的電能質量控制裝置的設計與實現。我國在電能質量方面的研究也較多，但主要在諧波與無功補償范圍，而其他許多方面還可謂起步階段[1]。從技術含義上講，電能質量問題主要應包括以下兩個方面：（1）電壓質量和供電可靠性。這主要是對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、電壓波形畸變、三相電壓不平衡、電壓中斷等。（21）電流質量。這主要是對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。隨著電力用戶對電能質量敏感程度的提高，電能質量的定義和內涵亦會隨之在不斷發展，總的趨勢是分得更細和要求更高。

1.2.1 電能質量擾動分類電力系統中存在的供電質量問題有：（1）電壓中斷或斷電（Interruption, Outage） 在一定時間內，一相或多相完全失去電壓（低于 0.1p.u.）稱為斷電。斷電按持續時間長短分為三類：瞬時斷電（0.5 周期~3s）、暫時斷電（3s~60s）、持續斷電（大于 60s）。（2）頻率偏差（Frequency Deviation） 各國對此均已作出具體規定。- 4 -第 1 章 緒論（3）電壓凹陷或電壓下跌（Sag, Dip） 文獻[11,16]稱其為電壓暫降。持續時間為 0.5 周期~1min，幅值為 0.1p.u.~0.9p.u.，系統頻率仍為標稱值。（4）電壓上升或稱浪涌（Swell） 持續時間為 0.5 個周期~1min，幅值為 1.1p.u.~1.8p.u，系統頻率仍為標稱值。（5）瞬時脈沖或突波（Impulse, Transient） 瞬時脈沖是在極短時間內在兩個連續穩態之間發生的一種電壓變化。瞬時脈沖可以是任一極性的單方向脈沖，也可是發生在任一極性的阻尼振蕩波第一個尖峰。（6）電壓波動與閃變（Voltage Fluctuation and Flicker） 電壓波動是在包絡線內的電壓的有規則變動，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變化。閃變則是指電壓波動對照明燈的視覺影響。（7）電壓切痕（Notch） 電壓切痕是一種持續時間小于 0.5 周期的周期性電壓擾動。電壓切痕主要是由于電力電子裝置在相關的兩相間發生瞬時短路時電流從一相轉換到另一相而產生的。電壓切痕的頻率很高，用常規的諧波分析儀很難測量出來，這就是過去從未有過此項電壓擾動內容，直到最近才正式列入的原因。（8）諧波（Harmonics） 含有基波整數倍頻率的電壓或電流稱為諧波。諧波是由于電力系統和電力負荷的非線性特性造成的。（9）間諧波（Interharmonics） 含有基波非整數倍頻率的電壓或電流稱為間諧波。小于基波頻率的分數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生裝置等。間諧波會使顯示裝置發生視覺閃變。（10）過電壓（Overvoltage） 過電壓是指電壓幅值超過標稱電壓且持續時間大于 1min。過電壓的幅值為 1.1p.u.~1.2p.u.，頻率仍為標稱值。（11）欠電壓（Undervoltage） 欠電壓是指電壓幅值小于標稱電壓且持續時間大于 1min。欠電壓的幅值為 0.8p.u.~0.9p.u.，頻率仍為標稱值。

1.2.2 電能質量問題的危害現代化工商業已大量采用計算機系統、機器人和精密控制設備等，它們對電力擾動十分敏感。任何一種電能質量問題都有可能影響正常的生產和生活。特別是對計算機控制、半導體工業、信息技術產業以及精密制造業等現代高科技產業的影響巨大。在工業和生活的用電負載中，阻感性負載占有很大比例。含有電感的阻感性負載，必須吸收無功功率才能工作，所以需要系- 5 -哈爾濱工業大學工學博士學位論文由上可知，電力系統和電力用戶供需雙方間可能或已經存在著不可調和的矛盾，若僅僅依靠電力系統自身的傳統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，新設備來處理上述問題。電能質量問題與其解決途徑越來越引起國內外有關人員及機構的嚴重關注。其中，美國學者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[1,2,3]；日本學者于 1996 年提出了FRIENDS(Flexible, Reliableand Intelligent Electrical eNergy DeliverySystem)供電新概念及新技術[4]。

