科技創新促進智能電網電能質量提升-國際節能環保網-行業資訊

  核心提示中國電科院牽頭的《智能電網電能質量監測與控製關鍵技術》項目麵向電力電子化特征電網電能質量監測與治理的共性需求，構建了集監控係統、治理方法與設備、技術標準為一體的電能質量監測與治理技術體係。該項目日前榮獲國際電氣和電子工程師協會信息物理係統技術委員會“2018工業技術傑出貢獻獎”。
  日前，由中國電科院牽頭的《智能電網電能質量監測與控製關鍵技術》項目榮獲國際電氣和電子工程師協會信息物理係統技術委員會（IEEETCCPS）“2018工業技術傑出貢獻獎”，是該獎項唯一獲獎項目。IEEE首次設立了該獎項，旨在獎勵對信息物理係統領域做出突出貢獻的項目及團隊。
  中國電科院及其聯合研發項目團隊（以下簡稱項目團隊）zaiguojiakejizhichengjihuajiguojiadianwanggongsizhongdakejixiangmudeyoulizhichixia，xietonggongguan，chuangxinyanfa，mianxiangdianlidianzihuatezhengdianwangdiannengzhiliangjianceyuzhilidegongxingxuqiu，goujianlejijiankongxitong、治理方法與設備、技術標準為一體的電能質量監測與治理技術體係，在低壓負荷在線換相、電能質量決策支持、諧波量值準確傳遞以及廣域動態諧波監測治理等四大關鍵技術領域實現重大突破，對保障電網安全、促進經濟社會健康發展發揮了重要作用。
  1 亟需開展智能電網電能質量監測與治理
  電dian能neng質zhi量liang是shi指zhi通tong過guo公gong用yong電dian網wang供gong給gei用yong戶hu端duan的de交jiao流liu電dian能neng的de品pin質zhi，其qi優you劣lie直zhi接jie關guan乎hu國guo計ji民min生sheng與yu社she會hui公gong共gong安an全quan，是shi衡heng量liang電dian力li企qi業ye優you質zhi供gong電dian服fu務wu的de重zhong要yao指zhi標biao。從cong嚴yan格ge意yi義yi上shang講jiang，衡heng量liang電dian能neng質zhi量liang的de主zhu要yao指zhi標biao有you電dian壓ya、頻率和波形；從普遍意義上講就是指優質供電。在電力係統中，電能質量通常以諧波、供電電壓偏差等數據指標進行綜合量化分析與評價。
  xieboshizhiduizhouqixingfeizhengxianjiaoliuliangjinxingfuliyejishufenjiesuodedaodedayujibopinlvzhengshubeidegecifenliang，tongchangchengweigaocixiebo，erjiboshizhiqipinlvyugongpin（50赫茲）相同的分量，高次諧波的幹擾是當前智能電網中影響電能質量的一大“公害”。諧波的存在會導致電機、變壓器、電容器等電氣設備損耗增加，絕緣老化加速，使用壽命縮短，發電、輸電及用電設備的效率降低，還易使電網的各類保護及自動裝置產生誤動或拒動，對通信係統產生幹擾，嚴重時將威脅電網運行、設備及人身安全等。
  供電電壓偏差是指實際供電電壓對係統標稱電壓的偏差，相對值以百分數表示，《GB／T12325－2008電能質量供電電壓偏差》明ming確que規gui定ding了le各ge電dian壓ya等deng級ji電dian網wang供gong電dian電dian壓ya允yun許xu偏pian差cha的de限xian值zhi。對dui電dian網wang來lai說shuo，當dang係xi統tong運yun行xing電dian壓ya偏pian低di時shi，線xian路lu損sun耗hao增zeng加jia，輸shu配pei電dian極ji限xian容rong量liang降jiang低di，甚shen至zhi導dao致zhi係xi統tong崩beng潰kui，帶dai來lai重zhong大da損sun失shi；duipeiyongdianshebeilaishuo，danggongdiandianyapianliedingdianyajiaodashi，shebeideyunxingxingnengehua，yunxingxiaolvjiangdi，shenzhidaozhibufendianqiwufaqidonghuozhebunengzhengchangyunxing，zishenfareyanzhong，shiyongshoumingsuoduan。
