劉強(qiáng)

摘 要：文章首先介紹了智能開(kāi)關(guān)，以及智能開(kāi)關(guān)如何在電能質(zhì)量檢測(cè)中起作用，然后闡述了基于智能開(kāi)關(guān)的負(fù)荷控制技術(shù)，利用智能開(kāi)關(guān)在線監(jiān)測(cè)電能質(zhì)量和負(fù)荷變化，為高質(zhì)量的供電和用電高效經(jīng)濟(jì)有序的進(jìn)行提供了新思路新方法。

關(guān)鍵詞：智能開(kāi)關(guān)；電能質(zhì)量檢測(cè)；負(fù)荷控制技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TM711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）02-0005-01

1 概 述

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)電力資源的需求越來(lái)越大，使得中國(guó)電力發(fā)展速度世界矚目，但是我國(guó)已建立起來(lái)的電力網(wǎng)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾年來(lái)用電量的不斷增長(zhǎng)，使得許多地區(qū)電量不夠用造成停電現(xiàn)象。許多高新企業(yè)如半導(dǎo)體器件制造商對(duì)電能質(zhì)量的要求很高，電能質(zhì)量成為了影響產(chǎn)品質(zhì)量好壞的直接影響因素。電力企業(yè)不僅要保證電力系統(tǒng)安全、可靠、有序、高效的運(yùn)行，還要盡量保證電能質(zhì)量滿(mǎn)足相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，從而保證生產(chǎn)生活正常的進(jìn)行。日趨增多電荒現(xiàn)象，以及電力用戶(hù)對(duì)電能質(zhì)量要求越來(lái)越高，使得電力部門(mén)對(duì)電能質(zhì)量檢測(cè)、治理技術(shù)和負(fù)荷控制技術(shù)越來(lái)越重視。目前我國(guó)電力系統(tǒng)中對(duì)電能質(zhì)量檢測(cè)和負(fù)荷控制技術(shù)的設(shè)備都是固定的永久性的設(shè)備，研究人員一直致力于研究充分利用已有的設(shè)備對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量和負(fù)荷進(jìn)行有效的檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)智能開(kāi)關(guān)在電力系統(tǒng)分布比較分散，并且每個(gè)開(kāi)關(guān)具有檢測(cè)電能質(zhì)量和對(duì)負(fù)荷進(jìn)行控制的作用，可以有效地對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)異常，然后根據(jù)用戶(hù)的用電需求，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行合理有效地調(diào)整，保證用戶(hù)們的效益最大化。

相比于已有的永久固定的檢測(cè)設(shè)備，智能開(kāi)關(guān)元件具有小巧便捷，性?xún)r(jià)比高效果好等優(yōu)點(diǎn)已被廣泛用于我國(guó)的電力系統(tǒng)中。智能開(kāi)關(guān)實(shí)時(shí)采集線路的數(shù)據(jù)，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)電力網(wǎng)絡(luò)異?，F(xiàn)象，為電力部門(mén)采取負(fù)荷控制措施提供有效依據(jù)。基于智能開(kāi)關(guān)的優(yōu)點(diǎn)和重要作用，目前對(duì)智能開(kāi)關(guān)的研究已成為熱點(diǎn)。下面分別介紹一下智能開(kāi)關(guān)在電能質(zhì)量檢測(cè)和負(fù)荷控制中的作用和意義。

2 基于智能開(kāi)關(guān)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方法

科技的發(fā)展，使得負(fù)荷的數(shù)量增加，負(fù)荷的多樣性和不平衡性了給電網(wǎng)注入高次諧波，造成電網(wǎng)出現(xiàn)電壓波動(dòng)，諧波干擾，使得電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降。電網(wǎng)的電能質(zhì)量一般是指電網(wǎng)的電壓、電流、頻率等參數(shù)能夠滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。電能質(zhì)量的好壞一般有以下幾個(gè)指標(biāo)衡量：供電電壓偏差，電壓波動(dòng)與閃變，三相電壓不平衡度，公網(wǎng)諧波、間諧波，電力系統(tǒng)頻率偏差，電壓暫降來(lái)描述電能質(zhì)量的好壞。

根據(jù)電能本身的特點(diǎn)，基于智能開(kāi)關(guān)的電能質(zhì)量檢測(cè)分析的算法要具有快速，實(shí)時(shí)，計(jì)算準(zhǔn)確，兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)。常用的電能質(zhì)量分析算法有：傅里葉變換、S變換、小波變換等。其中，傅里葉變換只適用于對(duì)平穩(wěn)的信號(hào)進(jìn)行分析，對(duì)具有暫態(tài)信號(hào)和突變信號(hào)的電能質(zhì)量的分析效果不佳，不能達(dá)到相應(yīng)的要求；S變換只能提取特定范圍內(nèi)的信號(hào)，其提取電能的功率隨擾動(dòng)信號(hào)頻率的增加而線性增加；小波變換中小波基信號(hào)選取對(duì)擾動(dòng)信號(hào)特征量的提取有很大的影響。

