电能质量治理及降损节能技术的研究及应用(赵伟)
电力系统中电能计量技术的应用研究进展
电力系统中电能计量技术的应用研究进展电能作为现代社会的重要能源形式，其计量的准确性和可靠性对于电力系统的稳定运行、电力市场的公平交易以及用户的合理用电都具有至关重要的意义。
随着电力技术的不断发展和进步，电能计量技术也在不断创新和完善。
本文将对电力系统中电能计量技术的应用研究进展进行详细阐述。
一、传统电能计量技术传统的电能计量技术主要基于电磁感应原理，通过电磁式电能表来实现电能的计量。
电磁式电能表由电流互感器、电压互感器、乘法器和计数器等部分组成。
电流互感器和电压互感器将大电流和高电压转换为适合测量的小电流和低电压，乘法器对电流和电压信号进行乘法运算，得到功率信号，最后计数器对功率信号进行积分，从而计算出电能的消耗量。
然而，传统电磁式电能表存在一些局限性。
例如，精度容易受到温度、频率、谐波等因素的影响；长期使用后会出现机械磨损，导致精度下降；对于非线性负载产生的谐波电能无法准确计量等。
二、电子式电能计量技术为了克服传统电磁式电能表的不足，电子式电能计量技术应运而生。
电子式电能表采用电子电路来实现电能的测量和计算，具有精度高、稳定性好、响应速度快等优点。
电子式电能表的核心部件是电能计量芯片，它能够对电流和电压信号进行数字化采样和处理，并通过内置的算法计算出电能值。
与传统电磁式电能表相比，电子式电能表不仅能够准确计量基波电能，还能够对谐波电能进行计量，从而更全面地反映用户的用电情况。
此外，电子式电能表还具有强大的通信功能，可以与电力系统中的其他设备进行数据交换，实现远程抄表、实时监测和负荷控制等功能，大大提高了电力系统的自动化管理水平。
三、智能电能计量技术随着智能电网的发展，智能电能计量技术成为了研究的热点。
智能电能表是智能电能计量技术的核心设备，它融合了多种先进技术，如传感技术、通信技术、计算机技术和电力电子技术等。
智能电能表除了具备传统电能表的计量功能外，还具有以下特点：1、多费率计量能够根据不同的时间段设置不同的电价，鼓励用户合理安排用电时间，实现电力负荷的削峰填谷，提高电力系统的运行效率。
线损管理及降损措施研究_毕业论文
1 绪论节能是我国经济和社会发展的一项紧迫任务，要把节约资源作为基本国策，加快建设组员节约型、环境友好型社会。
就供电企业而言，主要体现在节能降损方面。
随着国民经济持续、健康的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，对电能的需求势头见涨。
可是，近近几年全国各种能源的发电量，远不能满足人们的需求，全国各地相继出现了拉闸限电的现象，据统计今年的缺电将会更加严重，供需矛盾的日益加剧，严重影响了经济发展和人民生活。
就现状，无论是电力生产、供应单位，还是电力使用单位，节能的潜力都很大，这无不是缓解压力的一种办法，电力体制改革，将电力行业推向市场，电力作为商品，也由卖方市场转变为买方市场，企业的效益，促使企业要从各个方面降低成本，收取最高利润，降低损耗，将是提高利润，降低成本的重要手段之一。
因此线损率的高低也就是供电企业经济水平和经济效益的综合放映。
正是因为节能降损的重要性，国家电网公司及有关部门制定了一系列的管理规定和管理办法，如《国家电力公司电力网电能损耗管理规定》、《供电所线损管理办法》《节能降损技术手册》等，同时节能降损问题也是国家考核电力企业的一项重要经济指标，又是“企业达标”、“创一流供电企业”的必要条件。
