精机热加工厂电能质量分析与治理方案研究

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1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.分类号 密级 UDC注1 学 位 论论 文精机热加工工厂电能能质量分分析与 治理方案案研究（题名和副副题名）张文强（作者姓名名）指导教师姓姓名 杨 伟 副副教授 企 业 导导 师 高高级工程程师 申请学位级级别 工程硕硕士 专专业名称称 电力系系统及其其自动化化 论文提交日日期 20112.12 论文文答辩日日期 学位授予单单位和日日期 南 京京 理 工 大大 学 答答辩委员员会主席席 评评阅人 年 月月 日注1：注明明国际际十进分分类法UUDC的的类号。工

2、程硕士学学位论文文热加工厂电电能质量量的分析析与治理理方案研研究作 者：张张文强指导教师：杨 伟 副教教授 高级级工程师师南京理工大大学2012年年12月M.SC.Dissserrtattionnpowerr quualiity anaalyssis andd maanaggemeentByZhangg Ween QQianngSuperrvissed by Asssociiatee Prrof. Yangg Weei S. E. Nanjiing Uniiverrsitty oof SScieencee & TecchnoologgyDecemmberr, 220122工程硕士学位论文 电能

3、质量的分析与治理研究声 明本学位论文文是我在在导师的的指导下下取得的的研究成成果，尽尽我所知知，在本本学位论论文中，除除了加以以标注和和致谢的的部分外外，不包包含其他他人已经经发表或或公布过过的研究究成果，也也不包含含我为获获得任何何教育机机构的学学位或学学历而使使用过的的材料。与与我一同同工作的的同事对对本学位位论文做做出的贡贡献均已已在论文文中作了了明确的的说明。研究生签名名： 年 月 日 学位论文使使用授权权声明南京理工大大学有权权保存本本学位论论文的电电子和纸纸质文档档，可以以借阅或或上网公公布本学学位论文文的全部部或部分分内容，可可以向有有关部门门或机构构送交并并授权其其保存、借借阅

4、或上上网公布布本学位位论文的的全部或或部分内内容。对对于保密密论文，按按保密的的有关规规定和程程序处理理。研究生签名名： 年年 月 日73工程硕士学位论文 精机热加工厂电能质量的分析与治理研究摘 要电能质量关关系到整整个电电电力系统统安全、稳稳定、经经济、可可靠运行行。随着着国民经经济的高高速发展展，大量量电力电电子设备备和非线线性负荷荷在电力力系统中中的应用用，注入入电网中中的谐波波越来越越来，对对电网及及用电设设备造成成了很大大的危害害，致使使电能质质量不断断恶化，甚甚至恶化化电网的的运行状状况。随随着电力力部门及及电力用用户对电电能质量量的要求求越来越越高，因因此有效效的治理理电网中中的

5、谐波波，提高高电能质质量变得得尤为重重要。论文首先阐阐述了电电能质量量的基本本内容，谐谐波的基基本概念念以及国国内外对对谐波的的研究现现状；然后对对谐波的的来源、主主要危害害、评判判标准进进行了详详细的阐阐述，概概述了治治理谐波波的相关关方法；针对某某热加工工厂现状状，建立立系统仿仿真模型型，分析了了系统两两段母线线分列和和并列运运行时的的电能质质量相关关指标，其中的的谐波电电流、谐谐波电压压和功率率因数存存在不合合格问题题；在此此基础上上，设计了了治理方方案，采采用静止止无功发发生器(SVGG)和无无功补偿偿装置(FC)在母线侧侧进行补补偿，计算了了相应的的补偿容容量和相相应的装装置的配配置

6、参数数；通过CYYME PSAAF仿真真软件对对系统模模型进行行了仿真真，结果表表明补偿偿后的系系统母线线侧的谐谐波电流流、谐波波电压和和功率因因数均满满足要求求。因而而该方法法对消除除谐波，改善电电能质量量有实际际意义。关键词：电电力系统统；电能能质量；谐波；SVGG；CYMME PPSAFFABSTRRCTThe ppoweer qquallityy reelattes to thee whholee ellecttricc poowerr syysteem ssafeety, sttabiilitty, ecoonommic andd reeliaablee opperaatioon.

