电能质量电网环境治理（APVIew电能质量在线监测仪）

随着科学技术和国民经济的不断发展，电力电子精密仪器的大量使用，对电能质量的要求越来越高。与此同时，现代电网的用电结构也发生了很大的变化，非线性负荷和冲击负荷的大量接入，使得电力能源受到的污染日益严重。电能质量的好坏直接关乎到人们的生活与安全。那么什么是电能质量？电能质量都包括什么？引起电能质量的原因以及改善措施有哪些？

一、什么是电能质量

　　电能质量是指电力系统中电能的质量。理想的电能应该是对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而zd程度上使电能接近正弦波。

二、电能质量具体指标

　　电网频率

　　我国电力系统的标称频率为50Hz，GB/T15945-2008《电能质量电力系统频率偏差》中规定：电力系统正常运行条件下频率偏差限值为±0.2Hz，当系统容量较小时，偏差限值可放宽到±0.5Hz，标准中没有说明系统容量大小的界限。在《全国供用电规则》中规定“供电局供电频率的允许偏差：电网容量在300万千瓦及以上者为±0.2HZ；电网容量在300万千瓦以下者，为±0.5HZ。实际运行中，从全国各大电力系统运行看都保持在不大于±0.1HZ范围内。

　　电压偏差

　　GB/T12325-2008《电能质量供电电压偏差》中规定：35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过标称电压的10%；20kV及以下三相供电电压偏差为标称电压的土7%；220V单相供电电压偏差为标称电压的+7%，-10%。

　　三相电压不平衡

　　GB/T15543-2008《电能质量三相电压不平衡》中规定：电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2%，短时不得超过4%；低压系统零序电压限值暂不做规定，但各相电压必须满足GB/T12325的要求。接于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不平衡度允许值一般为1.3%，短时不超过2.6%。

　　公用电网谐波

　　GB/T14549--93《电能质量公用电网谐波》中规定：6～220kV各级公用电网电压（相电压）总谐波畸变率是0.38kV为5.0%，6～10kV为4.0%，35～66kV为3.0%，110kV为2.0%；用户注入电网的谐波电流允许值应保证各级电网谐波电压在限值范围内，所以国标规定各级电网谐波源产生的电压总谐波畸变率是：0.38kV为2.6%，6～10kV为2.2%，35~66kV为1.9%，110kV为1.5%。对220kV电网及其供电的电力用户参照本标准110kV执行。

　　公用电网间谐波

　　GB/T24337-2009《电能质量公用电网间谐波》中规定：间谐波电压含有率是1000V及以下《100Hz为0.2%，100~800Hz为0.5%，1000V以上《100Hz为0.16%，100~800Hz为0.4%，800Hz以上处于研究中。单一用户间谐波含有率是1000V及以下《100Hz为0.16%，100~800Hz为0.4%，1000V以上《100Hz为0.13%，100~800Hz为0.32%。

　　波动和闪变

　　GB/T12326-2008《电能质量电压波动和闪变》规定：电力系统公共连接点，在系统运行的较小方式下，以一周（168h）为测量周期，所有长时间闪变值Plt满足：≤110kV，Plt=1；》110kV，Plt=0.8。以及单个用户的相关规定。

　　电压暂降与短时中断

　　GB/T30137-2013《电能质量电压暂降与短时中断》定义：电压暂降是指电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.~0.9p.u.，并在短暂持续10ms~1min后恢复正常的现象；短时中断是指电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.以下，并在短暂持续10ms~1min后恢复正常的现象。

在现代电力系统中，电压暂降和中断已成为最重要的电能质量问题。

（1）电压质量：是以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。

（2）电流质量：反映与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。

（3）供电质量：其技术含义是指电压质量和供电可靠性，非技术含义是指服务质量。

（4）用电质量：包括电流质量与反映供用电双方相互作用和影响中的用电方的权利、责任和义务，也包括电力用户是否按期、如数交纳电费等。

三、电能质量综合治理办法

1、治理电力谐波的方法

（1）主动治理：即从谐波源本身出发，通过改进用电设备，使其不产生或少产生谐波；

（2）受端治理：即从受到谐波影响的设备或系统出发，提高它们抗谐波干扰能力；

（3）被动治理：即通过安装电力滤波器，阻止谐波源产生的谐波注入电网，或者阻止电力系统的谐波流人负载端。

2、改善电能质量的措施

（1）调整负荷：降低负荷的敏感程度，如果遇到要求负荷电能质量特别高的电力用户仅依靠电力企业采取的措施不能在短期内满足要求时，电力企业必须和电力用户共同采取必要措施，使负荷减少敏感程度及降低电能质量不良程度。

