电能质量及其分析方法综述
摘要：当前电能质量问题日益严重，本文就电力系统中存在的主要电能质量问题作了系统的归纳，并对基于时域、频域、变换域的三种数字分析方法原理及其各自在电能质量领域中的应用作了详细的阐述。
关键词：电能质量；数字仿真；谐波潮流；小波变换
1
引言随着基于大功率电力电子开关设备的普及应用，它所带来的各种电能质量问题已引起各国电力工作者的高度重视，提高电能质量的新技术已成为近年来电力系统研究领域中新的研究热点
［1］。1992～1995年，美国电力研究院（EPRI）在全国范围内进行了大规模的电能质量普查，获得了大量电能质量数据。与此同时，国外又兴起了研究“用户特定电力”（custom power）的高潮，提出利用电力电子控制器提高配电网供电的可靠性和电能质量。随着计算机技术的不断发展，以此为基础的诸如时域仿真、频域分析以及建立在不同变换基础上的各种数字技术，已在分析电压／电流扰动波形、元件参数对这些扰动的影响、系统中的谐波以及开发用以解决电能质量问题的新型电力电子控制器等方面，得到了广泛应用。
2
电能质量 电力系统中各种扰动引起的电能质量问题主要可分稳态和暂态两大类
［1］。稳态电能质量问题以波形畸变为特征，主要包括谐波、间谐波、波形下陷以及噪声等；暂态电能质量问题通常是以频谱和暂态持续时间为特征，可分脉冲暂态和振荡暂态两大类。
电力系统中各种电能质量扰动的性质、特征指标、产生原因、后果以及解决方法归纳于表1。
3 电能质量分析方法
近年来，基于数字技术的各种分析方法已在以下的电能质量领域中得到广泛应用：
（1）分析谐波在网络中的传播；
（2）分析各种扰动源引起的波形畸变；
（3）开发各种电能质量控制装置，分析它们在解决电能质量问题方面的作用。
按所采用的不同分析方法，这种技术主要可分为时域、频域和变换域3种。
3．1 时域仿真方法
在3种方法中，时域仿真方法在电能质量分析中的应用最为广泛，其最主要的用途是利用各种时域仿真程序对电能质量问题中的各种暂态现象进行研究。目前较通用的时域仿真程序主要有EMTP、EMTDC、NETOMAC等系统暂态仿真程序和SPI－ CE、PSPICE、SABER等电力电子仿真程序两大类。由于电力系统主要由R、L、C等元件组成，这些程序在求解用微分方程描述的电力元件方程时，通常采用简单易行的变阶、变步长、隐式梯形积分法。利用隐式可保证求解过程中的数值稳定，采用变阶、变步长技术可缩短迭代计算的时间。采用时域仿真计算的缺点是仿真步长的选取决定了可模仿的最大频率范围，因此必须事先知道暂态过程的频率覆盖范围。此外，在模仿开关的开合过程时，还会引起数值振荡。因此，要采用相应技术以抑制发生数值振荡。
