电气化铁道电能质量及治理技术

北京交通大学吴命利

2010年5月

主要内容

一、电气化铁道的发展

二、供电要求与负荷特点

三、我国电力与铁道关于电铁电能质量的争论

四、谐波及技术对策

五、负序及技术对策

六、新型同相供电方式

七、和谐共赢的解决思路

一、电气化铁道的发展

蒸汽牵引

电力牵引

诞生于1879年的电气化铁道是社会需求与技术进步的产物。

一、电气化铁道的发展

工频单相交流制（55％）直流制（30％）

低频单相交流制（15％）

早期阶段人们尝试了不同的供电制式

电力牵引

架空接触网供电，钢轨回流

一、电气化铁道的发展

1961年8月15日宝成铁路宝凤（宝鸡—凤州）段电

气化铁道正式交付运营，开始我国的电气化铁道建设。

早期建设缓慢，改革开放以后，加快了建设步伐。

铁路牵引政策的逐步调整：

70年代以前，以内燃为主

80年代，内电并举

90年代以后，以电力为主

2000年，14600公里

2005年，20000公里

2007年，24000公里

2009年底，我国电气化铁路总里程达32000公里，居世界第二位。

铁路总里程10万km 电气化：5万km

沪汉蓉专线

京沪专线

京广专线

京哈专线

沪甬深专线

陇海专线

浙赣专线

青太专线

“四纵四横”客运专线，200km/h 以上1万km

到2020年，建成2000公里的城际快速客运铁路

二、供电要求与负荷特点

牵引变电所

电分相

接触网

钢轨

列车

牵引变电所

电分相

回流线

牵引供电系统原理示意图

高可靠性：两路独立电源，主变压器一主一备运行，非正常情况时可越区供电。

（牵引变压器负荷率普遍较低，一般不超过30％）

二、供电要求与负荷特点

大供电容量：HX D2型大功率电力机车10000kW ，16辆编组时速350km 的动车组超过20000kW 。

350km/h ，3min 追踪间隔，30km 供电臂，变电所的峰值功率超过120MVA

G e s c h w i n d i g k e i t

k m /h S t r o m

Z u g k r a f t

k N

100

120

-100

0100200300400500600700800

二、供电要求与负荷特点

良好电压品质：电压水平与电压波形。

牵引网额定电压25kV ，正常工作电压20～27.5kV 。由于负荷压损大，国内不少既有线路空载电压达29kV 。

0.00.20.40.60.81.01.2290.9

2522.5

Rated power T r a c t i o n p o w e r

Catenary voltage (kV)

引进动车组的功率发挥曲线

二、供电要求与负荷特点

波动剧烈的大容量单相不平衡非线性负荷

受电弓

断路器

车载变压器

钢轨

交直型电力机车工作原理图

辅助回路

牵引电流从钢轨回流至变电所交流25kV 接触网

独立他励系统

整流器直流电机

1500V

韶山系列

二、供电要求与负荷特点

交流25kV 接触网受电弓

断路器

车载变压器

钢轨牵引电流从钢轨回流至变电所辅助回路

交流电机

四象限变流器

逆变器直流

交直交型电力机车工作原理图

HX系列CRH系列

?电气化铁道谐波的特点单相独立性

随机波动性

相位广泛分布

高压渗透性

国产韶山系列电力机车谐波含有率（％）

谐波次数 3 5 7 9 11 无PFC的机车23.9 13.9 10 3.7 5.2

有PFC的机车10.0 13.2 9.5 3.7 5.2

电气化铁道之所以产生负序，本质上是由于电力机车是单相负荷造成的。

A B C

谐波与负序主要术语

第h 次谐波电压（电流）含有率

100(%)

h U HRU U =×1

100(%)h

h I HRI I =

×?谐波电压（电流）含量

2()H h h U U ∞

∑2

()H h

h I I

∞

∑?电压（电流）总谐波畸变率

100(%)

H u U

THD U =×1

100(%)H

i I THD I =

×%

1001

×=U U U ε?三相电压（负序）不平衡度

三、我国铁路与电力部门关于电铁电能质量问题的争论?1982年4月原水电部在石家庄组织召开了全国首次谐波学术交流会，会上把电气化铁道作为重要的谐波源，并提出要尽快制订谐波标准。

?这次会议也引起了铁道部的重视，铁道部原科技局和基建总局以（82）科技标字第73号文和（82）基字第92号文下达研究项目“电铁高次谐波容许标准的研究”，成立了研究小组。

?1982年9月原水电部参照英国中央电力局谐波限制值导则G5/3组织编写了《电力系统谐波管理的暂行规定》（征求意见稿）。

?1984年6月铁道部研究小组递交了《电铁谐波允许值的建议与说明》，8月30日经审核后以（84）基电字第168号文发至原水电部，反映了对《暂行规定》的不同意见。

三、我国铁路与电力部门关于电铁电能质量问题的争论

?原水电部对此没有答复，而是以（84）水电电生字第56号文正式颁布了《暂行规定》（SD126—84），规定自

1985年1月1日起执行。

?1984年11月铁道部以（84）基电字第216号文请原国家标准局组织审定《电铁谐波允许值的建议与说明》，该文指出：“《暂行规定》中关于电压正弦波形畸变率极限值和谐波电流允许值的一些条款没有考虑电铁电力机车负荷具有间断、波动、不规则的轮廓特性的特点，而是将电铁负荷视同一般电力负荷，因此，《暂行规定》的这些条款对电铁是不适宜的。”

三、我国铁路与电力部门关于电铁电能质量问题的争论?1986年4月11日原国家标准局的国标发（1986）081号文《关于发送“一九八六年制、修订国家标准项目计划”的通知》中明确：“电力系统高次谐波分量”项目由水电部生产司和铁道部基建总局为负责单位，共同起草。

?根据081号文，开展3项联合工作：（1）1987年1月，铁道部和原水电部联合组团赴英考查，并邀请原国家标准局派员参加；（2）1987年10月，组成了两部联合调查组，就山西、陕西两省向电气化铁道供电的电网中的谐波、负序进行了联合调查，并得出谐波问题“需要两部通力合

