基于IEEE 1459标准的非线性负载有功功率测量研究

针对谐波有功损耗测量问题,文中改进了Emanuel功率理论中非线性负载等效模型,并结合基于Emanuel功率理论的IEEE 1459标准中视在功率分解公式,推导了基于改进的非线性负载等效模型的谐波有功损耗测量表达式;利用Matlab仿真分析非线性负载有功损耗的3种测量方式;通过比较得出所提测量方法能更准确方便地测量非线性负载有功损耗。最后,利用电能质量测量仪器,实测某电网10 kV负载谐波含量,结合所提方法计算负载有功损耗,验证了该方法的有效性及其带来的经济效益。

IRP理论和IEEE Std 1459-2010在变流器驱动电机能效测试中的应用比较

由于变流器输出的非正弦电压电流波形具有多样性和复杂性,传统的功率理论在变流器驱动电机能效测试中已经失去实用性。本文将两种主流的非正弦条件下的功率理论,即瞬时无功功率理论(IRP)和标准IEEE Std 1459-2010,引入变流器驱动电机的能效测试中,对比分析其实用性。首先基于数学分析,提出了一种考虑铁耗的三相异步电机仿真模型,并以此构建了一个典型的两电平PWM变流器电机驱动系统。以此系统作为算例,通过利用IRP理论、标准IEEE Std 1459-2010中提供的方法以及电机仿真算例中的内部变量,对电机的有功功率、视在功率进行了对比。结果表明,在变流器驱动电机能效测试中,这两种理论对电机效率的评估效果相同,与通过仿真算例内部变量计算得到的效率相吻合;在视在功率评估上,采用标准IEEE Std 1459-2010更合适。

计及间谐波的电能计量方法

针对间谐波污染严重的电网,为准确计量相应负荷实际消耗的电能量,减小电能计量误差,在传统电能计量方法基础上,有必要增加计及间谐波产生的电能损耗。首先分析了3种典型间谐波源(变频装置、波动负荷、感应电机)产生间谐波的物理过程,为计及间谐波电能损耗的必要性提供了支撑。进而,依据IEEE 1459标准,推导出了存在间谐波条件下的电能计算公式,并对公式中表征间谐波电能损耗的附加项进行理论分析,阐明了各类间谐波电能项的特征,进而通过忽略频率之差大于5 Hz的间谐波与谐波,简化电能计算模型,提高电能测算速度,并通过仿真实验证明了简化计算的合理性。最后,通过对含有间谐波的电压电流信号的数值仿真分析,证明了在间谐波污染严重的电网中,采用提出的计及间谐波的电能计量方法,将更加合理、准确、可靠。

计及谐波视在功率的谐波源识别方法

为正确识别电力系统公共连接点处的主要谐波源,基于IEEE 1459功率标准定义的谐波视在功率,提出了一种基于该功率指标进行判断的主谐波源识别的新方法。根据叠加定理分别定义系统侧和用户侧等值谐波源单独作用时引起的谐波视在功率,通过直接对比二者的大小,判断出主谐波源的位置是系统侧或用户侧。提出的方法可以考虑各次谐波电压、谐波电流的综合影响,进而识别出公共连接点处综合主要谐波源。最后通过IEEE 13节点系统仿真和某钢铁企业实测数据均验证了所述方法的合理性。

电力系统谐波与不平衡污染程度评估指标的研究

在电力系统中,谐波与不平衡会导致线损增加、设备被损坏、电能计量不准确等诸多问题。但是目前并没有一套固定的指标来对谐波与不平衡污染程度进行评估。针对该问题,根据IEEE Std 1459-2010功率理论和其对视在功率的分解方法,提出了一套适用于非正弦不平衡条件下新的谐波与不平衡污染程度评估指标。对传统评估指标的合理性进行了分析;针对传统评估指标的缺点,分别给出了单相系统和三相系统中新评估指标的定义;最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,比较传统指标与新指标的评估效果。分析结果表明,新指标能够准确和全面地对谐波和不平衡污染程度进行评估。

