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我国电能质量技术发展步入快车道
核心提示：我国电能质量技术发展步入快车道
【国际电力产业网（）】
　&目前，较成熟电能质量控制技术包括用户定制电力技术和柔性交流输电系统技术，是针对输配电过程中的控制电能质量的技术，它们代表了电力系统技术的一个主要发展方向，在其基础上研发的电能质量装置，未来的应用将会越来越广泛。&近日，教育部电能质量工程研究中心、安徽节源节能科技有限公司发言代表李令冬，在2013上海电力电工展由赛尔传媒同期举办的电能质量论坛上表示。?
　　近年来随着新能源大规模接入、电气设备的更新换代、以及电能需求的多样化，电能质量问题逐渐走进人们的视野。如何解决输配电过程中的谐波、不对称、短时停电、电压暂降等问题，已经成为提高电能质量严峻挑战。?
　　电能质量需求日益多样化?
　　在电能使用中，电力负荷发生了非常大的变化。由于工业企业不断发展和民用电力结构的变化，电力系统出现了非线性用电情况增多、冲击性负荷增多的现象。这使得电力网络系统中的电压和电流经常发生异常的变化和波动，造成了输变电线路的供电不平衡等问题，使电能质量受到干扰和污染。此外，新能源大规模应用，也使电网的非线性、波动性日趋严重。?
　　一方面，造成电能质量问题的因素不断增长，如以电力电子装置为代表的非线性负荷的使用、各种大型用电设备的启停等；另一方面，各种复杂的、精密的、对电能质量敏感的用电设备不断普及，人们对电能质量及可靠性的要求越来越高。此外电能质量问题之所以受到重视，是劣质的电能传输需要消耗更大的电力供应，劣质电能将引起工业生产周期的延长、或次品率的提升，相当于一次能源的浪费。?
　　因此电能质量关乎输配电设备安全可靠运行，电网系统对电能质量的要求更为严格，要求在用户侧配置一定数量的容性无功补偿装置、保持一定水平的功率因数、避免电压质量恶化；对于发射电流谐波含量较高的电力客户，可采用增加无源滤波器、有源电力滤波器、静止无功补偿装置等无源或有源谐波治理手段来提高电能质量。?
　　此外针对电能质量的发展多样化的发展需求，除了安装电能质量控制装置外，还建立了配套的标准化。电能质量标准化是促进能源节约的基础措施之一，近年来标准化的作用也在日益凸显。?
　　谐波与电压暂降装置成讨论热点?
　　随着我国电力工业的快速发展、技术水平的不断进步以及节能减排政策的深入推进和智能电网建设速度的逐渐加快，电能质量改善及节能控制产品的市场规模将迅速扩大。未来几年，我国电能控制装置市场规模将呈现迅速增长的局面，其中无功补偿装置以及电压暂降被行业内投以更多的目光。?
　　目前新能源大规模接入电网，大量无功电流在电网中的流动会导致线路损耗增大，变压器利用率降低，用户电压跌落严重。谐波污染则会使用电设备所处的环境恶化。无功补偿装置可以抑制谐波、稳定电压、且相应时间快。?
　　但是也要看到，无功补偿装置对于稳态时的电压质量问题有许多成熟的措施加以解决。对于动态电能质量问题，依靠传统的无功补偿和常规的滤波装置则不能有效地解决，因为诸如电压跌落、浪涌、电压脉冲与瞬时供电中断这类电能质量问题持续的时间很短、变化很快，并且有的电能质量问题还伴随着部分甚至全部的有功损失等情形。因此，我国电能质量市场也在向此方向做研发。?
　　此外在本次论坛上，对电压暂降装置也进行了讨论。与会专家对电压暂降做了详细介绍，当运行电压低于额定电压的90%时，持续时间不大于3s的短时电压下降的现象称之为电压暂降。发生电压暂降时，电压敏感设备将无法正常运行或停机，造成重大经济损失。?
　　目前电压暂降对不同的行业，造成的经济损失不同。据统计，一次电压暂降，可造成汽车装配企业损失25辆汽车、半导体行业损失10 万~15 万美元 。?
