(kāi)會(huì)討論并給出了一份關(guān)于電 力系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行重新定義和分類(lèi)的會(huì)議成果報(bào)告arm。這份聯(lián)合報(bào)告指出:電壓穩(wěn)定 是指電力系統(tǒng)遭受擾動(dòng)后系統(tǒng)中所有母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)電壓都能保持在穩(wěn)定的、可接受的水平, 它在一定程度上反應(yīng)電力系統(tǒng)保持或恢復(fù)負(fù)荷需求的能力以及功率供給平衡的能力。 這份研究報(bào)告將電力系統(tǒng)穩(wěn)定分為功角穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定和頻率穩(wěn)定三大類(lèi)以及眾多 子類(lèi),具體分類(lèi)框架所示。
1.大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定:大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定性關(guān)心的是大擾動(dòng),如:如系統(tǒng)故障、失去負(fù) 荷、失去發(fā)電機(jī)等大擾動(dòng)之后系統(tǒng)控制電壓維持穩(wěn)定的能力。它由系統(tǒng)、負(fù)荷特性、兩 者間連續(xù)和不連續(xù)控制及保護(hù)的相互作用所決定。大擾動(dòng)電壓穩(wěn)定性的判斷,需要考慮 系統(tǒng)的非線(xiàn)性響應(yīng)特性。
2.小干擾電壓穩(wěn)定:小擾動(dòng)(或小信號(hào))電壓穩(wěn)定性關(guān)心的是小擾動(dòng)(如負(fù)荷的緩慢 變化)之后系統(tǒng)控制電壓保持穩(wěn)定的能力。它受負(fù)荷特性以及給定時(shí)間內(nèi)的連續(xù)和不連 續(xù)控制作用的影響。這類(lèi)問(wèn)題可能是短期的也可能長(zhǎng)期的,在分析時(shí)可適當(dāng)?shù)膶?duì)系統(tǒng)方 程進(jìn)行線(xiàn)性化,從而使方程變得簡(jiǎn)單,計(jì)算速度大大提高。 根據(jù)研究的時(shí)間范疇,還可以將電壓穩(wěn)定分為暫態(tài)電壓穩(wěn)定、中期電壓穩(wěn)定和長(zhǎng)期 電壓穩(wěn)定所示。
關(guān)鍵詞:電力用戶(hù);電力負(fù)荷;特性研究
引言
電力負(fù)荷是一個(gè)周期性和隨機(jī)性都較強(qiáng)的系統(tǒng),它與社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、氣象等眾多的因素有著極為復(fù)雜的關(guān)系。一方面,電力負(fù)荷按一定趨勢(shì)有規(guī)律地發(fā)展變化;另一方面,負(fù)荷受眾多因素的影響,隨時(shí)都可能發(fā)生一定的波動(dòng)。作為評(píng)價(jià)電網(wǎng)負(fù)荷狀況的主要指標(biāo)之一,與時(shí)間有關(guān)的靜態(tài)負(fù)荷特性研究一直是電力科研人員的重要課題,在國(guó)內(nèi)外受到普遍重視。
1.電力用戶(hù)負(fù)荷特性概述
1.1負(fù)荷特性,電力負(fù)荷從電力系統(tǒng)的電源吸取的有功功率和無(wú)功功率隨負(fù)荷端點(diǎn)的電壓及系統(tǒng)頻率變化而改變的規(guī)律。
電力負(fù)荷是電力系統(tǒng)的重要組成部分,它作為電能的消耗者對(duì)電力系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)與控制有著重要影響。幾十年來(lái),人們提出了大量的負(fù)荷模型,包括靜態(tài)負(fù)荷模型、機(jī)理動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型、非機(jī)理動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型。同時(shí),也不斷積累了不少實(shí)測(cè)參數(shù)。建立一個(gè)負(fù)荷特性數(shù)據(jù)庫(kù),能夠很方便地對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行各種查詢(xún)以及調(diào)用,便于從一個(gè)整體、長(zhǎng)期的范圍來(lái)對(duì)負(fù)荷特性進(jìn)行比較、分析、綜合和應(yīng)用。
1.2特性分類(lèi)
負(fù)荷功率隨負(fù)荷點(diǎn)端電壓變動(dòng)而變化的規(guī)律,稱(chēng)為負(fù)荷的電壓特性;負(fù)荷功率隨電力系統(tǒng)頻率改變而變化的規(guī)律,稱(chēng)為負(fù)荷的頻率特性;負(fù)荷功率隨時(shí)間變化的規(guī)律,稱(chēng)負(fù)荷的時(shí)間特性。但一般習(xí)慣上把負(fù)荷的時(shí)間特性稱(chēng)為負(fù)荷曲線(xiàn)(有日負(fù)荷曲線(xiàn)、年負(fù)荷曲線(xiàn)等),而把負(fù)荷的電壓特性和負(fù)荷的頻率特性統(tǒng)稱(chēng)為負(fù)荷特性。
1.3模擬方法
在電力系統(tǒng)的分析計(jì)算中,模擬負(fù)荷特性的方法一般有以下4種。
①用恒定阻抗(或恒定功率、恒定電流)模擬負(fù)荷。這是最粗略的模擬方法,因而只適合某些近似計(jì)算。但因?yàn)檫@種方法比較簡(jiǎn)單,所以應(yīng)用較為廣泛。
②用負(fù)荷的靜態(tài)特性模擬負(fù)荷。這種方法比用恒定阻抗(或恒定功率、恒定電流)模擬負(fù)荷要精確一些。它實(shí)質(zhì)上是恒定阻抗、恒定電流、恒定功率3 種簡(jiǎn)單形態(tài)按一定比例的組合。一般在動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和潮流計(jì)算中可以采用這種模擬方法。
③考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)械暫態(tài)過(guò)程的典型綜合負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的負(fù)荷模型。因?yàn)楦袘?yīng)電動(dòng)機(jī)(見(jiàn)異步電動(dòng)機(jī))是電力系統(tǒng)負(fù)荷的主要成分,因此在暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算中,往往采用這種負(fù)荷模型考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在暫態(tài)過(guò)程中其滑差變化對(duì)穩(wěn)態(tài)等值電路阻抗值的影響。
④考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)機(jī)電暫態(tài)過(guò)程的典型綜合負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性的負(fù)荷模型。這是比較精確的負(fù)荷模型。它既考慮感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械暫態(tài)過(guò)程,又考慮電動(dòng)機(jī)的電磁暫態(tài)過(guò)程。
2電力用戶(hù)負(fù)荷特性和負(fù)荷特性指標(biāo)
電力系統(tǒng)的負(fù)荷隨時(shí)間在不斷發(fā)生變化,受到多種因素的影響,具有連續(xù)性和周期性的特點(diǎn)。掌握用電負(fù)荷的特性和變化規(guī)律,對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)講可以有利于系統(tǒng)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行,對(duì)于供電部門(mén)來(lái)講可以獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益,而對(duì)于用戶(hù)來(lái)講可以充分發(fā)揮每一度電能的效益。電力系統(tǒng)負(fù)荷特性就是指用電負(fù)荷的特點(diǎn)和性質(zhì),不同類(lèi)型的用戶(hù)負(fù)荷表現(xiàn)出不同的負(fù)荷特性
例如,在前面所述的各類(lèi)負(fù)荷中,城市居民負(fù)荷具有經(jīng)常的年增長(zhǎng)以及明顯的季節(jié)性波動(dòng)特點(diǎn),而居民負(fù)荷的季節(jié)性變化在很多情況下,直接影響系統(tǒng)峰值負(fù)荷的季節(jié)性變化,但其影響程度則取決于居民負(fù)荷在系統(tǒng)總負(fù)荷中所占的比例。尤其是隨著電熱器、空調(diào)裝置、電風(fēng)扇、電冰箱之類(lèi)的敏感于氣候的家用電器日益廣泛地采用,使得居民負(fù)荷變化對(duì)系統(tǒng)峰值負(fù)荷變化的影響越來(lái)越大。
商業(yè)負(fù)荷也同樣具有季節(jié)性變動(dòng)的特性,而這種變化主要也是由于商業(yè)部門(mén)越來(lái)越廣泛地采用空調(diào)、電風(fēng)扇、制冷設(shè)備之類(lèi)的敏感于氣候的電器所致,并且這種趨勢(shì)正在增長(zhǎng)。
相對(duì)來(lái)說(shuō),工業(yè)負(fù)荷一般都是受氣候影響較小的基礎(chǔ)負(fù)荷。當(dāng)然,這并不是說(shuō)它一點(diǎn)不受影響。然而,由于工業(yè)負(fù)荷本身基礎(chǔ)很大,尤其是由于三班連續(xù)生產(chǎn),因此這類(lèi)負(fù)荷變動(dòng)較小。而其他各類(lèi)負(fù)荷,根據(jù)他們的不同特點(diǎn),也可能具有季節(jié)性等特點(diǎn)。
要描述和區(qū)分各種不同類(lèi)型用戶(hù)負(fù)荷的特性,就需要使用負(fù)荷的特性指標(biāo)。為加深對(duì)全國(guó)負(fù)荷特性的了解,統(tǒng)一負(fù)荷特性指標(biāo)。2000年3月,國(guó)家電力公司組織各省電力公司全面、系統(tǒng)收集有關(guān)負(fù)荷特性數(shù)據(jù),同時(shí)選取華東、浙江、湖北、四川四個(gè)電網(wǎng)和北京、上海、福州、蘭州、長(zhǎng)沙、南寧、大連等八個(gè)城市進(jìn)行負(fù)荷特性的重點(diǎn)調(diào)研和分析,在此基礎(chǔ)上,對(duì)我國(guó)的負(fù)荷特性進(jìn)行了全面的分析。2001年國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)《電力工業(yè)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)解釋》中的指標(biāo)進(jìn)行了補(bǔ)充修改,增加了負(fù)荷差率等指標(biāo)。
3.現(xiàn)階段電力用戶(hù)負(fù)荷分類(lèi)存在的問(wèn)題
雖然電力系統(tǒng)的負(fù)荷類(lèi)型可以按照上述標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分,但是這樣的分類(lèi)并不嚴(yán)格和準(zhǔn)確。在實(shí)際分類(lèi)時(shí),可能會(huì)發(fā)生把某些實(shí)際負(fù)荷歸算到哪一類(lèi)的爭(zhēng)執(zhí)。在這種情況下,一般都是由供電部門(mén)自己主觀進(jìn)行決定。因此,在一些供電部門(mén)中,可能各自有其更具體和詳細(xì)的負(fù)荷分類(lèi)目錄,以備負(fù)荷分類(lèi)之用。然而,上述供電部門(mén)所采取的負(fù)荷分類(lèi)方法在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些問(wèn)題:
3.1同一行業(yè)內(nèi)的用戶(hù)可能具有不同的負(fù)荷特性。目前,供電部門(mén)對(duì)電力系統(tǒng)用戶(hù)負(fù)荷進(jìn)行分類(lèi),大多數(shù)依據(jù)的是用戶(hù)負(fù)荷所屬的行業(yè)以及用戶(hù)的經(jīng)濟(jì)活動(dòng)特點(diǎn)。然而,隨著用戶(hù)負(fù)荷設(shè)備的構(gòu)成越來(lái)越復(fù)雜以及人們生產(chǎn)、生活方式的變化,同一行業(yè)內(nèi)的用戶(hù)負(fù)荷特性也并不完全一致,其負(fù)荷曲線(xiàn)可能存在著較大的差異。
3.2不能反映出電網(wǎng)的變化和差異。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展,電網(wǎng)中會(huì)不斷出現(xiàn)一些新的類(lèi)型的用戶(hù)負(fù)荷,而這些類(lèi)型的用戶(hù)負(fù)荷可能會(huì)與已經(jīng)定義的用戶(hù)負(fù)荷類(lèi)型之間存在著較大的差異,因此需要重新考慮對(duì)其類(lèi)型的劃分與定義。并且不同地區(qū)電網(wǎng)之間的負(fù)荷構(gòu)成也存在一定的差別,應(yīng)當(dāng)針對(duì)實(shí)際情況對(duì)電網(wǎng)的負(fù)荷類(lèi)型進(jìn)行劃分。
3.3分類(lèi)結(jié)果不準(zhǔn)確,影響了在此基礎(chǔ)上的進(jìn)一步應(yīng)用。傳統(tǒng)的負(fù)荷分類(lèi)方法,沒(méi)有充分考慮用戶(hù)負(fù)荷的實(shí)際特性和變化規(guī)律,缺乏理論依據(jù),存在著較大的人為因素,降低了分類(lèi)結(jié)果的準(zhǔn)確性和合理性,使得在此基礎(chǔ)的一些應(yīng)用受到影響,例如降低了分類(lèi)負(fù)荷預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,電價(jià)制定的不盡合理等等。
因此,為解決上述存在的問(wèn)題,需要研究一種科學(xué)準(zhǔn)確的負(fù)荷分類(lèi)方法,為供電部門(mén)進(jìn)行負(fù)荷分類(lèi)以及在此基礎(chǔ)上的應(yīng)用提供有力的參考和依據(jù)。
4.結(jié)束語(yǔ)
深入研究電力負(fù)荷分類(lèi)的方法及應(yīng)用,有利于及時(shí)掌握用電負(fù)荷的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì),有利于用電負(fù)荷的科學(xué)管理,有利于計(jì)劃用電工作的開(kāi)展。因此具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
參考文獻(xiàn)
[1]張忠華. 電力系統(tǒng)負(fù)荷分類(lèi)研究[D]. 天津:天津大學(xué),2007.