我國學者將這一新技術稱為定質電力[5]或定制電力[6]或DFACTS技術[7]或FEED技術[8]或柔性配電技術[9]。上述概念雖然在名稱上各不相同，但其實質內容都是一致的，都是針對現代信息社會的發展對提高供電可靠性、改善電能質量的迫切要求和所應采取的先進技術手段。就世界范圍而言，在電力市場條件下，不同用戶需要不同質量的電力商品，用電要求更加個性化，供電公司不僅要滿足用戶對電量不斷增長的需求，還必須滿足用戶對電能質量的多樣化要求，電力用戶與供電公司都在追求自己的最大利益。用戶電力新技術正迎合了電力市場中供需雙方的這種利益要求，此新技術的實現，可更好地保障用戶正常、安全生產的秩序，可使電力用戶提高生產效率和產品質量；對供電公司來講，可提高電網和電氣設備的安全、經濟運行水平，可減少在電力市場條件下的停電補償費，電力商品按質論價，可增加售電收益，樹立為用戶服務的良好形象，用戶至上，增強企業競爭力。在我國，為了滿足廣大電力用戶不斷增長的用電需求，國家電力公司進行了大規模的城網、農網改造，供電質量和可靠性得到了明顯改善，基本上滿足了大多數一般電力用戶的要求。但是對特殊的敏感電力用戶來說，供電可靠性和電能質量還需進一步提高，這種情況在高新技術產業開發區最為明顯，外商已對我國的供電質量問題相當關注，這直接關系著外商在中國的發展，特別是中國加入WTO后供電質量問題將更為突出。因此，原國家電力公司制訂的 2001~2005~2015 年科技發展規劃中明確將“電能質量的分析與控制技術”列為重點研究課題。可見電能質量分析與控制技術的研究不僅是電力工業適應市場競爭和可持續發展所必需的，而且也是國民生產、生活趨于國際化發展的緊迫現實需求。

總之，電能質量分析與控制的研究課題已成為從國外到國內、從電力公司、電力用戶、電力設備制造廠商到大學、科研院所普遍關心的研究熱點，“電能質量”一詞已成為現代電力系統中頻繁出現的術語。IEEE已將其電力諧波國際學術會議更名為電力諧波與電能質量國際學術- 2 -哈爾濱工業大學工學博士學位論文統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，這些裝置還會產生大量的諧波電流，同時需要消耗一定的無功功率。目前，電力電子裝置已經成為最大的干擾源，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量問題之一。電壓的瞬變、波動、缺口等作為一種擾動信號，雖然作用時間短，但幅值瞬間波動卻比正常時大得多，而且擾動作用可能是脈沖性的、重復性的、振蕩性的，這都足以影響或損壞越發敏感的電子設備的正常工作。

電壓的過壓或欠壓、上升或跌落，都會對設備的正常工作產生影響或損壞。電壓的瞬時或持續中斷，會造成生產線的巨大損失；對于計算機系統有可能造成計算機的硬件損壞或導致計算機的計算錯誤和數據丟失；對一些重要場合，如銀行結算中心、證券交易系統、電信和移動電話通信系統、航空管理系統、大規模集成電路生產線及各種自動化生產流水線、醫用監控系統、公路和鐵道調度以及售票系統等等，瞬時的電壓中斷都會產生不可估計的嚴重損失。

基波無功功率對電網的影響有以下幾個方面：（1） 增大了設備的容量。無功功率的增加，將導致電流增大和視在功率的增加，從而使發動機、變壓器和其他送配電設備的容量和導線容量增加。同時也使用戶的起動和控制設備、測量儀表的尺寸和規格加大。（2） 設備和線路損耗增加。無功功率的增加，使總電流增大，因而設備和線路的損耗增加。（3） 使線路及變壓器的電壓降增大。如果是沖擊性負載，還可能使電壓產生劇烈波動，使供電質量嚴重降低。諧波的危害大致有以下幾個方面：（1） 諧波使電網中的元件產生了附加的諧波損耗，降低了發電、輸電和用電設備的效率，大量的 3 次諧波電流流過中性線時會使線路過熱，甚至發生火災。（2） 諧波影響各種電氣設備的正常工作。諧波對電機的影響引起附加損耗外，還會產生機械振動、噪聲和過電壓，使變壓器鐵損增大，可能出現局部嚴重過熱。諧波使電容器、電纜等設備過熱、絕緣老化、壽命縮短，以至損壞。（3） 諧波會引起電網中局部的并聯諧振和串聯諧振，從而使諧波放大，使得前面兩方面的危害大大增加，甚至引起嚴重事故。（4） 諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，并會使電氣測量儀表計量不準確。（5） 諧波會對鄰近的通信系統產生干擾，輕者產生噪音，降低通