作，从各方面采取措施以求得合理的解决”的一致意见。

（3）1988年8月，原能源部（含原水电部）、铁道部成立了雁同电网谐波领导组和测试配合组，对雁同电网的一些地区变电站、牵引变电所和地方用户进行了较大规模的联合测试，取得了大量数据，就电气化铁道的谐波、负序对雁同电网的影响进行了试验研究。

三、我国铁路与电力部门关于电铁电能质量问题的争论?1991年原能源部谐波国标起草小组拿出了《电能质量公用电网谐波》（征求意见稿）。这次的征求意见稿虽较《暂行规定》在谐波限制上有所放宽，但与铁道部的要求仍有不小的差距，两部在商谈时未能取得实质性进展。?1992年3月10日，在国家技术监督局标准化司主持下，召开了由原能源部电力司、科技司和铁道部建设司、中国铁路工程总工司等单位的有关领导及专家参加的谐波国标协调会，经充分讨论和协商，形成了《〈电能质量电力系统高次谐波分量〉国家标准起草协调会议纪要》，并于4月24日以国家技术监督局监标发（1992）052号文下达。

在《纪要》中原能源部、铁道部协商同意：“鉴于目前电气化铁道的特殊性，公用电网谐波标准暂不适用于电气化铁道。对电气化铁道接入公用电网的谐波要求，由两部另行签订协议解决。”

电能质量问题与解决方法

网络高等教育本科生毕业论文（设计）题目：电能质量问题与解决方法学习中心：层次：专科起点本科专业：年级：年春/秋季学号：学生：指导教师：完成日期：年月日

内容摘要近年来,随着国民经济和电力系统的发展,电能供求关系的矛盾已逐步得到解决,但与此同时,有关电能质量的问题却日益引起人们的重视。电能质量如不能达到规定的要求,会给工、农业生产和日常生活带来种种问题,造成不可避免的损失。现代电力系统提出电能质量问题的概念是,任何出现的电压、电流以及频率偏移导致的用户设备损坏或运行不正常的电能问题,主要包括频率、电压、波形等内容。本文对电能质量存在的问题及原因进行了分析，同时对解决电能质量所存在的问题的方法做了较为详细的介绍。关键词：电能质量；电压偏差；频率偏差

目录内容摘要 ........................................................................................................................... I 1 绪论 . (1) 1.1 课题的背景及意义 (1) 1.2 国内外发展现状 (2) 1.3 本文的主要内容 (5) 2 电能质量存在问题 (6) 2.1 电能质量问题分类及产生原因 (6) 2.2 电能质量问题产生的原因 (7) 2.2.1 电压偏差 (7) 2.2.2 频率偏差 (7) 2.2.3 谐波 (8) 2.2.4 电压波动与闪边 (9) 2.2.5 三相不平衡 (9) 2.3 电能质量影响指标 (10) 3 电能质量解决方法 (12) 3.1 传统方法 (12) 3.2 基于用户电力技术的解决方法 (12) 4 结论 (15) 参考文献 (16) 附录 (18)

电气化铁道无功补偿毕业设计

摘要本文研究的两相型SVG ( Static Var Generator, 静止无功发生器)电铁电能质量综合治理装置是针对我国某牵引变电站的运行方式而设计的,该牵引变电站从220kV变电所引入两回110kV电源,经阻抗匹配平衡变压器后分两个供电臂向电力机车供电。本课题设计的通过直流电容藕合的两相型SVG是针对该牵引变电站的电气特点提出的,可以有效减少牵引供电系统对电力系统的不良影响、保证电力机车的电压不低于正常工作的电压水平,从而提高系统和机车运行的可靠性和改善牵引供电系统电能质量。本文简要论述了电能质量的概念与我国电铁电能质量的现状,介绍了当前基于电力电子技术的柔性交流输电系统的部分装置。阐述了牵引供电系统的原理及其负荷特性,对我国当前普遍采用的谐波和无功电流的检测方法进行了介绍。介绍了SVG原理,在此基础上提出了适用于我国的、基于阻抗匹配平衡变压器的高速电气化铁路牵引供电系统的电能质量综合治理的两相型SVG 方案,并研究了该SVG的补偿机理与算法。该方案和传统仅作为无功补偿的SVG相比,共用直流型SVG由于能进行有功功率的交换,抑制三相不平衡的能力进一步加强,充分发挥了SVG可以利用电压源型变流器。关键词:电气化铁路,电能质量,无功补偿，阻抗匹配平衡变压器,两相型SVG

ABSTRACT Two phase SVG study (Static Var Generator, without static var generator ) electrical railway power quality comprehensive treatment device is designed for the operation mode of our country in a traction substation .The two 110kV power traction substation is introduced from 220kV, the impedance matching balance transformer consists of two power supply to the electric locomotive power supply arm. The DC capacitor coupled two-phase type SVG this topic is the design of the electrical characteristics of the traction substation ,can effectively reduce the adverse effects. Traction power supply system for power system to ensure the voltage level voltage of electric locomotive is not lower than the normal work , so as to increase the reliability of the system and the operation of the locomotive and improve the traction power supply system the quality of electric energy. This paper briefly discusses the concepts of power quality and our power in ferroelectric energy quality , introduces the current detection method commonly used and wattles current is introduced in this paper. Introduces the principle of SVG, puts forward the suitable for China ,based on high –speed electrified railway traction power supply system of the impedance matching balance comprehensive quality of governance, and the traditional wattless compensation only as compared to the SVG ,common DC type SVG due to the exchange of active power , ability to suppress the unbalanced three-phase to further strengthen ,give full play to the SVG using a voltage source converter. Keywords: electric railway,power quality ,no power compensation ,the impedance matching balance transformer ,two phase SVG.