[2]劉晨暉. 電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)報(bào)理論與方法[M]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1987.
[3]牛東曉等. 電力負(fù)荷預(yù)測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用[M]. 北京:中國(guó) 電力出版社,1998.
【關(guān)鍵詞】城市;配電網(wǎng)規(guī)劃;負(fù)荷預(yù)測(cè)
一、傳統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)方法分析
負(fù)荷預(yù)測(cè)方法主要分為傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)方法和基于數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)方法。傳統(tǒng)預(yù)測(cè)法主要有用電單耗法、電力彈性系數(shù)法、負(fù)荷密度法、外推法、回歸預(yù)測(cè)法、人均用電量指標(biāo)法等,基于數(shù)學(xué)模型的預(yù)測(cè)方法有灰色預(yù)測(cè)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法、模糊負(fù)荷預(yù)測(cè)法等等。傳統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法如用電單耗法、電力彈性系數(shù)法、負(fù)荷密度法是依靠專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)或一些簡(jiǎn)單的變量之間的相關(guān)關(guān)系對(duì)未來(lái)負(fù)荷做一個(gè)方向性的結(jié)論,預(yù)測(cè)精度較差,但在實(shí)際的中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)時(shí),結(jié)合工作人員的具體經(jīng)驗(yàn),可用這些方法進(jìn)行預(yù)測(cè)結(jié)果的驗(yàn)證。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能,讓計(jì)算機(jī)學(xué)習(xí)包含在歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)中的映射關(guān)系,再利用這種映射關(guān)系預(yù)測(cè)未來(lái)負(fù)荷。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)應(yīng)用于短期負(fù)荷預(yù)測(cè)比應(yīng)用于中長(zhǎng)期負(fù)荷預(yù)測(cè)更為適宜,模糊預(yù)測(cè)法應(yīng)用模糊邏輯和預(yù)報(bào)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)將數(shù)據(jù)和語(yǔ)言形成模糊規(guī)則,單純的模糊預(yù)測(cè)法的結(jié)果不夠準(zhǔn)確,因?yàn)槟:A(yù)測(cè)沒(méi)有學(xué)習(xí)能力,因此模糊預(yù)測(cè)法常和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等預(yù)測(cè)方法組合使用。但以上方法不能體現(xiàn)具體負(fù)荷增長(zhǎng)點(diǎn),不能有效指導(dǎo)中低壓配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)。
二、空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法分析
對(duì)于城市配電網(wǎng)規(guī)劃而言,更重要的是負(fù)荷的局部空間分布情況。福州配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)采用了結(jié)合城市發(fā)展情況的空間負(fù)荷預(yù)測(cè)方法,不僅要預(yù)測(cè)負(fù)荷的飽和值,而且還要預(yù)測(cè)負(fù)荷增長(zhǎng)的空間和時(shí)間,即空間負(fù)荷分布。在確定了負(fù)荷空間分布的基礎(chǔ)上,布局配電變壓器,再規(guī)劃變電站,由下而上逐級(jí)規(guī)劃城市電網(wǎng)。結(jié)合福州城區(qū)負(fù)荷發(fā)展特點(diǎn),可將負(fù)荷分為若干個(gè)單元區(qū)塊,并對(duì)其進(jìn)行負(fù)荷類(lèi)型、負(fù)荷性質(zhì)的定義,在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。
首先應(yīng)明確負(fù)荷單元區(qū)塊的劃分原則,單元區(qū)塊劃分是空間負(fù)荷預(yù)測(cè)的首要步驟,其目的是預(yù)測(cè)負(fù)荷增長(zhǎng)的位置,為配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)提供空間信息。單元區(qū)塊劃分得越細(xì),負(fù)荷預(yù)測(cè)的空間分辨率越高,配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)也會(huì)更準(zhǔn)確詳細(xì)。對(duì)于每個(gè)單元區(qū)塊,城市規(guī)劃均對(duì)其用地性質(zhì)、負(fù)荷密度、占地面積以及容積率作了規(guī)劃,通過(guò)向政府規(guī)劃部門(mén)收集各預(yù)測(cè)地塊未來(lái)的土地規(guī)劃方案,得到每個(gè)地塊各類(lèi)負(fù)荷相關(guān)因素的歷史資料。其次對(duì)各單元區(qū)塊負(fù)荷類(lèi)型進(jìn)行定義,福州城區(qū)負(fù)荷類(lèi)型主要分為居民用電負(fù)荷、商業(yè)負(fù)荷及工業(yè)負(fù)荷。最后對(duì)各單元區(qū)塊性質(zhì)進(jìn)行定義,可將負(fù)荷區(qū)塊分為負(fù)荷基本飽和區(qū)塊、負(fù)荷半飽和區(qū)塊、負(fù)荷新建區(qū)塊。
在完成負(fù)荷單元區(qū)塊劃分、負(fù)荷類(lèi)型、負(fù)荷性質(zhì)定義等工作的基礎(chǔ)上,對(duì)不同類(lèi)型、不同性質(zhì)的負(fù)荷單元區(qū)塊,采用不同的負(fù)荷預(yù)測(cè)方法。對(duì)居民用電負(fù)荷:負(fù)荷基本飽和區(qū)塊一般就是成熟社區(qū)(建成5年及以上),人口和用電情況已趨于穩(wěn)定,在較短時(shí)間內(nèi)負(fù)荷變化的空間不大,可以在現(xiàn)有負(fù)荷的基礎(chǔ)上乘以一個(gè)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平提高相匹配的負(fù)荷增長(zhǎng)系數(shù),便可得到負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。負(fù)荷半飽和地區(qū)一般是新建社區(qū)(建成2年及以上),有一定的負(fù)荷基礎(chǔ),但是存在很大的負(fù)荷上升空間。負(fù)荷新建區(qū)塊主要是指建成2年以下社區(qū)和在建社區(qū),負(fù)荷在短期之內(nèi)基本無(wú)增長(zhǎng)。對(duì)于居民用電飽和負(fù)荷的預(yù)測(cè)可參照《城市電力規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),選定適合福州地區(qū)發(fā)展定位的飽和負(fù)荷密度進(jìn)行測(cè)算。對(duì)商業(yè)負(fù)荷:這部分負(fù)荷往往是市政建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū),許多大型的寫(xiě)字樓、商場(chǎng)、高級(jí)娛樂(lè)場(chǎng)所和高層居住小區(qū),由于容積率比較高,成為空間負(fù)荷分布中的重要負(fù)荷和大負(fù)荷,這些大項(xiàng)目的新建所引起的負(fù)荷的跳躍式增長(zhǎng),對(duì)空間負(fù)荷分布的影響很大,必須在空間負(fù)荷預(yù)測(cè)中予以考慮。根據(jù)《城市電力規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)內(nèi)其他城市在不同發(fā)展階段下的負(fù)荷的用電指標(biāo),選擇福州城區(qū)此種類(lèi)型負(fù)荷用地在負(fù)荷預(yù)測(cè)年的用電指標(biāo),以此進(jìn)行測(cè)算。對(duì)工業(yè)負(fù)荷:根據(jù)福州市“十二五”規(guī)劃綱要,未來(lái)福州中心城區(qū)主要發(fā)展服務(wù)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè),工業(yè)逐步向南北兩翼轉(zhuǎn)移。因此,未來(lái)福州城區(qū)工業(yè)負(fù)荷應(yīng)無(wú)較大增長(zhǎng),主要采用用戶(hù)報(bào)裝容量數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。根據(jù)以上原則建立數(shù)學(xué)模型,選定合適的負(fù)荷增長(zhǎng)率等參數(shù),進(jìn)行各單元區(qū)塊目標(biāo)年份負(fù)荷預(yù)測(cè)。在完成單元區(qū)塊負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上,對(duì)選定區(qū)域考慮同時(shí)系數(shù)后進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加,得到的就是任意目標(biāo)區(qū)域的目標(biāo)年份負(fù)荷預(yù)測(cè)值。
關(guān)鍵詞:可視化; 電力系統(tǒng); 抗災(zāi)變性評(píng)價(jià); PowerWorld
中圖分類(lèi)號(hào):TN91134; TM74文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1004373X(2011)22020803
Visual Model Based on PowerWorld Simulator for Antiaccident Performance
of Electric Distribution Networks
WU Weili1, LI Xiaoming2
(1. College of Electronics and Information Engineering, Yili Normal University, Yili 835000, China;
2. Yili Branch, Xinjiang Telecommunication Company Limited, Yili 835000, China)
Abstract: Evaluation of the antiaccident ability of electric distribution networks is conducted for building a strong power grid and ensure the safety running of the power grid. The visual software PowerWorld Simulator developed by University of Illinois is adopted to build a visual model for antiaccident ability evaluation so as to intuitively reflect the status of system running and the result of recovery strategy under the real accident condition. The simulation results show that the model can intuitively reflect the status of system regular operation and fault situation, and intuitively show the result of recovery strategy.
