的電能質(zhì)量控制裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。我國(guó)在電能質(zhì)量方面的研究也較多，但主要在諧波與無功補(bǔ)償范圍，而其他許多方面還可謂起步階段[1]。從技術(shù)含義上講，電能質(zhì)量問題主要應(yīng)包括以下兩個(gè)方面：（1）電壓質(zhì)量和供電可靠性。這主要是對(duì)供電部門的供電要求。

包括：過電壓、欠電壓、頻率偏差、電壓跌落、電壓突升、電壓波動(dòng)、電壓波形畸變、三相電壓不平衡、電壓中斷等。（21）電流質(zhì)量。這主要是對(duì)電力用戶的用電要求。包括：電流諧波、無功電流、三相電流不平衡等。隨著電力用戶對(duì)電能質(zhì)量敏感程度的提高，電能質(zhì)量的定義和內(nèi)涵亦會(huì)隨之在不斷發(fā)展，總的趨勢(shì)是分得更細(xì)和要求更高。

1.2.1 電能質(zhì)量擾動(dòng)分類電力系統(tǒng)中存在的供電質(zhì)量問題有：（1）電壓中斷或斷電（Interruption, Outage） 在一定時(shí)間內(nèi)，一相或多相完全失去電壓（低于 0.1p.u.）稱為斷電。斷電按持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短分為三類：瞬時(shí)斷電（0.5 周期~3s）、暫時(shí)斷電（3s~60s）、持續(xù)斷電（大于 60s）。（2）頻率偏差（Frequency Deviation） 各國(guó)對(duì)此均已作出具體規(guī)定。- 4 -第 1 章 緒論（3）電壓凹陷或電壓下跌（Sag, Dip） 文獻(xiàn)[11,16]稱其為電壓暫降。持續(xù)時(shí)間為 0.5 周期~1min，幅值為 0.1p.u.~0.9p.u.，系統(tǒng)頻率仍為標(biāo)稱值。（4）電壓上升或稱浪涌（Swell） 持續(xù)時(shí)間為 0.5 個(gè)周期~1min，幅值為 1.1p.u.~1.8p.u，系統(tǒng)頻率仍為標(biāo)稱值。（5）瞬時(shí)脈沖或突波（Impulse, Transient） 瞬時(shí)脈沖是在極短時(shí)間內(nèi)在兩個(gè)連續(xù)穩(wěn)態(tài)之間發(fā)生的一種電壓變化。瞬時(shí)脈沖可以是任一極性的單方向脈沖，也可是發(fā)生在任一極性的阻尼振蕩波第一個(gè)尖峰。（6）電壓波動(dòng)與閃變（Voltage Fluctuation and Flicker） 電壓波動(dòng)是在包絡(luò)線內(nèi)的電壓的有規(guī)則變動(dòng)，或是幅值通常不超出 0.9p.u.~1.1p.u.電壓范圍的一系列電壓隨機(jī)變化。閃變則是指電壓波動(dòng)對(duì)照明燈的視覺影響。（7）電壓切痕（Notch） 電壓切痕是一種持續(xù)時(shí)間小于 0.5 周期的周期性電壓擾動(dòng)。電壓切痕主要是由于電力電子裝置在相關(guān)的兩相間發(fā)生瞬時(shí)短路時(shí)電流從一相轉(zhuǎn)換到另一相而產(chǎn)生的。電壓切痕的頻率很高，用常規(guī)的諧波分析儀很難測(cè)量出來，這就是過去從未有過此項(xiàng)電壓擾動(dòng)內(nèi)容，直到最近才正式列入的原因。（8）諧波（Harmonics） 含有基波整數(shù)倍頻率的電壓或電流稱為諧波。諧波是由于電力系統(tǒng)和電力負(fù)荷的非線性特性造成的。（9）間諧波（Interharmonics） 含有基波非整數(shù)倍頻率的電壓或電流稱為間諧波。小于基波頻率的分?jǐn)?shù)次諧波也屬于這一類。間諧波的主要來源是靜止變頻器和電弧發(fā)生裝置等。間諧波會(huì)使顯示裝置發(fā)生視覺閃變。（10）過電壓（Overvoltage） 過電壓是指電壓幅值超過標(biāo)稱電壓且持續(xù)時(shí)間大于 1min。過電壓的幅值為 1.1p.u.~1.2p.u.，頻率仍為標(biāo)稱值。（11）欠電壓（Undervoltage） 欠電壓是指電壓幅值小于標(biāo)稱電壓且持續(xù)時(shí)間大于 1min。欠電壓的幅值為 0.8p.u.~0.9p.u.，頻率仍為標(biāo)稱值。