　　随着智能电网的建设、电力电子等非线性设备增加，电能质量扰动问题更加严重，与会专家提出必须对电压暂降认真对待。会上专家也给出了预防措施。首先，减少公用电网短路故障的发生，使用绝缘性能好的电力电缆；减小过电压和过电流对电力电缆绝缘的破坏；定时修剪输电线路下的树枝；定时清洗绝缘子串；雷电频繁地区加装避雷器。减小短路故障清除时间可以减小电压暂降的持续时间。如增加线路的重合闸、选择合适的断路器等。降低设备对电压暂降的敏感度，用户在设备订货时，应向订货商提出设备对电压暂降的敏感度的技术指标要求，使设备具备一定的抗电压暂降能力。
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电压暂降问题突出研究治理势在必行
来源：腾讯富网
&&&&青岛中达化纤有限公司的锦纶化纤生产线，平均每月由支线电网造成的闪络达四五次，两个车间8条生产线，每年电网闪络损失至少在300万~400万元之间。表1 电压跌落对一些电气设备的伤害 &&&&浙江荣盛化纤有限公司涤纶生产线，每年4—9月会因雷雨造成电网闪络，平均每月二三次，造成部分设备损坏，形成二次闪络加大损失。平均一条生产线每年损失80万～200万元，8条生产线一年损失相当巨大。 &&&&新疆乌鲁木齐石化公司炼油厂500万t生产线，在冬季，由雾闪造成的直接损失几百万元，每次由于闪络造成生产停车、重新整定设备、放流管道中的残次品等间接损失也相当可观。 &&&&一个个事实都在提醒我们，闪络造成的电压暂降不容忽视。 &&&&最严重且最普遍的电能质量问题 &&&&电压暂降、瞬时供电中断等俗称“晃电”，对于电力、石油、化工、半导体、军工、多晶硅、冶金、煤炭、水利、制药、制造、纺织、光纤等连续性生产的行业企业，会引起交流接触器释放，低压电机停转，电压软启动器、变频器、控制器(PLC、DCS等)以及行业专有设备停机等事故(见表1)，导致生产波动、工艺流程中断、操作混乱，造成少则几十万元，多则上千万元的经济损失，严重的还会造成重大人身伤亡和环境污染事故。 &&&&据美国对商业建筑、交通运输、食品加工、塑料、印刷和化学加工等行业进行的主要电能质量问题调查，引起终端用户电能质量问题最主要的原因就是电压暂降或暂升。LPQI/欧盟25国的调查结果也表明，在欧洲，电压暂降和短时中断占工业样本总成本的60%。 &&&&“电压暂降问题，已成为当务之急，必须认真对待，着重治理。”中国工程院院士、清华大学教授韩英铎表示，电压暂降现象不是新问题，但由于对电能质量敏感的高新技术企业越来越多，其影响和危害十分突出，近些年日益引起电工界的关注。 &&&&据了解，电压暂降主要是由于系统发生短路故障或者重负荷启动引起线路上电压损失造成的，而引起故障的原因可能是雷击等天气因素，也可能是设备或人为因素。其中，短路故障、感应电机启动和雷击是引起电压暂降的主要原因。雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作，从而导致供电电压暂降。这种暂降影响范围大，持续时间一般超过100 ms。 &&&&华北电力大学教授肖湘宁告诉记者，由于引发电压暂降的原因不同，电压变化过程形式多样，某些用电设备(如可调速驱动装置)对由电压暂降引起的供电电压相位跳变亦很敏感。 &&&&一旦一些元器件因电压暂降停止工作，工业企业的整套设备或流水线都会受到影响。电压暂降不只会引起设备停机停产，导致如产品报废、设备工具损坏等，而且某些生产线重新启动需要较长的时间，也会造成间接损失。 &&&&韩英铎指出，电压暂降对不同的行业，造成的经济损失不同。据统计，一次电压暂降，可造成汽车装配企业损失25辆汽车，半导体行业损失10万~15万美元等。国内某集成电路生产企业2002年全年共记录了31次电压跌落故障，每次故障造成的损失平均约200万~300万元;某显像管厂，月产值8500万元，采用了大量的PLC控制器，每次电压波动，不仅导致当时在生产线的大量产品出现质量问题而报废，而且还可能引起控制程序紊乱，模具损坏，重新启动整条生产线也至少需要半个小时，估计每次停电造成的损失接近百万元…… &&&&十余年间，世界上一些国家对电压暂降和短时中断的经济损失调查为我国提供了十分有价值的经验，国内也开展了电能质量经济性调查。据调查，基于单位成本计算，被调查的我国7个行业电能质量年经济性成本约为29.36亿元，其中工业部门的经济性成本约为16.82亿元。 &&&&多方治理是关键 &&&&针对电压暂降这一突出问题，韩英铎认为其不可避免，而且随着智能电网的建设、电力电子等非线性设备增加，将使得电能质量扰动问题更加严重。因此，他建议，要采取措施，协作治理。电力公司、厂家要相互配合;要加强宣传，可设立高级研讨班，按行业不同进行治理方案讨论;在方案选择上要站在客户角度，优选方案，花最少的钱来解决问题。 &&&&肖湘宁也指出，为保证电力供应和负载用电之间的充分兼容，缓解电压暂降问题，需要考虑到电网和用户两方面，要设计和建设完美的供电网，同时要保证所有用电设备能够抵抗电能质量问题。 &&&&“当然，由于成本高昂，这从经济性角度讲是不可能的。”