Keywords: visualization; power system; antiaccident evaluation; PowerWorld
收稿日期:20110710
基金項(xiàng)目:伊犁師范學(xué)院院級(jí)項(xiàng)目(2009,228)0引言
全球范圍內(nèi)頻發(fā)惡劣的大面積停電事故引起電力工作者的廣泛關(guān)注,自2003年美加大電網(wǎng)停電事故以來(lái),不少電力工作者致力于研究通過(guò)規(guī)劃未來(lái)電網(wǎng)和對(duì)現(xiàn)有電網(wǎng)的改造來(lái)降低大停電的概率,國(guó)外相當(dāng)一部分電力研究人員對(duì)配電網(wǎng)的安全提出了新的要求與看法。在國(guó)內(nèi),一部分電力工作者提出配電網(wǎng)的靜態(tài)安全評(píng)價(jià)和可靠性評(píng)價(jià)的方法[14],作者一直從事配電網(wǎng)配電網(wǎng)的安全評(píng)價(jià)工作,并提出了考慮配電網(wǎng)區(qū)域故障權(quán)重的配電網(wǎng)抗災(zāi)變性評(píng)價(jià)指標(biāo)[5]。在研究中發(fā)現(xiàn),采用已有的配電網(wǎng)的模型在展示配電網(wǎng)的災(zāi)害性事故發(fā)生的后果與影響方面不夠直觀,同時(shí)對(duì)配電網(wǎng)故障的恢復(fù)策略也只能夠用抽象的數(shù)值表示。這給使用或者想利用配電網(wǎng)抗災(zāi)變性評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的電力運(yùn)行、規(guī)劃和建設(shè)的部分帶來(lái)不便。為此,考慮對(duì)配電網(wǎng)模型采用可視化的技術(shù)[68],直觀地展示出配電網(wǎng)故障后災(zāi)害情況以及恢復(fù)策略,以便于上述機(jī)構(gòu)的工作人員快速了解、掌握電網(wǎng)的情況,從而達(dá)到建設(shè)、優(yōu)化堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的目的[911]。
1PowerWorld simulator簡(jiǎn)介
PowerWorld電力系統(tǒng)仿真軟件(PWS)是一個(gè)電力系統(tǒng)仿真軟件包,其構(gòu)筑在對(duì)用戶(hù)良好交互性的基礎(chǔ)上。它的核心是一個(gè)功能強(qiáng)大的潮流計(jì)算軟件,可以有效求解多達(dá)60 000個(gè)節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)。這使得電力世界仿真器作為一個(gè)獨(dú)立的潮流分析軟件包十分有用。與其他同類(lèi)商業(yè)應(yīng)用軟件不同,PWS允許用戶(hù)通過(guò)可縮放的彩色動(dòng)畫(huà)單線(xiàn)圖來(lái)模擬一個(gè)系統(tǒng)。在PWS中,輸電線(xiàn)路的通斷、變壓器或發(fā)電機(jī)的增加、以及聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率的交換,一切僅需點(diǎn)擊鼠標(biāo)即可完成。此外,圖形和動(dòng)畫(huà)演示的廣泛使用增加了用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)特性、存在問(wèn)題和限制條件的理解以及如何修改。
PWS提供了極為方便的模擬電力系統(tǒng)時(shí)間特性的工具。同樣,它可以圖形化地顯示負(fù)荷、發(fā)電量和聯(lián)絡(luò)功率隨時(shí)間的變化,以及因此產(chǎn)生的系統(tǒng)運(yùn)行條件的變化。這項(xiàng)功能在解決電網(wǎng)擴(kuò)建引起網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變化之類(lèi)問(wèn)題十分有用。
除了上述特點(diǎn)外,PWS的一體化經(jīng)濟(jì)調(diào)度、聯(lián)絡(luò)功率交易經(jīng)濟(jì)性分析、功率傳輸分配因子(PTDF)計(jì)算和突發(fā)事故的強(qiáng)大分析能力都可以通過(guò)一個(gè)易用的界面來(lái)實(shí)現(xiàn)[11]。
2 配電網(wǎng)抗災(zāi)變性模型的建立
2.1原有的配電網(wǎng)抗災(zāi)變性模型[6]
配電網(wǎng)原有的抗災(zāi)變性模型建立在配電網(wǎng)簡(jiǎn)化模型的基礎(chǔ)之上的,采用網(wǎng)基結(jié)構(gòu)矩陣DT節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)矩陣CT以及負(fù)荷矩陣LT表示各節(jié)點(diǎn)之間的電氣聯(lián)系和各節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷情況,應(yīng)用此類(lèi)模型進(jìn)行配電網(wǎng)抗災(zāi)變性評(píng)價(jià)即使在節(jié)點(diǎn)眾多的情況下仍具有運(yùn)算速度快的優(yōu)勢(shì),同時(shí)為進(jìn)一步簡(jiǎn)化計(jì)算,簡(jiǎn)化模型采用電流代表功率從而簡(jiǎn)化運(yùn)算。
(1) 定義N行5列的網(wǎng)基鄰接表DT反映網(wǎng)架結(jié)構(gòu),其中的元素di1描述節(jié)點(diǎn)i的類(lèi)型,其取值可以為1,2,3,4或5,分別表示該節(jié)點(diǎn)是源點(diǎn)(10 kV出線(xiàn)開(kāi)關(guān))、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)、T接點(diǎn)、末梢點(diǎn)或母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)。di2描述節(jié)點(diǎn)i是否過(guò)負(fù)荷,若過(guò)負(fù)荷則di2=1,否則di2=0。di3~di5描述和各節(jié)點(diǎn)鄰接的節(jié)點(diǎn)的序號(hào),如果節(jié)點(diǎn)vi和節(jié)點(diǎn)vk,vm和vn相鄰接,則di3=k,di4=m,di5=n,在DT中的空閑位置填1;對(duì)于母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)di2,di4和di5沒(méi)有任何含義,而在di3中描述反映母線(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)序號(hào)的數(shù)組的地址(指針),母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)組的第1個(gè)單元存放母線(xiàn)相鄰節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù),以后各個(gè)單元分別存放各個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)的序號(hào)。
(2) 定義N行5列的網(wǎng)形鄰接表CT反映當(dāng)前的運(yùn)行方式,其中的元素ci1描述節(jié)點(diǎn)i所處的狀態(tài)(一般的,源點(diǎn)、T接點(diǎn)和母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)均認(rèn)為處于合閘狀態(tài);聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)和末梢點(diǎn)均認(rèn)為處于分閘狀態(tài)),1表示合、0表示分。對(duì)于除過(guò)母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)之外的其他節(jié)點(diǎn),ci2和ci3分別表示以節(jié)點(diǎn)i為終點(diǎn)的有向邊(即“弧”,其方向?yàn)橄鄳?yīng)饋線(xiàn)段上潮流的方向)的起點(diǎn)序號(hào),ci4和ci5描述以相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為起點(diǎn)的弧的終點(diǎn)序號(hào);在CT中的空閑位置填1;對(duì)于母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)ci1,ci3和ci5沒(méi)有任何含義,而在ci2中描述母線(xiàn)的入點(diǎn)的序號(hào),在ci4中存放母線(xiàn)數(shù)組的地址(指針)。
(3) 定義N行4列的負(fù)荷鄰接表LT,則li1表示流過(guò)節(jié)點(diǎn)(開(kāi)關(guān))i的負(fù)荷;li2~li4分別表示以節(jié)點(diǎn)i為端點(diǎn)的邊(饋線(xiàn)段)供出去的負(fù)荷,在LT中的空閑位置填1。負(fù)荷鄰接表LT中的元素的順序和網(wǎng)基結(jié)構(gòu)鄰接表DT的第3列至第5列對(duì)應(yīng)的邊的順序一致。
(4) 定義N行4列的額定負(fù)荷鄰接表ET,以反映各個(gè)節(jié)點(diǎn)和邊所代表的元件的電氣極限參數(shù),其中ei1描述節(jié)點(diǎn)i的額定負(fù)荷;ei2~ei4描述以相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)為端點(diǎn)的邊的額定負(fù)荷;在ET中的空閑位置填0.01(這樣做是為了在計(jì)算時(shí)不至于使分母為0)。額定負(fù)荷鄰接表ET中的元素的順序和網(wǎng)基結(jié)構(gòu)鄰接表DT的第3列至第5列對(duì)應(yīng)的邊的順序一致。
(5) 定義N行4列的歸一化負(fù)荷鄰接表LnT,以反映負(fù)荷的相對(duì)輕重程度,即: ln i,j = li,j /ei,j 若LnT中某個(gè)元素大于1.0,則表示相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)或邊過(guò)負(fù)荷。
2.2配電網(wǎng)抗災(zāi)變性可視化模型
在實(shí)際的電力工程中,節(jié)點(diǎn)電流往往不易獲得,而節(jié)點(diǎn)功率卻可以確定。同時(shí),考慮到在實(shí)際的電網(wǎng)絡(luò)中,功率潮流往往是電力工作者所關(guān)心的,采用電流代替功率雖然可以簡(jiǎn)化模型方便計(jì)算,但與電力系統(tǒng)真實(shí)的運(yùn)行狀況相差較大。為此,本文采用可視化軟件PowerWorld simulator建立與電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行更為貼近的模型,同時(shí)將代表電流還原為有功功率和無(wú)功功率[12]。
建立可視化的配電網(wǎng)抗災(zāi)變性模型如圖1所示,它是根據(jù)該地區(qū)的實(shí)際地理分布情況和各負(fù)荷分布建立的模型。
圖1某地區(qū)配電網(wǎng)抗災(zāi)變性可視化模型3可視化結(jié)果
3.1正常運(yùn)行仿真圖
輸入上述數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算,可視化結(jié)果如圖2所示,箭頭的方向表示功率的走向,箭頭的大小表示功率的大小,通過(guò)可視化圖形可以很直觀、形象地觀察到電網(wǎng)的運(yùn)行狀況和功率潮流的走向。
3.2故障情況下系統(tǒng)的可視化分析
假設(shè)該地區(qū)母線(xiàn)2與母線(xiàn)5之間的線(xiàn)路發(fā)生斷線(xiàn)故障時(shí),退出運(yùn)行,則可從圖3中看出配電網(wǎng)在故障情況下的運(yùn)行狀況。
由圖3可以看出,當(dāng)線(xiàn)路故障時(shí),線(xiàn)路兩端的斷MW路器就變成了空心方框,同時(shí)對(duì)應(yīng)的輸出功率也變成了0 MW;向母線(xiàn)5輸送功率的一條線(xiàn)路由于要承擔(dān)此故障線(xiàn)路甩下的負(fù)荷而使其功率增至其極限功率的85%,輸送功率從14 MW增大到46 MW,這一點(diǎn)可以從餅狀圖可看出。同時(shí),另外一條向母線(xiàn)5輸送功率的線(xiàn)路其功率也從39 MW增至84 MW,總體填補(bǔ)了母線(xiàn)2至母線(xiàn)5間的線(xiàn)路斷線(xiàn)而停送的77 MW功率,可見(jiàn),除了停運(yùn)線(xiàn)路的負(fù)荷受到影響外,母線(xiàn)2和母線(xiàn)5所帶的負(fù)荷均能正常用電。
圖2某地區(qū)局部正常運(yùn)行狀態(tài)圖圖3母線(xiàn)2與母線(xiàn)5間的線(xiàn)路故障時(shí)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)4結(jié)語(yǔ)
采用PowerWorld可視化軟件對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行抗災(zāi)變性評(píng)價(jià),可以很直觀地觀察在故障情況下采用恢復(fù)策略時(shí)的電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài),從而可以很形象地展示哪條線(xiàn)路能夠轉(zhuǎn)供負(fù)載,哪條線(xiàn)路斷開(kāi)后對(duì)系統(tǒng)的危害以及故障后的影響區(qū)域,從而可以使電力規(guī)劃、運(yùn)行和建設(shè)部門(mén)的工作人員能夠迅速地理解電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本原理,這對(duì)保證電力系統(tǒng)安全、可靠的運(yùn)行,以及建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)都有很大的幫助。
參考文獻(xiàn)
[1]劉健,徐精求,程紅麗.緊急狀態(tài)下配電網(wǎng)大面積斷電快速恢復(fù)算法[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào),2004(12):132138.
