华史力大 第五届电能质量研讨会 电能质量科技发展动态分析与展望 首为宁 2010年04月一西安
第五届电能质量研讨会 电能质量科技发展动态分析与展望 肖湘宁 2010 年04月－西安
华北皮力大学 ROKTH CHHA石CT有e4 UNMERSITY 主题内容 一、以现代电力系统的发展趋势为背景，从大 电力系统建设、新能源和分布式电源与微网兴 起、多样性负荷构成与变化三个方面综合分析 电能质量领域的发展动态和研究方向 二、以欧盟LPQI和美国EPRI在劣质电能成本 上的调查结果为依据，介绍电能质量市场和经 济性研究结果，分析开展的研究方向 三、简要介绍国内在电能质量控制装置研发进 展 四、展望与结语 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
主题内容 一、以现代电力系统的发展趋势为背景，从大 电力系统建设、新能源和分布式电源与微网兴 起、多样性负荷构成与变化三个方面综合分析 电能质量领域的发展动态和研究方向 二、以欧盟-LPQI和美国EPRI在劣质电能成本 在劣质电能成本 上的调查结果为依据，介绍电能质量市场和经 济性研究结果，分析开展的研究方向 三、简要介绍国内在电能质量控制装置研发进 展 四、展望与结语 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
华北皮力大学 一、当代电力系统的电源类型与特性、电网拓扑结构 和负荷构成性质正在发生着深刻变化，加之电气设备 的敏感性不断增强，引出许多新问题和新概念，使得 新一代电力系统也愈加复杂。其中，传统电能质量问 题和新的电能质量研究课题已日益引起电气工程界、 电力用户和电力公司的全面关注。 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
一、当代电力系统的电源类型与特性、电网拓扑结构 和负荷构成性质正在发生着深刻变化，加之电气设备 的敏感性不断增强，引出许多新问题和新概念，使得 新一代电力系统也愈加复杂。其中，传统电能质量问 题和新的电能质量研究课题已日益引起电气工程界、 电力用户和电力公司的全面关注。 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
华共史力大学 OKTH CHNA ECTHC PCAEE UNMERETY 、电能质量逐渐形成一套知识体系， 其理论与方法的研究正在全面深入开展 十多年前，当第一本全面论述电能质量的著作问世，提出的第一个问 题依然是：Vhat is power quality？; 时至今日，全世界已有许多著名学者著书立说，从各个方面研究和讨 论电能质量问题；许多国家和团体纷纷成立专门的标准和研究机构，极大 地推动了在电能质量的理论与方法、监测与控制、技术与装置、评估与标 准等领域科技工作的迅速发展。电能质量已经成为了一个覆盖诸多学科的 复杂领域，并逐渐形成了独立的知识体系。在世界经济飞速发展的今天， 电能质量领域又出现新的发展趋势、面临着新的机遇与挑战。 而现在是：Who takes care of power quality? NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
1、电能质量逐渐形成 套知识体系 电能质量逐渐形成一套知识体系， 其理论与方法的研究正在全面深入开展 十多年前，当第一本全面论述电能质量的著作问世，提出的第一个问 题依然是： What is power quality What is power quality？； 时至今日，全世界已有许多著名学者著书立说，从各个方面研究和讨 论电能质量问题；许多国家和团体纷纷成立专门的标准和研究机构，极大 地推动了在电能质量的理论与方法、监测与控制、技术与装置、评估与标 准等领域科技工作的迅速发展。电能质量已经成为了一个覆盖诸多学科的 复杂领域，并逐渐形成了独立的知识体系。在世界经济飞速发展的今天， 电能质量领域又出现新的发展趋势、面临着新的机遇与挑战。 而现在是： Who takes care of power quality? NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
华牡皮力木学 1)从国内外电能质量相关著作出版的 数量之多和涉及的领城之宽可以看出： 电能质量正在逐渐形成其理论体条《电力系统电能质量（第3版）》 POWER SYSTEM 《电力系统谐波分析》 ANALYSIS 《电压暂降与短时间中断》 UNDERSTANDING Electrical 《电力系统电能质量评估》 POWER QUALITY PROBLEMS Power Systems 《电能质量扰动的信号处理》 ®ality Power quality indices in liberalized markets w 《开放市场下的电能质量指标》2008一02一28 8盛 Handbook of Power Quality 《电能质量手册》2008-04一11 SIGNAL PROCESSO Quality:VAR Compensation in Power Systems OF POWER QUALITY DISTURBANCES 《电能质量：电力系统无功补偿》2008-08-12 ty in power systems and electrical machines 《电能质量与电机》2008-02-15 Electrical Distribution reliability and power quality Power Systems Quality 《配电可靠性与电能质量》2008-06 heory and application to power conditioning 无功功率理论及其在电力调节中的应用》2009-07 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