同时，线损管理涉及面广，跨度加大，是一项政策性、技术性很强的综合性工作。
为适应电力企业由计划经济向市场经济的转变，搞好电力供应，减少供电损失，向客户提供优质、价廉、充足的电力，提高企业自身经济效益，必须加强电网的线损管理工作。
由此可见，在电力系统内部，对供电企业而言，作为“自负盈亏、自我约束、自我控制、自我发展”的基层独立企业，线损率放映了供电企业网络结构、布局、运行方式及管理的技术经济效果。
电力交易是特殊的，没有可见、可数的商品交接和所有权转移过程。
对于电力传输中的消耗以及网络是否合理等问题，不可能象其他商品一样用废品率、运输成本等指标来评价，而只能通过比较购售电量的差额来衡量，显然，线损率就是唯一能全面反映电力传输与营销过程中技术经济效果的指标。
农村10kV配电网降损节能和改善电压质量的新途径
备 对 １ｋ ０ Ｖ线 路 进 行 综 合 调 节 ， 农 村 １ ｋ 配 电 线 路 获 得 合 格 的 电能 质 量 ， 高 线 路 功 率 因 数 ， 而 达 到 降 损 节 使 ０Ｖ 提 从 能 、 济 运 行 的 目的 。 经
关键词
配电网
电能质量
降损节能
途径
对 于电力 企业 ， 损 节 能 和提 高 电能质 量 是 我 降
飞 速发展 ， 广大农 村用 户对用 电质量 要求 越来 越高 ，
提 高 电能质 量迫 在眉 睫 。今 年 ， 局采用先 进 技术 ， 我 利用馈 线 自动 调压 器 和 自动无 功 补 偿装 置对 １ ｋ ０Ｖ 配 网线路进 行综合 治 理 ， 们 尝试 选 用 了三 条 具 有 我 代表性 的 １ ｋ ０ Ｖ长线 路 作 为试 点开 展 本项 工 作 。在 试 运行期 间线路 末端 电压 质量 得 到极 大 的改 善 ， 电
２０ ０８年 第 ２期
＜ 贵州 电 Βιβλιοθήκη 技 术 》 （ 第 １ 总 ０ ４期 ）
馈线 自动调 压器 （ Ｖ 是 一种 自动 跟踪输 人 电 Ｓ Ｒ） 压变化而保证其输 出电压稳定 的装置 ， 可以广泛运 它 用于 ６ Ｖ、０ Ｖ 以及 ３ ｋ ｋ １ｋ ５ Ｖ供 电 系 统 中， ２ ％ 或 在 ０
右 。线路 功 率 因 数较 低 ， 在 ０ ８ 约 ． ０左 右 。负荷 性 质 主要 为农 网 和矿 山用 电 ， 负荷 轻 ， 压 随 负荷 昼 电
夜 、 节变化大 ， 季 电压 长 时 问 处 于 不 合 格 状 态 ， 尤 其 是农 用 排 灌 期 问 ， 电压 波 动 更 大 。各 线 路 参 数
如 下 表所 示 ：
因为这 些线路 所处 的地理 位置偏 远 ， 户分 散 、 用 负荷 轻且 没 有 大 的发 展 空 间 ， 适 合 建 设 ３ ｋ 变 不 ５Ｖ 电站来解 决供 电线 路 过长 、 电能 质量 差 的 问题 。根
配电网降损节能的措施
配电网降损节能的措施摘要电网的经济运行与用电管理是降低供电成本的有效途径。
本文结合某油田供电系统实际情况，总结了近年来在供电降损工作中的成绩，客观地分析了电网电量损失的原因，进一步阐述了降低供电网损的途径，应重视技术措施和管理措施降等，对今后降低供电网损有一定的指导意义。
关键词电网降损节能线损率是电力企业经营中的一项重要经济指标，如何降低电力线路损耗，加强电网运行管理至关重要。
近年来，油田供电系统在降低供电网损率方面做了大量工作，供电网损率逐年下降，取得了较好的成绩。
随着社会的进步，现代化管理方法的应用和科学技术的发展，为进一步降低供电网损提供了可能。