[2]BROADWATERR R P, SHAALAN H E, OKA A, et al. Distribution system reliability and restoration analysis [J]. Electric Power Systems Research, 1994, 29 (3): 203211.
[3]劉健,徐精求,董海鵬.配電網(wǎng)靜態(tài)安全分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2003(17):4547.
[4]胡學(xué)浩.美加聯(lián)合電網(wǎng)大面積停電事故的反思和啟示[J].電網(wǎng)技術(shù),2003(9):26.
[5]吳偉麗,李小明.考慮故障權(quán)重的配電網(wǎng)抗災(zāi)變性評(píng)價(jià)[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2008,31(9):171176.
[6]劉健,畢鵬翔,董海鵬.復(fù)雜配電網(wǎng)簡(jiǎn)化分析與優(yōu)化[M].北京:中國(guó)電力出版社,2002.
[7]汪玉鳳,康微微,李斌.基于PowerWorld的60 kV供電系統(tǒng)潮流分析[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào), 2006,25(6):879881.
[8]沈國(guó)輝,陳光,狄方春,等.電網(wǎng)可視化展示平臺(tái)的研發(fā)與應(yīng)用[J].電力信息化,2010(5):4246.
[9]單業(yè)才,朱傳柏,郭創(chuàng)新,等.城市電網(wǎng)空間三維可視化信息平臺(tái)技術(shù)構(gòu)架[J].電網(wǎng)技術(shù),2007,31(3):2933.
[10]陳慧麗.電力系統(tǒng)參數(shù)的可視化研究[D].大連:大連交通大學(xué),2007(3):2934.
[11]王慶紅.中國(guó)南方電網(wǎng)可視化技術(shù)的最新研究進(jìn)展與實(shí)踐[C]//南方電網(wǎng)技術(shù)論壇會(huì)議論文集.廣州:南方電網(wǎng)公司,2008:171172.
[12]吳偉麗.基于PowerWorld 的配電網(wǎng)抗災(zāi)變性分析的可視化研究[J].伊犁師范學(xué)院學(xué)報(bào),2010(1):3235.
作者簡(jiǎn)介: :吳偉麗1978年出生,新疆人,講師。從事配電網(wǎng)自動(dòng)化和配電網(wǎng)安全方面的科研和電氣工程自動(dòng)化方面的教學(xué)。
(上接第201頁(yè))[6]ZHANG X, LIAN X. Design of warehouse information acquisition system based on RFID [C]// Proc. of the 2008 IEEE Int. Conf. on Automation and Logistics. [S. l.]: IEEE, 2008: 25502555.
[7]YAN B, CHEN Y, MENG X. RFID technology applied in warehouse management system [C]// Proc. of the 2008 ISECS International Colloquium on Computing, Communication, Control, and Management. [S. l.]: CCCM, 2008: 363367.
[8]TAN H. The application of RFID technology in the warehouse management information system [C]// Proc. of the 2008 Int. Symposium on Electronic Commerce and Security. [S. l.]: SECS, 2008: 10631067.
[9]楊業(yè)娟.RFID技術(shù)及在物流倉(cāng)儲(chǔ)管理中的應(yīng)用研究[D].揚(yáng)州:揚(yáng)州大學(xué),2009.
[10]李惠娟.配送中心如何構(gòu)建合適的信息系統(tǒng)[J].物流技術(shù),2003(8):3637.
[11]王慶育.軟件工程[M].北京:清華大學(xué)出版社,2004.
關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量;指標(biāo);檢測(cè);改善措施
0前言
電能是電力部門(mén)向電力用戶(hù)提供由發(fā)、供、用三方共同保證質(zhì)量的一種特殊產(chǎn)品。電能質(zhì)量是指通過(guò)公用電網(wǎng)供給用戶(hù)端的交流電能的品質(zhì)。隨著時(shí)代的進(jìn)步與科技的飛速發(fā)展,現(xiàn)代電網(wǎng)與負(fù)荷構(gòu)成出現(xiàn)新的變化趨勢(shì),由此帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越引起電力部門(mén)和電力用戶(hù)的高度重視,如何更好的控制電能質(zhì)量,具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。
1 電能質(zhì)量的內(nèi)涵
電能質(zhì)量是指供電裝置在正常工作情況下不中斷和不干擾用戶(hù)使用電力的物理特性。根據(jù)這一定義,現(xiàn)代電能質(zhì)量除了保證額定電壓和額定功率下的正弦波形外,還包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相比平衡、波形畸變、所有電壓瞬變現(xiàn)象,如沖擊脈沖、電壓下跌、瞬間中斷及供電連續(xù)性等。電能質(zhì)量的內(nèi)涵包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量四個(gè)方面的內(nèi)容。電壓質(zhì)量是以實(shí)際電壓與理想電壓的偏差,反映供電部門(mén)向用戶(hù)供應(yīng)的電能是否合格;電流質(zhì)量是反映與電壓質(zhì)量有緊密關(guān)系的電流的變化,是電力用戶(hù)除對(duì)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數(shù)
運(yùn)行;供電質(zhì)量包括技術(shù)含義(有電壓質(zhì)量和供電可靠性)和非技術(shù)含義(是服務(wù)質(zhì)量,它包括供
電部門(mén)對(duì)用戶(hù)投訴與抱怨的反應(yīng)速度和電力價(jià)格的透明度等);用電質(zhì)量包括電流質(zhì)量和非技術(shù)含義,它反映公用雙方相互作用與影響中用電方的責(zé)任和義務(wù)。
2電能質(zhì)量的指標(biāo)
電能質(zhì)量指標(biāo)的確定是質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)三方面綜合優(yōu)化的結(jié)果,根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定,供配電系統(tǒng)中影響電能質(zhì)量的重要因素主要包括電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變、頻率偏差、三相電壓不平衡及暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓。
2.1電壓偏差
電壓偏差的定義為實(shí)際電壓偏離額定電壓的百分比。造成電網(wǎng)電壓偏差的最主要原因是無(wú)功
功率的傳輸,它是由于電網(wǎng)中的用戶(hù)負(fù)荷變化或電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變,使加到用電設(shè)備的電壓偏離其額定電壓。電壓偏差是指電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下,供電電壓對(duì)額定電壓的偏離程度:
《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》(GB12325―2003)對(duì)電壓偏差的限值規(guī)定為35 kV及以上供電電壓正負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)10%; 10 kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%;單相供電電壓允許偏差為+7% ~-10%。
2.2電壓波動(dòng)和閃變
電壓波動(dòng)即電壓方均根植(有效值)一系列的變動(dòng)或連續(xù)的改變;閃變即燈光照度不穩(wěn)定造成的視感。電壓波動(dòng)與閃變主要是由沖擊性功率負(fù)荷(如電力牽引機(jī)、煉鋼電弧爐、電弧焊機(jī)和軋鋼機(jī)等)引起的。這些非線(xiàn)性、不平衡沖擊性負(fù)荷產(chǎn)生的有功和無(wú)功功率會(huì)隨機(jī)或者周期性的變動(dòng),有功和無(wú)功的劇烈變化將會(huì)使電壓產(chǎn)生周期性或隨機(jī)的變化,從而使同一電網(wǎng)上其他用戶(hù)電壓以相同的方式波動(dòng)。電壓波動(dòng)對(duì)諸如調(diào)速電機(jī)、計(jì)算機(jī)、PLC、芯片制造生產(chǎn)流程線(xiàn)這些對(duì)電壓質(zhì)量要求很高的敏感性負(fù)荷影響巨大,造成的經(jīng)濟(jì)損失也不容忽視。電壓閃變超過(guò)限度值使照明負(fù)荷無(wú)法正常工作,損害工作人員身體健康。
2.3頻率偏差
頻率偏差的定義為系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱(chēng)值之差。產(chǎn)生頻率偏差的主要原因是發(fā)電機(jī)的有
功輸出和有功負(fù)荷不平衡。頻率的變化對(duì)電力系統(tǒng)中的汽輪機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電氣設(shè)備正常運(yùn)行影響很大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起災(zāi)難性事故發(fā)生。
2.4諧波
諧波即對(duì)周期性變流量進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)分解,得到頻率大于1的整數(shù)倍極薄頻率的分量。它是由電網(wǎng)中非線(xiàn)性負(fù)荷產(chǎn)生,例如可硅控整流裝置,電弧設(shè)備、電氣化機(jī)車(chē)、變壓器等都是高次諧波的電流源,它們接入電網(wǎng)后將使系統(tǒng)母線(xiàn)電壓畸變。高次諧波會(huì)使發(fā)電機(jī)端電壓波形產(chǎn)生畸變,從而影響供電電壓質(zhì)量;諧波會(huì)引起供電線(xiàn)路損耗增加,損壞電氣設(shè)備、降低供電可靠性,還會(huì)干擾和破壞控制、測(cè)量、保護(hù)、通訊和家用電器的正常工作,諧波還加快旋轉(zhuǎn)電機(jī)、變壓器、電容器、電纜等電器元件中絕緣介質(zhì)的電離過(guò)程,使其發(fā)熱絕緣老化壽命降低。間諧波是指非整數(shù)倍基波頻率的諧波,這類(lèi)諧波可以是離散頻譜的或連續(xù)頻譜的,但其危害等同于整數(shù)次諧波電壓,其抑制與消除卻比整數(shù)次諧波困難得多,間諧波電壓是由較大的波動(dòng)或沖擊性非線(xiàn)性負(fù)荷引起的。
2.5三相電壓不平衡