电气化铁路并网对电能质量的影响分析概论

电气化铁路并网对电能质量的影响分析电气化铁路对国民经济发展和社会进步具有重要意义。然而，电力机车负荷的非线性、不对称、冲击性等特点，引发了电力系统谐波、负序电流以及电压波动和闪变等电能质量问题，降低了电力系统的供电质量，影响电力系统的安全和经济运行。传统电气化铁路采用交-直型电力机车，会产生较高的谐波，且功率因数较低。与传统电气化铁路相比，高速铁路具有牵引负荷大、可靠性要求高、负荷波动频繁、列车负载率高、受电时间长等特点，对牵引站容量和电网配套供电能力提出更高的要求。牵引供电负荷采用交-直-交型电力机车，功率因数接近1，无功的影响相对交-直型电力机车有所改善。但由于仍采用了大量整流、逆变等电力电子器件，因此不可避免地还会产生一定的谐波电流注入公共电网。此外，由于高速铁路牵引供电负荷牵引功率大幅提高，且负荷单相供电，将产生大量的负序电流，导致公共电网的三相不平衡。因此,高速铁路对电力系统电能质量的影响主要是谐波和负序的问题。负序电流使发电机产生转子附加损耗与发热和附加振动，使电力系统中以负序分量启动的继电保护装置误动作，增加变压器的附加量损失和发热等，严重影响电力系统的安全稳定运行。谐波电流给发电机、变压器电力设备带来额外功率损耗，引起继电保护装置误动或拒动，降低了电力系统的可靠性。一、电气化铁路供电系统电气化铁路供电系统（power supply system for electrified railway）由电力系统经高压输电、牵引变电所降压、变相或换流等环节，向电气化铁路运行的电力机车、动车组输送电力的全部供电系统，系统结构图见图1。电气化铁路供电系统通常包括两大部分，即对沿线，牵引变电所输送电力的外部供电系统，以及从牵引变电所经降压、变相或换流（转换为直流电）后，向电力机车、动车组供电的变、直流牵引供电系统。供电方式有：直接供电方式、带回流线的直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式和CC供电方式。

电能质量管理制度

电能质量管理制度 1 范围本制度规定了***电能质量管理的职责、管理内容和办法、报告与记录。本制度适用于***电能质量管理。 2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。《电能质量电力系统频率允许偏差》（GB/T15945-1995）《电能质量供电电压允许偏差》（GB1 2325-90）《电能质量电压允许波动和闪变》（GB2 2326-90）《电能质量三相电压允许不平衡度》（GB/T15543-1995）《南方电网电厂辅助考核技术支持系统考核细则算法规范（试行）》，2009年11月 3 职责 3.1 厂生产副厂长或总工程师是电能质量技术监督工作的第一负责人，负责领导电能质量技术监督管理工作。 3.2 生产技术部为归口管理的职能部门，负责电能质量技术监督归口管理，制定实施细则，督促、检查电能质量技术监督工作。负责组织召开电能质量技术监督会议，总结交流技术监督工作，推广新技术，布置年度工作任务，定期发布电能质量情况。 3.3 设备部负责全厂调压设备的投运率、完好率，确保远动仪表遥传数据指示准确，对电压的监控设备不断进行完善、发现故障尽快消除，检查部对运行中的主要计定期进行抽查，保持在合格范围内。 3.4 发电部负责电能质量技术监督的管理工作，对全厂电能的质量负责。负责全厂电能质量监督过程中调压情况的统计、考核和管理工作。及时分析调压情况，做出报表。 4 管理内容与要求 4.1 电能监督范围 4.1.1 根据《南方电网电厂辅助考核技术支持系统考核细则算法规范（试行）》，调整#1-#3发电机无功负荷，使本厂220KV电压达到省调要求。 4.1.2 根据调度要求合理调整#1—#3发电机有功出力，保证系统频率在50HZ士0.5HZ范围，调压合格率在99.5%以上。 4.1.3 对220KV系统加强检查，合理调整运行方式，确保电压在合格范围内运行。及时消除影响发电机系统正常运行的各类缺陷，保证各机组正常运行。强化我厂发、供电设备的可靠性管理，加强电气工作人员的安全教育和技术培训。 4.1.4 调压合格率以省调远动记录为依据，以小时为单位，日累计、月累加，调压合格率=当月本厂合格点数/当月全部点数×100%。 4.2 电能质量运行监督 4.2.1 发电部值班员负责调整#1--#3发电机无功负荷，使电压保持在合格范围内运行。 4.2.2 当发电机满足下列条件之一时，认为调压合格。 4.2.2.1 实际运行电压满足调度给定的电压调整曲线。 4.2.2.2 A VC功能投入省调。 4.2.2.3 实际运行电压虽然高于或低于调压给定值，但发电机运行出力或转子、定子电流满足规定。

低压台区电能质量综合治理交流

低压台区电能质量综合治理系统 1．概述：随着人民生活水平的提高，家用电器的普及应用，低压电网的三相不平衡及功率因数低的现象越来越严重，造成线路损耗大，末端电压低；变压器出力下降，供电质量差。电能质量综合治理系统，是解决这一问题的最理想的方法。 2. 系统框架图： 3.工作原理：电能质量综合治理系统是基于在任意二相跨接电容器，将出现某一相的有功电流转移到另一相的现象及时就地补偿的原理。把补偿放到线路上，把监测控制放到出口端，实现整个配网系统的统一调控，达到低压电网的各项技术指标最优状态。供电质量更上一个台阶。

4．技术特点：功能齐全：①混合共补、分补、线补的接法方式，实现最佳的投切。就地补偿：②电容装置分设于各支路的主要节点，合理配置容量及接法。多路监测: ③多支路监测，主从控制，统一调节，自主投切。优化控制: ④使用ARN高速32位嵌入式微处理器，64M大容量存储器，高速运算，精确投切，补偿精度高。完善保护: ⑤具备过压、欠压、短路、过载、缺相等完善的保护功能。过零投切、无涌流、无谐波驻入。载波通讯: ⑥工频载波通讯保证集中器与各节点设备之间的数据交换及可靠控制。最远距离可达2公里，抗干扰能力强。 5. 应用场合：①功率因数偏低，需要无功补偿的场合。 ②三相不平衡超过度20%的线路 ③零序电流过大、末端电压过低。 6. 软件应用: ①后台系统管理集中器和各节点设备的资料信息。 ②后台系统对各集中器和各节点设备实施实时监控，随时读取现场实时数据。 ③后台系统定时采集集中器和各节点设备数据保存到本地数据库，以便对历史数据进行综合分析和形成报表。