他说，所以在尽量提高供电质量的同时，需要特别注意尽最大可能解决用电设备对电压暂降的敏感性问题。 &&&&肖湘宁认为，在生产过程中特别要关注的设备主要为四类，即计算机、可编程逻辑控制器、交流调速器、交流接触器。但确定设备的敏感度是一项繁琐复杂的事情，既要考虑到耐受特性、暂降起始点和相位跳变，还要通过测试足够数量的设备来形成某类设备的敏感度及其误差水平。制定单一的标准来定义和给定过程设备的敏感度是困难的，往往需要依靠概率方法、现场/实验室测试和专家经验与建议来解决敏感度的不确定性。 &&&&据悉，国际大电网会议、国际供电会议组织等曾发起工作组，在年间对设备的电压暂降免疫水平进行大量研究，最终在2010年出版了技术手册。工作组认为，与暂降相关的利害关系人主要包括监管者、标准制定者、电网运营商、工业用户、设备制造商、电能质量监测仪器制造商，手册对这六类群体都给出了建议。 &&&&其中，手册建议设备制造商，在设备开发的初始阶段就应当考虑电压暂降免疫水平，同时设备制造商应当给用户提供每一种设备的电压耐受曲线，从而方便用户了解设备的免疫水平。其还建议工业用户，单独隔离出敏感设备或控制器加以保护;或加装治理设备，如采用UPS可以极大地提高暂降免疫水平，花费不大但可以避免大量的经济损失;在设计新的加工流程前也应当考虑电压暂降的影响。 &&&&未来市场可期 &&&&意识到电压暂降的不可避免性和其危害影响越来越大，很多治理设备厂商也不断推陈出新，力求以新技术、新产品抢占这一市场。 &&&&上海捷实机电科技有限公司总经理王俊告诉记者，低于60%的深度暂降次数仅占暂降总数的18.8%，但所造成的经济损失是总损失的一半，因此电压暂降治理必须考虑深度暂降的治理措施。且治理点离敏感设备越远，暂降治理成本越高，越近则越经济。 &&&&因此作为独家代理，其特别推荐美国罗克韦尔索奇科技公司的动态电压暂降补偿装置DySC&，与传统动态电压暂降恢复装置DVR相比，该产品能提供更深度的暂降保护，使用和维护成本低，并具有超快补偿时间(小于2 ms)，能自动切换至维修旁路等。 &&&&荣信股份开关公司商务部长陶世成则为客户提供了另一种解决思路——固态切换开关SSTS的应用。 &&&&“现在，用户基本不可能要求公用电网大幅度提高供电质量。所以其只能架设多路电源，或在二次侧辅以备自投，但若采用机械式开关，典型切换时间为数百毫秒到数秒之间，而敏感负荷要求在20 ms甚至几个ms之内完成电源切换，备自投显然无法满足切换速度要求。”他说，“现有解决方式主要包括加装UPS、EPS电源或DVR，但前者价格昂贵，后者难以应对深于50%的电压跌落，所以我们推出了SSTS。” &&&&SSTS是一种双电源切换开关。当其中一路供电电源出现供电异常(电压波动、中断等)时，SSTS可在5～12 ms快速将重要负荷无扰动切换至另一路电源，从而保证负荷供电的连续性和可靠性。而且，该产品在开关过程中不产生电弧，无储能单元，使用寿命长、体积小、价格低、免维护。仅从效率差异计算经济性，以1 MVA系统为例，按电费1元/kW·h计算，一年内SSTS可比DVR、UPS分别节省电费70万元、88万元。该产品适用于各级变电站、开闭所、配电室、终端负荷等有两路或两路以上独立电源的新建或已存在的供电场合。 &&&&据悉，国际上有一些国家已经制定和颁布了针对本国电网的电压暂降标准，如德国、南非，但是还没有正式的国际标准。我国由福建电科院牵头，多家单位参加起草的电压暂降国家标准送审讨论稿经征求意见后，也已经于2012年7月在北京召开讨论会做了较大修改并通过。 &&&&“由于我国在此方面工作基础薄弱，本标准并没有也不可能给出电压暂降的限定指标。”肖湘宁告诉记者。看来，研究、治理电压暂降对我国而言还有很长的路要走。而同时，这也意味着这一市场还远未成熟，潜力无限。 &&&&常用的电压暂降解决方案 &&&&1、不间断电源(UPS) &&&&2、储能技术及装备 &&&&◇旋转式(飞轮)储能 &&&&◇超导储能、超级电容与快速无缝切换开关 &&&&3、动态电压校正(恢复)器 &&&&4、瞬态电压浪涌抑制器 责任编辑：张丽丽
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天津石化电网动态安全性浅析及对策
当前中国******发展党内民主的
永磁同步伺服系统的设计与实现
一种应用适应人眼特性算法的Li
企业电网,动态安全性,动态频率,电压暂降,母线差动保护,
当前各类大型工业企业都建有自备发电厂,并为了使企业电网能够安全稳定运行,大都将企业电网与外部大电网并网运行。一般情况下,并网电压为10kV、35kV、110kV等。大量的自备发电机组并网使得企业电网的规模越来越大,电网结构越来越复杂,给安全经济运行带来了严峻的挑战。本文依据天津石化电网的现有运行结构,将一、二期电网和三期电网整合在一起,企业电网的最高电压等级由原来的110kV提高至220kV,将现在从外电网受电的负荷(80MW)改由企业自备电厂供电。既加强了企业电网的结构,又提高了系统运行的经济效益。电网整合以后,一方面,将面临着包括频率不足和电压不足在内的暂态稳定不足。本文对此进行了细致地研究。另一方面,接线方式发生了变化,运行方式也随之变化。因此,本文校验了原有系统的母线差动保护装置的整定参数。首先,简要地介绍了天津石化电网整合后的主接线方式,建立了天津石化电网的数学模型。其次,应用PSASP电力系统****软件,浅析浅析了自备电厂整合以后频率的动态特性。最后,讨论了短路故障和感应电动机起动造成的电压暂降不足以及母线差动保护不足。研究结果为天津石化电网安全稳定运行提供了参考方案,也可为浅析浅析其它石油化工、钢铁冶炼企业电网的动态安全性浅析浅析提供帮助。