電壓不平衡的定義是三相電壓在幅值上不同或相位差不是120°或兼而有之,不平衡度是指三相電力系統(tǒng)中三相不平衡的程度,用電壓、電流負(fù)序基波分量或零序基波分量與正序基波分量的方均根植百分比表示。造成三相不平衡的主要原因有2類(lèi):一類(lèi)是大容量非對(duì)稱(chēng)負(fù)荷的接入,如電力機(jī)車(chē)、煉鋼電弧爐等;另一類(lèi)是電網(wǎng)的諧波造成的三相不平衡。除此之外,系統(tǒng)故障,例如,短路故障也會(huì)造成三相不平衡。三相不平衡問(wèn)題對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的安全運(yùn)行都會(huì)產(chǎn)生不良影響。
2.6暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓
按過(guò)電壓的波形特點(diǎn)分為暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓兩大類(lèi),因?yàn)檫^(guò)電壓的波形、幅值和持續(xù)時(shí)間決定了對(duì)設(shè)備絕緣和保護(hù)裝置的影響。暫時(shí)過(guò)電壓的定義是在給定安裝點(diǎn)上持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的不衰減或弱衰減的(以工頻或其一定的倍數(shù)、分?jǐn)?shù))振蕩的過(guò)電壓。瞬態(tài)過(guò)電壓的定義是持續(xù)時(shí)間數(shù)毫秒或更短,通常帶有強(qiáng)阻尼的振蕩或非振蕩的一種過(guò)電壓,它可以疊加于暫時(shí)過(guò)電壓上,造成暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓的重要原因是由于開(kāi)關(guān)操作或雷擊等引起的。
3電能質(zhì)量問(wèn)題產(chǎn)生主要原因
隨著系統(tǒng)中非線(xiàn)性負(fù)荷的不斷增加,電力系統(tǒng)受到的諧波污染也越來(lái)越嚴(yán)重,加上電力系統(tǒng)可能出現(xiàn)的各種故障,均會(huì)影響系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
3?1非線(xiàn)性負(fù)載
在工業(yè)和生活用電負(fù)載中非線(xiàn)性負(fù)載占很大比例,也是電力系統(tǒng)諧波的主要來(lái)源。熒光燈和電弧爐是主要的非線(xiàn)性負(fù)載。電弧爐的諧波主要由起弧的延時(shí)和電弧的嚴(yán)重非線(xiàn)性引起。電弧長(zhǎng)度的不穩(wěn)定性和隨機(jī)性,使電流諧波頻譜復(fù)雜,而且隨時(shí)間會(huì)有明顯的變化。大功率整流或變頻裝置等也屬非線(xiàn)性負(fù)載,會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的諧波電流,對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染,使功率因數(shù)降低。
3?2電力系統(tǒng)的非線(xiàn)性
在電力電子裝置大量使用前,電力系統(tǒng)中主要諧波源是發(fā)電機(jī)和電力變壓器。發(fā)電機(jī)是公用電網(wǎng)的電源,在實(shí)際運(yùn)行中,由于多種原因使發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)不是理想的正弦波(其輸出電壓中含有一定的諧波)。變壓器諧波電流是由勵(lì)磁回路的非線(xiàn)性引起。產(chǎn)生諧波電流的大小與變壓器的鐵心結(jié)構(gòu)、鐵心飽和程度及變壓器的連接方式有關(guān)。
3?3電力系統(tǒng)故障
電力系統(tǒng)運(yùn)行的各種故障也會(huì)造成電能質(zhì)量問(wèn)題。雷擊、誤操作、電網(wǎng)故障、短路故障時(shí)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變、保護(hù)裝置中電力電子設(shè)備的啟動(dòng)等均會(huì)造成各種電能質(zhì)量問(wèn)題
4電能質(zhì)量的檢測(cè)
電能質(zhì)量檢測(cè)是解決電能質(zhì)量問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)節(jié),電能質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)事件和事故的在線(xiàn)分析與電能質(zhì)量控制的基本條件,是保證電力系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)和優(yōu)質(zhì)運(yùn)行的技術(shù)支撐。電能質(zhì)量的檢測(cè)內(nèi)容與方式:檢測(cè)內(nèi)容(對(duì)于大型的電能質(zhì)量而言)主要包括以下5個(gè)方面: (1)公用電網(wǎng)公共供電點(diǎn)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè); (2)干擾負(fù)荷測(cè)試與評(píng)估; (3)電能質(zhì)量糾紛測(cè)試; (4)電力設(shè)備電磁兼容測(cè)試;(5)電能質(zhì)量控制裝置對(duì)電能質(zhì)量改善效果的測(cè)試和評(píng)估。對(duì)于常規(guī)的電能質(zhì)量測(cè)試主要是前兩方面,主要測(cè)試項(xiàng)目包括:頻率偏差,諧波電壓,諧波電流,電壓偏差,三相不平衡度,電壓波動(dòng)與閃變等電能質(zhì)量參數(shù)。檢測(cè)的方式可以分為連續(xù)監(jiān)測(cè)、定期或不定期監(jiān)測(cè)和專(zhuān)門(mén)測(cè)量。
5電能質(zhì)量的改善
如何改善電能質(zhì)量一直是各國(guó)專(zhuān)家和學(xué)者關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。傳統(tǒng)的方法主要有加裝并聯(lián)電容器、有載調(diào)壓變壓器、靜止補(bǔ)償器、同步調(diào)相機(jī)等,但不能完全解決電能質(zhì)量問(wèn)題。近年來(lái),隨著電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展,利用高性能的電力電子裝置改善電能質(zhì)量成為可能。最常用的是PWM功率變換器(包括電壓型和電流型),利用不同的控制方法對(duì)PWM功率變換器進(jìn)行控制,可以改善電能質(zhì)量。
5?1有源電力濾波器
雖然無(wú)源濾波器具有投資少、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)(廣泛用于配電網(wǎng)中),但由于濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大,只能消除特定的幾次諧波,而對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用,甚至發(fā)生諧振。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器(APF)。APF利用功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為0,達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。APF不僅能補(bǔ)償各次諧波,還可抑制閃變、補(bǔ)償無(wú)功,在性?xún)r(jià)比上較為合理。濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等影響,可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn)。APF具有自適應(yīng)功能,可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化的諧波,具有高度可控和快速響應(yīng)等特點(diǎn)。5?2靜止無(wú)功發(fā)生器
靜止無(wú)功發(fā)生器SVG是利用PWM功率變換器通過(guò)一定的控制策略來(lái)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償(分為電壓源型和電流源型)。由于運(yùn)行效率和控制難易程度的原因,目前投入使用的SVG大都是電壓源型。SVG的控制方法分為間接控制和直接控制。間接控制是根據(jù)電網(wǎng)吸收的無(wú)功電流計(jì)算穩(wěn)態(tài)情況下橋式電路應(yīng)輸出的電壓,通過(guò)PWM技術(shù)實(shí)現(xiàn)(通過(guò)控制電壓起到控制電流的目的)。直接控制是根據(jù)電網(wǎng)吸收的無(wú)功電流直接通過(guò)一定的電流控制技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5?3統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償器
統(tǒng)一電能質(zhì)量補(bǔ)償器UPQC包含2個(gè)有源電力濾波器(APF)。APF1將電源和負(fù)載隔離,阻止電源諧波電壓串入負(fù)載端和負(fù)載諧波電流流入電網(wǎng),對(duì)基波表現(xiàn)為零阻抗,對(duì)諧波表現(xiàn)為高阻抗;APF2提供一個(gè)零阻抗的諧波支路,對(duì)基波表現(xiàn)為很大的阻抗,對(duì)諧波表現(xiàn)為低阻抗,把負(fù)載中的諧波電流吸收掉,使負(fù)載中的諧波電流不會(huì)在無(wú)源濾波器上產(chǎn)生諧波電壓。
5?4PWM整流器
以上方法是從補(bǔ)償?shù)慕嵌葋?lái)改善電能質(zhì)量。還有一種方法是改進(jìn)電網(wǎng)中的污染源,使其不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染。要對(duì)污染源進(jìn)行改進(jìn),首先應(yīng)考慮對(duì)整流器的改進(jìn),即所謂的功率因數(shù)矯正技術(shù)PFC。PFC技術(shù)利用一定的控制策略,控制整流器交流側(cè)的電流和電壓同相,從而消除整流器對(duì)電網(wǎng)的諧波和無(wú)功污染。目前,單相PFC技術(shù)比較成熟,而三相PFC技術(shù)仍處于研究階段。越來(lái)越多的應(yīng)用場(chǎng)合要求能量雙向流動(dòng),及時(shí)將能量返回電網(wǎng)以節(jié)約能源。在各種PFC電路結(jié)構(gòu)中, PWM整流器因其能實(shí)現(xiàn)雙向流動(dòng)而備受關(guān)注。
6 結(jié)語(yǔ)
在國(guó)家電力公司內(nèi)進(jìn)行電能質(zhì)量控制技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)是非常必要的。提高供電網(wǎng)的電能質(zhì)量已經(jīng)成為我國(guó)電力系統(tǒng)優(yōu)質(zhì)、高效發(fā)展必不可少的組成部分。如何不斷的完善電能質(zhì)量控制技術(shù),使電網(wǎng)能夠更好的服務(wù)用戶(hù),提供更加堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),將是我們不斷研究和努力探索的方向。
參考文獻(xiàn)
[1]李國(guó)強(qiáng).如何改善電能質(zhì)量[M]中國(guó)電力網(wǎng), 2008.