1）从国内外电能质量相关著作出版的 数量 多 涉 领域 宽 看 之多和涉及的领域之宽可以看出： 电能质量正在逐渐形成其理论体系《电力系统电能质量(第3版）》 《电力系统谐波分析》 《电压暂降与短时间中断》 《电力系统电能质量评估》 《电能质量扰动的信号处理》 Power quality indices in liberalized markets 《开放市场下的电能质量指标》 2008－02－28 Handbook of Power Quality 《电能质量手册》2008－04－11 Power Quality: VAR Compensation in Power Systems 《电能质量：电力系统无功补偿》2008-08-12 Power quality in power systems and electrical machines Power quality in power systems and electrical machines 《电能质量与电机》 2008-02-15 Distribution reliability and power quality 《配电可靠性与电能质量》 2008-06 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY Instantaneous power theory and application to power conditioning 《瞬时无功功率理论及其在电力调节中的应用》 2009-07
华北皮力大学 NOKTH CHNA ECTHC CAEE UNMERBY 1)国内电能质量相关著作出版显示： 近年来在该领域的学术与科技工作话跃， 增长迅速，并在许多方面展开 2004年国内出版了第一本电能质量教科书；近5年来编著和翻译出 版了约10余部著作。PQ问题已引起国内科技界和工程界极大关注。 A等htF美色 区工ama达 配电可靠性 电能质量 na绕8a四 与电能质量 发农问答 电能质量 电能质量手册 电能质量概论 蓝 分析与控制 ag 市电电能 工业企业电能 电能质量白 质量补偿技术 质量控制 电能量检测、电能质量国家师准 技术 应用手册 片4 P进”：出 电2 围“出 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
1）国内电能质量相关著作出版显示： 近年来在该领域的学术与科技工作活跃， 增长迅速，并在许多方面展开 2004年国内出版了第一本电能质量教科书；近5年来编著和翻译出 版了约10余部著作。PQ问题已引起国内科技界和工程界极大关注。 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY x1
华北史力大学 以新近翻译出版的《电能质量手册一HANDBOOK OF OKHG#A名GT有e4aH8 POWER QUALITY》为例说明：电能质量是覆盖诸多领 域的系统工程问题，每一个主题都可以写出一部专著。 电能质量基本现象 运行中的电能质置 第一章频率变化 第十三章电能质量监测 第二章供电连续性 第三章配电系统电压控制 第十四章静态换流器与电能质量 第十五章无功功率补偿 第四章电压暂降和短时间供电中断 第十六章分布式发电和电能质量 第五章电压波动与闪变 第六章电压和电流不平衡 治理电能质量措施 第七章电压和电流谐波 第八章过电压 第十七章电力市场 第九章现代电力系统波形分析 第十八章劣质电能的成本 第十九章电能质量与电能的合理使用 第十章接地 第二十章由ISO标准认识电能质量 第十一章供电可靠性：配电网结构 第十二章供电可靠性：电器与设备 电能质量相关配置 电能质量市场 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
以新近翻译出版的 《电能质量手册— HANDBOOK OF POWER QUALITY》为例说明：电能质量是覆盖诸多领 域的系统工程问题，每一个主题都可以写出一部专著。 第一章 频率变化 第二章 供电连续性 第十三章 电能质量监测 电能质量基本现象 运行中的电能质量 第三章 配电系统电压控制 第四章 电压暂降和短时间供电中断 第五章 电压波动与闪变 第十四章 静态换流器与电能质量 第十五章 无功功率补偿 第十六章 分布式发电和电能质量 第六章 电压和电流不平衡 第七章 电压和电流谐波 治理电能质量措 施 第十七章 电力市场 第十八章 劣质电能的成本 第十九章 电能质量与电能的合理使用 第八章 过电压 第九章 现代电力系统波形分析 第十章 接地 第十一章 供电可靠性：配电网结构 第十二章 供电可靠性：电器与设备 第十九章 电能质量与电能的合理使用 第二十章 由ISO标准认识电能质量 电能质量市场 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY 第十二章 供电可靠性：电器与设备 电能质量相关配置 电能质量市场