【Abstract】 Nowadays large scale industrial enterprises usually have their own power system, and in order to make this kind of power system operating security and stable, most of them are connected to the local power system. Usually, the grid voltage is 10kV, 35kV, 110kV and so on. But with the synchronization of so many self-owned generators, the network are getting larger and more complex, these caused a lot of troubles to the system’s safe and economic operationThis article is based on the power grid of the SINOPEC Tianjin Company, connected I, II and III stage together. The highest voltage is increased from 110kV to 220kV. External power load is now supplied by the enterprise power system. It not only strengthens the structure of the enterprise network, but also improves the economic efficiency of system operation. But after the network’s integration, the system will face transient stability problems, including frequency problem and voltage problem. Therefore, this paper is based on this and analyzes the problem in detail.This article first introduces the main power grid of the integrated wiring briefly, and builds up the mathematical model of the SINOPEC Tianjin Company’s grid. Second, it analyzes the power system after the interruption of the frequency dynamic characteristics by using power system simulation software(PSASP). Finally, the problem of voltage drop based on short-circuit fault and the starting or reaccelerating of induction motor,and busbar differential protection is analyzed. The results provide a reference for SINOPEC Tianjin Company power grid, and also for other petrochemicals, iron and steel smelting companies when analyzing the dynamic security characteristics of the grid.
【关键词】 企业电网；
动态安全性；
动态频率；
电压暂降；
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【Key words】 Enterprise network；
Dynamic security；
Dynamic frequency；
Voltage sag；
Busbar differential Protection；
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