【涨知识】浅谈未来智能电网下的电能质量

       电能质量扰动，专业而言指的与理想电压电流的偏差偏离，这样带来扰动，电磁干扰，如果扰动对设备有负面影响，不必要的保护动作，运行性能下降，损毁，寿命减少，这一类产生干扰了，就是电能干扰。未来电网是否有更多干扰？

　　中国电力科学研究院电力电子研究所主任王同勋，做了关于电能质量与发展的报告，分析了未来电网和智能电网环境下的电能质量的趋势。

　　目前国标针对电能质量扰动的类型是有几大类，电压质量相关的有电压偏差，电压谐波，还有不平衡度，另外就是波动，另外还有电流相关电流的谐波，电流不平衡度，现在新出的国标关于电能质量扰动。关于电磁兼容/电能质量标准的目标，保证电磁兼容性的高概率，同时不产生影响其他任何设备的干扰这样一种能力。这样的话它就包括两个方面的要求，一个就是说你这个设备运行过程当中，你不能发射干扰，就是你的发射量在一定范围内。另外你具备一定能力，在有干扰情况下有正常工作，不受干扰工作，一个是发射一个是耐受，这是两方面要求，现在标准体系里面针对设备也是提这两方面的限制。关于影响干扰概率的因素一个是发射方面一个是抗扰还有干扰传播方面的三个因素。后面讨论新变化也是从这三方面探讨。

　　微网环境下的光伏、风电、电动汽车都是未来智能电网下一些新的设备，这些设备主要特点通过电力电子装置或者电力电子变流器来并入电网，就会带来一系列的问题。另外现有设备升级，节能设备，另外就是小型设备的规模化，智能电网相关一些技术，像电力载波通信，它是用比较高的频率大概50到120KHz的载波频率进行通信。另外电网侧应用的电池储能，另外还有一些配电网的控制技术，像无功电压的控制技术，还有网络重构技术，这些都会对电能质量造成一些影响。主要影响一个是常规一些谐波，3、5、7、9、11这些依然存在，突出特点就是其他频段谐波问题或者扰动再增加，像高频谐波，电力电子装置开发频率，还有较高奇数次谐波，高次又是奇次谐波问题。另外就是间谐波问题，对补偿带来一些挑战。另外就是单相设备小容量的大规模的这类设备，会引起不平衡的问题。

　　电压变动

　　电压快速波动这一类问题在增多，一方面由于新的技术，频繁进行控制，控制过程当中会产生电压扰动。第二方面设备抗扰能力，芯片制造或者汽车加工，还有一些电子设备它对电能质量扰动耐受能力，或者供电质量要求在提高，其实说明抗扰能力有待提高。表现在变流器这方面可控变流器广泛应用它的抗扰特性跟之前不控整流的差异性。另外提到节能灯具闪变特征跟我们现在国标电压波动闪变这个标准，当时定的标准都是基于对白炽灯的影响，现在看来常规的间谐波对节能灯的作用和这个对白炽灯的作用差别是很大的。白炽灯可能是对电压的有效值的波动比较敏感，但是现在LED和紧凑型灯具对电压峰值波动比较明显。

       新型设备

　　电动汽车充电站、电力线载波通信，原来以前这种5K到150K之间的谐波比较少，不在它的工作范围内，现在这种谐波变大了，它对电力载波的影响问题。另外就是传播途径，电网也在发生变化。如果分布式电源增多了，渗透率比较高的情况下，可能大部分通过本地解决电力供应问题，这样输电网相对会弱一些，这样表现出来，这是分析图形，输电网变弱，配电网变强，输电线路电缆化，低压电网的电容性元件增多也是影响电磁兼容的一个因素。针对上面这些问题IEC77A工作组，因为77A针对电磁兼容低频现象专门的技术委员会，因为电磁质量问题属于低频传到干扰这个范畴的。它这个委员会有几个工作组第一个工作组关注谐波问题，第二个工作组关注电压变动。第六个工作组低频抗扰度实验。第八个工作组与网络频率有关的电磁干扰。针对分布式电源分散电源抗扰发射评估的导则，另外涉及到现有技术报告的修订中考虑了具有波动和不平衡特点的分布式电源。关于2到150KHz扰动兼容水平，现在进度比较缓慢，这个问题是比较新的问题又比较复杂，它需要开展工作一个扰动传播，还有高频谐波的叠加问题。刚才说的是IEC开展相关工作。

　　电能质量

　　CIGE/CIREDGWGC4.24，C4.24“与未来电力网络相关联的电能质量和EMC问题”，是2015年成立的CIGRE和CRIED联合工作组。目前进度形成这样技术手册这样一个大纲，后面再针对这个大纲进行公布，我现在介绍一下它的大纲情况。它包括11个部分。第二章主要介绍电力电子技术新进展。包括电力电子变流器拓扑、控制方式，不同拓扑对电能质量的影响。另外发电与储能中的电力电子技术，风电、卫星燃气轮机、光伏、然电池、飞轮、电池等。输电网的电力电子技术，直流输电、FACTS。配电网的电力电子技术。

　　关于智能电网与电能质量问题，智能电网运行指标还有新型的电能质量扰动。还有低压直流电网电能质量，电能质量大数据。第四章关于干扰概率的变化，发射增加，抗绕能力下降，传播增强。第五章探讨微电网与电能质量问题。这个微网孤岛/并网模式下电能质量有差异。单一或多功能治理设备。孤岛模式下逆变器的运行，并网与离网它的电能质量，直流微网与交流电网的融合问题，独立运行的相关问题。六、七、八章是电压无功控制和电能质量的影响问题。第七章是配网重构与电能质量，包括故障后的配网重构，非故障时的配电网重构，以及电能质量指标。第八章是需求侧管理与电能质量，重点关注需求侧管理对电能质量的影响，通过需求侧管理一个是降低发射，提高抗扰。第九章关于新型测量技术针对新型扰动肯定要制定新的测量方法，包括一个监测点的配制原则，涉及到的一些测量环境，智能站里头用的IED来的是数字信号这一类的问题，软件方面就是测量方法，包括数据后处理，还有新的指标一些测量方法的问题。另外他们还关注数据的处理和存储以及数据安全的问题。第十章新型抑制技术和治理问题。目标就是为了减少发射，另外就是提高电网运行改善抗扰能力，手段从用户侧一个传统的咱们说治理设备，另外就是你提高设备本身抗扰能力。电网侧就是提高短路容量。针对电能质量治理对象可能就是电压幅值相干的、谐波、高频谐波、不平衡、电压波动和闪变。最后涉及电能质量与经济性，电能质量损失增加，损失的评估计算，另外就是损失责任分担，然后就是市场机制，这是后续工作组开展的工作。