议智能电网与电能质量的关系

议智能电网与电能质量的关系

摘要：随着社会的进步、科学技术的发展，人们对电能的需求日益攀升，对电能质量标准越来越高、要求更加的严格。因此，在对电能质量的不断深入研究中，人们期望能够改善电能质量的必要影响因素如谐波、电压偏差等，以此来抓住新科技发展的良好机遇并解决我们生活中每日剧增的新挑战如能源压力、数字化社会、高压电能的需求。于此，智能电网的出现与发展对传统电网形式暴露的诸多问题给人们提供了更好的解决方向。它也是今后电网的发展趋势。

关键字：电能质量；影响因素；智能电网；

引言

众所周知，电能是一种经济实用、清洁环保、便于能量传输与转换的能源形式。它几乎成为了每一个行业生存发展的必要能源，因此电能的质量对于企业的生存发展有着关键性的作用。而近年来，在社会的快速前进，经济、科技的迅猛发展的大环境下，与我们的生活息息相关的、不可或缺的电力系统正面临着越来越多的挑战，其中包括全球暖化、能源压力和生态文明意识的提升，以及数字化社会对供电可靠性和电能质量的严格要求等。所以，现代电网不能再固步自封，必须与时俱进，重视并且要解决因社会发展带来的各类电能质量问题，满足现代社会对电能质量新的、高标准的需求。为此，在北美和欧洲已经形成了强大的研究群体在开展“智能电网”的研究和实践。在中国，智能电网虽然仍旧方兴未艾，但鉴于它对电能质量问题的改善与解决有着重要作用，所以它必然是今后的发展趋势。

一、电能质量的概念

从广义上讲，电能质量就是指优质供电，给予企业等稳定、良好的电能供应。但目前，对电能质量的定义仍旧没有一个相对统一的衡量标准。世界各国都有着不完全相同的界定。从不同的角度对电能质量也会有不同的理解，比如在供电角度看，电能质量是指供电的参数符合标准及供电的可靠性；从用户角度看，电能质量问题是指一切会引起用电设备运行故障的供电电压、电流及频率的异常扰动。通常电能质量可用电网谐波、电压波动和闪变、电压暂将与中断、电磁暂态、波形失真、三相不平衡度等指标来表示。IEC 标准对电能质量的定义为:电能质量是指供电装置在正常工作情况下不中断和不干扰用户使用电力的物理特性。最严重的电能质量问题是电压跌落和电压完全中断。根据美国电气与电子工程师协会（IEEE）标准化协调委员会的技术定义, 电能质量问题表现为电压电流或频率的偏差和造成用户设备的故障或错误动作的任何电力问题。

二、电能质量的影响因素

电能质量直接关系到电力系统的供电安全和供电质量。人们通过研究把对电能质量这个抽象的概念通过一些评价指标如谐波、三相不平衡度等将其具体化。对电能质量的影响因素研究就需要研究影响这些评价指标波动的因素。从技术上讲，影响电能质量的因素主要包括四个方面：

1.自然现象的因素，如雷击、风暴、雨雪等对电能质量的影响，使电网发生事故，造成供电可靠性降低。

2. 电力负荷构成的变化。目前，电力系统中存在大量非线性负荷，如大规模电力电子应用装置( 如节能装置、变频设备等) ，大功率的电力拖动设备、直流输出装置、电气化铁路、炼钢电弧炉等其他非线性负荷。另外，还存在很多快速变化的冲击性负荷，如大型电机和电机群组、高层大楼的高速电梯、电气化铁路、港口的起重机等，随着城市建设的快速发展，这类负荷还呈现上升趋势。

3. 大量谐波注入电网，电力用户的非线性负荷、冲击性负荷等大量投运的因素，如炼钢电弧炉、电气化机车运行等对电能质量的影响，使公用电网产生大量的谐波干扰、产生电压扰动、产生电压波动与闪变等。

