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一文告知!青海电网电能质量综合实验室

时间:2017-05-12 10:49:46  来源:亚洲电能质量联盟  作者:刘可

 

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另一方面风电、光伏发电等新兴能源的相继并网等原因,导致青海公用电网电能质量问题日益突出。金属熔炉、整流设备等电力电子设备的大规模应用,尤其是电气化铁路在青海省内也逐年增加,这些在给经济发展带来便利的同时,也给青海电网的安全、稳定、可靠性运行带来一定的影响。
在此背景下,国网青海省电力公司电力科学研究院自2011年起,着力建设青海电网电能质量综合实验室。
一、青海电网数字化
电能质量在线监测管理系统
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为了能够对电网系统的电能质量进行长期、实时监测,达到对整个电网系统电能质量水平的全面把握,为电能质量的综合治理提供基础数据,青海电网数字化电能质量在线监测管理系统有代表性地选择枢杻变电站的电铁、冶金化工、直流输电、光伏发电、水力发电和输电联络线等线路作为监测点。
截止2016年底,系统已包含22个变电站77个监测点的稳态、暂态数据。但现有系统虽然实现了基本监测分析功能,但仍然属于“信息孤岛”,系统应用范围仅限于电科院,未实现数据互联互通,形成大数据综合分析。
结合国网统推要求,2016年完成省级青海电网谐波监测系统建设准备工作,形成方案。方案计划于2017年完成全省259个电能质量监测点的建设,范围涉及共计78个变电站。方案中确定现场终端装置由所属变电站运维单位负责,主站系统建设由信通公司负责。电科院提供技术支持。项目完成后,将规范对电能质量干扰源及其对电网运行的影响进行监测、预测、分析和诊断措施,及时发现影响电网安全的隐患,进行多角度和深层次信息挖掘,并将预测与智能分析结果辅助运行维护人员进行检修方面的决策,以达到降低维护和人力费用、提高维修效率、减少系统故障、系统损失、增强系统可靠性和稳定性的目的。
二、青海电网
电能质量设备检测平台
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电能质量设备检测平台,是以电能质量标准源为基础的电能质量检测设备及在线监测终端自动检测系统。主要目标在于增强实验室对电能质量设备入网检测能力,使电能质量在线监测系统具有更广泛的接入性。同时进一步加强电能质量设备质量管理水平。
三、电能质量专项测试工作
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除了以上实验室功能建设工作外,2016年8月至9月为了全面了解电铁及换流站电能质量状况,掌握电能质量问题对青海电网的影响,实验室对15-16年度电能质量数据做了专项统计分析,同时对柴达木换流站进行了现场测试。
测试分析工作共涉及电气化铁路线路共56条,牵引站19座。其中,高速铁路线路12条,高速铁路牵引站6座;普速铁路线路44条,普速铁路牵引站23座。直流方面,分别对换流变电站750kV及330kV共计20余个交流测点做了24小时不间断测试。
此次工作收集了2015-2016年期间,电气化铁路、换流站大量电能质量数据和引起的电能质量问题的同时,工作成果从规划、运维、事故处理及经济运行角度出发为电网提供全过程电能质量数据支持,进一步推动电网电能质量管理工作的开展,提高青海电网电能质量监督管理水平。
四、网内谐波分析
2016年,根据现场采集及在线监测结果显示,高次谐波依旧广泛分布于青海电网内部。主要集中在2000Hz至2500Hz频段附近,以45、48次谐波群尤为突出。谐波电流高频分量示例如下图:
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谐波电流高频分量示例
究其原因,主要是随着电力电子技术的发展,大量由电力电子开关构成的非线性用电设备广泛应用于青海电网冶金、交通、化工以及输电领域。例如再生铝、兰新电铁、金属镁、柴拉直流及光伏电站等。这些电力成员均会产生大量的高频谐波污染。
以光伏电站为例,其站内主要有光伏电池阵列、逆变器、升压变压器、保护控制装置4大部分组成,其中光伏电池阵列将光能转变为电能并以直流输出,逆变器将输入的直流电转换为交流电输出,升压变压器将逆变器输出的低压交流电升压后接入电网,对于大型光伏电站一般需要采用两级升压。光伏电站的发电功率取决于光照辐射量。由于日照变化,发电功率变化通常很大,这相对电网而言等同于冲击性负荷,会造成电网电压波动与闪变;光伏电站中大量使用的逆变器广泛采用脉冲宽度调制技术(PWM)将直流电转换为交流电,转换过程中会产生大量谐波。目前使用的大型逆变器输出交流总畸变率一般能控制在3%以下(满负荷时),在总畸变率不变的前提下,逆变器PWM控制策略主要目的是为了降低对电网影响大的低频次谐波含量,从而牺牲了抑制高频次谐波分量的能力,由此造成总谐波含量较低而高频次的谐波分量含有率较高的结果。
今后,青海电网电能质量综合实验室发展定位于电能质量大数据综合建设,从规划、运维、事故处理及经济运行角度出发提供全过程电能质量技术支持。在此大方向下,应结合现状加快开展如下工作:
首先结合国网公司电能质量在线监测系统建设计划,完善加强青海电网数字化电能质量在线监测管理系统,同时,开展涉网电能质量终端常态化检测工作,为青海省各监测系统的统一与信息共享奠定基础;
其次要建设电能质量实验室仿真平台,深度参与涉网电能质量事件调查,加强电网电能质量综合分析能力;
最后开展电能质量实验室建标工作,提高电科院电能质量实验室专业水平,在继续向调度、运检和营销等相关部门提供准确电能质量数据,保质保量完成电能质量年度检测的同时,配合公司归口管理部门,召开电能质量专业技术会议,发布周期青海电网电能质量综合报告。进一步推动省网电能质量管理工作的开展,提高省网电能质量监督管理水平。
 
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