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我国电能质量的产业发展及应关注的问题(1)

北极星电力网技术频道    作者:林海雪   2011/3/14 13:17:28   

摘要:对我国电能质量(PQ)的检测仪器和治理设备的发展作了概述,指出PQ产业有广阔的发展前景和市场,对PQ产业进一步发展指出了应给予特别关注的问题,如落实《电力法》有关规定,支持和鼓励静止无功补偿装置(SVC)技术的应用,积极开发灵活交流输电系统(FACTS)和FACTS在配电系统应用技术(DFACTS)装置,制定PQ产业化的相关标准等。所提出的一些建议,供有关专业和管理人员参考。

关键词:电能质量;产业;电力市场;供用电

0 引言

现代电网的负荷结构发生了很大变化,一方面非线性、冲击性和不平衡的用电负荷大量增加,使电网的电能质量恶化;另一方面基于计算机、微电子控制技术的设备、装置和生产线不断增加,使电网中许多负荷对电能质量异常敏感,电能质量某些指标的短时间(可以短至1~2周波,即20~40 ms)不正常就会造成严重事故,一次损失可达百万美元数量级[1]。因此电能质量是电网可持续发展中一个十分重要的问题。

自20世纪80年代以来,我国在电能质量各方面已做了大量工作,对保障电网(包括用户)的安全和经济运行起到了重要作用。目前电能质量专业技术领域已在我国形成,围绕着电能质量检测、治理的工业产品已逐步形成产业化局面,然而这方面仍存在不少问题[2]。本文对我国电能质量的检测仪器和治理设备的发展作一概述,对电力市场重要组成部分——“电能质量产业”进一步发展提出一些建议,供有关专业和管理人员参考。

1 电能质量检测仪器设备

电能质量检测仪器设备的研制,我国已有二十余年历史,目前市场上国产仪器已有多个厂家(例如深圳领步科技有限公司、上海宝钢安大电能质量有限公司、安徽振兴科技股份有限公司、保定市方长电力电子有限公司等等)的系列产品问世。产品基本上都采用数字式,有单一功能的、也有多功能的;有固定式的、也有便携式的;大多数以测量相对稳定的质量指标为主,也有记录某些暂态质量指标的功能;大多数有一定的数据通讯功能,有的还具有一定的统计分析和自动形成报表功能。例如深圳领步科技有限公司生产的PQM电能质量监测系列产品,可以对频率偏差、电压偏差、谐波、电压波动和闪变、三相不平衡度、电压暂升、暂降和短时中断进行同时监测,并具有实时录波、暂态事件记录、电压容限曲线即ITIC曲线分析、系统平均有效值频率指标(SARFI)统计报表以及RS-232、RS-485、以太网等通讯接口。该公司推出的PQM SCADA系统能够实现对电网各监测点的电能质量进行检测。该系统采用分布式面向对象的设计思路,应用最新的DSP技术对各终端单元进行连续检测。监测中心软件采用大型数据库对数据统一管理,能够对检测数据实行分类统计、报表分析、曲线绘制、数据打印等。中国电力科学研究院研制的VER 100过电压记录仪利用专有的波形压缩技术,解决了采样速率和记录时间的矛盾,能够记录雷电、操作、谐振和工频等不同形态的过电压事件,该仪器即将产品化。但总体上我国电能质量检测产品还存在不少问题,如:①检测指标不全面。极大部分仪器不能测量间谐波,多数仪器的基本功能只停留在对持续性和稳态性指标的检测上,对动态电能质量,特别是对偶发性瞬态变化的指标(例如电压暂降,暂时过电压和瞬态过电压)不能测量;②测量精度存疑。例如有的国产仪器,测得的闪变结果是国外同类仪器的一倍以上;某些仪器3次谐波测量结果明显不合理(排除测量方法、TV中性点接地等因素外);③不少产品没有经过权威部门的全面认证,质量不高(注:目前国内尚无一个能够全面认证这类仪器设备的检测部门;但作为一个产品,在国内对其精度、可靠性、抗干扰、环境适应性等分别经相关权威部门认证基本上应能做到);④检测不方便、效率低,检测和分析报告数据格式不统一,有的需要人工统计、整理;⑤电能质量的SCADA系统尚处于试点阶段,离成熟推广使用还有相当距离。这里有设备问题也有管理问题。因此对电网电能质量的检测远未做到实时、全面,许多电能质量事件(异常、事故)不能及时发现、记录和有效处理。⑥产品缺乏相应的国家或行业标准。目前仅有行标《电压监测仪订货技术条件》(DL500—1992),这是为执行国标GB/T 12325《供电电压允许偏差》,由当时(1992年)电力部制定的。这方面工作缺额很大,还有大量专用标准需制定。⑦对于网省、地市各级电能质量检测中心(站)的仪器功能、配置和检验等没有统一规定,导致许多单位仪器选购上盲目,管理上混乱,造成很大浪费。

在电能质量检测产品领域,目前国内高端产品的市场份额基本上被美国Fluke(福禄克)公司、瑞士LEM(莱姆)公司、瑞典UNIPOWER公司等国际电能质量领域的知名公司占据,这些公司的产品代表了国际先进的技术水平,但价格也不菲。国内产品要提高竞争力,除了价格外,必须提高质量和完善功能。对于电能质量检测仪器,无论是便携式或是固定式,均有广阔的市场空间,随着网络通信技术和信息技术的迅速进步,为适应当代电力系统运行的需要,电能质量检测技术正向着网络化、信息化和标准化的方向发展。

2 电能质量治理设备

改善电能质量措施涉及面很广。在抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡方面,目前已有技术上成熟的设备或装置可供选择。为进一步提高输电能力,解决各种特殊的电能质量问题,以电力电子技术为基础的大量性能更好的新型控制设备正在走向实用化。

2.1 无源电力滤波器

无源电力滤波器是目前应用最广泛的谐波治理设备,这种设备兼有无功补偿和调压功能,一般要根据谐波源的参数和安装点的电气特性以及用户要求专门设计。为了适应负荷某些变化的需要,可以做成分组投切方式。利用晶闸管开关(由正反并联晶闸管对构成)实现投切是较好的方式,这种方式可以做到投切过程无冲击、速度快、投切次数不受限制。晶闸管投切的高压滤波器由于晶闸管开关技术上较复杂、投资大、在补偿负荷上用得较少。高压滤波器以用真空断路器或SF6断路器投切方式为主,这种方式由于投切时会产生冲击,且受制于断路器的机械和电气寿命,因此投切不能太频繁(如每天限投10次以下)。低压晶闸管投切滤波器(TSF)由于技术较简单、投资不大,在国内外现已得到较广泛应用。小容量(200kVar以下)低压TSF还可以选用复合开关(即复合固态继电器)实现投切。复合开关由机械接点和晶闸管开关组合成,其机械接点承担正常负荷电流,晶闸管开关只在投切过程中起作用,这样可以降低运行损耗(晶闸管部分的损耗)。当然,低压滤波器中还有相当部分仍用机械(接触器、继电器等)投切方式,一般用于负荷变化不频繁的场合。

来源:中国电力科学研究院
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