7、Witth tthe higgh-sspeeed ddeveeloppmennt oof nnatiionaal eeconnomyy, aa laargee nuumbeer oof ppoweer eelecctroonicc eqquippmennt aand nonnlinnearr looad havve bbeenn apppliied in thee poowerr syysteem .Morre aand morre hharmmoniic wwavee innjecctinng iintoo thhe eelecctriic nnetwworkk, ccausses gree

8、at harrm tto tthe eleectrric equuipmmentt, ddeteerioorattes thee poowerr quualiity , aand worrsenns tthe opeerattionnal staatuss off thhe ppoweer ggridd. AAs tthe eleectrric powwer depparttmennt aand powwer useers to powwer quaalitty rrequuireemennts morre aand morre hhighh, eeffeectiive mannageemen

9、nt iin tthe griid hharmmoniic aand goood ppoweer qquallityy iss paartiicullarlly iimpoortaant.This papper foccusees oon tthe theeme of powwer quaalitty. Firrstlly, thhis papper exppounnds thee baasicc coonteentss off thhe ppoweer qquallityy, tthe bassic connceppt oof tthe harrmonnic wavve aand thee

10、reeseaarchh sttatuus aabouut hharmmoniic wwavee att hoome andd abbroaad. Theen ddesccribbe tthe harrmonnic souurcee, mmainn haazarrds andd evvaluuatiion criiterria in dettaill. Summmarrizee thhe rrelaatedd appprooachhes of thee haarmoonicc maanaggemeent. Inn viiew of preesennt ssituuatiionss off soo

11、me theermaal pproccesssingg faactooriees, esttabllishh thhe ssysttem simmulaatioon mmodeel. Anaalyssisiing thee siituaatioon, twoo buusess arre iin tthe parrse opeerattionn or thee paaralllell opperaatioon, it cann bee fooundd thhat currrennt harrmonnicss, hharmmoniic vvolttagee annd ppoweer ffactto

12、r aree noot qquallifiied. Usse SSVG andd FCC too coompeensaate on thee buus ssidee inn thhis papper, annd ddesiign thee coorreespoondiing commpennsattionn caapaccityy annd tthe corrressponndinng ddeviice connfigguraatioon pparaametterss.Finallly, siimullatee thhe ssysttem moddel by thee CYYME PSAAF

13、ssimuulattionn sooftwwaree. TThrooughh obbserrvinng tthe simmulaatioon wwaveeforrm, it cann bee fooundd thhat harrmonnic currrennt aand harrmonnic volltagge aand powwer facctorr off thhe bbus sidde ddo mmeett thhe rrequuireemennts. Thhe ssimuulattionn reesullts shoow tthatt thhis metthodd iss raatio

14、onall annd eeffiicieent, ellimiinattingg haarmoonicc haave praactiicall siigniificcancce, andd immproovinng tthe quaalitty oof ppoweer.Key wwordds: powwer sysstemm; ppoweer qquallityy; hharmmoniic wwavee; SSVG; CYYME PSAAF目 录摘 要IABSTRRCTII1 绪论11.1 课课题的研研究背景景与意义义11.2 电电能质量量11.2.11 电能能质量概概述11.2.22 电能能

15、质量特特点21.2.33 电能能质量问问题的起起因21.3 谐谐波的相相关概念念31.4 国国内外谐谐波研究究现状31.4 .1国外外谐波研研究现状状31.4.22 国内内谐波研研究现状状41.5 论论文的主主要工作作42 电能质质量理论论62.1电能能质量的的定义62.1.11 电压偏偏差62.1.22 频率偏偏差62.1.33 电压压波动和和闪变62.1.44 三相相电压不不平衡72.1.55 谐波波含量72.2 谐谐波的检检测与分析72.2.11 谐波的的主要危危害和影影响82.2.22 谐波分分析方法法82.2.33 谐波的的治理及及改善措措施82.3 SSVG的的工作原原理与控控制8

16、2.3.11SVGG的优点点92.3.22SVGG应用对对象92.4 本本章小结结93 精机热热加工厂厂电能质质量现状状分析103.1 仿仿真软件件背景介介绍113.2 AA、B两段母母线并列列运行时时的电能能质量问问题123.2.11 谐波波电流133.2.22谐波电电压163.2.33 功率因因数183.3 AA、B两段母母线分列列运行时时的电能能质量问问题193.3.11谐波电电流193.3.22 谐波电电压213.3.33 谐波电电流243.4 本本章小结结254 治理方方案设计计264.1补偿偿容量的的确定264.2 A、B段母线线电能质质量治理理装置的的配置参参数264.3 本本章

17、小结结275精机热加加工厂治治理后电电能质量量分析285.1 治治理效果果分析（A、B两段母线并列运行时）285.1.11 谐波电电流285.1.22 谐波电电压305.1.33 功率因因数345.2 治治理效果果分析（A、B两段母线分列运行时）345.2.11 谐波波电流345.2.22 谐波电电压365.2.33 功率因因数395.3 滤滤波器安安全性分分析405.3.11 过电电流校验验405.3.22 过电电压校验验405.3.33 运行安安全稳定定性415.4 本本章小结结436 总结与与展望44致 谢45参考文献461 绪论1.1 课课题的研研究背景景与意义义一个理想的的电力系系统

