• 電能質量

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    什么是電能質量

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    電能質量是指供電系統電壓、頻率和波形符合既定規范的程度。良好的電能質量可以定義為電源電壓穩定在規定范圍內,交流頻率穩定接近額定值,電壓曲線波形平滑(類似正弦波)。一般而言,將電源質量視為電源插座輸出與插入其中的負載之間的兼容性是有用的。該術語用于描述驅動電氣負載的電力以及負載正常運行的能力。如果沒有適當的電源,電氣設備(或負載)可能會出現故障、過早失效或根本無法運行。電能質量差的原因有很多,導致電能質量差的原因還有很多。

    電力行業包括發電(AC電源),電力傳輸和最終電力分配到一個電表位于電力的最終用戶的處所。然后電力通過最終用戶的布線系統,直到到達負載。將電能從生產點轉移到消費點的系統的復雜性,加上天氣、發電、需求和其他因素的變化,為影響供應質量提供了許多機會。

    介紹

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    電能質量可以描述為一組參數值,例如:

    • 服務的連續性(電源是否會出現電壓下降或過載低于或高于閾值水平從而導致停電或掉電)
    • 電壓幅度的變化(見下文)
    • 瞬態電壓和電流
    • 交流電源波形中的諧波含量

    將電能質量視為兼容性問題通常很有用:連接到電網的設備是否與電網上的事件兼容,電網提供的電力(包括事件)是否與連接的設備兼容?兼容性問題總是至少有兩個解決方案:在這種情況下,要么清理電源,要么使設備更堅固。

    電源調節

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    一種不間斷電源(UPS)可用于切換主電源的關斷,如果有一個短暫的上線(臨時)的條件。然而,更便宜的UPS設備本身會產生質量差的電源,類似于在正弦波之上施加更高頻率和更低幅度的方波。高質量的UPS單元采用雙轉換拓撲,將輸入的交流電分解為直流電,為電池充電,然后再制造交流正弦波。這種再制造的正弦波質量比原始交流電源更高。

    動態電壓調節器(DVR)和靜態同步串聯補償器(SSSC)用于串聯電壓驟降補償。

    一個電涌保護器或簡單的電容器壓敏電阻可以抵御最過壓條件,同時避雷器防止嚴重的尖峰。

    電子濾波器可以去除諧波。

    智能電網和電能質量

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    現代系統使用分布在整個網絡中的稱為相量測量單元(PMU)的傳感器來監控電能質量,并在某些情況下自動響應。使用此類智能電網的快速感應和網絡異常自動自愈功能有望帶來更高質量的電力和更少的停機時間,同時支持來自間歇性電源和分布式發電的電力,如果不加以控制,則會降低電力質量。

    壓縮算法

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    甲電源質量壓縮算法是一個算法在功率質量的分析中使用。為了提供高質量的電力服務,必須在電力網絡的不同位置監測電信號的質量,也稱為電能質量(PQ)。電力公司不斷仔細地監控不同網絡位置的波形和電流,以了解導致任何不可預見事件(例如停電和停電)的原因。這在環境和公共安全受到威脅的場所(醫院污水處理廠、礦山等機構)尤為重要。

    挑戰

    工程師可以使用許多儀表,它們能夠讀取和顯示電力波形并計算波形參數。這些參數可能包括,例如,電流和電壓RMS、多相信號波形之間的相位關系、功率因數、頻率、總諧波失真(THD)、有功功率(kW)、無功功率(kVAr)、視在功率(kVA)和有功電能(kWh)、無功電能(kVArh)和視在電能(kVAh)等等。為了充分監測不可預見的事件,Ribeiro等人。解釋說,僅顯示這些參數是不夠的,還要始終捕獲電壓波形數據。由于涉及大量數據,這是不切實際的,會導致所謂的“瓶子效應”。例如,以每個周期32個樣本的采樣率,每秒收集1,920個樣本。對于同時測量電壓和電流波形的三相電表,數據是其6-8倍。近年來開發的更實用的解決方案僅在事件發生時存儲數據(例如,當檢測到高水平的電力系統諧波時),或者存儲電信號的RMS值。然而,這些數據并不總是足以確定問題的確切性質。

    原始數據壓縮

    尼森布拉特等人。提出電能質量壓縮算法的思想(類似于有損壓縮方法)使儀表能夠連續存儲一個或多個電力信號的波形,而不管是否識別出感興趣的事件。這種稱為PQZip的算法為處理器提供了足夠的內存,該內存足以在正常電源條件下長時間(至少一個月、兩個月甚至一年)存儲波形。隨著信號的獲取,壓縮是實時進行的;它在接收到所有壓縮數據之前計算壓縮決策。例如,如果一個參數保持不變,而其他各種參數發生波動,則壓縮決策僅保留與恒定數據相關的內容,并保留所有波動數據。然后,它在波形的不同周期內分解眾多分量的功率信號波形。它通過分別壓縮不同時期內至少一些組件的值來結束該過程。這種獨立于采樣執行的實時壓縮算法可防止數據間隙并具有典型的1000:1壓縮比。

    電能質量

    聚合數據壓縮

    功率分析儀的典型功能是生成在給定時間間隔內聚合的數據存檔。最常見的是10分鐘或1分鐘間隔,如IEC/IEEEPQ標準所規定的那樣。在此類儀器的操作期間創建了相當大的檔案大小。正如克勞斯等人。已經使用Lempel-Ziv-Markov鏈算法、bzip或其他類似的無損壓縮證明了此類檔案的壓縮率算法可能很重要。通過對實際電能質量檔案中存儲的時間序列進行預測和建模,通常可以進一步提高后處理壓縮的效率。這種簡單技術的組合意味著可以節省數據存儲數據采集過程。

    電能質量的標準

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    供電質量在國際標準及其當地衍生標準中有所規定,被不同國家采用:

    EN50160是歐洲電能質量標準,為定義交流電源電壓的不同參數設置了可接受的失真限制。

    IEEE-519是北美電力系統指南。它被定義為“推薦做法”,并且與EN50160不同,該指南指的是電流失真和電壓。

    IEC61000-4-30是用于監控電能質量的標準定義方法。第3版(2015年)包括電流測量,與僅與電壓測量相關的早期版本不同。

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    詞條目錄
    1. 什么是電能質量
    2. 介紹
    3. 電源調節
    4. 智能電網和電能質量
    5. 壓縮算法
    6. 挑戰
    7. 原始數據壓縮
    8. 聚合數據壓縮
    9. 電能質量的標準

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