1、变电站电能监测分析摘 要：我国经济正处长飞速发展的阶段，电力事业方面面临着重大的危机，由于电网用户对电力要求的提升、用电量的增加，电网非线性负荷率不断增长，因此现代电网运行开始面临供电质量降低的问题，并且这一问题逐年凸显。电能质量降低不但会导致供电环境紊乱，还会造成电网设备损毁，影响电网安全，极大的影响了现代电网的发展。影响电力用户和供电企业关系的同时，阻碍了经济发展。 关键词：变电站；电能质量；电能监测 电网安全始终是电网建设的重点内容，而电网安全不但包括供电线路以及供电设备的运行安全，还包括提供电能的质量。受到非线性负荷用户数量增多的影响，我国电网运行过程中供电质量逐年降低，其不但会对电网
2、运行造成影响，还会威胁电网及供电设备的运行安全。而电力作为社会发展的基础动力，受到了社会广泛关注。 此现象在山东省菏泽市 110V 的成武站表现尤其突出。不仅使变电站设备无法安全地运行，还直接影响了当地居民的生活用电，影响当地企业生产过程中的用电水平。对此，国家在 2002 年对本站进行了全面系统的改进，加装了电能监测设备，完善了该电站电能监测系统，针对低压电网的电能质量实时监测。 1 110kV 成武站的电能质量监测系统 针对之前经常出现的 TV 保险烧坏现象，以及多次发生的 TV 爆炸事故，菏泽供电公司在成武站安装电能质量的在线监测系统从而有效了解该地区供电线路的运行状况，并对电能质量进行
3、监控。由于供电网络电能质量受到各类因素的影响而降低，其中谐波问题最为突出，因此选择谐波较为严重的该站进行实时的在线监测，以加强对电能质量的管理和监控工作，有效保证电网供电安全，确保供电质量。 采用在线监测仪进行电能质量的实时监测，该设备具有多种功能：（1）三相各次谐波电压、电流及其谐波含有率；（2）三相电压、电流总谐波畸变率；（3）三相有功、无功功率及其方向；（4）总的有功、无功功率，功率因数及相位移功率因数；（5）电网频率、线电压、电压偏差；（6）电压不平衡度、负序电压、负序电流。 电能质量在线监测单元，安装在 110kV 成武变电站 10kVII 段母线，服务器安装在监控中心，是集通讯/数
4、据库/Web 发布于一体的服务器，与变电站监控单元间通过光纤进行通讯传输数据，同时监控数据通过 Web服务器对 MIS 系统开放，支持 Web 浏览方式，做到数据共享，公司所有局域网内的微机，均可通过 Web 浏览进行访问，查看电能质量分析的各种报表和数据，了解监测点的电压、电流波形、各次电流电压的谐波分量等电能质量情况。 2 变电站的概况与监测结果 该变电站有：主变压器两台，其容量均 315MVA；35kV 母线、110kV母线、10kV 母线，它们均是分段并列运行的；并联补偿的电容器一组，其容量为 2700kvar，它的正常运行方式是#2 主变来带全站负荷。这些负荷主要是由周围的一些工厂进
5、行的工业用电，它的主要集中地是棉厂、变压器厂、纱厂、木材加工厂和化工厂等，它们也是该站的主要谐波源。另外周围农业负荷以及城市生活用电，也是主要的负荷基地。 3 电能质量 电能质量概括讲便是电能品质，是电网想用户提供的电能的品质状态。从理论上讲，电网向用户供电应当频率恒定、电压标准，并且以正弦波形进行供电。在三相交流供电系统中，还要求各相电压电流应当具有相同的幅值且相位对称。但在实际的供电中，受到发电设备、供电设备、供电网络以及变压设备、外界环境等因素的影响，电能的品质便会发生变化，电能质量便由此而来。供电过程中，给设备的非线性、不对称会使得负荷具有多变性，加之有的调控手段不完善以及操作不合理，