电能质量概述

遵义长征电器开关设备有限责任公司致力于电能质量综合管理和电力系统供用电安全领域相关技术的研究和应用，为客户提供电能质量监视、功率因数校正、电力谐波治理、电气火灾监控等系统解决方案，利用现代通讯和物联网技术，对服务客户电力系统的所有电气设备提供在线检测并对可能存在的故障提供预警信息，确保电力系统用电安全。检测供电质量、掌握电能消耗状况，并依据此制订节能降耗方案提供解决方案 ?电气参数测量及电能质量监视系统； ?电能量管理系统及电力自动化监控系统； ?电能质量（电力谐波与无功）检测服务； ?照明节能降耗产品。提供功率因数校正及电力谐波治理方案 ?综合电能质量调控系统 ?有源及电力滤波与补偿系统 ?智能电力电容器及模块化无功补偿系统 ?谐波保护设备电气火灾预防性解决方案 ?预防性电气火灾监控系统我们的技术服务和您的收益 ?专业的技术服务专家具有多年经验，并透彻掌握电能应用、维护和管理知识。 ?无功功率补偿及功率因数调节方案提高您的电能应用效率，降低惩罚性电费损失。 ?电力谐波治理保障您用电设备的安全和设备使用效率。 ?电气火灾监视系统协助您查找电气火灾隐患，预防电气火灾发生，保障设备和生命安全。电能质量治理对于企业的意义许多企业对无功补偿、谐波治理的节能意义认识不足，不知道为什么要装，仅仅是因为供电部门力调罚款，才不得不装。客观地讲，无功补偿及谐波治理确实对供电部门有诸多好处，但对企业自身也有许多益处： ?电力部门对各企业的功率因数有规定的标准，如果达不到标准，要对其进行罚款，收取力率电费，功率因数提高后可以消除力率罚款电费。 ?安装无功补偿装置后电网传输的无功功率减少，这样就增加了电网的传输有功功率的能力，提高了设备利用率。 ?功率因数提高后，线路的总电流下降，线路损失和变压器有功损失会降低，可以减少一部分动力电费。 ?功率因数提高后，线路的总电流下降，线路的电压降减小，从而改善了电压质量。 ?在变压器出力不够时，安装无功补偿装置，提高功率因数可使变压器的带载能力增强。 ?电能质量治理可有效避免谐波引起的误动作/拒动作，避免发生电力谐振，降低变压器和电动机的损耗，可显著提升用电质量，降低损耗，节约电费，确保企业安全可靠用电。

清华大学科技成果——城市电网电能质量综合治理

清华大学科技成果——城市电网电能质量综合治理成果简介随着近些年来我国电力事业的快速发展，装机容量的大幅度提升，供需矛盾已经逐渐不再是电力系统发展的主要矛盾。电网中非线性负载、冲击性负载和不对称性负载不断增加，同时，信息时代各种精密、敏感的生产设备对传统的电网电能质量提出了更高要求，这些都使得电能质量成为日益凸显的主要问题。大型城市电网一般是负荷集中区域，近年来，各类微电子、半导体、生物医药、精密制造、大型金融数据中心等敏感用户对电网的供电电能质量提出了更高要求。对供电企业而言，电能质量问题既是挑战，也是机遇，电网中大量敏感负荷也是供电企业潜在的高端用户，对高品质供电有着强烈需求。本课题立足深圳电网当前面临的实际问题和迫切需求，主要开展大型城市电网供电电能质量规范体系的研究、重点区域电能质量问题的分析与治理方案研究、敏感用户高品质电力需求分析与对策研究、电能质量治理装置柔性控制、新型拓扑结构和容量优化等关键技术研究，实现方案定制、装置研制与工程示范，为深圳电网重点区域和敏感用户的电能质量综合治理提供理论依据和技术支撑，对全面提高大型城市电网的电能质量和提升敏感用户的电能体验具有积极的示范作用及推广意义。对深圳电网电能质量突出区域进行调查研究与分析，首次完成深圳市2010-2012年电能质量暂态事件分析，绘制了十二个中心站的ITI （CBEMA）图表，并结合调度数据分析了电压暂降事件原因；通过对

多家电能质量敏感用户的调研走访，完成了深圳电网高品质电力需求分析研究，建立了电能质量污染对高品质需求客户影响的评价指标，完成了深圳干扰源与敏感客户分类指引及抗干扰措施指引。建设了110kV碧岭变电站10kV动态电压恢复器示范工程，研制了国内容量最大的10kV动态电压恢复器（DVR），首次实现区域范围内电压暂降问题的综合治理示范，可同时治理变电站大供电范围内多个敏感负荷的电压跌落问题。所研制DVR采用自取电方式，较储能方式降低了硬件成本和控制复杂性；采用级联H桥结构直接耦合至中压线路中，可有效解决变压器耦合方式中变压器非线性及饱和所带来的问题。采用分相判断投切晶闸管，分相容量限幅和分相补偿控制，确保了装置灵活性与安全性。装置补偿容量5MV，综合效率大于96%，电压补偿深度：三相跌落70%，单相跌落55%；输出电压谐波：THD 小于5%；动态响应时间小于5ms。研制了中国首个统一电能质量调节装置UPQC工业级产品，实现用户侧多种电能质量问题的差异化、定制化综合治理示范。直流侧采用超级电容+电解电容组合的形式，避免了系统因电压跌落能量不足导致系统电压跌落更深，甚至系统完全瘫痪的问题。提出了UPQC运行模型的无缝切换及串并联侧协调控制策略。解决了普通装置无法解决的电压暂升情况下的能量回馈电网问题。建设了深圳长城开发科技股份有限公司电能质量综合治理示范工程，装置电压等级380V，补偿容量500kVA-2MVA，综合效率大于96%，电压运行范围±20%，电流谐波补偿能力THD小于5%，功率因数大于0.97，不平衡补偿能力

