电能质量优化控制与节能技术培训课件.pptx

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1、第一部分第一部分电力系统无功及相关问题1/14/20221电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题“传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境）无功的基波概念无功的基波概念储能元件（线性元件）储能元件（线性元件）能量的存储与释放能量的存储与释放功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角无功补偿的意义无功补偿的意义分层与分区补偿分层与分区补偿.1/14/20222电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题储能元件储能元件能量的存储与释放能量的存储与释放功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角无功补偿的意义无功补偿的意义分层与分区补偿分层与分区补偿 电流的滞后与超前电

2、流的滞后与超前 负载上的（瞬时）负功率负载上的（瞬时）负功率“传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境）无功的基波概念无功的基波概念1/14/20223电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题储能元件储能元件能量的存储与释放能量的存储与释放功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角无功补偿的意义无功补偿的意义分层与分区补偿分层与分区补偿 减小线损（减少输电代价）减小线损（减少输电代价） 改善电压质量改善电压质量 提高输电能力提高输电能力 改善系统的稳定性改善系统的稳定性“传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境）无功的基波概念无功的基波

3、概念1/14/20224电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题储能元件储能元件能量的存储与释放能量的存储与释放功率因数和功率因数角功率因数和功率因数角无功补偿的意义无功补偿的意义分层与分区补偿分层与分区补偿 合理性合理性 可行性可行性“传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境）无功的基波概念无功的基波概念1/14/20225电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题“传统的传统的”无功概念与问题（正弦波环境）无功概念与问题（正弦波环境）sinEUPX(cos)U EUQX无功的基波概念无功的基波概念1/14/20226电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关

4、问题无功补偿与电压质量无功补偿与电压质量无功与电压无功与电压冲击型无功负荷与电压波动冲击型无功负荷与电压波动动态无功补偿的意义与可行性动态无功补偿的意义与可行性动态无功补偿与系统的电压稳定性动态无功补偿与系统的电压稳定性无功的基波概念无功的基波概念1/14/20227电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题有关无功问题的共识有关无功问题的共识 有功可远距离输送，无功应尽可能就近补偿有功可远距离输送，无功应尽可能就近补偿 大的无功功率不平衡会造成电压崩溃大的无功功率不平衡会造成电压崩溃 受电侧不仅需要电厂，还需要足够的无功支撑受电侧不仅需要电厂，还需要足够的无功支撑 主要负荷点电压低至主要负

5、荷点电压低至7080，就有可能发，就有可能发生电压崩溃生电压崩溃无功的基波概念无功的基波概念1/14/20228电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题未来大负荷中心区的设想未来大负荷中心区的设想远距远距发端发端负荷负荷中心中心动补动补远距远距发端发端远距远距发端发端动补动补串补串补动补动补远郊远郊电厂电厂远郊远郊电厂电厂环形强环形强受电网受电网低频低压减载低频低压减载接在系统振荡中心附近，接在系统振荡中心附近，提高送电极限提高送电极限接在覆盖大量电动接在覆盖大量电动机负荷的较低的电压侧机负荷的较低的电压侧DVRDVRAPFAPF储能储能分布分布电源电源实行分时实行分时分质电价分质电价无功

6、的基波概念无功的基波概念1/14/20229电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题无功功率与电压无功功率与电压jLLLLLLLLRRP RQ XP XQ RVVVLLLLRP RQ XVV无功的基波概念无功的基波概念1/14/202210电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题无功功率与电压无功功率与电压LSCQVVS无功的基波概念无功的基波概念1/14/202211电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时

7、过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称.无功的基波概念无功的基波概念1/14/202212电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 常规无功补偿（常规无功补偿（FC） VQC无功的基波概念无功的基波概念1/14/202213电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电

8、压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 动态无功补偿（动态无功补偿（SVC，SVG） 动态电压恢复器（动态电压恢复器（DVR）电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式无功的基波概念无功的基波概念1/14/202214电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称动态无功补偿（动态无功补偿（SV

9、C，SVG）电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式无功的基波概念无功的基波概念1/14/202215电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 避雷设备避雷设备 限流措施限流措施 消谐措施消谐措施电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式无功的基波概念无功的基波概念1/14/202216电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 电压偏差（过电压与欠电压）电压偏差（过电压

10、与欠电压） 电压暂降与暂升电压暂降与暂升 电压波动与闪变电压波动与闪变 暂时过电压与瞬态过电压暂时过电压与瞬态过电压 三相电压不对称三相电压不对称 优化电路结构优化电路结构 动态无功补偿（分相控制）动态无功补偿（分相控制） 新型补偿装置（新型补偿装置（RPC：Railway Static Power Conditioner ）电压问题的表现形式与补偿方式电压问题的表现形式与补偿方式无功的基波概念无功的基波概念1/14/202217电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题 容量配置容量配置 安装地点安装地点 投切控制（投切控制（VQC） 与动态无功补偿装置的配合与动态无功补偿装置的配合 谐波