[2]白曉民,周孝信.電力系統(tǒng)節(jié)能與電能質(zhì)量[J]節(jié)電技術(shù)與綠色能源, 2007,
論文關(guān)鍵詞:用電信息采集系統(tǒng),IEC61970,通用信息模型,通用接口規(guī)范,接口
0引言
用電信息采集系統(tǒng)是對(duì)電力客戶(hù)的用電信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和監(jiān)控的系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)電力客戶(hù)的全覆蓋和用電信息的全采集,全面支持費(fèi)控管理,為營(yíng)銷(xiāo)信息系統(tǒng)提供及時(shí)、完整、準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),為智能用電服務(wù)體系提供基礎(chǔ)用電信息數(shù)據(jù)接口,是智能電網(wǎng)用電環(huán)節(jié)的重要基礎(chǔ)。用電信息采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)電力用戶(hù)的和購(gòu)、供電關(guān)口的全覆蓋和全采集,統(tǒng)一實(shí)現(xiàn)購(gòu)電側(cè)、供電側(cè)、售電側(cè)電能信息的采集與處理,構(gòu)建完善的電能信息采集與應(yīng)用平臺(tái)。用電信息采集系統(tǒng)要求具有很強(qiáng)的開(kāi)放性和靈活性,可方便地和其他系統(tǒng)包括電力市場(chǎng)技術(shù)支持系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)、調(diào)度管理信息系統(tǒng)、綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)和營(yíng)銷(xiāo)管理系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)信息共享和互操作。
用電信息采集系統(tǒng)包含大量電力系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù),其中包括電力系統(tǒng)設(shè)備元件模型、設(shè)備元件的連接拓?fù)潢P(guān)系、電能量數(shù)據(jù)、瞬時(shí)量數(shù)據(jù)等。隨著電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展,用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣,用電信息采集系統(tǒng)迫切需要和其他異構(gòu)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,進(jìn)而為電力市場(chǎng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)和電力企業(yè)的輔助管理決策提供支持。傳統(tǒng)的用電信息采集系統(tǒng)通常采用私有的信息模型,和其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享采用專(zhuān)用接口的方式。隨著和需要用電信息采集系統(tǒng)交互的系統(tǒng)越來(lái)越多,這種方式已經(jīng)不能滿(mǎn)足用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用的需求。
IEC61970標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際電工組織第57分會(huì)第13工作組制定的標(biāo)準(zhǔn)接口,它定義了能量管理系統(tǒng)應(yīng)用程序接口(EMS-API)中國(guó)知網(wǎng)論文數(shù)據(jù)庫(kù)。CIM(Common Information Model)定義了這些API的語(yǔ)義,CIS(Common Interface Specification)定義了信息交換的內(nèi)容。CIM中描述的對(duì)象類(lèi)本質(zhì)上是抽象的,可以用于各種應(yīng)用。CIM的使用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了它在EMS中應(yīng)用的范圍??梢园袰IM標(biāo)準(zhǔn)理解為一種能夠在任何一個(gè)領(lǐng)域?qū)嵭屑傻墓ぞ?,只要該領(lǐng)域需要一種公共電力系統(tǒng)模型,使得應(yīng)用和系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)互操作和插入兼容性,而與任何具體實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)。
因此在用電信息采集系統(tǒng)中,采用基于IEC61970標(biāo)準(zhǔn)的信息模型,利用CIM XML或CIS方式和其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,可以使用電信息采集系統(tǒng)具有非常好的開(kāi)放性。用電信息采集系統(tǒng)一方面可以使用CIM XML或CIS方式從調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)獲得完整的電力系統(tǒng)設(shè)備元件模型和設(shè)備元件的連接拓?fù)潢P(guān)系模型,并可以實(shí)時(shí)獲得最新的模型變化接口,實(shí)現(xiàn)模型信息的免維護(hù),另一方面可以通過(guò)CIS方式向其他系統(tǒng)提供系統(tǒng)中的電能量數(shù)據(jù)、瞬時(shí)量數(shù)據(jù)等或通過(guò)CIS方式從其他系統(tǒng)中獲得數(shù)據(jù)。用電信息采集系統(tǒng)只需要支持CIS標(biāo)準(zhǔn),就可以實(shí)現(xiàn)和其他各種異構(gòu)系統(tǒng)的互聯(lián)和互操作。
1基于CIM的數(shù)據(jù)庫(kù)建模
1.1CIM簡(jiǎn)介
公共信息模型(CIM)是一個(gè)抽象模型,它描述電力企業(yè)的所有主要對(duì)象,特別是那些與電力運(yùn)行有關(guān)的對(duì)象。CIM 用面向?qū)ο蟮慕<夹g(shù)定義。具體地說(shuō),CIM規(guī)范使用統(tǒng)一建模語(yǔ)言(UML)表達(dá)方法,它將CIM定義成一組包。IEC 61970-301包括以下包:核心包(Core)、
域包(Domain)、發(fā)電包(Generation)、發(fā)電動(dòng)態(tài)包(Generation Dynamics)、負(fù)荷模型包(LoadModel)、量測(cè)包(Meas)、停運(yùn)包(Outage)、生產(chǎn)包(Production)、保護(hù)包(Protection)、拓?fù)浒═opology)和電線(xiàn)包(Wires)。
1.2 基于CIM模型的面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)
目前主流的商用數(shù)據(jù)庫(kù)如ORACLE、DB2、SYBASE都是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)。關(guān)系模型允許定義一組二維表,二維表之間通過(guò)索引關(guān)聯(lián)。關(guān)系模型具有以下特點(diǎn):(1)概念單一,實(shí)體與實(shí)體之間的聯(lián)系用關(guān)系來(lái)表示;(2)以關(guān)系數(shù)學(xué)為基礎(chǔ);(3)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)和存取路徑對(duì)用戶(hù)不透明;(4)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)語(yǔ)言是非過(guò)程化的。關(guān)系模型簡(jiǎn)單、易維護(hù),但對(duì)電力系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述比較困難接口,也不便于基于CIM模型的應(yīng)用軟件的運(yùn)行。
面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型允許定義對(duì)象類(lèi)以及類(lèi)之間的繼承和關(guān)聯(lián)等關(guān)系中國(guó)知網(wǎng)論文數(shù)據(jù)庫(kù)。面向?qū)ο竽P偷奶攸c(diǎn)是按照客觀事物的本來(lái)面目描述實(shí)體,具有封裝、重用和多態(tài)等特點(diǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是:(1)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)清晰,便于表達(dá)CIM模型中電力系統(tǒng)中的各種對(duì)象。(2)對(duì)象具有獨(dú)立性,便于維護(hù)。(3)需求變化時(shí),應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)重用率高,修改少。
為了更好的遵循IEC61970CIM標(biāo)準(zhǔn)以及充分利用面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型的優(yōu)點(diǎn),系統(tǒng)可以采用DAO、HIBERNATE、實(shí)體EJB等O/R轉(zhuǎn)換技術(shù),將關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)封裝成完全面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。采用這些技術(shù)可以使模型數(shù)據(jù)完全基于面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型,支持對(duì)象建的繼承、聚集、聯(lián)系,完全可以表達(dá)CIM模型的所有語(yǔ)義接口,使得所有應(yīng)用軟件所關(guān)聯(lián)的都是基于CIM的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)模型。
通過(guò)建立基于CIM的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)平臺(tái),可以使用電信息采集系統(tǒng)具備很好的開(kāi)放性。用電信息采集系統(tǒng)可以和各個(gè)獨(dú)立廠(chǎng)家支持CIM標(biāo)準(zhǔn)的不同EMS系統(tǒng)共享電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型,通過(guò)共享EMS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型,一方面可以很大程度上簡(jiǎn)化系統(tǒng)的維護(hù),更好的支持計(jì)量系統(tǒng)的各種應(yīng)用,另一方面為用電信息采集系統(tǒng)和其他系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)插入式的接口提供了基本條件。
1.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型和CIM的對(duì)應(yīng)關(guān)系
CIM標(biāo)準(zhǔn)含蓋了電力系統(tǒng)中和運(yùn)行相關(guān)的主要對(duì)象,應(yīng)用的主要范圍包括EMS系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)等。但任何系統(tǒng)只要域需要一種公共電力系統(tǒng)模型,使得應(yīng)用和系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)互操作和插入兼容性,就可以使用CIM模型。用電信息采集系統(tǒng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)范圍決定了它的數(shù)據(jù)模型可以是CIM標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)子集,下面列舉了數(shù)據(jù)模型和CIM的對(duì)應(yīng)關(guān)系:
表1 CIM中的類(lèi)和用電信息采集系統(tǒng)中的類(lèi)的對(duì)應(yīng)關(guān)系
所屬包
CIM類(lèi)名
計(jì)量系統(tǒng)的類(lèi)名/接口名
中文含義
Core
Company
Company
電力公司
SubControlArea
SubControlArea
子控制區(qū)
SubStation
SubStation
廠(chǎng)站
VoltageLevel
VoltageLevel
電壓等級(jí)
Terminal
Terminal
端點(diǎn)
Topologic
ConnectivityNode
ConnectivityNode
連接點(diǎn)
TopologicalNode
TopologicalNode
拓?fù)潼c(diǎn)
TopologicalIsland
TopologicalIsland
拓?fù)鋶u
Meas
Measurement
Measurement
量測(cè)
MeasurementValue
MeasurementValue
量測(cè)值
MeasurementType
MeasurementType
量測(cè)種類(lèi)
Wires
Line
Line
線(xiàn)路
AcLineSegment
AcLineSegment
線(xiàn)路段
PowerTransformer
PowerTransformer
變壓器
TransformerWinding
TransformerWinding
變壓器繞組
Compensator
Compensator
電容器
EnergyComsumer
EnergyComsumer
負(fù)荷
Disconnector
breaker
刀閘
Groud Disconnector
接地刀閘
Fuse
熔絲
Breaker
開(kāi)關(guān)
LoadBreakerSwitch
負(fù)荷刀閘
Generation
GenerationUnit
【關(guān)鍵詞】分布式發(fā)電;微網(wǎng);集中式發(fā)電
中圖分類(lèi)號(hào):TU271.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
為了滿(mǎn)足快速增長(zhǎng)的電力需求,電力生產(chǎn)部門(mén)主要依靠建設(shè)超高壓長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路,投資新的大型發(fā)電廠(chǎng),集中向用電需求大的地區(qū)供電。建設(shè)大型發(fā)電廠(chǎng)以及輸電網(wǎng)絡(luò)都需要較長(zhǎng)的工程建設(shè)時(shí)間,耗資巨大。與此同時(shí),對(duì)一次能源的需求也隨之增大,自然環(huán)境惡化的現(xiàn)象日益明顯。由此希望在使用新技術(shù)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),逐步改變當(dāng)前以火電為主的發(fā)電結(jié)構(gòu),減少輸電損耗,提高一次能源利用率,抑制輸電網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)大
一、分布式發(fā)電、微網(wǎng)以及集中式發(fā)電的定義
(一)分布式發(fā)電定義
分布式發(fā)電(DG) 或分布式能源(DER) 是一種分散、非集中式的發(fā)電方式,通常是指發(fā)電功率在幾千瓦至數(shù)百兆瓦(也有的建議限制在30~50兆瓦以下)的小型模塊化、分散式、布置在用戶(hù)附近的高效、可靠的發(fā)電單元。主要包括太陽(yáng)能光伏發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、燃料電池發(fā)電等,往往以新能源發(fā)電技術(shù)為主。
(二)集中式發(fā)電的定義
常規(guī)發(fā)電站,如燃煤,天然氣和核電站,以及水壩和大型太陽(yáng)能發(fā)電站,是集中式發(fā)電,并且通常需要把電力進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸。
(三)微電網(wǎng)定義
目前對(duì)微電網(wǎng)尚未形成統(tǒng)一的定義,一般來(lái)講,微電網(wǎng),是指由分布式電源、儲(chǔ)能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng),是一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護(hù)和管理的自治系統(tǒng),既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,也可以孤立運(yùn)行。
二、分布式發(fā)電的過(guò)程
分布式電源通常接入中壓或低壓配電系統(tǒng),并會(huì)對(duì)配電系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛而深遠(yuǎn)的影響。傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成僅具有分配電能到末端用戶(hù)的功能,而未來(lái)配電系統(tǒng)有望演變成一種功率交換媒體,即它能收集電力并把它們傳送到任何地方,同時(shí)分配它們。分布式發(fā)電具有分散、隨機(jī)變動(dòng)等特點(diǎn),大量的分布式電源的接入,將對(duì)配電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生極大的影響。
三、分布式發(fā)電的與集中式發(fā)電的優(yōu)劣對(duì)比
(一)分布式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
1、分布式發(fā)電系統(tǒng)中各電站相互獨(dú)立,用戶(hù)由于可以自行控制,不會(huì)發(fā)生大規(guī)模停電事故,所以安全可靠性比較高;
2、分布式發(fā)電可以彌補(bǔ)大電網(wǎng)安全穩(wěn)定性的不足,在意外災(zāi)害發(fā)生時(shí)繼續(xù)供電,已成為集中供電方式不可缺少的重要補(bǔ)充;
