一、電能的概念及主要指標

(一)電能質量的概念

對于電能的定義國際電氣電子工程師協(xié)會定義為：合格的電能能給敏感用電器供給的電力和設置的接地系統(tǒng)均適合該設備正常工作。

國際電工委員會則提出了電磁兼容(EMC)術語，明確說明了設備之間的相互作用及影響，且制定了電磁兼容標準，電能質量在電磁標準的定位是：合格的電能質量在正常工作情況下不影響或干擾用戶使用電力情況的物理特性。

(二)衡量電能質量的主要指標

衡量電能質量的標注包括：電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡、諧波和間諧波、電壓的波動和電壓的閃變。

1.電壓偏差(voltagedeviation)：電壓偏差指的是供電電壓不穩(wěn)定，存在電壓上升或下跌情況。

2.頻率偏差(friquencydeviation)：所有電網(wǎng)對電網(wǎng)頻率要求相同，不會因不同的電能用戶而改變，頻率偏差每個國家都有相應的規(guī)定。

3.電壓三相不平衡(unbalance)：三相電壓的值超過規(guī)定標準。

4.諧波和間諧波(harmonics&inter-ha-monics)：頻率是基波整數(shù)倍表現(xiàn)為正弦的電流或電壓稱之為諧波。非整數(shù)倍的則統(tǒng)稱為間諧波。

5.電壓波動和閃變(fluctuation&flicker)：

電網(wǎng)內電壓有規(guī)則的變動稱為電壓波動，或是變化幅度倍數(shù)在0.9-1.1之間的隨機變化。閃變則是指電壓的不穩(wěn)定對燈泡照明的視覺影響。

二、電能質量的特點

電力生產(chǎn)企業(yè)并不能完全控制電能質量，有些電能質量的變化是有電力用戶引起的(比如，諧波、電壓波動和閃變等)，或是自然災害及非控制因素引起的。

在不同的時間內供用電的電能指標通常是不相同的，既是電能質量在空間和時間上是處在不停的變化之中的。

三、引起電能質量的原因

(一)電力系統(tǒng)元件存在的非線性問題

電力供電系統(tǒng)中元件的非線性問題有：發(fā)電機正常工作中產(chǎn)生的諧波;電網(wǎng)中各變壓設備產(chǎn)生的諧波;直流輸電產(chǎn)生的諧波;經(jīng)過高壓后的輸電線路對諧波的放大作用。另外，并聯(lián)電容器在變電站中的設置等因素也都會造成諧波的出現(xiàn)。這些因素中直流輸電因素是現(xiàn)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要因素。

(二)非線性負荷

非線性負載在工業(yè)和生活用電中展的比例很大，這是電力系統(tǒng)中產(chǎn)生諧波的主要根源。非線性的主要負載是電弧爐，電弧爐起弧的時延及電弧的嚴重非線性產(chǎn)生了諧波。居民的日常生活和生產(chǎn)的負荷中，使用的熒光燈的伏安特性也是非線性的，也會有嚴重的諧波電流產(chǎn)生，其中含量最高的是3次諧波。此外，使用大功率的整流和變頻裝置也會有嚴重的諧波電流產(chǎn)生，嚴重影響了電網(wǎng)的安全。

(三)電力系統(tǒng)故障

電能質量也會受到電力系統(tǒng)運行時的內外故障影響，例如，各種自然災害、人為的非正常操作、各種線路短路、電網(wǎng)出現(xiàn)故障時發(fā)電機及勵磁系統(tǒng)工作狀態(tài)的改變等都會對電能的質量造成很大的影響。

四、電能質量對電網(wǎng)安全的影響

電能質量問題對電力系統(tǒng)安全的影響可以從一次和二次系統(tǒng)分別加以分析。對于一次系統(tǒng)，電能質量問題會惡化系統(tǒng)設備的運行工況，直接威脅系統(tǒng)的安全運行;譬如，諧波可能引起諧振，諧振高電壓加在電容器兩端，因為高次諧波對電容器的阻抗很小，所以電容器容易因過負荷而擊穿。負序和諧波對發(fā)電機不僅有熱效應，產(chǎn)生局部發(fā)熱，而且會使發(fā)電機組產(chǎn)生振動，并伴有噪音，嚴重威脅機組的安全穩(wěn)定運行。對于二次系統(tǒng)，當電能質量問題威脅到系統(tǒng)設備的安全運行時，二次系統(tǒng)的保護部分會自動使系統(tǒng)設備退出運行，從而會引發(fā)一些不可預料的結果;另一方面，電能質量問題可能會使保護裝置發(fā)生誤動、拒動等問題，從而對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成嚴重的后果。

五、改善電能質量的措施

改善電能質量的措施有：一是，調整負荷，降低負荷的敏感程度，如果遇到要求負荷電能質量特別高的電力用戶僅依靠電力企業(yè)采取的措施不能在短期內滿足要求時，電力企業(yè)必須和電力用戶共同采取必要措施，使負荷減少敏感程度及降低電能質量不良程度。二是，改進電網(wǎng)，電力企業(yè)安裝抑制或消除電力擾動的必要設備。

經(jīng)常見到的電能質量調節(jié)裝置功能相對單一，例如，有源濾波器APF、動態(tài)電壓恢復器DVR等，全面實現(xiàn)電力用戶電能質量的設備是電能質量調節(jié)器，其組成主要是一個電容把一個并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器耦合在一起。并聯(lián)逆變器進行非線性負載諧波電流及無功補償使用的是PWM電流控制技術，起到調節(jié)電容直流電壓的作用。而串聯(lián)逆變器使用的是PWM電壓控制技術，其主要是對輸出的電壓進行控制以達到抑制諧波、降低負荷的敏感程度。

電能質量調節(jié)器由于其是有一個串聯(lián)和并聯(lián)的逆變器組成的，因此其具有兩者的結構特征，對網(wǎng)絡中電流和電壓的波形可同時調節(jié)，電能質量調節(jié)器的應用極大的解決了電網(wǎng)中電能質量問題的出現(xiàn)。