11、放大问题谐波放大问题对各种补偿方式的要求：对各种补偿方式的要求：FC无功的基波概念无功的基波概念1/14/202218电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题对各种补偿方式的要求：动态无功补偿对各种补偿方式的要求：动态无功补偿补偿装置类型选择补偿装置类型选择安装地点安装地点响应速度，控制策略响应速度，控制策略与与FC的配合的配合三相共补三相共补 vs. 分相补偿分相补偿无功的基波概念无功的基波概念1/14/202219电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题动态无功补偿的意义动态无功补偿的意义 在较弱的电力系统中维持稳定的电压在较弱的电力系统中维持稳定的电压 降低输电损耗降低输电损耗

12、增加输电容量增加输电容量 增加瞬态稳定极限增加瞬态稳定极限 对功率振荡起阻尼作用对功率振荡起阻尼作用 改进电压控制及稳定性改进电压控制及稳定性无功的基波概念无功的基波概念1/14/202220电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题非正弦环境下的无功问题非正弦环境下的无功问题无功概念的扩展无功概念的扩展非正弦环境下的功率定义非正弦环境下的功率定义有功功率与无功功率的物理意义有功功率与无功功率的物理意义各种功率分析方法的适用场合与缺陷各种功率分析方法的适用场合与缺陷与与“传统的传统的”无功分析方法的异同无功分析方法的异同1/14/202221电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题更完善

13、的无功功率定义与理论更完善的无功功率定义与理论物理意义明确且物理意义明确且“向前兼容向前兼容”有利于对谐波源和无功的辨识和分析有利于对谐波源和无功的辨识和分析有利于为谐波抑制和无功补偿提供理论指导有利于为谐波抑制和无功补偿提供理论指导便于测量和计量便于测量和计量无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202222电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题有功功率：具有明确的物理意义有功功率：具有明确的物理意义瞬时功率的平均值瞬时功率的平均值电能与其他形式的能量电能与其他形式的能量速率的度量速率的度量只有同频率的电压、电流才可能产生有功只有同频率的电压、电流才可能产生有功功率功率传输同量的有功功

14、率的传输同量的有功功率的“代价代价”（线损）（线损）可能不同可能不同无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202223电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题无功功率：物理意义可能难以明确无功功率：物理意义可能难以明确传统定义：储能元件与电源间能量传统定义：储能元件与电源间能量交换交换速率的度量速率的度量非正弦情况下无功功率概念的困惑非正弦情况下无功功率概念的困惑与传输有功功率所需与传输有功功率所需“代价代价”有关的概念有关的概念广义的无功功率概念：相移、谐波、不平衡广义的无功功率概念：相移、谐波、不平衡三相系统与单相系统的本质区别（相间转移无功）三相系统与单相系统的本质区别（相间转移无功

15、）非正弦情况下无功补偿手段的多样性非正弦情况下无功补偿手段的多样性无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202224电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题无功功率：物理意义（传统的）无功功率：物理意义（传统的）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202225电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题非正弦情况下的无功功率非正弦情况下的无功功率无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202226电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题非正弦情况下的无功功率非正弦情况下的无功功率负载中无任何储能元件负载中无任何储能元件 滞后的基波电流滞后的基波电流 无功补偿可以减小传输损耗无功补偿可以

16、减小传输损耗谐波抑制可以进一步减小传输损耗谐波抑制可以进一步减小传输损耗无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202227电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202228电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题2 2 1,3,5,.ndIInn12 2dII12 20.9II电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202229电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题12 20.9II

17、11coscos 111cos0.9cosII电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（单相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202230电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202231电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202232电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题6 1,5,7,.ndIInn1

18、60.78ddIII电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）20.8163ddIII130.955II无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202233电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题130.955II 11coscos 111cos0.955cosII电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（三相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202234电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/2

19、02235电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题130.989II 11coscos 111cos0.989cosII电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）电力电子装置的功率因数：阻感负载（多相）无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202236电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：考虑换相过程电力电子装置的功率因数：考虑换相过程无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202237电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：考虑换相过程电力电子装置的功率因数：考虑换相过程2arccos cos 2s dLLX IV 1 coscos2

20、1coscos() cos2无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202238电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的无功补偿（阻感负载）电力电子装置的无功补偿（阻感负载）相移功率因数往往是影响总功率因数的主要因素相移功率因数往往是影响总功率因数的主要因素相移功率因数并不与储能元件直接相关相移功率因数并不与储能元件直接相关采用传统的无功补偿方法仍然有效采用传统的无功补偿方法仍然有效传统的无功补偿方法无法解决畸变无功问题传统的无功补偿方法无法解决畸变无功问题在很多场合谐波问题也必须解决在很多场合谐波问题也必须解决无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202239电力系统无功及相

21、关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202240电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202241电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202242电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力电子装置的功率因数：大电容负载电力电子装置的功率因数：大电容负载交流电流畸变是影响