3、可對(duì)區(qū)域電力的質(zhì)量和性能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,非常適合向農(nóng)村、牧區(qū)、山區(qū),發(fā)展中的中、小城市或商業(yè)區(qū)的居民供電,可大大減小環(huán)保壓力;
4、分布式發(fā)電的輸配電損耗很低,甚至沒(méi)有,無(wú)需建配電站,可降低或避免附加的輸配電成本,同時(shí)土建和安裝成本低;
5、可以滿(mǎn)足特殊場(chǎng)合的需求,如用于重要集會(huì)或慶典的(處于熱備用狀態(tài)的)移動(dòng)分散式發(fā)電車(chē);
6、調(diào)峰性能好,操作簡(jiǎn)單,由于參與運(yùn)行的系統(tǒng)少,啟??焖?,便于實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)。
(二)集中式發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)
1、集中式供電在我國(guó)電力工業(yè)中已是主要的成熟的模式
受各方面條件的限制,中國(guó)未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)期仍將以燃煤發(fā)電為主,國(guó)家批準(zhǔn)投建的發(fā)電機(jī)組仍將是火電機(jī)組為主。而分布式能源屬新生事物,在許多地方還沒(méi)嘗到甜頭時(shí),國(guó)家往往是不會(huì)做如此大的扶持力度的,必須靠不懈的推廣國(guó)家方才重視投入。
2、集中式供電模式下的電網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)覆蓋了我國(guó)的東西南北
全國(guó)電力聯(lián)網(wǎng),有一個(gè)好處就是可以使高峰負(fù)荷得到一定的互補(bǔ),東與西、南和北可以錯(cuò)峰。發(fā)展分布式能源雖然有較多優(yōu)勢(shì),但就此好處而言是難以做到的。
3、國(guó)家在一定的時(shí)期將繼續(xù)對(duì)電力部門(mén)實(shí)行扶持
地方政府對(duì)居民、公共事業(yè)性質(zhì)單位和農(nóng)業(yè)用電會(huì)繼續(xù)補(bǔ)貼。理論上任何商品的價(jià)格都應(yīng)受市場(chǎng)供求關(guān)系影響,電作為能源形式也不例外。
(三)分布式發(fā)電的不利之處
1、維修據(jù)點(diǎn)較多;
2、燃料供應(yīng)問(wèn)題;
3、大型集中式發(fā)電對(duì)于處理污染的成本較低;
4、當(dāng)分布式發(fā)電發(fā)展到一定的程度,核電廠(chǎng)及燃煤發(fā)電廠(chǎng)將完全失去競(jìng)爭(zhēng)力(就算不考慮重大核能事故風(fēng)險(xiǎn)、核廢料處理、排放處理及碳排放成本),此時(shí)多數(shù)電力用戶(hù)是電力公司當(dāng)成備援電力、及用戶(hù)將電力網(wǎng)絡(luò)當(dāng)成電力交換機(jī)制,發(fā)電需求很難預(yù)測(cè),無(wú)法短時(shí)間內(nèi)調(diào)整發(fā)電量的核電廠(chǎng)及燃煤發(fā)電廠(chǎng),很難加入電網(wǎng)。
另外,分布式能源系統(tǒng)生產(chǎn)的各種能量首先供給附近用戶(hù),多余的電上網(wǎng)銷(xiāo)售,用電高峰所發(fā)電不夠用時(shí)還需通過(guò)電網(wǎng)補(bǔ)充。而此時(shí)分布式能源站向電網(wǎng)買(mǎi)、賣(mài)價(jià)格是否象電網(wǎng)公司能得到政策扶持還有很多不確定的因素。這給分布式能源的推廣難度會(huì)加大。
二、分布式發(fā)電與集中式發(fā)電的關(guān)系
傳統(tǒng)的集中式發(fā)電具有大型化、巨型化的特點(diǎn),分布式發(fā)電不僅可以作為集中式發(fā)電的一種重要補(bǔ)充,而且將在未來(lái)能源綜合利用上占有十分重要的地位。它們的關(guān)系主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
(一)分布式發(fā)電直接接在負(fù)荷側(cè),在意外、災(zāi)害發(fā)生時(shí)能繼續(xù)供電,成為集中式發(fā)電的必要補(bǔ)充。
(二)對(duì)于經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū),要形成一定規(guī)模的、強(qiáng)大的集中式輸配電網(wǎng)需要巨額的投資和很長(zhǎng)的時(shí)間周期,而分布式發(fā)電可以彌補(bǔ)集中式發(fā)電的這些局限性。
(三)集中式發(fā)電與分布式發(fā)電的有機(jī)結(jié)合可以節(jié)省投資,降低能耗,提高能效。
結(jié)束語(yǔ)
分布式能源與微網(wǎng)建設(shè)是一個(gè)長(zhǎng)期的漸進(jìn)過(guò)程,它需要關(guān)鍵技術(shù)取得突破電力系統(tǒng)的能觀性、適應(yīng)性、能控性、協(xié)調(diào)性等整體功能得到提高。分布式能源微網(wǎng)建設(shè)主要應(yīng)該以關(guān)鍵技術(shù)突破為著力點(diǎn),以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)力,以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為準(zhǔn)繩,探索合理的盈利模式和運(yùn)營(yíng)模式,遵循技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)現(xiàn)分布式能源與微網(wǎng)科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展的重要保證。
參考文獻(xiàn):
[1]王鵬.通遼地區(qū)新型多源配電網(wǎng)無(wú)功優(yōu)化系統(tǒng)[D].東北大學(xué),2010.
[2]趙麗娜,張燕.分布式發(fā)電技術(shù)在燃料電池汽車(chē)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2010,(8):51-52.
關(guān)鍵詞:電網(wǎng)運(yùn)行方式;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;校正控制模式;電力系統(tǒng);風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
中圖分類(lèi)號(hào):TM732 文章編號(hào):1009-2374(2015)05-0025-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0345
電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大與新能源技術(shù)的發(fā)展使電網(wǎng)更加復(fù)雜,安全運(yùn)行過(guò)程中存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)也不斷增加。電力系統(tǒng)在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著非常重要的作用,必須確保電網(wǎng)的運(yùn)行安全,避免出現(xiàn)大面積的停電事故。在確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的過(guò)程中,對(duì)電網(wǎng)的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行正確的評(píng)估是非常重要的環(huán)節(jié)。安全評(píng)估包括確定性評(píng)估與不確定性評(píng)估兩種方法,風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估屬于不確定性評(píng)估,主要評(píng)估的內(nèi)容為事故的可能性與嚴(yán)
重性。
1 定義風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)模型
1.1 電壓偏差風(fēng)險(xiǎn)
電壓是電能質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)之一,當(dāng)前電力系統(tǒng)由于市場(chǎng)推進(jìn)與容量提高而處于重載運(yùn)行的狀態(tài)中,系統(tǒng)的電壓要低于正常電壓水平,如果這種電壓偏差的情況超過(guò)了允許的范圍,將會(huì)導(dǎo)致電壓越限情況的出現(xiàn)。如果出現(xiàn)電壓越限情況將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障。為了確保電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,要實(shí)時(shí)監(jiān)視與調(diào)節(jié)系統(tǒng)母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的電壓。本文研究的重點(diǎn)主要為系統(tǒng)母線(xiàn)節(jié)點(diǎn)的低壓風(fēng)險(xiǎn)。
1.2 失負(fù)荷風(fēng)險(xiǎn)
如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)越限情況時(shí),可以通過(guò)校正措施使其恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài),主要的方法為對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整。如果在對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整之后依舊不能夠消除越限情況,則需要通過(guò)負(fù)荷削減方式進(jìn)行校正。但是負(fù)荷削減方式將會(huì)帶來(lái)停電的結(jié)果,造成一定的經(jīng)濟(jì)損失,因此要盡量避免使用該方式。負(fù)荷損失主要包括兩個(gè)方面:一方面是故障區(qū)域之內(nèi)的固定損失部分,主要是由于故障隔離而產(chǎn)生的;另一方面是非故障區(qū)域可轉(zhuǎn)移損失部分,主要是由于電網(wǎng)輻射性結(jié)構(gòu)造成的。
1.3 控制成本風(fēng)險(xiǎn)
電網(wǎng)安全面臨著新的挑戰(zhàn),只有在確保電網(wǎng)安全運(yùn)行的前提下才能夠?qū)崿F(xiàn)市場(chǎng)成員經(jīng)濟(jì)利益最大化。因此,在對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)安全問(wèn)題進(jìn)行決策的過(guò)程中需要考慮經(jīng)濟(jì)性因素,通過(guò)最少的控制成本實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恢復(fù)到安全狀態(tài)。
2 基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制模型
電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有著重要的經(jīng)濟(jì)意義與社會(huì)意義,電力系統(tǒng)安全校正控制研究非常必要。電力系統(tǒng)具有復(fù)雜性、隨機(jī)性等運(yùn)行特點(diǎn),一旦出現(xiàn)故障將會(huì)使電力系統(tǒng)陷入到不安全狀態(tài)中。在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制的過(guò)程中,只能夠盡量實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)處于接受范圍之內(nèi),而不能夠?qū)崿F(xiàn)零風(fēng)險(xiǎn)?;陲L(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制模型的構(gòu)建主要是希望能夠在滿(mǎn)足運(yùn)行約束的條件之下,通過(guò)特定的運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)最小化。
2.1 基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制數(shù)學(xué)模型
基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制模型主要是對(duì)系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié)的變量進(jìn)行校正與控制,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總風(fēng)險(xiǎn)的最小化。本文主要探討的校正措施包括發(fā)電機(jī)出力調(diào)整、負(fù)荷削減。基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制的數(shù)學(xué)模型為:
Minf=f(a,b,c)
St h(a,b,c)=0
≤g(a,b,c)≤
其中f代表目標(biāo)函數(shù);a表示狀態(tài)變量;b表示控制變量;c表示參數(shù)變量;h表示等式約束;g表示不等式約束。
2.1.1 目標(biāo)函數(shù)。電力系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)包括多種形式,本文主要選擇的目標(biāo)函數(shù)為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo):Minf=Risk。不同的風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)型有著不同的目標(biāo)函數(shù)形式,例如低電壓風(fēng)險(xiǎn)最小的目標(biāo)函數(shù):minf=RV。
2.1.2 等價(jià)約束。等價(jià)約束主要指的是電力系統(tǒng)中的功率平衡方程,在對(duì)等價(jià)約束進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中要對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行考慮,也要對(duì)所有能夠預(yù)想到的事故狀態(tài)進(jìn)行考慮,將所有的等式約束方程進(jìn)行聯(lián)立之后就能夠進(jìn)行求解。
2.1.3 不等式約束。不等式約束指的是電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中所面臨的各種運(yùn)行約束,主要包括發(fā)電機(jī)出力的上限約束與下限約束;電壓幅值的上限約束與下限約束、線(xiàn)路有功潮流約束、預(yù)想事故負(fù)荷調(diào)整約束、發(fā)電機(jī)有功出力調(diào)整爬坡約束。與等式約束相同,將所有的不等式約束進(jìn)行聯(lián)立之后也能夠進(jìn)行求解。
2.2 模型求解的方法
基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制屬于較為典型的非線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題,在求解的過(guò)程中包括多種求解方法,基本上可以劃分為經(jīng)典類(lèi)與智能算法兩種類(lèi)型。其中應(yīng)用較為廣泛的就是內(nèi)點(diǎn)法,通過(guò)在應(yīng)用過(guò)程中不斷的發(fā)展與完善,極大地提高了魯棒性與收斂性,在電力系統(tǒng)優(yōu)化問(wèn)題求解中有著非常廣泛的應(yīng)用。內(nèi)點(diǎn)法主要包括三種:第一,投影尺度法,需要將問(wèn)題轉(zhuǎn)化為線(xiàn)性規(guī)劃問(wèn)題,難度較大、實(shí)用性較低;第二,仿射變換法,在對(duì)初值選擇的過(guò)程中非常復(fù)雜,而且收斂性較差,在很多問(wèn)題中都存在局限性;第三,路徑跟蹤法,利用拉格朗日函數(shù)法與對(duì)數(shù)障礙函數(shù)法實(shí)現(xiàn)等式約束與不等式約束的無(wú)約束轉(zhuǎn)化,再利用牛頓法進(jìn)行求解,初值選擇簡(jiǎn)單、收斂性好,應(yīng)用較為廣泛。因此,通過(guò)內(nèi)點(diǎn)法對(duì)基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制模型進(jìn)行求解。
2.3 綜合風(fēng)險(xiǎn)控制模型
校正控制的不同控制量之間可能存在沖突的情況,因此需要對(duì)各個(gè)優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行協(xié)調(diào),確保電力系統(tǒng)能夠處于安全狀態(tài)中。綜合風(fēng)險(xiǎn)控制模型主要是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的級(jí)別進(jìn)行考慮,針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別進(jìn)行解決。綜合風(fēng)險(xiǎn)控制模型為:
Minf=Rs
St h(a,b,c)=0
≤g(a,b,c)≤
3 結(jié)語(yǔ)
當(dāng)前,電力系統(tǒng)安全問(wèn)題已經(jīng)成為了影響電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最主要的因素。越來(lái)越多的大面積停電事故表明必須對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行進(jìn)行關(guān)注。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)安全評(píng)估方式已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足越來(lái)越復(fù)雜與隨機(jī)的電力系統(tǒng)安全評(píng)估需求,需要建立基于風(fēng)險(xiǎn)的電網(wǎng)運(yùn)行方式校正控制模型,對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中所有的不確定因素都進(jìn)行安全評(píng)估,確保電力系統(tǒng)能夠處于安全狀態(tài)中。
參考文獻(xiàn)
[1] 熊小伏,蔡偉賢,周家啟.繼電保護(hù)隱藏故障造成輸電線(xiàn)路連鎖跳間的概率模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2011,32(13).