  隨著電力電子技術的發展，電能使用範圍擴大，例如整流設備、變頻設備、大功率電機、家用電器等大量非線性、chongjixingyijibupinghengfuhejieru，dianwangfuhetexingfashengzhongdagaibian，duidianwangdiannengzhiliangzaochengleyanzhongyingxiang。changqiyilai，woguodiannengzhiliangzhilishouduanquefa，xiangguanxitongyuzhuangzhigongnengdanyi，wufashixianzonghexingquanmianzhili，yincijixukaizhanzhinengdianwangdiannengzhiliangjianceyuzhili。
  智能電網電能質量監測是指通過與電網已有自動化係統和電能質量相關監測裝置進行通信接口設計，統一采集分析電能質量相關實時、準實時和曆史數據，以可視化動態圖形對電能質量重要指標越限情況監控並及時告警，實現對區域電網變電站、中壓線路、配電台區和用戶等各個層麵電壓、電流及其諧波分量的準確掌控，解決依靠運行管理人員定期或不定期現場監測對電能質量情況掌握的不及時、不全麵等問題。
  zhinengdianwangdiannengzhiliangzhilishizhijiezhuzidonghuaxitongpingtaizhunquefenxidianwangdiannengzhiliangxianzhuang，zhunquedingweidiannengzhiliangcunzaiwenti，bingzhenduixingcaiqudandianzhilihexietiaozhilidengshouduan，tongguozaixianfangzhengongnengquedingkexingdediannengzhiliangzhilijuecefangan，jiejuediannengzhiliangzhiliquefajuecegongju、憑經驗判斷、存在盲目性等突出問題。
  隨著大規模分布式電源、柔性負荷、電動汽車充電裝置等接入電網，具有明顯電力電子化特征電網的電能質量監測與治理麵臨以下突出問題：
  一、woguodiyapeidianwangsanxiangfuhebupinghengxianxiangjiaoweipubian，youciyinqidedidianyawentituchu，ciqianzhuyaotongguoguanlishouduan，anzhaojijiexingyongdiantedian，yikaotingdianrengongjinxingfuhehuanxiangtiaozheng，shishixinghezhunquexingjiaocha，qiejidayingxiangledianliqiyegongdiananquanxinghekekaoxing，quefajiaoweiyouxiaodezaixianzhilifangfayupeitaoshebei。
  二、傳統電能質量治理分別針對電壓、諧波、無(wu)功(gong)等(deng)單(dan)一(yi)指(zhi)標(biao)，每(mei)項(xiang)指(zhi)標(biao)均(jun)有(you)對(dui)應(ying)的(de)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)和(he)治(zhi)理(li)裝(zhuang)置(zhi)，設(she)備(bei)與(yu)信(xin)息(xi)資(zi)源(yuan)孤(gu)立(li)，未(wei)考(kao)慮(lv)指(zhi)標(biao)間(jian)相(xiang)互(hu)影(ying)響(xiang)，缺(que)乏(fa)綜(zong)合(he)協(xie)調(tiao)控(kong)製(zhi)策(ce)略(lve)和(he)在(zai)線(xian)評(ping)估(gu)與(yu)治(zhi)理(li)仿(fang)真(zhen)手(shou)段(duan)，治(zhi)理(li)無(wu)序(xu)且(qie)具(ju)有(you)盲(mang)目(mu)性(xing)，治(zhi)理(li)的(de)科(ke)學(xue)性(xing)與(yu)準(zhun)確(que)性(xing)不(bu)足(zu)。