扎实地做好降损工作，落实各项降损措施是每一位工作人员义不容辞的责任，是供电企业管理的重要内容。
本文通过对供电网损的进一步分析，查找生产、经营、管理各环节存在的问题，挖掘降低网损的可能，实现电网经济合理运行，提高企业的管理水平。
一、线损情况分析近年来，油田供电系统围绕降低供电网损做了大量工作，采取了一系列切实可行的管理和技术措施，取得了较好成绩，但是，仍然存在以下有待进一步改进的问题：1．线损波动较大，过程管理、预控能力还有待加强和提高。
如有些变电站更换CT、电能表、计量回路异常等原因形成的可追补的损失电量参数没有详细记录下来；购进电量与抄回电量未同时抄录；供、售电量实时跟踪能力较差，有时贻误处理问题的最佳时机。
2．电网结构老化。
油田电网点多线长，电网老化严重，还存在一定数量的配电变压器容量与实际用电负荷不匹配的情况，造成电量损失较高。
3.人员素质需加强，分析处理问题能力有待提高。
日常工作中存在抄表不同步现象；线损管理制度在执行过程中仍然存在管理流程不畅现象。
4．窃电现象仍然严重，用电环境仍需加强治理。
一些动力户、商业户绕表接线，电压、电流回路开路或短路，改变计量接线方式，改变计量倍率，开启电能表调整误差或改变计数器的变速比等，直接影响了供电企业的线损率和经济利益。
电能质量治理与降损节能技术研究
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图 １ 谐 波 电流 检 测 原 理 图
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时实现 治 理谐 波 电流 和补偿 无 功功 率 的课 题 ，一 个 研究 的 热点 【１ 。 ６ ０ －］
本 文研 究 了一 种适 用 于 中压配 电网 的治理谐 波
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和补偿 无 功 的 电能 质量 问题 治 理装 置 ，通 过结 构 的 改 进使 其适 用 于 中高压 系统 ，并 给 出了装 备采 用 的
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｒ ｏ ｉ ｕ ｐ ｅ ｓｏ ； ｅ ｃｉ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｅ ｓ ｔｏ ； ｓａ ｅｒ ｄ ｃｎ ｎ ｎ ｒ ｙ ｓ ｖ ｎ ； ｕ ｒ ｎ ａ ｋ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｍ ｎ ｃ ｓ ｐ ｒ ｓ ｉｎ ｒ ａ ｔ ｏ ｒｃ ｍｐ ｎ ａｉ ｎ ｗａ ｔ ｇ ｅ ｕ ｉ ｇ ａ ｄ ｅ ｅ ｇ ａ ｉ ｇ ｃ ｒｅ ｔ ｒ ｃ ｉ ｇ ｃ ｎ ｒ ｌ ｖ ｔ
２ １ 年 第 ５卷 增刊 １ ０１
２ １， Ｖｏ１ ５， Ｓｕ ０１ ． ｐｐｌｍ ｅ ｅ ｎｔ１
南 方 电 网 技 术
Ｓｏ ＵＴＨ ＥＲ Ｎ Ｗ ＥＲ ＳＴＥＭ Ｐｏ ＳＹ ＴＥＣ Ｈ Ｎｏ Ｌｏ Ｇ Ｙ
２１ ０ ０技术论坛获奖论文 （ ） 续
Ａｒｉｌ ｓＡｗａ ｄｅ ｎ ２ ０ Ｆｏ ｕｍ ｔｃｅ ｒ ｄ ｉ ０１ ｒ
ｓ ｂｓａｉ ｎ ｓａ ｘ ｍ ｐｌ ｔ ｐｅ ｏ ｕ ｔ ｔｏ ａ ｅ ａ ｎ ｅ，ｈｅｐａ ｒｐｒ ｐｏｓ ｓｔ ｒ ａｍ ｅ ｃ ｍ ｅｆ ｒｔ ｅ ｕｉｅ ｅ ｓｏｆｉｓｐｏｗｅ ｕ ｉｙ ｃ ｎｔｏ１ ｅ ｈｅｔｅ ｔ ｎｔｓ ｈｅ ｏ ｈｅｒ ｑ ｒ ｍ ｎｔ ｔ ｒｑ ａｌ ｏ ｒ ． ｔ