6、加之故障和外来干扰，使理想状态无法存在，导致电能的质量问题，引出电能质量的概念。 我们可以从电压质量、电流质量、供电质量和用电质量等方面进行更进一步对电能质量的了解。 （1）所谓的电压质量就是实际电压和理想电压之间的偏差，用之反映供电企业向用户供应合格电能的形式。电能质量问题大多数体现在电压质量上，但是电压质量中不包括那些有频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电网产生的影响和污染问题。无论如何，电压质量包括了大多数的电能质量问题。 （2）电流质量是反映与电压质量存在密切关联的电流变化。电流质量的定义有助于不断改善电网电能质量，降低线损，保证高功率因数的运行。但是它不能概括多数因电压造成的
7、电能质量问题。 （3）供电质量中其技术含义也有非技术含义。技术含义是指电压质量以及供电的可靠性；非技术含义则指服务质量。供电质量包括供电企业对用电客户投诉及时的反应速度。 （4）用电质量包括电流质量，它是反映供用电双方的相互作用中的各种权利和义务以及责任的一种指标。除此之外用电质量还包括那些平时常见的电力用户是否安全交纳电费等问题。 4 电能质量的影响因素及相应对策 最常见的影响电能质量的因素是各种非线性的变压器的使用。同时大部分用户设备已经各种铁心电抗器的使用，产生严重的谐波现象。这些原因主要又以以下类型出现：电弧炉、家用电器，还有一些电力电子装置和高效技术设备。其中电力电子设备是最为严重的
8、谐波源，电弧炉是以炼钢式的交流电弧炉为主，家用电器则以空调、日关灯、电视、电冰箱为主。分析这些影响电能质量的因素我们可以发现一个规律，在周围工程大了的电力电子设备中大容量的电动机的使用是其最主要的谐波源，然后就是大量的城市生活用电。 正弦曲线的供电电压设备系统故障多是由电压谐波造成的。另外照明系统故障以及计算机机床掉电也是由其引起。谐波是整个供电系统中最为严重的一种破坏现象，不仅影响用户设备正常运行，还极大地影响电网设备自动化装置。对电能装置的治理，加强对用户的谐波源控制和质量监控是关键，另外不断改进自动化装置，加强抗干扰能力，并且合理改变电网的参数。最终降低甚至消除谐波谐振。具体方法如下。
9、（1）安装谐波滤波器，降低谐波电流。 （2）采用 D，yn 接法，安装隔离变压器。 （3）有源谐波调节器的使用。负荷带来的谐波电流可以通过注入电流的方式进行补偿，工作过程中通过精准的控制注入电流，就可以得到正弦波。这便需要使用谐波调节器，这种滤波设备依靠 DSP 技术，即数字信号处理技术，从而对 IGBT 进行快速控制。由于设备同供电系统之间并联，因此不会影响电网基波电流，仅对谐波电流进行控制。 （4）为了改善 110kV 站的电能质量状况，对该站采取了一系列措施：a.在 10kVTV、35kVTV 的一次侧中性点加装非线性电阻；b.在 10kV 母线加装消谐装置；c.在#2 主变 35kV
10、侧中性点加装消谐装置；d.改变 10kV 并联补偿电容器的参数，消除谐振，减少对谐波的放大作用。5 结束语 为保护电网安全运行，保护用户安全用电，电能质量的监控工作迫在眉梢。只有确保电能质量，才能真正推进社会、经济的发展。因此必须加强对电网电能质量的监测与分析，从而为用户以及用电人员提供标准可靠的指标参数，成为发展决策的核心内容。依据国家标准进行一定的在线评估，采取防范措施限制其干扰源，始终保护电力用户合法权益，同时确保电力系统经济运行，不断提高电力系统的安全性与可靠性，最终保障人民的利益。 参考文献 1GB/T12325-2008.电能质量供电电压偏差S. 2GB/T15945-2008.电能质量电力系统频率偏差S. 3GB/T14549-1993.电能质量公用电网谐波S.