华牡史力大学 2)电能质量的理论与方话研究再次掀起高潮 电能质量是一个覆盖诸多学科的复杂领域；而科技的发展和社会文明 的进步，又赋予了电能质量许多新的内容。例如在电力设备方面：设备的 敏感性与免疫力研究；装置的电压耐受与过渡能力研究；设备制造、电力 用户与电力部门在标准制定方面的协调等。 又如在公用电网的电能质量问题 900 方面：典型畸变条件下的功率理 论与电能计量方法；电力系统运 700 行状态与电能质量的关系；新能 源和分布式电源的接入；电压暂 50c 降的评估指标与标准；电力系统 的经济性与电能质量的市场化操 200 作等。 近年来，国际知名刊物直接以电 0 1050172107618:81081102410871030100310g61e0020022006 能质量为题的论文发表数呈直线 上升。 在INSPEC database收录的电能质量论文数 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
2）电能质量的理论与方法研究再次掀起高潮 电能质量是一个覆盖诸多学科的复杂领域；而科技的发展和社会文明 的进步，又赋予了电能质量许多新的内容。例如在电力设备方面:设备的 敏感性与免疫力研究；装置的电压耐受与过渡能力研究；设备制造、电力 用户与电力部门在标准制定方面的协调等。 又如在公用电网的电能质量问题 方面：典型畸变条件下的功率理 论与电能计量方法；电力系统运 行状态与电能质量的关系；新能 源和分布式电源的接入；电压暂 降的评估指标与标准；电力系统 的经济性与电能质量的市场化操 作等。 近年来，国际知名刊物直接以电 能质量为题的论文发表数呈直线 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY 上升。 在 INSPEC database 收录的电能质量论文数
华北史力大学 在电能质量理论研究方面的典型实例 4 一畸变波形功率定义 弦 由此引出两个重要理论 问题：1)在具有开关 源 电 和电阻的交流电路中， PF≤1 PF=1 无功功率是如何产生的？ 其物理解释又如何？2) 如何定义非线性电路的 功率？ O=UIsino=? 在非正弦不平衡条件下的功率理论研究及定义将影响到电能计量 的经济性问题；在电力谐波的功率流向上的重新认识将决定谐波源的 定位等 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
αi 在电能质量理论研究方面的典型实例 由此引出两个重要理论 正 弦 电 线 性 纯 ▽ ▽ u i 在电能质量理论研究方面的典型实例 —畸变波形功率定义 iL u i1 问题：1）在具有开关 和电阻的交流电路中， 无功功率是如何产生的？ 电 源 纯 电 阻 u r PF≤1 PF=1 ip iq 其物理解释又如何？2） 如何定义非线性电路的 功率？ I5 α I7 ϕ1 Q =UI sinϕ = ? 0 π 2π I5 在非正弦不平衡条件下的功率理论研究及定义将影响到电能计量 的经济性问题；在电力谐波的功率流向上的重新认识将决定谐波源的 定位等 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
华牡皮力木学 3)可能开展的研究方向与课题 电压暂降的标准制定需要建立在理论与方法研究成果的基础上。尤其对 于电压暂降的三相特征，将影响到产品制造业在设备设计制造中对电压 暂降的认识； 新能源和FACTS装置的接入使公用电网的概念正在发生着变化；在谐波 标准覆盖的频率范围确定上，将从以往40th谐波向更高频率扩展的问题 研究；谐波发射和谐波谐振新研究课题； ”配电变压器经受着多种电力扰动（有功/无功变化、电流不平衡、谐波电 流、冲击电流等)对其功率变换过程的分析，在综合扰动指标下变压器 过负荷和寿命损失的预估： 冬直流系统对电压尖峰、瞬变和纹波的要求；不久的将来实现直流配电网 的可能；提出制定直流电能质量标准的想法： 消化吸收和采用IEEE1459-2000关于功率的实用定义和指导准则；提 出一种确切的、在物理上有联系的和能被广泛接受的非正弦功率实用定 义已是当务之急。 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY
3）可能开展的研究方向与课题 电压暂降的标准制定需要建 电压暂降的标准制定需要建 在理论与方法研究成果的基础上 立在理论与方法研究成果的基础上。尤其对 于电压暂降的三相特征，将影响到产品制造业在设备设计制造中对电压 暂降的认识； 新能源和FACTS装 的接 使公 电 的概念 在发生着变化 装置的接入使公用电网的概念正在发生着变化；在谐波 标准覆盖的频率范围确定上，将从以往40th谐波向更高频率扩展的问题 研究；谐波发射和谐波谐振新研究课题； 配电变压器经受着多种电力扰动（有功/无功变化、电流不平衡、谐波电 流、冲击电流等）对其功率变换过程的分析，在综合扰动指标下变压器 过负荷和寿命损失的预估； 直流系统对电压尖峰、瞬变和纹波的要求；不久的将来实现直流配电网 的可能；提出制定直流电能质量标准的想法； 消化吸收和采用IEEE1459-2000关于功率的实用定义和指导准则；提 出一种确切的、在物理上有联系的和能被广泛接受的非正弦功率实用定 NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY 种确 物 有 能被广 接 非 功率实用定 义已是当务之急