维普资讯 http://www.cqvip.com 科技论坛 ２００８年第１期 民营科技 当前电能质量分析与控制技术对策 李玉萍王晓明 （密山市农电公司，黑龙江密山１５８３００） 摘要：电能质量的重要性随着国民经济的快速发展ｔ而日益受到电力部门和消费者的重视，通过阐述电能质量的基本理论问题及其分析研 究方法，提出了电能质量的相关控制技术对策。 关键词：电能质量；分析方法；控制技术；对策；分析 前言 随着国民经济的发展，科学技术的进步和生产过程的高度自动 化，电网中各种非线性负荷及用户不断增长，各种复杂的、精密的、 对电能质量敏感的用电没备越来越多。上述两方面的矛盾越来越突 出，用户对电能质量的要求也越高，在这样的环境下，探讨电能质 量领域的相关理论及其控制技术，分析我国电能质量管理和控制的 发展趋势，具有很强的现实意义和长远意义。 １电能质量的主要指标 由于所处立场不同，关注或表征电能质量的角度不同，人ｔｆ］ｘ￣ 电能质量的定义还未能达成完全的共识，但是对其主要技术指标都 有较为一致的认识。 压偏差：是电压下跌（电压跌落）和电压上升（电压隆起）的 总称。 频率偏差：对频率质量的要求全网相同，不因用户而异，各国 对于该项偏差标准都有柑关规定。 电压三相不平衡：表现为电压的最大偏移与三相电 的平均值 超过规定的标准。 谐波和间谐波：含有基波整数的倍频率的正弦电压或电流称为 ｉ｝｝ｌ波。含有基波非整数倍频率的正弦电 或电流称为问谐波，小于 基波频率的分数次谐波ｔ乜属于问谐波。 电 波动和 变：电雎波动是指在包络线内的电压的有规则变 动，或是幅值通常不超出０．９—１．１倍电压范围的一系列电压随机变 化。闪变则是指电压波动对照明灯的视觉影响。 ２电能质量的分析方法 ２．１时域仿真法 时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其最主要的 用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进 行研究，目前较通用的时域仿真程序有ＥＭＴＰ、ＥＭＴＤＣ、ＮＥＴＯＭＡＣ 等系统暂态仿真程序和ＳＰＩＣＥ、ＰＳＨＣＥ、ＳＡＢＥＲ等电力电子仿真程 序。 采用时域仿真计算的缺点是仿真步Ｋ的选取决定了可模仿的最 大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外， 在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。 ２．２基于变换的方法 在电能质量分析领域中广泛应 的基于变换的方法主要有 ＦＯＵＲＩＥＲ变换、审经网络、二次变换，小波变换和ＰＲＯＮＹ分析等５ 种方法。 ２．２．１神经网络法 神经网络理论是巨量信息并行处 和大规模平行汁算的基础， 它既是高度非线性动力学系统，又是自适应组织系统，可用来描述 认知、决策及控制的智能行为。 神经网络法的优点是：可处理多输入一多输出系统，具有自学 习、自适应等特点。不必建立精确数学模型，只考虑输入输出关系 即可；缺点是：存在局部极小问题，会出现局部收敛，影响系统的 控制精度，理想的训练样本提取困难，影响网络的训练速度和训练 质量，网络结构不易优化。 ２．２．２二次变换法 二次变换是一种基于能量角度来考虑的新的时域变换方法。该 方法的基本原理是用时间和频率的双线性函数表示信号的能量函数。 二次变换的优点是：可以准确地检测到信号发生尖锐变化的时 刻，精确准则基波和谐波分量的幅值；缺点是：无法准确地估计原 始信号的谐波分量幅值，不具有时域分析功能。 ２．２－３小波分析法 小波变换是新的多尺度分析数字技术，它通过以时间序列过程 从低分辩率到高分辩率的分析，显示过程变化的整体特征和局部变 化行为。常用的小波基函数有：ＤＡＵＢＥＣＨＩＥＳ小波，Ｂ小波，ＭＯＲ— ＬＥＴ小波ＭＥＹＥＲ小波等。 小波变换的优点是：具有时一频局部化的特点，特别适合突变 信号和不平稳信号分析。可以对信号进行去噪，识别和数据压缩， 还原等，缺点是：在实时系统中运算量过大，需要如ＤＳＰ等高价格 的高速芯片，小波分析有“边缘效应”，边界数据处理会占用较多时 间，并带来一定误差。 ３电能质量的控制对策 ３．１儿种电能质量控制策略 ３．１．１ＰＩＤ控制：这是应用最为广泛的调节器控制规律，其结构简 单，稳定性好，工作可靠，调整方便，易于在工程中实现。当被控 对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，应 用ＰＩＤ控制技术最为方便。其缺点是：响应有超调，对系统参数摄 动和抗负载扰动能力较差。 ３．１．２非线性鲁棒控制 超导储能装置（ＳＭＥＳ）实际运行时会受到各种不确定性的影响。 因此可通过对ＳＭＥＳ的确定性模型引入干扰，得到非线性二阶鲁棒模 型。对此非线性模型，既可应＿｝ｆ｛反馈线性化方法使之全局线性化， 爵利用所有线性系统的控制规律进行控制，也可直接采用鲁棒控制 论没计控制器。 ３．１＿３模糊逻辑控制 知道被控对象精确的数学模型是使用经典控制理沦的“频域法” 和现代控制理论的“时域法”设计控制器的前提条件。模糊控制作 为一种新的智能控制方法，无需对系统建立精确的数学模型。它通 过模拟人的思维和语言中对模糊信息的表达和处理方式，对系统特 征进行模糊描述，来降低获取系统动态和静态特征量付出的代价。 ３．１．４空间矢量控制 空间矢量控制也是一种较为常规的控制方法。其原理是：将基 于三相静止坐标系（ＡＢＣ）的交流量经过派克变换得到基于旋转坐标 系（ＤＧ）的直流量从而实现解耦控制。常规的矢量控制方法一般采 用ＤＳＰ进行处理，具有良好的稳态性能与暂态性能。也可采用简化 算法以缩短实时运算时间。 ３．２ＦＡＣＴＳ技术 ＦＡＣＴＳ，即基于电力电子控制技术的灵活交流输电，是２Ｏ世纪 ８Ｏ年代末期由美国电力研究院（ＥＰＲＩ）提出的。它通过控制电力系 统的基本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量更接近线路的热稳 极限。采用ＦＡＣＴＳ技术的核心目的是加强交流输电系统的可控性和 增大其电力传输能力。 目前有代表性的ＦＡＣＴＳ装置主要有：可控串联补偿电容器、静 止无功补偿器、品闸管控制的串联投切电容器，统一潮流控制器等。 ３－３用户电力技术 用户电力技术就是将电力电子技术、微处理机技术、自动控制 技术等运用于中低压配电系统和用电系统中，其目的是加强配电系 统的供电可靠性，并减小谐波畸变，改善电能质量。该技术的核心 器件ＩＧＢＴ比ＧＴＯ具有更快的开关频率，并且关断容量已达ＭＶＡ 级，因此ＤＦＡＣＴＳ装置具有更快的响应特Ｊ陛。 结束语 用户电力技术概念的提出，有助于供电部门提供高可靠性和高 质量的电力，也有助于满足各种新工艺用户对电力供应的更高要求。 目前主要的ＤＦＡＣＴＳ装置有：电源滤波器（ＡＰＦ）、动态电压恢复器 （ＤＶＲ），配电系统用静止无功补偿器（Ｄ—ＳＴＡＴＣＯＭ），固态切换开 关（ＳＳＴＳ）等。 ． 日