18、常常常以恒定定的频率率和要求求的电压压，按照照正弦波波的形式式，向用用户提供供电能。但但是在实实际的应应用中，由由于在输输送过程程中各种种各样的的干扰或或者影响响，电能能受到了了破坏，所所以在用用户端接接受到的的电能常常常会发发生畸变变。在当当前，由由于不对对称负荷荷的增加加，冲击击性负荷荷的增加加，使得得影响电电能质量量的因素素越来越越多，从从而引起起电能质质量越来来越差。 电电能质量量不仅与与发电、输输电和供供电系统统有关，其其还和电电网中的的非线性性负荷有有关，为为了降低低生产过过程中由由于电能能质量差差引起的的生产损损失和因因此而造造成的事事故，所所以加强强电能管管理变成成越来越越重要

19、。在电能质量量的多项项指标中中，受干干扰性负负荷影响响最普遍遍的是谐谐波。随随着非线线性负荷荷的快速速增长，电电网的谐谐波水平平也在不不断提高高。由于于谐波干干扰引起起的电气气设备异异常和事事故有逐逐年增加加的趋势势。谐波波对电网网的污染染，危及及到各种种用电设设备的运运行安全全和使用用寿命，因此，研研究和分分析谐波波产生的的原因、危危害和抑抑制谐波波的措施施具有重重要的实实际意义义1-2。1.2 电电能质量量电能是一种种清洁、高高效的能能源，是是社会经经济快速速发展的的重要物物质保证证，是各各种高新新技术，尤尤其是信信息技术术应用的的前提。近近年来，随随着现代代科学技技术的不不断发展展和电力

20、力市场的的不断的的完善，各各种电力力用户对对电能质质量的要要求也越越来越高高，对电电能应用用过程中中出现的的各种质质量问题题越来越越重视。随随着电力力市场的的形成和和推进，电电力用户户不仅对对电力数数量有不不断的增增长需求求，对电电能质量量的要求求也越来来越高。为为用户提提供安全全、可靠靠、清洁洁的电力力能源成成为电力力部门获获取利润润的先决决条件，也也是实现现良好的的社会效效益的唯唯一手段段，因此此，电能能质量的的好坏直直接关系系到电力力工业在在内的工工商业系系统，乃乃至整个个国民经经济的发发展前景景，具有有不可忽忽略的实实现意义义和战略略意义4。本节将将就电能能质量相相关问题题做一简简要介

21、绍绍。1.2.11 电能质质量概述述一个理想的的电力系系统应以以恒定频频率(550Hzz)的正正弦波形形，按规规定的电电压水平平对用户户供电。在在三相交交流电力力系统中中，各相相的电压压和电流流应处于于幅值大大小相等等，相位位相差1120度度的对称称状态。由由于系统统各元件件(发电机机、变压压器、线线路等)参数并并不是理理想线性性或对称称的，负负荷性质质各异且且随机变变化，加加之调控控手段的的不完善善以及运运行操作作、外来来干扰和和各种故故障等原原因，这这种理想想状态实实际上并并不存在在，由此此产生了了电网运运行、电电气设备备和用电电中的各各种各样样的问题题，也就就产生了了电能质质量的概概念。

22、但但迄今为为止，对对电能质质量的技技术含义义还存在在着不同同的认识识5。电能质量可可用电网网谐波、电电压波动动和闪变变、三相相不平衡衡度等指指标来表表示。目目前还没没有一个个统一的的电能质质量标准准。IEEC标准准对电能能质量的的定义为为：电能能质量是是指供电电装置在在正常工工作情况况下部中中断和干干扰用户户使用电电力的物物理特性性。文献献6给出了了一个比比较直观观的不合合格电能能质量的的定义：导致用用户设备备故障或或不能正正常工作作的电流流、电压压或频率率偏差。1.2.22 电能能质量特特点由于电能的的特殊性性，电能能质量有有以下几几个特点点。（1） 动态性：电电能的生生产、传传输、供供电和

23、消消耗是一一个整体体，它一一直维持持动态平平衡，当当系统的的结构发发生变化化时，当当负荷的的状态发发生变化化时，电电能状态态都将跟跟随着变变化，在在系统中中，地点点不同、时时刻不同同时，电电能质量量的指标标通常也也不相同同。（2） 相关性：由由于现今今电源技技术的局局限性，产产生的电电能还不不能够被被大量储储存，所所以电能能的生产产、传输输、分配配和消耗耗都是同同时进行行的，当当其中一一处电能能质量不不达标时时，与其其相关的的设备都都会受到到影响。（3） 潜在性：由由于电力力系统非非常复杂杂，也就就造成了了电能在在传输过过程中，受受到的扰扰动和破破坏具有有很大的的不确定定性，当当电能质质量下降