22、总功率因数的主要因素交流电流畸变是影响总功率因数的主要因素大电容滤波负载的功率因数有可能是略超前的大电容滤波负载的功率因数有可能是略超前的采用传统的无功补偿方法基本无效采用传统的无功补偿方法基本无效需要通过抑制交流电流谐波来提高功率因数需要通过抑制交流电流谐波来提高功率因数解决方案：功率因数校正电路解决方案：功率因数校正电路无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202243电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题三相系统与单相系统的无功功率三相系统与单相系统的无功功率三相不仅仅是三个单相的叠加三相不仅仅是三个单相的叠加各相的各相的“个体个体”与三相的与三相的“整体整体”相间转移无功与系统负

23、荷交换无功相间转移无功与系统负荷交换无功无储能元件无功补偿装置的理论可行性无储能元件无功补偿装置的理论可行性无功概念的扩展无功概念的扩展1/14/202244电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率( )( ) ( )2 sin2 sin()2sinsin()coscos(2)p tv t i tVtItVIttVIVIt深入的无功分析深入的无功分析1/14/202245电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率深入的无功分析深入的无功分析1/14/202246电力系统无功及相

24、关问题电力系统无功及相关问题单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率2( )( ) ( )2sinsin()2sin(cossinsincos)2cossin2sinsincoscos (1 cos2)sinsin2p tv t i tVIttVItttVItVIttVItVIt深入的无功分析深入的无功分析1/14/202247电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题单相系统的瞬时有功电流与瞬时无功电流单相系统的瞬时有功电流与瞬时无功电流( )( ) ( )2 sin2 cossin2 sincos( ) ( )( )pqp tv t i tVtItItv t i ti t

25、深入的无功分析深入的无功分析1/14/202248电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题单相系统的等值电路单相系统的等值电路深入的无功分析深入的无功分析1/14/202249电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题单相系统的瞬时功率与有功功率单相系统的瞬时功率与有功功率深入的无功分析深入的无功分析1/14/202250电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题三相系统的瞬时功率与有功功率三相系统的瞬时功率与有功功率深入的无功分析深入的无功分析1/14/202251电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题电力系统电压为正弦波情况下的无功分析电力系统电压为正弦波情况下的无功分析与实

26、际情况比较接近与实际情况比较接近简化分析又不失结果的本质简化分析又不失结果的本质广义的无功：谐波广义的无功：谐波广义的无功：不平衡广义的无功：不平衡深入的无功分析深入的无功分析1/14/202252电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题畸变无功功率畸变无功功率22211222PQDSUIU IIIPQD深入的无功分析深入的无功分析1/14/202253电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题畸变无功功率畸变无功功率22211222PQDSUIU IIIPQD深入的无功分析深入的无功分析1/14/202254电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题功率因数功率因数1111cosco

27、sUIIPPFSUII深入的无功分析深入的无功分析1/14/202255电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题瞬时功率理论：坐标变换瞬时功率理论：坐标变换111222333022ABCvvvvv111222333022LALLBLLCiiiii深入的无功分析深入的无功分析1/14/202256电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题瞬时功率理论：定义瞬时功率理论：定义111222333022ABCvvvvv111222333022LALLBLLCiiiiiLLLLvvipvviq深入的无功分析深入的无功分析1/14/202257电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题瞬时功率理论

28、：分解瞬时功率理论：分解LLLLLLLLppppqqqq直流分量直流分量低频分量低频分量高频分量高频分量深入的无功分析深入的无功分析1/14/202258电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题瞬时功率理论：补偿量的计算瞬时功率理论：补偿量的计算10ccLLivvivvqq 102133221322cAccBccCiiiii深入的无功分析深入的无功分析1/14/202259电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题瞬时功率理论：其他形式瞬时功率理论：其他形式122coscos()cos()3322sinsin()sin()33AdBqCtttkttt 2dqdqdquuipkuuiq 3

29、dqipUiq 深入的无功分析深入的无功分析1/14/202260电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题瞬时功率理论：分解瞬时功率理论：分解3dqipUiq LFHFPppLFHFQqq深入的无功分析深入的无功分析1/14/202261电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题谐波检测：应用瞬时功率理论：无谐波谐波检测：应用瞬时功率理论：无谐波深入的无功分析深入的无功分析1/14/202262电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题谐波检测：应用瞬时功率理论：有谐波谐波检测：应用瞬时功率理论：有谐波深入的无功分析深入的无功分析1/14/202263电力系统无功及相关问题电力系统无功

30、及相关问题不平衡电流：应用瞬时功率理论不平衡电流：应用瞬时功率理论00.0050.010.0150.020.02510.50.511.5221.1pat ( )pbt ( )pct ( )pat ( ) pbt ( )pct ( )Pat ( ).030t000.0050.010.0150.020.02510.50.511.5221.1Pdqt ( )0Pdqt ( )1.030t0深入的无功分析深入的无功分析1/14/202264电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题广义无功概念：平衡负载与不平衡负载的比较广义无功概念：平衡负载与不平衡负载的比较21122loss1123339UPRUIRUPrIrR深入的无功分析深入的无功分析1/14/202265电力系统无功及相关问题电力系统无功及相关问题广义无功概念：平衡负载与不平衡负载的比较广义无功概念：平衡负载与不平衡负载的比较22222loss22233218UPRUIRUPrIrR深入的无功分析深入的无功分析1/14/202266