4、电力设备及装置的自动保护和正常运行。大型电力设备的起动和停运、自动开关的跳闸及重合等对电能质量的影响，使额定电压暂时降低，产生电压波动与闪变。

三、智能电网的概念

为应对不断进步的社会潮流与挑战，智能电网给我们提供了新的思考角度与研究方向。我国家电网中国电力科学研究院这样定义“智能电网”，它是以物理电网为基础(中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础)，将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网。它以充分满足用户对电力的需求和优化资源配置、确保电力供应的安全性、可靠性和经济性、满足环保约束、保证电能质量、适应电力市场化发展等为目的，实现对用户可靠、经济、清洁、互动的电力供应和增值服务。

简言之，“智能电网”指的是现代化的电力供应系统，它能够监控、保护和自动优化其内部互联元件的运行。这些“互联元件”包括，从集中的和分布式的发电机，通过输、配电系统，到工业用户和楼宇自动化系统、储能装置、终端用户及其温控装置、电动汽车及电器设施等。

四、智能电网的发展前景

目前，在电能质量管理方面，我国实行“谁污染，谁治理”、“统一电能质量标准”等原则。没有建立完善的电能质量市场体系，即该市场体系具有利益刺激、资源优化配置、市场导向、价值评估和奖优罚劣的功能。因此，也就没有一个高效合理的解决电能质量问题的有效途径。电能质量市场体系建立的基础和平台是电能质量监测系统，并且完善的电能质量监测系统可为电网优化、事故分析、电能质量评估提供切实可靠的数据依据，是电力企业面向市场适应竞争的有力手段，因此，开发智能化的电能质量监测系统具有重要意义。

随着智能电网的发展，新型电源如风力发电、光伏发电等也日益出现在人们的视线里。但是这些新型电源包含着大量整流逆变等电力电子装置，为电网注入了大量的谐波。而为了解决电力系统自身发展存在的问题，直流输电、FACTS 技术不断投入实际工程应用。这些设

备的运行使得电网中电压和电流波形畸变越来越严重，使谐波、电压波动闪变、三相不平衡等传统电能质量问题更加严重。电能质量智能管理平台可以为优质供电区的正常运行提供必备技术支持。平台单项指标评估和综合评估可为优质供电区实现电能优质优价、供电部门和用户制定供电协议提供数据依据。对电能质量的预警和趋势预测，有利于供电部门对供电区电能质量。并且预警功能可以及时发现网络中隐含存在电能质量问题，并采取措施减少电能质量事件发生。智能管理模块加入专家系统和软件的动态仿真，可以客观评估改善措施的效果，从不同的角度研究供电的优缺点，为优质供电区的规划建设提供参考建议。

智能电网是IT 产业与能源产业结合的革命。其本质就是能源替代和兼容利用。分布式能源是智能电网天然的合作伙伴，它不仅能保障大电网的安全，而且特别是在中国的国情下，具有强大的调峰功能。它的关键目标是催生新的技术和新的商业模式，实现新的产业革命。越来越多的传统上与电力无关的企业都踊跃参与到智能电网相关开发中来。我国也应制定相应的标准，鼓励广泛的企业参与，促进智能电网产业健康发展。因此，电能质量智能管理平台与优质供电区结合，具有较好的发展前景。

结语

随着这些非线性、冲击性负荷的大量使用，对电网运行、敏感电气设备的影响和危害将更加明显，未来电力事故发生的可能性将逐步表现为由电能质量不合格所引起，而用户对电能质量的要求将随着大量智能化的设备发展而越来越高。因此，智能化管理平台可以提高配电网电能质量预警和解决电能质量问题能力，促进智能电网环境下配电网电能质量水平提高，使改善措施更加合理化，进一步满足用户的电能质量需求。该平台结合电网用户的电能质量需求，更有利于用户参与电能质量管理，从而加强自身监管，减少电网供电压力，该平台对社会大众公开，可以加强电力部门对供电网用户监管，更有利于实现电能质量优质优价，实现资源合理配置。

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