【摘 要】电力系统是人们从事生产和生活的主要动力供应，随着经济和技术的发展电力电子设备向着微型和巨型两个方向发展，其中巨型电力设备大多为非线性负荷，这种负荷对电网电能质量产生了小至电能计量出现错误大至降低设备运行寿命的影响，减小非线性负荷对电网电能质量的影响是众学者关注的对象。本文从电网电能质量评价指标和非线性负荷畸变信号精确提取的方向入手，以期为我国的电网电能质量优化探索合理性方案。本文首先针电网电能质量的标准进行概述，得出了评价电网电能质量的重要指标，为电能优化的目标确定提供了基础，然后针对非线性负荷对电网电能质量影响的原理进行分析，并且给出影响因素畸变功率的计算方法和基于自适应陷波器的畸变信号提取算法，最后运用补偿器的措施对非线性负荷的畸变信号进行补偿控制的方法，对电网电能质量优化提供了方案，并且对优化效果进行了仿真，通过数据分析得出了预期的电网电能优化效果，在最终的讨论中提出了文中优化方案的缺点，并且为今后的电网电能优化探索提供了方向。
【关键词】电网电能质量;非线性负荷;畸变功率;自适应陷波器;补偿器控制
1.引言
国民经济在当前环境下得到了飞速的发展，经济与技术是难以分割的兩个环节，而在技术的具体表现中电力电子及自动化设备的发展占着很大的比重，设备的精密化和复杂化对动力的要求逐渐增加，而优质电网电能质量的提供是必要条件，但是设备作为负荷的非线性特征影响着电能质量，怎样从优质电能供应和非线性负荷大量使用的矛盾中寻求合理化方案，成为了人们关注的内容。本文从电能质量评价指标和非线性负荷的畸变特性出发，探索了负荷畸变信号的采集算法和非线性负荷对电能质量影响减小的优化方案，以期为我国电能质量优化提供理论基础和努力方向。
针对电网电能质量及优化的研究许多学者做出了努力，正是这些学者的努力为我国的优质电能供应发展提供了科学依据，其中：张源渊（2013）对电网中多种典型干扰源进行分析，给出了适合于进行评估分析的谐波电流含有律值的计算方法;刘书铭等（2012）对中高压配电网中的十余种典型的电能质量干扰源的用电特性进行了分析，为电力部门电能管理和电力用户的电能质量治理提供了有效措施;陈金玲等（2011）根据非线性负荷的功率特性提出了一种全新的电能计算实现方案，为非线性负荷的计量做出了贡献。
本文在前人研究的基础上对非线性负荷的畸变特性及畸变信号提取进行分析，为电网电能质量的优化提供基础，设计了补偿器控制的电网电能优化方案，为优质电能供应的治理提供了理论依据和研究方向。
2.电网电能质量标准概述及非线性负荷电能计算原理
随着电力系统中电力电子设备的广泛使用，使的当前电能质量出现了一系列的问题，影响电能质量的表现类别基本分为七类：1）电压暂断;2）电压暂升;3）电压暂降;4）电压恒断;5）波形畸变;6）电压波动;7）频率变化。上述七类电能质量问题的引起源头在于电力电子设备负荷的非线性特征，为了更加精准的找出影响电能质量的原因，针对电力电子设备负荷的非线性特征研究是必须的，也就说要有精确的非线性负荷电能计量算法才能有针对性的提出优化电能质量的科学方法，本章首先针对电能质量的标准进行概述，以期为电能质量优化提供目标，然后针对传统的非线性负荷电能计量和自适应陷波器电能计量原理进行分析，以期为电能计量的精准化提供理论依据。
电能质量指的是优质供电，为了对电能质量进行更加准确的分析，本节从供电质量、用电质量、电压质量和电流质量四个方面进行阐述，以期为电能计量和质量优化提供改进方向。
1）供电质量：供电质量可以从技术含义与非技术含义两个方面进行评述，其中技术含义主要指的是电压质量与供电的可靠性，而非技术含义指的是供电部门与用电个体之间的和谐程度。
2）用电质量：对于用电质量的评述也可以从技术含义方面的电流质量和非技术含义方面的缴费信誉两个方面进行。
3）电压质量：一般用给定电压与理想电压之间的偏差情况反映电压的质量，出现的偏差大则电压质量差，出现的偏差小则电压质量好。
4）电流质量：对于电流质量质量的评述，一般从电流谐波、间谐波、次谐波和噪声等方面进行，反映的是电流与理想正弦波形之间的偏差情况，同理给定电流与理想的正弦波形电流之间的偏差程度可以衡量电流质量的优劣。
因此，电能质量的定义可以总结为“导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差”，定义中的偏差除了包含供电系统的稳态性能外，还包括暂态性能。对于电能质量标准指定的任务，主要从当前的技术水平出发，以一定的电能质量指标偏差的允许值进行衡量，这样就引出了电能质量标准的合理性评判，如下所示了电能质量标准的根本准则：
1）能够保证电力系统的安全和连续供电以及经济运行。
2）能够保证用电个体的电气设备正常用电。
3）在当前的技术水平下，电能质量指标偏差值达标。
3.基于补偿器的电网电能质量优化方案
3.1 补偿器控制原理分析
补偿器是用来消除电网局部非线性负荷谐波和不平衡的影响，并且在此基础上向非线性负荷提供预先指定量的有功功率，为电流和电压的平稳化过程提供补偿，因此从补偿的期望效果分析可知，经过补偿器后的电网电流和电压会出现平衡的现象，若家用的三相交流电电流在平衡的状态下节点处的电流加和应该为0，同时电压的平均值会出现恒定的状态。
3.2 补偿器电网电能优化效果分析
补偿器电能质量优化算法的仿真环境为PSCAD/EMTCD，与唐山市曹妃甸区唐海镇的电网共同分担负荷时公共连接点PCC1和PCC2处的系统仿真数据进行详细的分析，根据仿真数据可知，运用补偿器对公共负荷变化下PCC1和PCC2两个公共连结点处的电网电能质量指标参数进行控制，可以在局部范围内达到电能质量优化的效果。
4.讨论
非线性负荷对电网电能质量的影响的根本原因为其用电过程中造成的电压或电流畸变特性，预想对电网电能质量优化就要从消除畸变特性和维持供电有功功率稳定的角度出发，本文中给出了畸变信号的提取算法和补偿器控制的方案，算法和方案对电能优化有着显著的效果，但在具体实现上较为复杂，而文中提供的补偿器优化方案可以作为一种思想指导，为了能够真正大规模的实现电网电能优化还需要对设备和方案做进一步的研究。
参考文献：
[1]张源渊.典型干扰源电能质量特性分析与治理措施研究[J].电力电气.2013.
[2]刘书铭等.中高压配电网非线性用户的电能质量特性研究[J].电力系统保护与控制.2012.40（15）：150-155.
[3]陈金玲等.自适应陷波器在非线性负荷电能计量中的应用[J].电测与仪表.2011.48（541）：10-12.
[4]张晓冰.畸变信号条件下电网功率潮流分析与电能计量新方法研究[D].哈尔滨.2007.
[5]刘欢等.改进型自适应陷波器电力系统频率估计方法[J].上海海事大学学报.2007（9）：24-27.
（作者单位：国网河南省电力公司淅川县供电公司）