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。

用电质量：它包括电流质量和非技术含义等。

3、电压中断电压暂降电压暂升4、长时间电压变动：在工频条件下电压均方根值偏离额定值，并且持续时间超过1min的电压变动现象。

5、波形畸变：指电压或电流波形偏离稳定工频正弦波形的现象。

6、直流偏置谐波间谐波陷波噪声第二章零件分类编码系统1、时域频域基于数学变换2、对称性偶对称镜对称双对称3、时域：应用最广泛，主要用途是利用各种时域仿真程序对供电系统电能质量扰动现象进行研究。

.频域：主要用于电能质量中谐波问题的分析基于数学变换：主要指傅里叶变换方法、短时傅里叶变换方法、矢量变换方法以及今年来出现的小波变换方法和人工神经网络分析方法。

.5、答：傅里叶变换是电能质量分析领域中的基本方法，在实时系统中，通常采用短时傅里叶变换方法(STFT)和快速傅里叶变换方法(FFT)。

傅里叶变换的优点是算法快速简单。

但其缺点也很多：（1）虽然能够将信号的时域特征和频域特征联系起来观察，但不能将二者有机地结合起来。

（2）只能适应于确定性的平稳信号(如谐波)，对时变非平稳信号难以充分描述。

（3）STFT的离散形式没有正交展开，难以实现高效算法；只适合于分析特征尺度大致相同的过程，不适合分析多尺度过程和突变过程。

（4）FFT变换的时间信息利用不充分，任何信号冲突都会导致整个频带的频谱散布；在不满足前提条件时，会产生“旁瓣”和“频谱泄露”现象。

小波变换是新的多尺度分析数字技术，它通过对时间序列过程从低分辨率到高分辨率的分析，显示过程变化的整体特征和局部变化行为。

常用的小波基函数有：Daubechies 小波、B小波、Morlet小波Meyer小波等。

小波变换的优点是：（1）具有时－频局部化的特点，特别适合突变信号和不平稳信号分析。

（2）可以对信号进行去噪、识别和数据压缩、还原等。

缺点是：（1）在实时系统中运算量较大，需要如DSP等高价格的高速芯片。

（2）小波分析有“边缘效应”，边界数据处理会占用较多时间，并带来一定误差。

第三章传统电能质量分析与改善措施1、逆调压顺调压横调压（常调压）2、用发电机调压改变变压器变比调压改变线路参数调压3、供电系统在正常运行方式下，某一节点的实际电压与系统标称电压（通常，电力系统的额定电压采用标称电压去描述，对电气设备则采用额定电压的术语）之差对系统标称电压的百分数称为该节点的电压偏差。

4、答：1、①系统无功功率不平衡是引起系统电压偏离标称值的根本原因。

系统无功功率不平衡意味着将有大量的无功功率流经供电线路和变压器，由于线路和变压器存在阻抗，造成线路和变压器首末端电压出现差值。

无功功率不平衡越严重，电压偏差越大。

②供配电网络结构的不合理也能导致电压偏差。

供配线路输送距离过长，输送容量过大，导线截面过小等因素都会加大线路的电压损失，从而产生电压偏差。

为此，我国对不同电压等级的供配电线路规定了合理的输送距离和输送容量。

2、电压偏差过大的危害①对用电设备的危害所有用户的用电设备都是按照设备的额定电压进行设计和制造的。

当电压偏离额定电压较大时，用电设备的运行性能恶化，不仅运行效率降低，很可能会由于过电压或过电流而损坏。

②对电网的危害输电线路的输送功率受功率稳定的影响，而线路的静态稳定功率极限近似与线路的电压平方成正比。

系统运行电压偏低，输电线路的功率极限大幅度降低，可能产生系统频率不稳定现象，甚至导致电力系统频率崩溃，造成系统解列。

如果电力系统缺乏无功电源，可能产生系统频率不稳定现象，导致电压崩溃。

频率稳定和电压稳定的破坏都会造成严重的灾难，给电力系统和各行各业的生产以及人民生活带来重大的损失。

系统运行电压过高，可能使系统中各种电气设备的绝缘受损，使带铁芯的设备饱和，产生谐波，并可能引发铁磁谐振，同样威胁电力系统的安全和稳定运行。

电压偏差不仅对系统的稳定造成威胁，而且影响系统的经济运行。

当输送功率一定时，输电线路和变压器的电流与运行电压成反比，而输电线路和变压器的有功损耗与电流平方成正比。

因此，系统电压偏低将使电网的有功损耗、无功功率以及电压损失大大增加；系统电压偏高，超高压电网的电晕损耗加大。

所有这些都使供电成本增加。

5、事故性不平衡正常性不平衡6、三相负荷不对称第四章电压波动与闪变1、电压波动：电压均方根值一系列相对快速变动或连续改变的现象。

2、①由于频繁启动和间歇通电时常引起电压按一定规律周期变动的负荷。

②引起供电点出现连续的不规则的随机电压变动的负荷。

3、闪变：电光源的电压波动造成灯光照度不稳定的人眼视感反映。

4、答：①、引起照明灯光闪烁，使人的视觉易于疲劳甚至难以忍受而产生烦躁情绪，从而降低了工作效率和生活质量。

②、使得电视机画面亮度频繁变化以及垂直和水平幅度摇动。

③、造成对直接与交流电源相连的电动机的转速不稳定，时而加速时而制动，由此可能影响产品质量，严重时危及设备本身安全运行。

④、对电压波动较敏感的工艺过程或试验结果产生不良影响。

⑤、导致电子仪器和设备，计算机系统，自动控制生产线以及办公自动化设备等工作不正常，或受到损害。

⑥、导致以电压相位角为控制指令的系统控制功能紊乱，致使电力电子换流器换相失败等。

波动性负荷除了会产生以上总结的闪变危害之外，由于自身的工作特点所决定，还会产生大量的谐波，并且由于其三相严重不对称带来的负序分量，同样会危及供电系统的安全稳定运行。

第五章电压暂降与短时间中断1、答：①短路故障可能会引起系统远端供电电压较为严重的跌落，影响对电压敏感的电气设备，可能造成严重的经济损失；②电机全电启动时，需要从电源汲取很大的电流，这一大电流流过系统阻抗时，将会引起电压的突然下降。

这种暂降持续时间长，程度小，不会对用户造成严重的影响；③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，这种暂降持续时间长，影响范围大。

④保护装置切除故障、误动以及运行人员误操作等都可引起供电中断。

2、单相接地故障3、均方根值计算方法缺损电压计算方法瞬时电压dp分解法单向电压变换平均值法第六章波形畸变与电力谐波1、波形畸变：有电力系统中的非线性设备引起的，流过非线性设备的电流和加在其上的电压不成比例关系。

2、谐波：谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整倍数。

3、铁磁饱和型电子开关型电弧型谐波电压源谐波电流源4、答：在电力危害方面：1）旋转电机等的附加谐波损耗与发热，缩短使用寿命；2）谐波谐振过电压，造成电器元件及设备的故障与损坏；3）电能计量错误在信号干扰方面：1）对通信系统产生电磁干扰，是电信质量下降；2）重要的和敏感的自动控制、保护装置不正确动作；3）危害到功率处理器自身的正常运行。