中南大学新能源与电能质量控制研究所简介

中南大学新能源与电能质量控制研究所简介一、实验室简介中南大学新能源与电能质量控制研究所始建于1997年。由危韧勇教授与黄挚雄教授将电机拖动分布式控制系统，数字信号处理，电力谐波综合治理合并形成电能质量控制实验室，又于2000年与光伏发电，燃料电池等新能源技术相结合发展成今天的新能源与电能质量控制实验室。本实验室从2007年开始派出数名研究人员远赴瑞士，日本，美国等进行研究考察。实验室目前研究方向为光伏电源系统，微电网系统设计，电能质量监测与控制。实验室打算以后进行便携式谐波检测仪，场站等的研究设计，实现便捷化和智能化。实验室成员多次在国内为著名刊物公开发表论文，参与省、国家自然科学基金等各类科研项目，多项获得省科技进步奖和鉴定。二、实验室教学科研实验平台 1.电力系统综合自动化实验平台 THPZZD- 1 型电力系统综合自动化技能实训考核平台是一套集多种功能于一体的综合型技能实训考核装置，展示了现代电能发出和输送全过程的工作原理。本装置由THLZD - 2电力系统综合自动化实训台简称实训台”、THLZD- 2电力系统综合自动化控制柜（简称“控制柜”）、无穷大系统和发电机组和三相可调负载箱等组成。 2.电力系统综合监控实验平台 THLDK-2 型电力系统监控实验平台是一个高度自动化的、开放式多机电力网络综合实验系统，它是建立在THLZD - 1型电力系统综合自动化实验平台的基础之上，将多个实验平台联接成一个复杂多变的电力网络系统，并配置微机监控系统实现电力系统“四遥”功能，还结合教学，提供电力系统潮流系统分析。

本实验平台能反映现代电能的发、输、变、配、用的全过程，充分体现现代电力系统高度自动化、信息化、数字化的特点，实现电力系统的监测、控制、监视、保护、调度的自动化。此外，本实验平台针对新课程体系，适合创建开放式现代实验室和培训中心，有利于提高学生和学员的实践能力和创新思维，为电力行业培养出更多高素质的复合型人才。 3.电力谐波及FACTS 综合实验台电力谐波及FACTS 综合实验台是专门为高等院校、科研单位、职业院校研制的针对电力谐波产生和综合治理以及柔性交流输电技术的学习和研究而设计的教学实验装置。它包含了电气工程基础、DSP 、PLC 、数字信号处理、电力电子技术、谐波检测及补偿技术、柔性交流输电技术、计算机技术及工业控制等诸多技术领域，适合电气类、电工电子类、自动化类相关专业的教学及工程实验，同时也适合于工程技术人员的科研及上岗培训。采用便携式挂件和液晶显示的形式，操作简便，界面友好，能实时查看、管理数据，是一台灵活、高效的实验台。 4.新能源发电及微网综合实验平台新能源发电及微网综合实验平台是一个高度自动化的、开放式多电源种类的微电网综合实验系统，旨在培养电气类、电工电子类、自动化类等高级人才。它由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。本试验平台提供微电网控制技术和试验研究，为新能源发电技术在电网中的应用提供理论及实践依据，同时给学生学习新能源发电技术、分布式发电控制策略等智能电网新技术提供平台支撑。

电能质量治理设备项目策划方案

电能质量治理设备项目策划方案投资分析/实施方案

电能质量治理设备项目策划方案说明当前的经济形势非常有利于电能质量企业的发展。从政策上看，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。从市场需求看，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。此外，我国风电、光伏等可再生能源的发展，特高压、高压输配电网的铺设，原有电网升级改造，都为电能质量治理产业提供了广阔的市场。预计到2025年，中国电能质量治理产业规模将达到1720.8亿元。该电能质量治理设备项目计划总投资8206.84万元，其中：固定资产投资6364.22万元，占项目总投资的77.55%；流动资金1842.62万元，占项目总投资的22.45%。达产年营业收入17797.00万元，总成本费用13627.78万元，税金及附加160.07万元，利润总额4169.22万元，利税总额4904.35万元，税后净利润3126.91万元，达产年纳税总额1777.44万元；达产年投资利润率50.80%，投资利税率59.76%，投资回报率38.10%，全部投资回收期4.12年，提供就业职位266个。本文件内容所承托的权益全部为项目承办单位所有，本文件仅提供给项目承办单位并按项目承办单位的意愿提供给有关审查机构为投资项目的

审批和建设而使用，持有人对文件中的技术信息、商务信息等应做出保密性承诺，未经项目承办单位书面允诺和许可，不得复制、披露或提供给第三方，对发现非合法持有本文件者，项目承办单位有权保留追偿的权利。 ...... 报告主要内容：概况、建设背景、产业研究分析、项目规划方案、选址分析、土建工程分析、工艺技术说明、环境影响概况、安全卫生、项目风险应对说明、项目节能、计划安排、投资可行性分析、经济效益、总结说明等。

电气化铁路电能质量问题

电气化铁路对电网电能质量的影响及治理措施 1.电气化铁路带来的电能质量问题电气化铁路是当前我国重点发展的交通方式，它可以提高铁路运输能力、改进铁路运营，同时也有利于实现资源的合理分配、降低运营成本、保护生态环境等，因此，和其它牵引方式相比，电气化在铁路运输中显示出无可比拟的优越性。国务院批准的《中长期铁路网规划》明确，到2020年，我国铁路总里程将达到100000km，其中电气化铁路为50000km，铁路电气化率约为50％，承担的运量比重在80％以上。电气化铁路由接触网、铁道及电力机车构成，当然还包括各运行机构、指挥自动化系统及其他相关部分。和传统的蒸汽机车或柴油机车牵引列车运行的铁路不同，电气化铁路是指从外部电源和牵引供电系统获得电能，通过电力机车牵引列车运行的铁路。它包括电力机车、机务设施、牵引供电系统、各种电力装置以及相应的铁路通信、信号等设备。它具有下述优点：可广泛利用多种一次能源功率大；速度高；效率高过载能力强运输成本低无烟气排放污染；可靠性好不受外界条件限制在山区和高寒地区电力机车功率发挥更好。电气化铁路的牵引动力是电力机车，机车本身不带能源，所需能源由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线送来的电流，送到铁路上空的接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备。沿着铁路线的两旁，架设着一排支柱，上面悬挂着金属线，即为接触网，它也