农村电网节能降损的管理和措施
况相 比较 ，以获得 较合理 的线损指 标 ，将 指标按 年、 季 、月 下达 给各基层部 门并纳入经济责任 制考核。另 外 ，还应将 用户 电表实抄率 、电压合格率 、电容 率可 用率 、电容 器投入率及节 能活动情 况等列入 线损小指
标考核 ，奖罚分 明，调动员工管理的积极性 。
条件 地承担变压器铜铁 损和一切 线路损耗 。如何做 好 节 能管理工作 ，提 高 电力 企业 的经济 效益成 了电力企
加滤波装置 。
出改进措施 ，确保线损指标的完成。做好月、年度线 损率 曲线 ，掌握系统有 功 、无 功潮流 、功率 因数 、电
压及 线损等情 况 ，为满 足下年度 负荷增 长 、提高 电能
谐 波 已成为 电网的一大 公害 ，造成 农网谐波
主要原因有四个方面：一是高压网本身谐波向低Ｅ
透 ；二是配 电变压器 轻负荷 或空 载时 ，励磁 电流 谐 波 ，三是 并联 电容器 对谐 波的放大 ，四是乡镇
电力 部 门为 了 电网的安 全和企 业 自身利 益应该采耳
下措施 治理谐 波 ：其一 ，对于安 装整流装 置和非笔 设备 的用户 ，容 量在 １０ ＶＡ 及 以上的 用户 ，要习 ０ｋ
设滤 波装 置 ，一 旦 出现谐 波 电流 超过基 波 电流 ５
力求平衡 ，不平衡运行 不仅降低 出力 ，而且增加损耗 。 要采用节 能型 变压器 ，如非 晶合 金变压 器的 空载损耗
Ｐｏｅｓ ｎｌｒｃｃｓ ｒｆ ｉ ａＰａｔｅ ｓｏ ｉ Ｉ
业实 界 务ｌ
电管理部 门应 对本 系统的谐 波存在 和污染程 度进行 检
间划分进行，具体选择要根据负荷用 电特征来确
需要注意 下列几 个问题 ： （ ）高层 建筑 或住宅 聚集 区单相 负载所 占比ｔ １ 大 ，应 考虑 分层 单 相无 功补 偿或 自动 分相 无功 补 以避免 由一相采样 信号作 无功补偿 时可能造成其 １ 相 过补偿 或欠补偿 ，这样都 会增加配 网损耗 ，达
电能质量治理方案
电能质量治理方案1. 引言随着电力系统设备的增多和能源供应的多样化，电能质量问题变得越来越突出。
不稳定的电能质量已经成为制约电力系统稳定运行和电气设备安全使用的重要因素之一。
因此，制定科学有效的电能质量治理方案对于保障电力设备正常运行和提高能源利用率具有重要意义。
2. 电能质量问题的分类电能质量问题可以分为如下几个方面：2.1 电压稳定性问题电压波动和电压暂降现象经常发生，给用户的正常用电和电气设备的安全带来了风险。
2.2 高次谐波问题高次谐波是由非线性负载引起的，会导致电气设备的性能降低，并产生热能损耗。
2.3 频率变动问题电力系统频率波动剧烈，会对电能质量产生不利影响，尤其对于灵敏的电气设备。
2.4 电能质量污染问题电能质量污染是指电力系统中存在的电磁干扰问题，给电气设备的正常运行带来了难题。
3. 电能质量治理方案为了解决上述电能质量问题，我们提出以下治理方案：3.1 电压稳定性治理方案针对电压波动和电压暂降现象，可以采取以下措施： - 加强对电力系统的检测和监控，及时发现并解决电压异常问题； - 提高电力系统的调节能力，尽量减小电压波动的幅度； - 定期对电力设备进行维护和检修，确保其正常运行。
3.2 高次谐波治理方案高次谐波问题可以通过以下方式加以治理： - 采用先进的谐波抑制技术，如装设谐波滤波器、谐波限流器等设备； - 控制非线性负载的使用，尽量减少谐波产生；- 对电气设备进行谐波响应测试，确保其能够正常工作。