24、降时，其其对系统统设备的的损坏有有时不能能立刻表表现出来来，为系系统的安安全运行行埋下了了隐患。（4） 整体性：为为了获得得良好的的电能质质量，不不仅需要要供电方方能够提提供优质质的电能能，还需需要使用用方和设设备方的的同力协协作，只只有各方方都自觉觉遵守相相关的标标准和协协议，对对电能进进行有效效的管理理，才能能是电能能保持了了良好的的状态。 此此外，电电能还具具有传播播性、复复杂性等等特点。1.2.33 电能能质量问问题的起起因造成当前电电能质量量问题主主要有以以下两个个方面的的原因：（1） 电力负荷构构成的变变化。随随着科学学技术的的发展，越越来越多多的非线线性负荷荷被应用用到电网网中，

25、例例如：大大规模电电力电子子应用装装置（节节能装置置、变频频设备等等）、大大功率的的电力拖拖动设备备、直流流输电装装置、电电化工设设备（化化工、冶冶金企业业的整流流）等其他非非线性负负荷。另另外，还还存在很很多快速速变化的的冲击性性负荷：如摩天天大厦的的高速电电梯、动动车组及及其变化化负荷7-99。（2） 大量谐波注注入电网网。在对对非线性性负荷和和冲击性性负荷的的电力设设备进行行控制时时，常常常会伴随随着大量量的谐波波电流的的产生，进进而使电电网中的的谐波电电压越来来越多，最最终引起起电压发发生严重重畸变。所所以，随随着大量量非线性性和冲击击性负荷荷的使用用，电网网的安全全性变的的越来越越差

26、，严严重危害害了电网网中设备备的安全全使用10-12。1.3 谐谐波的相相关概念念提供给用户户电压，其其波形是是评价电电能质量量好坏的的一个重重要标准准。良好好的电压压波形应应该是正正弦波，当当用户端端收到的的电压波波形不是是正弦波波时，就就认为其其实不标标准的，或或者说该该电压发发生了畸畸变。一一般该波波形中用用谐波的的含量来来表示畸畸变的程程度。为为了能够够有效的的分析谐谐波，所所以谐波波的概念念便由此此而提出出了。谐谐波通常常用基波波频率的的倍数来来衡量，当当其为基基波频率率的几倍倍时，就就称为几几次谐波波。例如如，当基基波频率率取500Hz时时，如果果该谐波波为1550Hzz，就称称该

27、谐波波为三次次谐波，图1.1及图1.2表示了两种频率波形的叠加过程13。 图1.1谐谐波波形形 图1.2 谐谐波波形形1.4 国国内外谐谐波研究究现状1.4 .1国外外谐波研研究现状状关于THDDU的标标准，每每个国家家给出的的规定基基本上都都差不多多，比如如前苏联联，该国国对THHDU给给出了两两个标准准，分别别为正常常允许值值和最大大允许值值。而AAmerricaa不仅对对公共电电网给出出了THHDU的的标准外外，还对对特殊的的用户给给出了TTHDUU的标准准值。国国际电工工委员会会对正常常允许值值和最大大允许值值分别作作了如下下定义：正常允允许值，电电网在正正常运行行的情况况下，一一整日

28、内内九成五五的时间间不允许许超过的的限制值值；最大大允许值值，在电电压发生生事故时时，电网网保持运运行时不不能超过过的限制制值。此此外，国国际电工工委员会会给出了了高、中中、低电电压的谐谐波电压压兼容值值。如表表1.11所示：表1.1 IECC规定系系统的谐谐波电压压兼容值值奇次谐波（非非3的倍倍数） 奇次谐谐波（33的倍数数）偶次谐波谐波次数h谐波电压% 谐波次数数h谐波电压%谐波次数h谐波电压%5635227591.541113.5150.360.5133210.280.5172210.2100.5191.5120.2231.5120.2251.5250.2+112.55/h1.4.22

29、国内内谐波研研究现状状我国也颁布布了相关关的谐波波标准，标准中对谐波电压和谐波电流都做出了如下规定，见表1.415-16。表1.4 公用用电网谐谐波电压压(相电压压)限制制值网标称电压压（KV）电压总谐波波畸变率率（）各单次谐波波电压含含有率（）奇次偶次0.385.04.02.06104.03.21.6353.02.41.21102.01.60.8该标准不但但规定了了用户注注入电网网的谐波波值，而而且还规规定了位位于同一一个公共连连接点的的每个用用户向电电网注入入的谐波波电流允允许值按按此用户户在该点点的协议议容量与与其公共共连接点点的供电电设备容容量之比比进行分分配，以以体现供供配电的的公正