可以被看作是电气化铁路的动脉。电力机车利用车项的受电弓从接触网获得电能，牵引列车运行。牵引供电制式按接触网的电流制有直流制和交流制两种。直流制是将高压、三相电力在牵引变电所降压和整流后，向接触网供直流电，这是发展最早的一种电流制，到20世纪50年代以后已较少使用。交流制是将高压、三相电力在变电所降压和变成单相后，向接触网供交流电。交流制供电电压较高，发展很快。我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25千伏交流制。电力牵引有利于提高能源的利用率。但是，电气化铁路电力机车是大功率单相整流负荷，对于三相对称的电力系统供电来说，电气化铁路牵引负荷具有非线性、不对称和冲击性等特点，将产生三相不平衡的谐波电流和基波负序电流注入系统，引起公共连接点母线的谐波电流、谐波电压、三相电压不平衡度等多项电能质量指标超标，严重影响了电力系统安全、经济、稳定运行和电力用户的安全用电，造成发电机跳闸，继电保护误动作，发电机转子烧坏，电力电容器及用户的电动机等用电设备的损坏。所以，根据国家有关标准必须对此类负荷接入电网后所产生的谐波、负序、电压闪变等进行分析论证。如不能满足国家标准所规定的允许值，则必须采取补偿措施。随着电气化铁路的比重增加，对系统各组成部分及其相互关系的研究提出了更高的要求电力牵引系统还存在有若干技术难题尚未有效的解决，诸如谐波、无功、负序、弓网关系、故障探测、继电保护等深层次的问题，，使系统很难达到最优化的运行状态在重载及高速电气化的铁路中这

基于模块化多电平变换器的智能台区电能质量综合治理方法研究

基于模块化多电平变换器的智能台区电能质量综合治理方法研究发表时间：2018-01-12T17:10:01.867Z 来源：《电力设备》2017年第27期作者：胡宝玉1 李洪岩2 闫军3 [导读] 摘要：针对目前农网配电台区中存在三相不平衡、低电压以及谐波等多元化电能质量问题，提出了一种基于模块化多电平变换器 (Modular Multilevel Converter, MMC)的智能台区电能质量综合治理方法，分析并阐述了基于MMC技术的静止无功发生器(Static Var Generation, SVG)拓扑结构及基本控制策略，基于英博电气自主研发的台区变静止无功发生器INPPCG 50/0 (1.北京潞电电力建设有限公司北京市通州区;2.北京潞电电力建设有限公司北京市通州区;3.北京潞电电力建设有限公司北京市通州区) 摘要：针对目前农网配电台区中存在三相不平衡、低电压以及谐波等多元化电能质量问题，提出了一种基于模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC)的智能台区电能质量综合治理方法，分析并阐述了基于MMC技术的静止无功发生器(Static Var Generation, SVG)拓扑结构及基本控制策略，基于英博电气自主研发的台区变静止无功发生器INPPCG 50/0.4-F对上述策略进行了验证，最后对智能台区电能质量综合治理装置实际运行场景下的测试数据进行了分析，分析表明所开发的电能质量综合治理装置可灵活运行在三相不平衡+无功补偿、三相不平衡+谐波补偿和三相不平衡补偿等多元化补偿模式，并能够对各电能质量问题可进行有效治理。关键词：模块化多电平变换器；静止无功发生器；农村配电网；电能质量综合治理装置 Research on Comprehensive Management of Power Quality in Rural Grid Based on Modular Multilevel Converter Author1：hubaoyu,, Author2:lihonyan,, Author3:yanjun. ( beijingludiandianlijiansheyouxiangongshi ) Abstract: Aiming at the problem of diversified power quality in rural grid, such as three-phase imbalance, low voltage and harmonics, this paper proposed a comprehensive management of power quality based on Modular Multilevel Converter. This paper analysis and expatiates the topology and control strategy of Static Var Generation based on MMC technology. The above strategy was validated based on Power quality comprehensive management device INPPCG 50 / 0.4-F, which was developed by In Power Electric Company. Finally, the test data of the actual operation shows that the developed power quality comprehensive control device can be run flexibly in the three-phase unbalanced + reactive power compensation mode, three-phase unbalance + harmonic Wave compensation mode and three-phase unbalance compensation mode. The developed power quality comprehensive control device can improve each power quality problems significant. Key words: Modular Multilevel Converter, Static Var Generation, Rural power grid, Power quality comprehensive control device 0 引言农网由于供电线路长，供电网络中即存在三相用电负荷，也有单相用电负荷[1-3]。另一方面随着电子电子技术的发展，各种分布式电源通过变流并网接入农网中，导致农网电能质量恶化，造成馈线末端电压跌落、谐波污染以及三相不平衡等[4-5]。各电能质量问题分别使得线路损耗增大、配电网变压器利用率降低、中性点偏移以及设备寿命缩短。为解决上述问题，国内外先后采用串并联电容器、同步调相机、静止无功补偿器以及静止无功发生器等方法。其中串并联电容器以及同步调相机为无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，文献[6]基于投切电容器的方法提出了电容器优化投切的作用范围法，研究了电容器补偿点前后无功规划的方法，该方法具备响应速度较快、控制简单及单位投资低等优点，但该补偿方式属于一种有级的无功调节，虽结合目前先进的控制技术，投切电容器法具有广泛市场，但仍不能进行平滑调节，在负荷波动较频繁的场景下出现技术瓶颈。文献[7]对同步调相机应用到无功补偿中的机理及控制方法进行了研究，结果表明该方法能够进行连续的调节，调节精度好且控制简单，但因其成本高及安装复杂等缺点，目前正逐步淘汰。静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC)作为一种FACTS装置，是目前广泛应用的动态无功补偿方法。文献[8-9]对SVC控制策略及对电力系统电压稳定性影响进行了研究，结果表明该技术具备较好的综合性能。SVG基于瞬时无功功率的概念和补偿原理采用GTO构成的换相交流器，其在调节灵活性、响应速度、调节精度等性能指标上较SVC更优，是目前调节效果最好的装置，但受限于其体积大、成本高和控制复杂等确定缺点。为解决上述瓶颈，文献[10]将多电平技术运用到SVG变换器中，结果表明其具有输出谐波含量少，降低器件及成本等有点。本文将在一种新型的模块化多电平变换器拓扑结构上研究其控制策略，该拓扑结构具有公共直流母线可实现四象限运行，并以英博电气研发的台区静止无功发生器INPPCG 50/0.4-F作为实验装置，最后通过对内蒙准格尔薛家湾供电公司、河北廊坊供电公司、江苏苏州供电公司以及浙江宁波供电公司现场实际运行结果分析，验证了基于MMC技术的SVG装置INPPCG 50/0.4-F在电能质量综合治理上具备良好的效果。 1 模块化多电平SVG拓扑结构及控制策略 1.1 单相及三相拓扑结果模块模多电平变换器SVG单相拓扑如图1所示，源端为两个并联的电容，其容量一般设置为相同。上桥臂由n个功率单元和一个交流电抗器组成，下桥臂与上桥臂对称，Ui为功率单元，且各功率单元结构相同，可即插即用，便于设计和维护，因此该拓扑高度模块化，具有