  三、在zai諧xie波bo量liang值zhi傳chuan遞di方fang麵mian，常chang規gui的de諧xie波bo信xin號hao發fa生sheng方fang法fa難nan以yi滿man足zu高gao峰feng值zhi係xi數shu信xin號hao高gao保bao真zhen穩wen定ding輸shu出chu的de需xu要yao，同tong時shi諧xie波bo檢jian定ding裝zhuang置zhi設she計ji和he製zhi造zao技ji術shu被bei國guo外wai企qi業ye壟long斷duan，價jia格ge居ju高gao不bu下xia。
  四、因諧波監測設備的測量頻率範圍普遍低於2．5千赫茲，無法滿足高頻監測要求，信息兼容性差，實時同步監測和準確分析困難；諧波治理裝置檢測控製算法易造成各次諧波相移不一致，補償誤差大；寬頻帶諧波測量時，測量信號誤差較大，嚴重影響測量精度。
  2 攻克電能質量監測與治理關鍵技術
  項目團隊通過理論分析、關鍵技術研究及實驗驗證，在低壓負荷在線換相、電能質量治理決策支持、諧波量值準確傳遞和廣域動態諧波監測治理方麵取得重要突破，取得了係列電能質量監測與治理關鍵技術研發成果。構建的集監控係統、治理方法與設備、技術標準為一體的電能質量監測與治理技術體係，極大促進了我國智能電網電能質量的有效提升。
  一、低壓負荷在線智能換相技術
  項xiang目mu團tuan隊dui發fa明ming了le可ke以yi自zi動dong實shi施shi低di壓ya負fu荷he在zai線xian調tiao相xiang的de操cao作zuo方fang法fa和he智zhi能neng型xing低di壓ya負fu荷he在zai線xian換huan相xiang裝zhuang置zhi，該gai裝zhuang置zhi充chong分fen融rong合he了le機ji械xie開kai關guan和he電dian力li電dian子zi器qi件jian的de優you良liang性xing能neng，滿man足zu可ke控kong性xing、實時性、在線性、無衝擊性和無損性等功能需求，實現了低壓負荷在線相序自動調整，解決了依靠人工調整負荷不安全、不及時、不準確等問題。
  團隊研製的廣義電能質量控製終端，集無功補償、有載調壓、有載調容等功能於一體，可實現數據采集、信號處理及實時協調控製，有效解決了配電台區多種因素引起的低電壓問題。
  二、電能質量監控與治理決策支持技術
  項目團隊提出了集多功能控製操作的電能質量監控方法，綜合解決配電台區配電變壓器空載損耗大、功率因數低、電壓越限和三相負荷不平衡等問題，提升低壓配電網經濟運行水平，提高管理效率，改善供電質量，實現了電能質量綜合控製。
  團隊研發的電能質量監控與輔助管理決策支持平台係統，通過電能質量在線仿真與決策，實現對電能質量的現狀分析、單點治理、協調治理、仿真查詢和輔助管理決策支持功能，有效解決了監測係統功能單一、信息孤立以及電能質量綜合治理決策工具缺乏等問題，提高了電能質量綜合治理的準確性和有效性。
  三、諧波量值準確傳遞技術
  項目團隊提出的一種諧波信號發生方法，實現了100ciyineibiaozhunxinhaofasheng，yanzhichudadaoyuguowaitongleichanpinxiangdangdejishuzhibiaodexiebogonglvyuanjixiebobiaozhunbiao，jiejuelexiebojiandingzhuangzhigaozhunqueduyudichengbenkongzhidemaodun。
  團隊提出的多重平均自適應諧波分析算法，提高了諧波分析準確度，達到國際計量局（BIPM）頒布的各國最高諧波校準測量能力（CMC）世界前列；研製的電能表檢定裝置可準確計算出計量誤差，解決了標準諧波信號準確發生、計量及監測設備準確賦值等問題。
  四、廣域動態諧波監測治理技術
  項目團隊提出的分頻段采樣同步控製方法，實現了多諧波源複雜工況下的準確監測與評估；提出的基於快速傅裏葉變換的諧波電流補償方法，能夠保證諧波電流補償精度。
  團隊研製了0．4千伏～35千伏係列諧波治理裝置，構建了首套廣域同步諧波監測係統，解決了諧波快速跟蹤與精確補償的難題。
  3 項目應用
  成效顯著
  項目研發的裝置和係統已得到推廣，用於電力、質監係統的34家省級以上計量技術機構，覆蓋27個省、747座電氣化鐵路牽引站、27座換流站以及新能源發電場、配電網，監測點達10897個，發現140座電氣化鐵路牽引站存在諧波超標現象，解決敏感用電設備不能正常運行問題30餘起，解決2203．7萬戶低電壓問題。
  項目成果的應用有效改善了電網和廣大用戶的電能質量，為集成電路、精密製造、紡織等行業提供優質電源，提高了企業生產效率和產品合格率，降低了電能質量問題造成的經濟損失，取得了良好的社會效益。

科技創新促進智能電網電能質量提升