30、性性 177-200。1.5 论论文的主主要工作作论文以连云云港通能能精机有有限责任任公司电电能质量量项目为为依托，主主要研究究了电力力系统中中谐波的的分析和和治理方方法，从从研究电电力系统统电能质质量分析析和治理理入手，明明确了论论文的实实际意义义。论文文研究了了静止无无功发生生器（SSVG）在在谐波治治理中的的应用，并并采用CCYMEE PSSAF仿仿真软件件对系统统模型进进行了仿仿真分析析，得出出相关结结论。本文的主要要工作如如下：（1）阐述述电能质质量的定定义、源源来、重重要性，分分析了电电能质量量的评价价体系和和国内外外研究现现状。（2）研究究电力系系统中谐谐波的来来源、分分类、对对

31、电力系系统带来来的危害害、以及及治理的的方法。阐述SVG的结构、优点及其在在电力系统中的应用。（3）分析析了精机热热加工有有限责任任公司在在没有加加补偿时时的电能能质量相相关指标标，其中中的谐波波电流、谐波电电压及功率因因数存在在不合格格问题；（4） 设设计了基基于无功功补偿(FC)和无功功发生器器(SVVG)的的补偿方方案，确确定了补补偿容量量和治理理装置的的配置参参数；（5）运用用CYMME PPSAFF软件对对系统进进行仿真真，验证证了加补偿偿后系统统母线侧侧谐波电电流、谐谐波电压压和功率率因数全全部合格格，表明明了治理理方案的的合理有有效。2 电能质质量理论论2.1电能能质量的的定义电

32、能质量主主要包括括五个方方面的指指标：（11）电压压偏差；（2）频频率偏差差；（3）电压压波动和和闪变；（4）三相相电压不不平衡；（5）谐谐波含量量。其中中前二者者基本取取决于供供求平衡衡关系，后后三者不不但与电电力系统统有关，而且与用户负荷性质有关13。2.1.11 电压压偏差电压偏差就就是，由由电力网网的电压压损耗引引起的电电力网首首末端电电压与其其额定电电压的差差值，通通常是以以其与电电力网的的额定电电压的百百分数来来表示，即即为 U=U-UNUN100% （22.1）式中，U电电压偏差差；U实际际电压；UN额定定电压。在系统运行行中，如如果电压压的偏差差太大，会会影响工工农业产产品的质

33、质量和产产量，损损坏设备备，甚至至引起毁毁灭性的的“电压压崩溃”，造造成大面面积的停停电。电电压偏差差对系统统和用户户端都会会产生影影响。2.1.22 频率偏偏差频率偏差是是指电网网频率对对于额定定频率的的偏离程程度，一一般用百百分比表表示即： f=f-fNfN100% （2.2）式中，f频频率偏差差；f实际际频率；fN额定定频率。2.1.33 电压压波动和和闪变电压波动是是指工频频电压包包络线的的一系列列变动或或周期性性变化。通常使用用相邻两个电压波形的峰值之差和额定电压比值表示。电压闪变是指人眼对由电压波动所引起的照明异常而产生的视觉感受，通常以白炽灯的光通量作为判断。衡量电压波波动的表表

34、达式为为： Ut=Umax-UminUN100% （2.3）式中，Umax、Umin分分别为工工频电压压调幅波波的相邻邻两个极极值电压压（或均均方根值值）。规规定电压压变化率率大于每每秒百分分之零点点二时为为电压波波动，否否则视为为电压偏偏差。由于电压波波动引起起人眼对对灯闪的的感觉称称为闪变变，用下下式表示示： U10=af2uf2 （2.4）式中，af电电压调幅幅波中频频率为ff的正弦弦分量视视感度加加权系数数，它用用来反映映人眼对对电压调调幅波中中各种频频率成分分的敏感感程度；Uf电压压调幅波波中频率率为f的的正弦分分量的幅幅值。2.1.44 三相相电压不不平衡在电力系统统的实际际运行中

35、中，由于于诸多不不平衡因因素的存存在，使使得电力力系统一一般都处处于不平平衡的运运行状态态下。三相不平衡衡度的度度量可用用下式表表示： u=U2U1100% （2.5）式中，U2三三相电压压用对称称分量分分解后的的负序分分量的幅幅值；U1三相电电压用对对称分量量分解后后的正序序分量的的幅值电力系统中中三相电电压的不不平衡主主要是由由负荷不不平衡、系系统三相相阻抗不不对称以以及消弧弧线圈的的不正确确调谐引引起的。2.1.55 谐波波含量谐波含量，就就是各次次谐波的的平方和和开方。谐谐波电压压含量为为： UH=h=2Uh2 （2.6）谐波电压总总畸变率率为： THDU=UHU1100% （22.7