电能质量综合优化装置MEC

济南XXX水处理厂（电能质量治理技改方案） 2015年5月11日

目录第一章电能质量治理及节能技改方案简介 (3) 1.1XXXX供配电系统概述 (3) 1.2 电能质量存在的问题分析 (3) 第二章治理方案选择 (3) 2.1 治理方案的选择 (3) 2.2 MEC的特点 (3) 第三章补偿容量设备选型 (4) 3.1设备选型 (4) 3.2 MEC装置系统连接示意图 (4)

第一章电能质量治理技改方案简介 1.1济南XXX水处理厂供配电系统概述济南XXX水处理厂10kV母线安装有1台配变，容量为400kVA主要为厂区生产设备供电，负载总功率300KW，负载主要是电机、照明以及少量变频器。根据提供的以上数据，初步分析存在如下问题。 1.2 电能质量存在的问题分析 1.2.1在生产过程中，存在相当多非线性负载，整体功率因数不高、无功功率偏高；负载有变频器，会有谐波问题；照明比较多，会有三项不平衡的问题。 1.2.2常规电容器无功补偿速度慢，无法动态跟踪负荷变化，经常出现欠补或过补的情况。补偿效果差，功率因数偏低。 1.2.3由于无功、谐波以及三相不平衡问题并存，功率因数偏低，有谐波；功率因数由于偏低不能满足电网公司考核要求，估计每月电费交款单上显示为力调电费罚款。综合上述问题，有必要对该系统中的无功及谐波进行治理，从而降低系统无功损耗；而消除谐波在改善电能质量、提高系统运行的可靠性的同时也降低线路及变压器损耗，有效的节约电能。第二章治理方案选择 2.1 治理方案的选择目前针对无功、谐波以及三相不平衡问题，采用我公司自主研发的电能质量综合优化装置MEC，兼具无功补偿及谐波治理功能。推荐在变压器低压侧安装一套我公司的MEC产品。 2.2 MEC的特点电能质量综合优化装置---MEC具有以下特点。 1、采用模块化设计，各模块单元可单独或同时补偿无功、谐波、三相不平衡。无功补偿能力：从额定容性至额定感性，无级调节，反应速度快。谐波治理能力：自身不输出谐波，也不会放大系统谐波，同时对多次谐波进行滤除。三相不平衡治理：三相交流电通过直流侧连接，可以调配功率，三相不平衡治理能力强。

电气化铁路电能质量综合治理与仿真

电气化铁路电能质量综合治理与仿真伴随着电力牵引供电方式的不断改进和电力机车性能的提高，电气化铁路在铁路运输中占有了极其重要的地位。面对我国电气化铁道建设高潮，迫切需要加强电气化铁道技术方面的研究。牵引供电系统是牵引负荷的动力来源，其供电质量的优劣，会对电气化铁路运输产生影响。而当前牵引供电系统存在的一些问题，如谐波、三相不平衡，降低了供电的效率与质量【1-3 】。因此，研究并解决这些问题，建立高效的牵引供电系统不仅必要而且很有意义。 1、牵引供电系统的特殊性铁道牵引供电系统由电气化铁道一次供电系统、牵引变电所、牵引网三大部分组成。牵引供电系统处于三相的电力系统和电力机车之间，起到变压、变频、变相的作用，将电力系统的或三相电能转换为特定电压、频率、相数的电能，以满足电力机车的需要。从牵引供电系统的位置可以看出，它既是电力系统的负载，又是电力机车的电源，由于它所处的地位决定了它的性能必须同时满足负载和电源的双重要求，即作为三相电力系统的负载，应表现出对称的、纯电阻的特性，也就是从电网吸取三相对称的、纯有功的电流，而且不向电网注入谐波，同时作为电力机车的电源，必须不断地向负载提供满足特定指标的电能，包括负载的有功功率和无功功率，并吸收负载可能产生的谐波【4】。 2、牵引供电系统存在的问题及采取的措施尽管工频单相牵引供电系统具有很多优点，但是仍然面对着谐波和负序电流等问题。 ①谐波

