电能质量评估：技术优化与实践应用

本节提供了评估安装在某指定场地对一台或多台机组供电电能质量的方法，而且将测量结果同其他IEC标准的要求进行对比。

这种电能质量评估方法适用于与高压或中压电网连接的机组，并且电网的频率变化不超过±1Hz、有足够的有功和无功功率调节能力以及有足够的负荷吸收机组生产的电能。对于其他情况，评估原则也可作为一种指南。

本节描述的评估过程有助于电网连接的设计，完整的设计还需要考虑其他包括电网规划以及脉动控制信号的评估（参见注）。

注：用载波控制信号控制负荷或频率，根据实际情况，通常这些系统的运行频率范围从110～3000Hz。电力系统中接入同步或感应发电机会引起风力发电机组附近的载波控制信号过度衰减。采用一个缓解装置（称为主动或被动滤波器）可防止此类现象的发生。

由于不同系统具有不同的特性，没有一个通用的方法来评估发电机的衰减影响，不过在评估风力发电机组对电网的影响时要注意这个问题。

1.稳态电压

机组的运行可能会影响电网的稳态电压。建议进行潮流分析来评估此影响，确保机组不会造成电压超限。根据潮流分析，可以得出风力发电机组P_mc、Q_mc、P₆₀、Q₆₀、P_0.2、Q_0.2。具有多台机组的发电站可在电网连接点处评估其输出功率。通过简单累加得出10min平均值（P_mc和Q_mc）、60s平均值（P₆₀和Q₆₀），其中0.2s平均值（P_0.2和Q_0.2）按下述式（8-4）和式（8-5）计算：

式中，N_wt表示机组数。

2.电压波动

机组产生的闪变应严格限定在式（8-6）和式（8-7）所定义的闪变限值内：

式中，P_st和P_lt分别表示机组产生的短期和长期闪变；E_Psti和E_Plti分别表示电网连接点处短期和长期闪变的限定值。

另外，因机组产生的相对电压波动应按式（8-8）来进行限定：

式中，d表示机组切换运行下产生的相对电压波动；表示电压最大允许波动值。(www.xing528.com)

3.连续运行

在连续运行状态下的单台机组所产生的闪变按式（8-9）进行测算，取概率分布为0.99对应的分位数：

式中，c（ψ_k，υ_a）表示给定轮毂高度年平均风速υ_a和给定电网连接点处的电网阻抗相角ψ_k时机组的闪变系数；S_n表示机组额定视在功率；S_k表示电网连接点的短路视在功率。

如果电网连接点处并有多台机组，则其闪变系数按式（8-10）计算：

式中，c_i（ψ_k，υ_a）表示单台机组的闪变系数；S_n，i表示单台机组的视在功率；N_wt表示连接于电网连接点机组的数量。

4.谐波

谐波电流应在要求的范围内，以避免在电网连接点产生不允许的谐波电压。采用感应发电机的机组直接与电力系统相连（即没有电子功率转换器），不会导致任何严重的谐波畸变。据此，可按下式推算机组在电网连接点产生的谐波电流：

式中，N_wt表示电网连接点处机组数；I_h∑表示电网连接点第h次谐波电流畸变；n_i表示第i台机组变压器的变压系数；I_h，i表示第i台机组上第h次谐波电流畸变；β表示指数（见表8-8）。

表8-8 指数参数

如果各台机组相同，而且变换器可换向，则谐波几乎同相，且对各次谐波取β=1。式（8-11）没有考虑采用能消除特殊谐波的不同矢量的变压器组。如果是这样，应充分考虑其影响。