36、）第h次谐波波电压含含有率为为： HRUh=UHU1100% （2.8）上述三定义义同样适适用谐波波电流。2.2 谐谐波的检检测与分分析随着国民经经济的不不断发展展，越来来越多的的换流设设备被用用到社会会生产和和社会建建设中，与与此同时时，随着着家庭收收入的提提高，越越来越多多的大、小小家电走走进了千千家万户户，由此此便带来来了大量量的非线线性设备备接入到到电网中中，使得得注入电电网中的的谐波电电流越来来越多，从从而导致致了电网网中的电电压畸变变日益增增加。所所以，消消除电网网中的谐谐波含量量，降低低由于谐谐波带来来的各种种事故和和损失，保保证电网网的稳定定运行，变变得刻不不容缓。14-16。

37、2.2.11 谐波波的主要要危害和和影响1）谐波对对低压开开关设备备的影响响对于断路器器来说，由由于谐波波电流的的影响，在工作中它们都有可能造成误动作。2）谐波对对并联补补偿电容容器的影影响当电网存在在谐波时时，投入入电容器器后其端端电压增增大，通通过电容容器的电电流增加加的更大，使使电容器器损耗功功率增加加。3）谐波对对旋转电电机的影影响引起附加损损耗，产产生机械械振动、噪噪声和谐谐波过电电压。此外，谐波波还对通信信、继电保保护和自自动装置置以及输电电线路的的产生影响响2.2.22 谐波波分析方方法谐波分析是是为了求求出各次次谐波的的幅值和和相角，对于不同类型的谐波，有不同的分析方法：对于稳

38、态谐波，可用快速傅立叶算法（FFT）、快速Hartley变换(FHT)和离散小波变换(DWT)；对于暂态谐波，可采用改进的FFT分析和小波变换方法。2.2.33 谐波波的治理理及改善善措施传统的谐波波抑制一一般有以以下几种种方法:第一种种从谐波波源本身身出发，采采用诸如如：增加加变流装装置的相相数或脉脉冲数、多重化化技术、脉宽调调制(PPWM)技术、高功率率因数变变流器等等技术，使谐波源不产生谐波或降低谐波源；第二种是外加滤波器，阻碍谐波源产生的谐波注入电网，或者阻碍电力系统的谐波流入负载端。此外，还可以采用同步调相机、并联电容器、静止无功补偿装置(SVC)等技术，当前像静止无功发生器 (ST

39、ATCOM)和统一潮流控制器(UPFC)等新技术也得到了充分的发展。2.3 SSVG的的工作原原理与控控制SVG系统统由变流流器、变变压器、电电抗器等等器件构构成主系系统，由由电压互互感器、电流互感器、检测电路、控制器、驱动电路、保护电路、检测器等构成二次系统，如图2.1所示。其中，变流器是静止无功发生器系统中的最核心器件。电压互感器、电流互感器起电气隔离主系统与二次系统的作用，是同步信号和指令信号的检测基础 46。图2.1 SVGG的系统统构成示示意图2.3.11SVGG的优点点启动冲击小小；动态响响应速度度快；优异的的谐波输输出特性性；占地面面积小；超强的的补偿能能力；高可靠靠性。此此外，

40、还还具有多多种补偿偿功能：抑制电电力系统统过电压压，改善善系统电电压稳定定性；提提高系统统暂态稳稳定水平平，减少少低压释释放负荷荷数量，并并防止发发生暂态态电压崩崩溃；动动态地维维持输电电线路端端电压，提提高输电电线路稳稳态传输输功率极极限；阻阻尼电力力系统功功率振荡荡；在负负荷侧，能能抑制电电压闪变变、补偿偿负荷不不平衡、提提高负荷荷功率因因数、滤滤除谐波波。2.3.22SVG应应用对象象SVG广泛泛应用于于石油化化工、冶冶金、电电力、煤煤炭、电电气化铁铁路、风风电厂以以及其他他具有或或者靠近近冲击性性负荷和和大容量量电动机机的工业业领域，可可以在节节能降耗耗、提高高电网安安全性和和稳定性性

41、、提高高电网功功率因数数、改善善电能质质量等方方面，发发挥重要要作用。2.4 本本章小结结本章首先介介绍了电电能质量量的常用用指标及及其检测测方法，然然后重点点介绍了了谐波的的起源、危危害、分分析方法法、和治治理措施施，谐波波的治理理是本文文的主要要内容，最后介绍了SVG的基本结构，结合SVG的相关优点，研究了SVG在电能质量方面的应用。3 精机热热加工厂厂电能质质量现状状分析连云港通能能精机热热加工有有限公司司位于连连云港市市崇川区区观音山山区，公公司主要要生产与与数控机机床相配配套的铸铸、锻、热热处理器器件；为为满足生生产需求求，新增增频感应应电炉、机机床、清清理机等等设备，这这些设备备在

