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1、电气工程及自动化学院郭源博2010年1月9日电能质量的概念、控制技术及测试设备 电气工程及自动化学院内容提要n 电能质量的基本概念n 电能质量控制技术n 电能质量的分析测试仪器n 总结内容提要电气工程及自动化学院电能质量控制的基本概念电压下陷电压中断电压浪涌瞬态过压谐波电压裂痕电压波动频率波动电气工程及自动化学院n 电能质量描述的是公用电网供给用户端交流电能的品质。n 理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电；三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等，相位互差120度。n 由于发电机、变压器、输电线路和各种设备的非线性或不对称性，以及运行操作、外来干扰和各种故障等原
2、因，上述理想状态并不存在，产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，引出了电能质量的概念。电能质量控制的基本概念电气工程及自动化学院n 普遍认同的定义：导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或误动作的电力问题。n IEC标准:供电装置正常工作情况下不中断和干扰用户使用电力的物理特性。n IEEE定义:合格的电能质量是指给敏感设备提供的电力和设置的接地系统均是适合该设备正常工作的。n 国内文献:电能质量是指电压或电流的幅值、频率、波形等参量距规定值的偏差.电能质量的定义电气工程及自动化学院n 设备过热、烧毁（中性线、电机、变频器、变压器）；n 电容器击穿；n
3、 计算机复位、保护装置误动作或设备工作异常；n 功率因数下降，无功功率增加，付出更多的电费；n 电能质量问题的危害电气工程及自动化学院电能质量的主要参数（指标）n功率因数;n三相电压不平衡度； n谐波（波形畸变）；n电压偏差；n频率偏差；n电压波动与闪变；n暂时过电压与瞬态过电压。电气工程及自动化学院“电流质量”问题视在功率无功功率有功功率n无功与谐波电气工程及自动化学院瞬态：半个周波（10ms)以内; 暂态：从10ms 到1min; 稳态：1min以上.“电压质量”问题类别频谱条件持续时间电压大小脉冲纳秒5ns rise1ms振荡低频1min0.0pu欠电压1min0.8 to 0.9pu过
4、电压1min1.1 to 1.2pu“电压质量”问题电气工程及自动化学院电能质量的基本概念电气工程及自动化学院电能质量的基本概念电气工程及自动化学院电能质量的基本概念电气工程及自动化学院电能质量的基本概念电气工程及自动化学院电能质量的基本概念计算机和商用设备所能承受的交流电压波动范围计算机和商用设备所能承受的交流电压波动范围瞬变130骤升：106130骤降：0 90%过压+106欠压-90%中断-60电气工程及自动化学院电能质量国家标准nGB123251990 电能质量 供电电压允许偏差；nGB/T145491993 电能质量 公用电网谐波；nGB/T159451995 电能质量 电力系统频率
5、允许偏差；nGB/T155431995 电能质量 三相电压允许不平衡度；nGB123262000 电能质量 电压允许波动和闪变；nGB/T184812001 电能质量 暂时过电压和瞬态过电压；电气工程及自动化学院内容提要n 电能质量基本概念n 电能质量控制技术n 电能质量的分析测试仪器n 总结内容提要电气工程及自动化学院 稳态稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括 谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等； 动态动态电能质量问题通常以频谱和暂态持续时间为 特征，分脉冲暂态和振荡暂态两大类。 u主要体现为电压质量问题 u电压跌落占其中很大的比例电能质量控制技术几种动态电压质量问题的示意图波形 电气工
6、程及自动化学院电能质量控制技术电气工程及自动化学院电能质量控制技术电气工程及自动化学院主要电能质量控制设备(1) 有源电力滤波器或调谐滤波器(Active power filter or tuned filter APF或TF)(2) 蓄电池储能系统(Battery energy storage system BESS)；(3) 静止同步补偿器(static synchronous compensator STATCOM)；(4) 串联电容器(series capacitor DSC)(5)动态不间断电源(Dynamic uninterruptible power supply DUPS)(6