1.2.2 電能質(zhì)量問題的危害現(xiàn)代化工商業(yè)已大量采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、機(jī)器人和精密控制設(shè)備等，它們對(duì)電力擾動(dòng)十分敏感。任何一種電能質(zhì)量問題都有可能影響正常的生產(chǎn)和生活。特別是對(duì)計(jì)算機(jī)控制、半導(dǎo)體工業(yè)、信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)以及精密制造業(yè)等現(xiàn)代高科技產(chǎn)業(yè)的影響巨大。在工業(yè)和生活的用電負(fù)載中，阻感性負(fù)載占有很大比例。含有電感的阻感性負(fù)載，必須吸收無功功率才能工作，所以需要系- 5 -哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文由上可知，電力系統(tǒng)和電力用戶供需雙方間可能或已經(jīng)存在著不可調(diào)和的矛盾，若僅僅依靠電力系統(tǒng)自身的傳統(tǒng)手段解決和約束用戶都不可能從根本上解決上述的矛盾，需要采取新技術(shù)，新設(shè)備來處理上述問題。電能質(zhì)量問題與其解決途徑越來越引起國(guó)內(nèi)外有關(guān)人員及機(jī)構(gòu)的嚴(yán)重關(guān)注。其中，美國(guó)學(xué)者N.G.Hingorani博士于 1988 年首先提出了用戶電力（Custom Power）的新概念及新技術(shù)[1,2,3]；日本學(xué)者于 1996 年提出了FRIENDS(Flexible, Reliableand Intelligent Electrical eNergy DeliverySystem)供電新概念及新技術(shù)[4]。

我國(guó)學(xué)者將這一新技術(shù)稱為定質(zhì)電力[5]或定制電力[6]或DFACTS技術(shù)[7]或FEED技術(shù)[8]或柔性配電技術(shù)[9]。上述概念雖然在名稱上各不相同，但其實(shí)質(zhì)內(nèi)容都是一致的，都是針對(duì)現(xiàn)代信息社會(huì)的發(fā)展對(duì)提高供電可靠性、改善電能質(zhì)量的迫切要求和所應(yīng)采取的先進(jìn)技術(shù)手段。就世界范圍而言，在電力市場(chǎng)條件下，不同用戶需要不同質(zhì)量的電力商品，用電要求更加個(gè)性化，供電公司不僅要滿足用戶對(duì)電量不斷增長(zhǎng)的需求，還必須滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量的多樣化要求，電力用戶與供電公司都在追求自己的最大利益。用戶電力新技術(shù)正迎合了電力市場(chǎng)中供需雙方的這種利益要求，此新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可更好地保障用戶正常、安全生產(chǎn)的秩序，可使電力用戶提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；對(duì)供電公司來講，可提高電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平，可減少在電力市場(chǎng)條件下的停電補(bǔ)償費(fèi)，電力商品按質(zhì)論價(jià)，可增加售電收益，樹立為用戶服務(wù)的良好形象，用戶至上，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。在我國(guó)，為了滿足廣大電力用戶不斷增長(zhǎng)的用電需求，國(guó)家電力公司進(jìn)行了大規(guī)模的城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)改造，供電質(zhì)量和可靠性得到了明顯改善，基本上滿足了大多數(shù)一般電力用戶的要求。但是對(duì)特殊的敏感電力用戶來說，供電可靠性和電能質(zhì)量還需進(jìn)一步提高，這種情況在高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)最為明顯，外商已對(duì)我國(guó)的供電質(zhì)量問題相當(dāng)關(guān)注，這直接關(guān)系著外商在中國(guó)的發(fā)展，特別是中國(guó)加入WTO后供電質(zhì)量問題將更為突出。因此，原國(guó)家電力公司制訂的 2001~2005~2015 年科技發(fā)展規(guī)劃中明確將“電能質(zhì)量的分析與控制技術(shù)”列為重點(diǎn)研究課題。可見電能質(zhì)量分析與控制技術(shù)的研究不僅是電力工業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和可持續(xù)發(fā)展所必需的，而且也是國(guó)民生產(chǎn)、生活趨于國(guó)際化發(fā)展的緊迫現(xiàn)實(shí)需求。