42、运行行时，将将会产生生谐波、功功率冲击击和不平平衡干扰扰，所以以需要对对新接入入的负荷荷进行电电能治理理。根据项目提提供的资资料，用用户由1110kkV母线线单母线线供电，厂厂用主变变为2台台电压变变比为1110kkV/110kVV变压器器，主变变压器选选用三相相油浸自自冷式有有载调压压变压器器，接线线组别YYn,dd11,阻抗电电压为110.55%。110kVV为A段段、B段段两段母母线。电能质质量考核核点为钟钟秀变1110kkv母线线。一次次系统如如图3.1所示示：图3.1 一次系系统框图图10kV A段和和B段母母线存在在分列运运行及并并列运行行两种工工况，在在本方案案中，对对这两种种工

43、况分分别进行行仿真分分析。由由于本次次项目所所有负荷荷均由110kVV供电，因因此,需要同时时对100kV母母线各项项电能质质量进行行分析。本次项目的的主要谐谐波负荷荷为中频频炉的中中频电源源，根据据用户提提供的资资料，中中频电源源谐波含含量见表表3.11,3.2所示：表3.1 61000kWW中频电电源谐波波电流含含量：谐波次数57111317192325谐波电流含含量（%）1.721.110.480.310.130.10.990.99谐波电流值值（A）6.854.421.911.230.520.403.943.94表3.2 84000kWW中频电电源谐波波电流含含量：谐波次数5711131

44、7192325谐波电流含含量（%）1.711.060.410.250.120.110.940.78谐波电流值值（A）9.375.812.251.370.660.605.154.27注：由于以以上谐波波电流值值为中频频炉厂家家提供的的理论计计算值，实实际运行行时，谐谐波电流流会比上上表中的的数值大大，本文文中考虑虑按照11.5倍倍数值计计算谐波波电流。还有一部分分谐波来来自变频频驱动及及直流调调速的电电动行车车及机床床负荷，此此部分负负荷谐波波含量根根据工程程经验核核算，具具体谐波波电流含含量如表表3.3所示：表3.3 谐波电电流含量量谐波次数57111317192325谐波电流含含量（%）10

45、56421.51.51谐波电流值值（A）1478.45.62.82.12.11.4不采取补偿偿措施时时，根据据供电系系统参数数、负荷荷参数和和谐波电电流源参参数，建建立谐波波潮流计计算网络络，利用用国际流流行的仿仿真软件件PSAAF进行行仿真分分析。3.1 仿仿真软件件背景介介绍在A段母线线添加FFC装置置、B段段母线添添加SVVG装置置后，为为了验证证治理效效果，需需要对各各电能质质量指标标进行仿仿真计算算分析，本本文采用用的仿真真软件为为从加拿拿大进口口的CYYME PSAAF（PPoweer SSysttemss Annalyysiss Frrameeworrk）电力系系统分析析软件。C

46、YME为为一套专专业电力力工程软软件，它它以个人人计算机机及微软软窗口（Miccrossoftt Wiindoows）为操作作平台，具具有便利利性及亲亲和力，它它结合优优异的分分析能力力与先进进的界面面技术，是是当前电电力工程程软件中中，被公公认具有有高质量量及高信信赖的电电力工程程软件，它它被许多多电力公公司，工工业组织织、顾问问公司、研研究机构构及学校校等选为为电力系系统仿真真之标准准软件52。CYME PSAAF是一一个新的的整合性性电力系系统分析析软件系系列，它它主要是是从原有有的CYYME的的多个电电力系统统分析软软件加以以改版，采采模块化化设计并并整合而而得。它它的基本本架构系系独

47、立于于仿真模模块的型型态与数数量，这这些仿真真模块都都共用一一个集成成的电网网设备数数据库。PSAF可运行广泛的电力系统分析工作，如：电力潮流分析、紧急事故分析、电动机启动分析、短路故障分析、暂态稳定度分析、谐波分析等。PSAF 配备有有多个仿仿真模块块，可从从事广泛泛的电力力系统分分析工作作。目前前提供的的模块有有：PSSAF-FLOOW(电力潮潮流分析析)、AC-Conntinngenncy Anaalyssis(交流紧紧急事故故分析)、PSAAF-MMOTOORSTTARTT(电动机机起动分分析模块块)、PSAAF-FFAULLT(短路故故障分析析)、PSAAF-SSTABB(瞬时稳稳定

48、度分分析)、PSAAF-HHARMMO(谐波分分析)、PSAAF-LLINEE(单线图图绘制)，每一一成员(分析模模块)均有获获工业上上之应用用实证，以以及具有有现代化化模型与与求解法法则、技技巧的特特性，使使得其成成为工程程师及技技师们可可靠的工工程分析析工具。其中PSAAF-HHARMMO(谐波分分析)模块提供供完备的的电力系系统组件件(谐波波源)数数据库，并并可透过过图形化化之界面面应用至至状况分分析及影影响改善善工作上上，其以以MS Winndowws为操操作平台台，执行行电力系系统的谐谐波侵入入分析(harrmonnic pennetrratiion anaalyssis)。此模模块