7、)动态电压恢复器(Dynamic voltage restorer DVR)(7) 机械切换开关(Mechanical transfer switch MTS)(8) 固态切换开关(Solid-state transfer Switch SSTS)；电气工程及自动化学院主要电能质量控制设备(9) 避雷器(Surge arrester SA)；(10) 超导磁能系统(Super conducting magnetic energy system SMES)；(11) 静止电子分接开关(Static electronic tap changer SETC)；(12) 固态断路器(Solid-sta
8、te circuit breaker SSCB)(13) 静止无功补偿器(Static var compensator SVC)(14) 可控硅操作的电容器(Thyristor switched capacitor TSC)；电气工程及自动化学院动态电压恢复器（DVR）电压源 逆变器 (VSI)直流 能源L1L2T1T2敏感负荷DC link 滤波器Ts系统电源VsVloadVi+=VsViVload电气工程及自动化学院动态电压恢复器（DVR）应用场合：n串联安装在计算中心、服务器与系统电源之间,防止系统 电压干扰造成计算机与服务器故障造成数据丢失,提高计 算机系统的安全可靠性.n串联在敏感负
9、荷与系统电源之间,防止系统电压干扰造成 敏感负荷工作异常.如半导体工厂供电电源与用电负荷之 间,防止系统电压波动,跌落和闪变造成半导体工厂产生 大量废品及巨大的经济损失.n动态电压调节器具有良好的动态电压补偿能力,性能价格 比高于UPS,是提高负荷侧电压质量的有效手段.电气工程及自动化学院动态电压恢复器（DVR）n 三相装置可由三个相同 的串联单元构成 n K2、K3用以将串联装置 从系统中切除，此时K1 闭合，为负荷提供供电 旁路。 n K4、T2以及整流桥构成 了直流侧供电支路。 n 逆变器产生的补偿电压 通过串联变压器T注入系 统，起到补偿系统电压 畸变的作用 电气工程及自动化学院内容提
10、要n 电能质量的基本概念n 电能质量控制技术n 电能质量的测试分析仪器n 总结内容提要电气工程及自动化学院电能质量的测试分析仪器几款电能质量分析仪的性能比对电气工程及自动化学院电能质量的测试分析仪器电气工程及自动化学院主要性能指标n 支持单相2线、单相3线、三相3线、三相4线制系统。 n 电压测量精度： 0.2rdg+0.1f.s. n 电压测量范围：150V/300V/600V AC60V/150V/300V/600V DC n 电流测量精度： 0.2rdg+0.1f.s.+钳式传感器精度 n 可测量谐波次数：50次 n 可以实现电压、电流、功率（有功/无功/视在）、功率因 数、谐波畸变率、
11、三相电压/电流不平衡度、间谐波（51 次）、电压下陷、浪涌、瞬间中断、冲击电流，并实现数 据/曲线/矢量等方式的显示。测量精度高，使用可靠方便 。电气工程及自动化学院主要性能指标n 可以捕捉、记录并分析瞬时过电压、电压下陷、浪涌、闪 变、中断等电力异常现象。n 通过RS232和LAN接口，利用配套软件9624-50可在计算机 上实现数据采集/分析和仪表远程控制，内存13M。n 附件：9728（内存扩展卡，512M）、9660（4支, 50A/100A）、9694（4支，5A）和携带工具箱（防水，防 尘）。电气工程及自动化学院可测量记录的项目电气工程及自动化学院主页面电气工程及自动化学院检查测量仪器是否正确连接电气工程及自动化学院可测量录的项目电气工程及自动化学院电气工程及自动化学院电气工程及自动化学院电气工程及自动化学院电气工程及自动化学院电能质量分析仪电气工程及自动化学院利用上位机软件可对数据进一步分析处理电气工程及自动化学院n 电能质量问题需要引起供电方和用电方的共同关注。n 传统的电能质量问题(谐波、三相不平衡)继续存在，而且严重性正在增加。n 动态电能质量问题是目前研究的热点问题，受到了越来越多的关注。n 电能质量分析仪可很好完成电能质量问题的测试与分析。结束语电气工程及自动化学院谢谢大家！
