【解决方案】供配电系统电能质量在线监测的研究

未晓妃

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

1前言

 电能质量是衡量电网供给用户端交流电能的品质标准。电能质量监测系统是对电力系统、工业用户等电能质量进行监测并自动记录的智能化数据监测系统。该系统对电网电压及电流波形进行实时监测、分析，并自动生成所需图形报表，相关技术人员即可以通过Web方式随时查询电网的实时电能质量数据和历史数据，对电能质量扰动做出科学的评估，为改善电能质量提供决策依据。

2电能质量监测系统的应用

 从上世纪80年代起,我国电能质量监测技术经历了20多年的发展历程，已经实现了由单一功能向多功能监测的发展。目前在电能质量监测技术已在供配电系统和工厂用电设备监测有着广泛应用。

1）供配电系统电能质量监测

2）供配电系统及工业用电设备运行监测

3）供配电系统事故原因分析

4）为供配电网技改提供依据

5）合理引导用户错峰用电提供依据

3电能质量监测与治理系统

3.1概述

 电能质量分析与治理系统主要研究供配电系统中的无功补偿和谐波治理问题，适用于新建、改建、扩建和技改项目中工业与民用及公共建筑内电气设备的无功补偿、谐波及综合治理等，可根据不同行业类型和负载类型的电能质量问题提供合适的设计解决方案，以达到改善供电质量和确保电力系统安全经济运行的目的。

3.2典型行业

①商业中心/办公大楼/医疗/机场/体育馆：空调、电梯、LED屏幕、可控硅调光系统、音响系统；

②港口码头/造船/造纸/烟草/煤矿：变频器等；

③光伏/充电桩/化工/冶金：变频器、整流器等；

④学校/研究院：实验室、机房设备、数据中心；

⑤工厂：使用大型设备的生产线，高精度数控中心等；

⑥通信/金融/医疗/商业中心：UPS、开关电源等。

3.3系统架构

 电能质量分析与治理系统由低压侧电能治理产品组成，主要产品有ANAPF有源电力滤波器、ANSVG静止无功发生器、ANSNP中线安防保护器、ANHPD谐波保护器、ANSVC低压无功功率补偿装置、ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置、ANSVG-S-A混合动态消谐补偿装置、ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置等。

4产品选型

4.1 谐波治理产品选型

4.2、无功补偿产品快速选型

5产品功能

5.1 ANAPF有源电力滤波器

触摸屏

互感器

 ANAPF系列有源电力滤波器并联在电网上，负载电流通过电流互感器采集到ANAPF的控制系统中，通过实时检测电路将负载电流中的谐波分量和基波无功分量分离出来，经控制系统快速运算，采用PWM控制IGBT的触发。通过由大容量IGBT管组成的三相变流器向系统注入补偿电流，该补偿电流与负荷电流中的谐波电流大小相等，方向相反，互相抵消，实现滤除谐波的功能，保证流入电网电流是正弦波。

5.2 ANSNP中线安防保护器

 ANSNP中线安防保护器通过电流检测环节采集系统中性线上各次谐波电流，经控制器快速计算并提取各次谐波电流的含量，产生谐波电流指令，通过功率执行器件产生与谐波电流幅值相等方向相反的补偿电流，并注入中性线，从而消除中性线中过大的电流。

5.3 ANSVG静止无功发生器

 ANSVG静止无功发生器是一种用于补偿无功以及不平衡的新型电力电子装置，它能对大小变化的无功以及负序进行快速和连续的补偿，其应用可克服LC补偿器等传统的无功补偿器响应速度慢、补偿效果不能控制、容易与电网发生并联谐振和投切震荡等缺点。

5.4 ANSVC低压无功功率补偿装置

（1）分立元件方案

 ANSVC 低压无功功率补偿装置适用于频率 50Hz 电压 0.4kV 电网的无功功率自动补偿；它集无功补偿、电网监测于一体，不但可以通过投切电容器组来补偿电网中的无功损耗，提高功率因数，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量；同时还能够实时监测电网的三相电压、电流、功率因数等电量参数。

（2）智能电容方案

 AZC系列智能电力电容补偿装置是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。AZC由智能测控单元，投切开关，线路保护单元，低压电力电容器等构成，AZCL在AZC的基础上添加了电抗器，电抗率可选7%/14%，用于主要谐波为5次及以上/3次、5次及以上的电气环境。改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式。具有补偿效果更好，体积更小，功耗更低，价格更廉，节约成本更多，使用更加灵活，维护更方便，使用寿命更长，可靠性更高等特点。

5.5 ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置

 ANSVG-G-A混合动态滤波补偿装置在补偿无功的同时可兼治理系统的谐波，该设备以并联方式接入配电系统，实时监测系统的电流分量，通过控制计算及逻辑变化，计算出系统所需的无功分量及谐波分量，然后通过三相全桥换流电路实时产生系统所需要的无功与谐波电流注入到配电系统中，实现智能补偿，兼谐波治理。

5.6 ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置

 ANSVG-S-A系列混合动态消谐补偿装置应用新技术，以SVC的经济性和APF滤波的性等特点为基础，将两者技术相结合，提高传统无功补偿技术，在降低成本的同时，实现谐波治理与无功补偿。

5.7 ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置

 ANSVG-S-G智慧型动态无功补偿装置是一种用于补偿无功，提高功率因数，实现补偿效果的新型电力电子装置；智能控制系统主动根据系统的线性动态需求，自动调节有源及无源模块的输出配比；ANSVG-S-G整机主要是由ANSVG-S-G模块、无源补偿电容器（TSC）、液晶显示器组成。

6应用案例

6.1 概述

 某工厂负载为空压机、注塑机一类的变频设备，是典型的谐波发生源，客户要求针对谐波电流进行治理，改造前/后实测数据如下：

治理前数据截图

治理后数据截图

现场安装图