總之，電能質(zhì)量分析與控制的研究課題已成為從國(guó)外到國(guó)內(nèi)、從電力公司、電力用戶、電力設(shè)備制造廠商到大學(xué)、科研院所普遍關(guān)心的研究熱點(diǎn)，“電能質(zhì)量”一詞已成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中頻繁出現(xiàn)的術(shù)語。IEEE已將其電力諧波國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議更名為電力諧波與電能質(zhì)量國(guó)際學(xué)術(shù)- 2 -哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文統(tǒng)提供必要的無功功率。電力電子裝置和變壓器等非線性裝置也要消耗無功功率，特別是相控整流器、相控交流功率調(diào)整電路和周波變流器等相控裝置，在工作中基波電流滯后于電壓，要消耗大量的無功功率，這些裝置還會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，同時(shí)需要消耗一定的無功功率。目前，電力電子裝置已經(jīng)成為最大的干擾源，尤其整流裝置，所以無功功率和諧波的治理也是非常突出的電能質(zhì)量問題之一。電壓的瞬變、波動(dòng)、缺口等作為一種擾動(dòng)信號(hào)，雖然作用時(shí)間短，但幅值瞬間波動(dòng)卻比正常時(shí)大得多，而且擾動(dòng)作用可能是脈沖性的、重復(fù)性的、振蕩性的，這都足以影響或損壞越發(fā)敏感的電子設(shè)備的正常工作。

電壓的過壓或欠壓、上升或跌落，都會(huì)對(duì)設(shè)備的正常工作產(chǎn)生影響或損壞。電壓的瞬時(shí)或持續(xù)中斷，會(huì)造成生產(chǎn)線的巨大損失；對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有可能造成計(jì)算機(jī)的硬件損壞或?qū)е掠?jì)算機(jī)的計(jì)算錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)丟失；對(duì)一些重要場(chǎng)合，如銀行結(jié)算中心、證券交易系統(tǒng)、電信和移動(dòng)電話通信系統(tǒng)、航空管理系統(tǒng)、大規(guī)模集成電路生產(chǎn)線及各種自動(dòng)化生產(chǎn)流水線、醫(yī)用監(jiān)控系統(tǒng)、公路和鐵道調(diào)度以及售票系統(tǒng)等等，瞬時(shí)的電壓中斷都會(huì)產(chǎn)生不可估計(jì)的嚴(yán)重?fù)p失。

基波無功功率對(duì)電網(wǎng)的影響有以下幾個(gè)方面：（1） 增大了設(shè)備的容量。無功功率的增加，將導(dǎo)致電流增大和視在功率的增加，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)、變壓器和其他送配電設(shè)備的容量和導(dǎo)線容量增加。同時(shí)也使用戶的起動(dòng)和控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表的尺寸和規(guī)格加大。（2） 設(shè)備和線路損耗增加。無功功率的增加，使總電流增大，因而設(shè)備和線路的損耗增加。（3） 使線路及變壓器的電壓降增大。如果是沖擊性負(fù)載，還可能使電壓產(chǎn)生劇烈波動(dòng)，使供電質(zhì)量嚴(yán)重降低。諧波的危害大致有以下幾個(gè)方面：（1） 諧波使電網(wǎng)中的元件產(chǎn)生了附加的諧波損耗，降低了發(fā)電、輸電和用電設(shè)備的效率，大量的 3 次諧波電流流過中性線時(shí)會(huì)使線路過熱，甚至發(fā)生火災(zāi)。（2） 諧波影響各種電氣設(shè)備的正常工作。諧波對(duì)電機(jī)的影響引起附加損耗外，還會(huì)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、噪聲和過電壓，使變壓器鐵損增大，可能出現(xiàn)局部嚴(yán)重過熱。諧波使電容器、電纜等設(shè)備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。（3） 諧波會(huì)引起電網(wǎng)中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，使得前面兩方面的危害大大增加，甚至引起嚴(yán)重事故。（4） 諧波會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的誤動(dòng)作，并會(huì)使電氣測(cè)量?jī)x表計(jì)量不準(zhǔn)確。（5） 諧波會(huì)對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，輕者產(chǎn)生噪音，降低通