49、可自自PSAAF-FFloww取得基基波的系系统状态态(funndammenttal freequeencyysysstemm sttatuus)作为谐谐波电压压、电流流失真(harrmonnic volltagge aand currrenntdiistoortiionss)的计算算基准，具具有单相相(sinnglee-phhasee)及全三三相(fulll tthreee-pphasse)两种模模型，且且具备解解析三项项及单相相谐坡影影响之功功能，也也可提供供完整之之IEEEE谐波波限制标标准，利利于状况况改善及及相关策策略拟定定之参考考，弹性性及容易易地分析析任何形形态的电电力公司司电网

50、、工工业电力力系统及及配电馈馈线的谐谐波问题题。软件件界面如如图3.2,33.3所示示：图3.2 软件界界面图3.3 软件界界面3.2 AA、B两两段母线线并列运运行时的的电能质质量问题题当A、B两两段母线线并列运运行时，考考核点的的各项电电能质量量问题如如下所示示：3.2.11 谐波电电流1.治理前前考核点点谐波电电流：不采取补偿偿措施时时，用户户考核点点的谐波波电流值值如下表表3.4所示示，考核核点的电电流曲线线如图33.4所示示。表3.4 考核核点1110kVV母线的的谐波电电流（AA）谐波次数负荷注入110kVV系统的的谐波电电流国标限值分析20.069.7930.254.6440.0

51、64.9055.545.11超标60.053.2673.394.22较大80.042.4590.032.61100.031.96111.953.27较大120.031.63131.282.92较大140.031.39150.031.55160.031.22171.022.28180.031.06190.442.04200.010.98210.011.14220.010.90232.651.71超标240.010.82252.581.55超标图3.4 不采取取措施时时1100kV母母线的电电流曲线线通过与谐波波电流国国标限值值对比，1110kkV总母母线的55次、225次谐谐波电流流超标， 7次

52、、111次、113次、117次、119次、223次谐谐波电流流较大。2.治理前前10kkV母线线谐波电电流：不采取补偿偿措施时时，A、BB段100kV母母线的谐谐波电流流值如下下表3.5所示示，A、BB段100kV母母线的电电流曲线线如图33.5所示示。表3.5治治理前AA、B段段10kkV母线线的谐波波电流（AA）谐波次数负荷注入AA段10kV系系统的谐谐波电流流负荷注入BB段10kV系系统的谐谐波电流流20.240.4630.951.8540.240.46520.640.360.190.37712.62224.68880.140.2890.090.19100.090.19117.2714.

53、233120.090.19134.759.31140.090.19150.090.19160.090.19173.817.45180.090.19191.633.2200.050.09210.050.09220.050.09239.8519.266240.050.09259.6118.799图3.5 不采采取措施施时A、BB段100kV母母线的电电流曲线线3.2.22谐波电电压1.治理前前1100kV母母线谐波波电压：不采取补偿偿措施时时，考核核点1110kVV母线的的谐波电电压值如如下表33.6所示示，考核核点1110kVV母线的的电压曲曲线如图图3.6所示示。表3.6 考核核点的谐谐波电压

54、压（%）谐波次数110kVV系统的的谐波电电压国标限值分析200.8合格30.011.6合格400.8合格50.51.6合格60.010.8合格70.431.6合格80.010.8合格901.6合格1000.8合格110.41.6合格120.010.8合格130.321.6合格140.010.8合格150.011.6合格160.010.8合格170.341.6合格180.010.8合格190.171.6合格200.010.8合格210.011.6合格220.010.8合格231.311.6较大240.010.8合格251.451.6较大THDu2.162超标图3.6 不采采取措施施时1110k

55、VV的电压压曲线由仿真结果果可知，1110kkV总母母线的谐谐波电压压总畸变变率为22.166%，超超过国标标限值，223次、225次谐谐波电压压较大。2.治理前前10kkV母线线谐波电电压：不采取补偿偿措施时时，A、BB段100kV母母线的谐谐波电压压值如下下表3.7所示示，A、BB段100kV母母线的电电压曲线线如图33.7所示示。表3.7 治理理前A、BB段100kV母母线的谐谐波电压压（%）谐波次数治理前，AA段100kV系系统的谐谐波电压压治理前，BB段100kV系系统的谐谐波电压压20.010.0130.050.0540.020.0251.761.7660.020.0271.521.5280.020.0290.010.01100.020.02111.381.38120.020.02131.081.07140.020.02150.020.02160.030.03171.141.14180.030.03190.550.55200.020.02210.020.02220.020.02234.114.11240.020.02254.424.42THDu6.826.82图3.7 治理理前A、BB段100kV母母线的电电压曲线线3.2.33 功率因因数由于目前用用户的车车间内都都装有低