3.3 频率变动治理方案频率变动问题可以通过以下措施进行治理： - 提高电力系统的调节能力，避免频率变动过大； - 采用电力系统频率控制技术，保持系统的稳定运行； - 提供备用电源，以应对频率变动引发的电能质量问题。
3.4 电能质量污染治理方案解决电能质量污染问题可以从以下方面进行： - 加强对电磁干扰源的监测和管理，减少其对电力系统的影响； - 对关键电气设备进行屏蔽和保护，防止电磁干扰的侵入； - 优化电力系统的接地设计，减少电磁干扰传导。
电能质量控制技术改进与完善的成功案例
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如何在6kV甚至35kV侧同时治理谐波电流、补偿无功功率？ 如何快速而准确的对电网谐波进行检测？ 如何确保电网电压畸变严重时有源部分的安全？ 如何改善治理装置的控制性能，兼顾响应速度和精度？ 如何优化主电路参数，符合治理装置的特点和要求？
主要内容
1 2 3 4
5
背景与意义 国内外研究现状
（kV）
主导谐波电压含有率（%） （奇次）
主导谐波电压含 THDu 有率（%）（偶 (%)
次）
h3 h5 h7 h11 h13 h17 h2 h4 h6
35kV 22.52 I母
1.23 1.71 1.83 12.80 6.23 1.39 0.11 0.03 0.04 14.41
35kV 21.91 0.57 1.35 1.21 2.85 1.98 1.34 0.11 0.02 0.18 4.77 II母
➢国家统计局公报指出，我国电力消费已占能源消费总量的 39.5% 。 2008 年 我 国 万 元 GDP 能 耗 下 降 1.33 ％ ， 但 是 万 元 GDP电耗上升了2.75％。
我国生产铝铜锌钢等的耗电量均高于发达国家。
2008年我国电能损耗
地区 华北 东北 华东 中南 西南 西北 全国
总供电量 3290.47 2008.73 6298.40 4947.60 2184.66 1521.47 20251.32 （亿kWh）
2.1 某变电站供电系统主要情况
补偿电 容器
主要非 线性负
荷
2.2 三种工况与测试数据总结
近几年对变电站的三种典型工况进行了详细的电能质量 参数测量：
工况一：#1～#4四台电容器全部退出 工况二：#3电容器投入运行 工况三：#1～#4四台电容器全部投入运行
35kV母线电压谐波含有率表
基波 测点 电压
线损率 （%）
6.29 5.40 7.19 8.09 10.01 8.21 7.55
电能损失 219.64 111.74 461.89 417.81 259.28 152.57 1632.87 （亿kWh）
据国家信息中心经济预测部统计，2008年全国因电能利用 率低下造成的电能损失超过2000亿kWh，相当于2.3个三峡发 电站的年发电量，无功补偿不足以及谐波污染严重是导致电能 损失的主要因素。
例 ➢ 2006年3月，南京电网由于谐波引发电网启用自动保护动作，城 南、城中出现大面积断电现象，社会影响严重。
➢ 由于电气化铁路产生的负序和谐波电流的影响，郑州电网继电保 护误动，致使京广线中断数小时。据不完全统计，电气化铁路投 运近10年来，由于谐波问题曾引起多次200MW发电机跳闸，导 致山西、河南、贵州等省发生大面积停电或系统解列，直接经济 损失达10亿元以上。
电能质量治理及节能关键技术 装备及典型应用 总结
有源电力滤波器的发展历史：