（2）改进电网：电力企业安装抑制或消除电力扰动的必要设备。

经常见到的电能质量调节装置功能相对单一，例如，有源滤波器 APF、动态电压恢复器DVR等，全面实现电力用户电能质量的设备是电能质量调节器，其组成主要是一个电容把一个并联逆变器和串联逆变器耦合在一起。

并联逆变器进行非线性负载谐波电流及无功补偿使用的是 PWM 电流控制技术，起到调节电容直流电压的作用。而串联逆变器使用的是 PWM 电压控制技术，其主要是对输出的电压进行控制以达到抑制谐波、降低负荷的敏感程度。电能质量调节器由于其是有一个串联和并联的逆变器组成的，因此其具有两者的结构特征，对网络中电流和电压的波形可同时调节，电能质量调节器的应用极大的解决了电网中电能质量问题的出现。

电能质量的监测与治理

ANAPF有源电力滤波器

ANAPF系列有源电力滤波器并联在电网上，负载电流通过电流互感器采集到ANAPF的控制系统中，通过实时检测电路将负载电流中的谐波分量和基波无功分量分离出来，经控制系统快速运算，采用PWM控制IGBT的触发。通过由大容量IGBT管组成的三相变流器向系统注入补偿电流，该补偿电流与负荷电流中的谐波电流大小相等，方向相反，互相抵消，实现滤除谐波的功能，保证最终流入电网电流是正弦波。

ANSVC低压无功功率补偿装

ANSVG静止无功发生器

静止无功发生器是一种用于补偿无功以及不平衡的新型电力电子装置，它能对大小变化的无功以及负序进行快速和连续的补偿，其应用可克服LC补偿器等传统的无功补偿器响应速度慢、补偿效果不能精确控制、容易与电网发生并联谐振和投切震荡等缺点。

ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置
智慧型动态无功补偿装置是一种用于补偿无功，提高功率因数，实现无极补偿效果的新型电力电子装置；智能控制系统主动根据系统的线性动态需求，自动调节有源及无源模块的输出配比；ANSVG-S-G整机主要是由ANSVG-S-G模块、无源补偿电容器（TSC）、液晶显示器组成。

ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置

目前，根据行业的发展情况以及市场的需求，ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置应用新技术，以SVC的经济性和APF滤波的有效性等特点为基础，将两者技术相结合，突破传统无功补偿技术，在有效降低成本的同时，实现谐波治理与无功补偿。
ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置主要用于补偿电网中的无功电流，谐波电流以及不平衡电流等，以此达到提高用电效率、节能以及改善电能质量的目标。

ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置
混合动态滤波补偿装置在补偿无功的同时可兼治理系统的谐波，该设备以并联方式接入配电系统，实时监测系统的电流分量，通过控制计算及逻辑变化，计算出系统所需的无功分量及谐波分量，然后通过电力电子变流器实时产生系统所需要的无功与谐波电流注入到配电系统中，实现智能补偿，兼谐波治理。

电能质量治理产业未来趋势

对于电能质量治理未来的发展趋势，前瞻产业研究院认为将主要表现为以下三点。

【1】，产业规模将保持快速稳定增长。当前的经济形势非常有利于电能质量企业的发展。节能减排、智能电网等政策标准的推出为电能质量的发展提供了非常有利的政策环境。国内电能质量的市场空间非常广阔，且随着用户对电能质量的认知度不断提高，市场空间将越来越大。

【2】，人才需求将进一步加大。当前，我国电能使用效率与国外仍然存在较大差距，随着企业、用户对电能质量的日益重视，高水平的电能质量治理人才将成为行业争夺的“热点”。

【3】，越来越重视提高产品的附加值。物联网、人工智能、智能电网的发展，可以为电能质量治理产业“赋能”。未来，用户将不仅需要电能质量治理企业提供相应的硬件产品，更需要企业提供一套包括诊断、监控、数据分析等全套解决方案，有效提高产品后续服务能力。