[2] 劉若溪,張建華,吳迪.基于風(fēng)險(xiǎn)理論的配電網(wǎng)靜態(tài)安全性評(píng)估指標(biāo)研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2011,39(15).
[3] 劉新東,江全元,曹一家.基于風(fēng)險(xiǎn)理論和模糊推理的電力系統(tǒng)暫態(tài)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2013,29(2).
[4] 馮永青,張伯明,吳文傳.基于可信性理論的電力系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估(一):運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)的提出與發(fā)展[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2012,30(1).
關(guān)鍵詞:配電網(wǎng) 電能質(zhì)量 治理措施
1、配電網(wǎng)電能質(zhì)量的定義
IEEE技術(shù)協(xié)調(diào)委員會(huì)給出電能質(zhì)量相應(yīng)的技術(shù)定義:“合格電能質(zhì)量的概念是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)是均適合于該設(shè)備正常工作的。”另有部分專(zhuān)家采用如下的電能質(zhì)量定義:表現(xiàn)為電壓、電流或頻率的偏差,造成用戶(hù)設(shè)備故障或錯(cuò)誤動(dòng)作的任何電力問(wèn)題都是電能質(zhì)量問(wèn)題。根據(jù)這一定義,電能質(zhì)量除了保證額定電壓和額定頻率下的正弦波形外,還包括所有的瞬變現(xiàn)象,如沖擊脈沖、衰減振蕩、瞬時(shí)間斷和諧波等。
2、配電網(wǎng)電能質(zhì)量存在的問(wèn)題及其危害
2.1 電壓偏差
用電設(shè)備的運(yùn)行指標(biāo)和額定壽命是對(duì)其額定電壓而言的。當(dāng)其端子上出現(xiàn)電壓偏差時(shí),其運(yùn)行參數(shù)和壽命將受到影響,影響程度視偏差的大小、持續(xù)的時(shí)間和設(shè)備狀況而異。
2.2 公用電網(wǎng)諧波
由于硅整流、可控硅換流設(shè)備、電弧爐、電焊機(jī)等各種非線(xiàn)性負(fù)荷的增加,大量的諧波電流注入電網(wǎng),造成電壓正弦波形畸變,使電能質(zhì)量下降,給發(fā)供電設(shè)備、客戶(hù)用電設(shè)備、用電計(jì)量、繼電保護(hù)帶來(lái)危害,成為污染電網(wǎng)的公害。諧波使電網(wǎng)中感性負(fù)荷造成過(guò)電壓,容性負(fù)載造成過(guò)電流,影響用電計(jì)量準(zhǔn)確度,對(duì)安全運(yùn)行帶來(lái)危害。例如使繼電保護(hù)誤動(dòng),引起故障;干擾電子設(shè)備,使計(jì)算機(jī)誤動(dòng)作,電子設(shè)備無(wú)觸發(fā);通信回路、弱電回路產(chǎn)生雜音,造成故障。
2.3 電壓波動(dòng)和閃變
無(wú)論電網(wǎng)低電壓或高電壓運(yùn)行,都會(huì)給電氣設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)較大的危害,照明負(fù)荷電壓低,使發(fā)光效率下降,影響照度;電壓下降時(shí),經(jīng)常是電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷而燒毀,同時(shí)與會(huì)使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)十分困難,反之,長(zhǎng)期高電壓運(yùn)行,會(huì)對(duì)電機(jī)的絕緣造成危害;電壓偏低會(huì)增加供電線(xiàn)路及電氣設(shè)備中的電能損失;電壓偏低常常會(huì)引起低電壓保護(hù)裝置動(dòng)作,電磁開(kāi)關(guān)、空氣開(kāi)關(guān)跳閘,影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行,反之,電壓偏高也將引起過(guò)電壓保護(hù)裝置動(dòng)作,電氣設(shè)備的電壓線(xiàn)圈燒毀等。電壓偏高或偏低都會(huì)影響到通信、廣播電視等音像的質(zhì)量,影響家用電器設(shè)備的正常工作,如電壓偏低電冰箱、空調(diào)等難以啟動(dòng);如果電網(wǎng)的無(wú)功功率嚴(yán)重匱乏,將導(dǎo)致電壓崩潰,系統(tǒng)震蕩,電網(wǎng)瓦解,嚴(yán)重危及供用電安全運(yùn)行。
2.4 電網(wǎng)頻率
低頻率會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī),電磁開(kāi)關(guān)等用電設(shè)備燒毀;頻率下降使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,因而使一些產(chǎn)品出現(xiàn)廢品、次品、如紙的厚薄不均、棉紗的粗細(xì)等不均;低頻率運(yùn)行的電網(wǎng)穩(wěn)定性差,降低了電網(wǎng)應(yīng)付事故的能力,稍有波動(dòng)就可能導(dǎo)致系統(tǒng)的瓦解崩潰。
高頻率運(yùn)行同樣也會(huì)產(chǎn)生危害,損壞設(shè)備,高頻率運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和所有生產(chǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)速將增加,電壓上升,往往因超過(guò)原設(shè)計(jì)要求而遭損壞,影響廣播、通信、電視等音像質(zhì)量。
3、電能質(zhì)量的治理措施
對(duì)電能質(zhì)量的治理主要采取以下措施:
3.1 無(wú)功功率補(bǔ)償
無(wú)功補(bǔ)償,就是借助于無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備提供必要的無(wú)功功率,以提高系統(tǒng)的功率因數(shù),降低能耗,改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量、提高設(shè)備出力。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的配置,應(yīng)按照“分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡、合理布局”的原則。
(1)總體平衡與局部平衡相結(jié)合,既要滿(mǎn)足全網(wǎng)的總無(wú)功平衡,又要滿(mǎn)足分線(xiàn)、分站的無(wú)功平衡。
(2)電力部門(mén)補(bǔ)償與用戶(hù)補(bǔ)償相結(jié)合。在配電網(wǎng)絡(luò)中,用戶(hù)消耗的無(wú)功功率約占50%~60%,其余的無(wú)功功率消耗在配電網(wǎng)中。因此,為了減少無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)中的輸送,要盡可能地實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償,就地平衡,所以必須由電力部門(mén)和用戶(hù)共同進(jìn)行補(bǔ)償。
(3)分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合,以分散為主。集中補(bǔ)償,是在變電所集中裝設(shè)較大容量的補(bǔ)償電容器。分散補(bǔ)償,指在配電網(wǎng)絡(luò)中分散的負(fù)荷區(qū),如配電線(xiàn)路,配電變壓器和用戶(hù)的用電設(shè)備等進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償。
(4)降損與調(diào)壓相結(jié)合,以降損為主,兼顧調(diào)壓。這是針對(duì)線(xiàn)路長(zhǎng),分支多,負(fù)荷分散,功率因數(shù)低的線(xiàn)路,這種線(xiàn)路最顯著的特點(diǎn)是:負(fù)荷率低,線(xiàn)路損率大,若對(duì)此線(xiàn)路補(bǔ)償,可明顯提高線(xiàn)路的供電能力。
(5)高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合,以低壓補(bǔ)償為主,這和分散補(bǔ)償相輔相成。
3.2 無(wú)源濾波裝置
該裝置由電容器、電抗器,有時(shí)還包括電阻器等無(wú)源元件組成,以對(duì)某次諧波或其以上次諧波形成低阻抗通路,以達(dá)到抑制高次諧波的作用;由于SVC的調(diào)節(jié)范圍要由感性區(qū)擴(kuò)大到容性區(qū),所以濾波器與動(dòng)態(tài)控制的電抗器一起并聯(lián),這樣既滿(mǎn)足無(wú)功補(bǔ)償、改善功率因數(shù),又能消除高次諧波的影響。
3.3 有源濾波器
由于無(wú)源濾波器特性受系統(tǒng)參數(shù)影響大,只能消除特定的幾次諧波,而對(duì)某些次諧波會(huì)產(chǎn)生放大作用,甚至諧振現(xiàn)象等因素,人們將濾波研究方向逐步轉(zhuǎn)向有源濾波器,有源濾波器是利用可控的功率半導(dǎo)體器件向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流,使電源的總諧波電流為零,達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。它與無(wú)源濾波器相比,有以下特點(diǎn):一是能補(bǔ)償各次諧波,還可抑制閃變,補(bǔ)償無(wú)功,有一機(jī)多能的特點(diǎn),在性?xún)r(jià)比上較為合理;二是濾波特性不受系統(tǒng)阻抗等的影響,可消除與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的危險(xiǎn);三是具有自適應(yīng)功能,可自動(dòng)跟蹤補(bǔ)償變化著的諧波,即具有高度可控性和快速響應(yīng)性等特點(diǎn)。
4、加強(qiáng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量管理
電能質(zhì)量問(wèn)題會(huì)給客戶(hù)帶來(lái)?yè)p失,電能質(zhì)量問(wèn)題的解決需要各方協(xié)調(diào)合作。其中電力企業(yè)要做好的以下工作:一是開(kāi)展電能質(zhì)量量化調(diào)查工作;二是培訓(xùn)客戶(hù)了解其用電設(shè)備的性能以及可能出現(xiàn)的問(wèn)題;三是制定電能質(zhì)量問(wèn)題評(píng)估規(guī)范;四是進(jìn)行電能質(zhì)量案例研究??蛻?hù)要做的工作有:一是研究分析用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量變化的敏感度;二是制定設(shè)備技術(shù)規(guī)范,描述設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量變化敏感度以及可能產(chǎn)生問(wèn)題(諧波,閃變);三是制定電能質(zhì)量調(diào)整設(shè)備設(shè)計(jì)導(dǎo)則;四是制定用電設(shè)備評(píng)估規(guī)范。設(shè)備制造商要做的工作:一是制定設(shè)備測(cè)試規(guī)范,檢驗(yàn)電能質(zhì)量變化期間用電設(shè)備性能;二是提供設(shè)備的電能質(zhì)量性能改善方案。
參考文獻(xiàn)
[1]肖湘寧,徐永海.電能質(zhì)量問(wèn)題剖析.電網(wǎng)技術(shù),2001.