– 1971年，日本的Sasaki和Machida提出有源 滤波器APF（Active Power Filter）的概念。
– 1976年，日本的Gyugyi L 等人正式确定了有 源滤波器的基本拓扑结构。
– 1988年，Peng F Z 等人首先提出串联APF加并 联PF的结构。
行业 谐波次数
二次谐波 五次谐波 七次谐波 十一次谐波
冶金
60 %
85Байду номын сангаас%
76 %
30 %
矿山 50% 64% 24% 10%
铁路 10%
70%
46%
25%
FFT
电流畸变波形
基波 二次谐波 五次谐波
事
➢ 自2006年以来，九江市沿江、军山、妙智、裕丰等多处变电站 因谐波问题导致10kV电容器发生多次不平衡电压动作跳闸，严 重影响企业的安全生产，造成经济损失达4亿元。
– 1990年，日本的Fujita 等人提出了用APF与 PF相串联后再与电网并联的混合型方案，滤波 效果好，APF容量仅为PF的5-10%，节省了大量 投资。
我国电能质量治理装置的研究现状
我国在治理装置的应用研究方面，继日 本、美国、德国等之后，得到学术界和企业 界的充分重视，清华大学、浙江大学、西安 交通大学、华北电力大学、华南理工大学、 株洲时代集团等高校和企业进行了这方面有 益的探索和研究。
主要内容
1 2
背景与意义 国内外研究现状
3 电能质量治理及节能装备关键技术
4 5
典型应用 总结
双谐振注入式HAPF系统组成示意图
U S ZS
并联谐振注入支路 C2
L2
基波串联谐振支路
C1
L1
C
逆变器 L0
平波电抗器 耦合变压器
非线性负载 无源滤波器组
大功率混合型有源电力滤波器的结构 – 大功率混合型有源电力滤波器将逆变器输出电压通过变 压器耦合到无源部分的基波谐振支路两端。这样，利用 基波谐振的特性，使有源电力滤波器基本不承受基波电 压和基波电流，从而减小了有源电力滤波器的容量，减 少了谐波治理系统的投资，提高了性价比，达到APF实用 化及谐波抑制的目的 。
电能质量治理及降损节能技术的研究及应用
汇报人: 赵伟 单 位：广东电网公司电力科学研究院
珠海 2011.5.26
主要内容
1 2 3 4
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背景与意义 国内外研究现状
电能质量治理及节能关键技术 装备及典型应用 总结
背景意义
➢ 吨铝耗电约14415千瓦时，发达国家耗电约13800千瓦时 ； 吨铜耗电约11500千瓦时，发达国家耗电约10900千瓦时； 吨锌电耗约4200千瓦时， 发达国家耗电约3500千瓦时； 吨钢电耗约460千瓦时， 发达国家耗电约430千瓦时 。
– HAPF由谐波监视分析子系统，APF控制子系统和APF功 率输出子系统等组成。
装置的控制原理
USn ZSn
C2
L2
C1
L1
IL
ip
iq ILn
非线性负载
ip iq
ICn
L0
UDC
PI
Uref
PWM 发生器
主要内容
1 2
背景与意义 国内外研究现状
3 电能质量治理及节能装备关键技术
4 5
典型应用 总结
➢ 据美国官方统计：近20年来，全球范围因电压和谐波问题引起的 重大电力事故达20多起，每年造成的经济损失高达300亿美元。
原 配电网功率因数低 ，电能损耗大;谐波污染严重，动 态治理谐波的设备长期依靠进口,价格昂贵;国内高压大功率
因 有源滤波器技术尚不成熟，其工程应用与国外相距甚远,导 致电能质量低下，电能损耗大，能量浪费现象严重。