不平衡畸变负荷无功功率理论分析与应用

为了给电气化铁路等典型三相不平衡、畸变负荷的电能量计量提供物理概念更为清晰、明确的无功功率定义,文中较全面地梳理了具有代表性和较广泛认可度的几种功率理论,从原理上比较了它们在无功功率定义上的不同,之后,使用电气化铁路实测信号进行了仿真计算,从应该对无功进行补偿、监测、管理和收费等应具有指导意义考虑,选择并确定以IEEE 1459标准阐述的功率理论作为非正弦、不平衡电路或系统的无功功率定义。依据该理论,通过测量基波正序无功功率、非基波等效视在功率、不平衡视在功率等,来评价电能的利用效率,从而可帮助电力公司及用电企业更科学、合理地实施供用电管理。

计及谐波的功率因数测量方法

针对谐波污染严重的电网,为了能精确计量用户端负荷的功率因数,减小计量误差,对用户进行合理公平地奖惩,有必要对《功率因数调整电费办法》中定义的功率因数计算方法进行改进,并提出一种准确的功率因数计量模型。主要分析了谐波背景下电费办法中定义的功率因数的合理性,首先指出了正弦系统接入谐波源后,线性无源阻感性负荷用户的功率因数测量值变小,这意味着线性用户不仅受谐波危害,还要支付更多的电费;然后,结合仿真对此进行了验证;最后,根据谐波责任划分的原则,计及谐波的影响,给出了基于IEEE.Std 1459-2010的新的功率因数计量模型,该模型不仅可以为供电部门合理、公平地计量提供一定的参考依据,还为进一步完善考核计费标准提供重要的借鉴意义。

考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案

准确合理的奖罚性电费调整方案的建立对于电力供需双方的经济效益具有十分重要的意义,而目前的奖罚性电费调整方案没有对谐波责任进行考核。首先,参照IEEE Std.1459—2010中视在功率分解得到的各谐波物理量,提出一种考虑指标权重的谐波责任综合定量计算方法,从而避免谐波责任计算时,出现指标选择不统一的情况;其次,基于谐波责任综合定量计算方法,提出了一种考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案,该方案不仅考虑了无功,而且考虑了谐波责任;最后,设计具体的仿真算例,对于考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案和目前现有的奖罚性电费调整方案进行比较,结果表明,考虑谐波责任的奖罚性电费调整方案更加准确合理。

并联混合有源滤波器的容量分析

混合有源滤波器的容量计算是补偿系统选型的基础.基于正弦对称电压、电流建立的补偿系统容量计算在电网电压、电流产生畸变和不对称已不够准确,进而影响滤波器容量的选型.IEEE Std 1459-2010功率理论是对于非正弦不平衡系统定义的标准,并基于此功率理论推导出了新的计算方法,用算例进行分析其与传统方法的异同.分析结果表明:在满足补偿目的的前提下,电网电流正弦对称时,两者计算结果一致,非正弦情况时,利用新的方法计算后的结果可作为选择容量更小的滤波器的参考依据.

谐波工况下的电能计量研究

传统的谐波电能计量研究往往着重于谐波有功功率,而实际中谐波有功功率在整体视在功率中所占比例往往很小,无法真正反应谐波对电能的影响。本文基于IEEE1459-2000标准提出一种谐波计量方法,用一组谐波电能指标-谐波畸变视在功率与谐波污染比,从视在功率角度来反映谐波成分对电能的影响,并对该方法在谐波表平台上的实现进行了讨论。仿真结果表明:谐波畸变视在功率比谐波有功功率,更能表征谐波成分对总电能的影响。电流畸变率在一定程度上可近似等于谐波污染比,但是小负载时谐波污染比的失真度更小,更能反映实际整体电能谐波污染的情况。