电力机车是一个随机变化的感性负载，其基波电流滞后电压一定的角度，由于变压器、牵引电机等设备的非线性，以及电力电子器件的非线性调节作用，使得机车的电流中包含了大量的谐波成分，这些谐波成分在三相供电系统中的分布是不对称的。由于牵引负载的功率大、空间和时间分布随机性强、三相不对称，牵引供电系统是电力系统中一个主要的无功源和谐波源。电力系统产生的谐波与其它整流负荷产生的谐波一样，对电力网及用户带来影响。 ②负序电流单相牵引负载对三相供电系统的影响与变电所的联接形式有关，牵引变电所采用这三种基本接线方式时，都会在三相电力系统产生负序电流。对于负序电流的影响，为了使系统不平衡程度限制在规定标准以内，主要采取的措施有：采用高电压大容量电源供电、采用三相一两相平衡牵引变压器、利用相序轮换技术实现牵引供电系统公共接入点的三相平衡、同相供电等。结合以上措施，本文对YN-VD接线平衡变压器的新型同相供电系统进行分析仿真。 3、基于YN-VD接线平衡变压器的同相供电系统分析及仿真 ①系统的总体结构及性能要求图1 所示，图中SS1, SS2 和SS3 为同相供电牵引变电所，它由主变压器和平衡变换装置（即）组成; 平衡变换装置可采用无源网络（电感、电容）构成，也可以由有源滤波器构成，其作用是消除系统不平衡，滤除谐波并补偿无功；SP1和SP2为分段断路器，并根据需要断开或闭合分段断路器，实现单边或多边或贯通式供电。

电能质量分析与控制习题集及答案

《电能质量分析与控制》第一章电能质量概论习题 1、什么是电能质量？电能质量的特征？ 2、从工程实用角度出发，解释电能质量概念？ 3、典型的短时间电压变动现象有、、。 4、长时间电压变动的概念 5、波形畸变的概念 6、波形畸变的类型有、、、、。第二章电能质量的数学分析方法习题 1、电能质量问题主要的分析方法有、、三种。 2、电力系统的非正弦量对称性有、、、。 3、时域、频域、基于数学变换？ 4、分析比较小波变换与傅里叶变换的性能及使用范围。第三章传统电能质量分析与改善措施习题 1、电压偏差的调整方式有、、三种。 2、电压偏差的调整手段有、、三种。 3、电压偏差的定义？ 4、论述电压偏差的原因及危害？ 5、电压三相不平衡可分为、。 6、电压三相不平衡的最主要因素是。第四章电压波动与闪变习题 1. 电压波动的定义。 2. 根据用电设备的工作特点和对电压特性的影响，波动性负荷的分类？ 3. 闪变定义。

4. 闪变的危害？第五章电压暂降与短时间中断习题 1、电压暂降和中断的原因？ 2、产生电压暂降的最主要原因是。 3、电压暂降特征量检测方法有、、和。第六章波形畸变与电力谐波）习题 1、波形畸变的基本概念 2、谐波的定义 3、电力系统谐波源按非线性特性分为、、三大类。按产生的谐波特性分、。 4、谐波的影响与危害？作业参考答案第一章电能质量概论 1、电能质量这个概念实际上描述的是电力系统中在给定时间和地点上发生的各种电磁现象. 特征：①电力系统的电能质量始终处在变化中 ②电力系统是一个整体，其电能质量状况相互影响。 ③电能质量扰动具有潜在的危害性与广泛的传播性 ④有些情况下用户是保证电能质量的主体部分 ⑤对电力系统的电能质量指标进行综合评估非常困难。 ⑥控制和管理电力系统电能质量是一项系统工程。 2、答：电压质量：给出实际电压与理想电压间的偏差，以反映供电部门向用户分配的电力是否合格。电流质量：电流质量与电压质量密切相关。为了提高电能的传输效率，除了要求用户吸取的电流是单一频率正弦波性外，还应尽量保持该电流波形与供电电压同向相位。供电质量：它包括技术含义和非技术含义两部分。技术含义有电压质量和供电可靠性；非技术含义是指服务质量，他包括供电部门对用户投诉与抱怨的反应速度和电力价目的透明度。

电气化铁路对电力系统的影响分析

电气化铁路对电力系统的影响分析摘要进入21世纪后，科学技术不断发展，我国的铁路也在朝着电气化方向飞速发展，电气化铁路的运营里程不断增加。从对电力系统的影响来看，电气化铁路具有很大的移动性和波动性，其负荷特点是大功率单相整流带冲击，正是由于具有这种特点，使得其在接入电网运行后，大量的三相不平衡产生的负序电流和谐波在电力系统中产生，对该接入处的电力系统运行的稳定性、可靠性产生很大的影响，严重时将威胁电力系统的正常运行，造成经济损失。此文将电气化铁路接入电力系统后的影响做简要分析。关键词电气化铁路；电力系统；谐波 1 电气化铁路基本情况 1.1 电气化铁路的特点电气化铁路是当代最重要的一种铁路类型，沿途设有大量电气设备为电力机车提供持续的动力能源。电力机车本身不带有电能，所需电能由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是由牵引变电所和接触网（或供电轨）组成。变电所设在铁道附近，它将从发电厂经高压输电线或高压输电缆送过来的电流送到铁路上空的接触电网或铁轨旁边的供电轨道中，接触网或供电轨则是向电力机车直接输送电能的电气设备，电力机车通过集电弓或导电车轮从接触网或供电轨中获得所需电能[1]。 1.2 电气化铁路与电力系统的联系电气化铁路牵引供电系统对供电电网来说，会使得电力系统负荷状态非常高，在引起牵引网电压波动的同时，也使得供电系统电能质量下降，如果不采取措施，还会导致机车动力下降，直接导致电气化铁路运行效率低下，从铁路运行和电力系统运行的角度看，都会造成经济损失。 2 电气化铁路对于电力系统的影响 2.1 对旋转电机的影响电气化铁路有着单相交流供电的特性，这种特性使得电机的转子、定子都会发热，增加损耗，引起机组的震动，且转子、定子又属于电机的重要部件，如果在运行时过热就容易发生损壞或者其他故障，带来很严重的后果[2]。 2.2 对输电线路的影响电气化铁路在行过程中，其产生的谐波是影响输电线路最主要的因素。单相电流产生的谐波，如果频率高，则会发生电力系统谐波共振，有的时候还甚至会