上述的能質(zhì)量分析算法均由各自應(yīng)用的局限性和不足，一般是上述三種方法組合使用，對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行分析來(lái)達(dá)到相應(yīng)的效果。近年來(lái)，越來(lái)越多的研究這開(kāi)始研究HHT方法對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，與傅里葉變換法相比，HHT能夠有效地處理暫態(tài)和突變信號(hào)；與小波變換相比，HHT的及信號(hào)不是固定的具有自適應(yīng)性，減小了基信號(hào)對(duì)分析結(jié)果的影響；HHT算法不僅能對(duì)單一擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行提取分析，還能對(duì)含有多種擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行提取分析。

3 基于智能開(kāi)關(guān)的負(fù)荷控制技術(shù)

負(fù)荷控制是對(duì)用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整和控制，保證電網(wǎng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行，并且把停電所造成的損失和影響控制到最低的程度，所采取的一種限制措施，智能開(kāi)關(guān)可以有效地監(jiān)測(cè)線路的負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，分析檢測(cè)到的電能質(zhì)量信息，通過(guò)相互通信和協(xié)調(diào)來(lái)優(yōu)化供電方式，從而實(shí)行智能供電。為了減小斷電的影響，實(shí)現(xiàn)有序用電，智能開(kāi)關(guān)可以在必要時(shí)對(duì)供電線路實(shí)行負(fù)荷控制，從而最大限度的利用能源。

在智能電網(wǎng)的環(huán)境下，基于智能開(kāi)關(guān)的負(fù)荷控制是指利用負(fù)荷控制系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)對(duì)負(fù)荷進(jìn)行負(fù)荷控制管理，通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)荷的變化與電量的增減、從而提高客戶(hù)終端用電效益。負(fù)荷控制主要具有以下功能：

①電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)功能：智能開(kāi)關(guān)不但可以實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和跌落，還可以監(jiān)測(cè)電流和頻率等參數(shù)，通過(guò)算法計(jì)算來(lái)分析電能的質(zhì)量，為負(fù)荷控制提供依據(jù)。如果能夠確定某一負(fù)荷會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生非常大的影響，智能開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)中斷對(duì)負(fù)荷的供電，從而確保系統(tǒng)中其他負(fù)荷的用電質(zhì)量。

②負(fù)荷控制功能：負(fù)荷控制功能是智能開(kāi)關(guān)最基本和最重要的功能。可以發(fā)送電量、功率的解除或者投入命令；可以設(shè)定和調(diào)整線路負(fù)荷的電量定值和功率值；能通過(guò)手動(dòng)或者定時(shí)自動(dòng)操縱電閘閉合來(lái)控制負(fù)荷的停啟；在電力高峰期和低谷期能調(diào)整和設(shè)定負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)。由于具有這些功能，智能開(kāi)關(guān)可以確保整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，對(duì)電能生產(chǎn)和負(fù)荷需求進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)電能生產(chǎn)不足時(shí)可以自動(dòng)地切除部分不重要的負(fù)荷。

③通信遙控功能：通過(guò)給每個(gè)智能開(kāi)關(guān)配備專(zhuān)門(mén)的通信模塊，智能開(kāi)關(guān)不但相互之間可以進(jìn)行通信，智能開(kāi)關(guān)還可以和調(diào)度中心交換數(shù)據(jù)信息。還可以遠(yuǎn)程調(diào)整負(fù)荷初始化參數(shù)，下發(fā)控制整定參數(shù)。這樣整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況都能夠被每個(gè)智能開(kāi)關(guān)和調(diào)度中心所掌握，從而確保制定出對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)最有利、最有效的負(fù)荷控制策略。

現(xiàn)在分布式發(fā)電技術(shù)的不斷發(fā)展，使得電網(wǎng)逐漸向能源互聯(lián)網(wǎng)的方向發(fā)展，風(fēng)能光能等各種分布式發(fā)電源，以及電動(dòng)汽車(chē)的不斷發(fā)展，是的電網(wǎng)中電源和負(fù)荷更加多樣化，負(fù)荷的變化也越來(lái)越復(fù)雜，基于智能開(kāi)關(guān)的負(fù)荷調(diào)控技術(shù)使得負(fù)荷的調(diào)控變得更加靈活，分布式能源和負(fù)荷接入電網(wǎng)提供了方便。

4 結(jié) 語(yǔ)

傳統(tǒng)的電力結(jié)構(gòu)不能滿(mǎn)足日益增加的用電需求，造成電能供不應(yīng)求，這就需要電網(wǎng)具有對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行及時(shí)有效地監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集一旦發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中出現(xiàn)異常保證各個(gè)開(kāi)關(guān)設(shè)備采取措施，對(duì)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控，保證電網(wǎng)能夠安全可靠地運(yùn)行下去。智能開(kāi)關(guān)的發(fā)展不僅對(duì)電網(wǎng)各條線路的電能進(jìn)行監(jiān)控，能夠及時(shí)處理異常電能擾動(dòng)，一旦發(fā)生負(fù)荷變化，可以及時(shí)有效地對(duì)負(fù)荷進(jìn)行調(diào)控。現(xiàn)在智能開(kāi)關(guān)已成為風(fēng)哥哥研究人員關(guān)注的熱點(diǎn)，雖然相比于國(guó)外我國(guó)起步較晚，但是經(jīng)過(guò)研究人員不斷地努力，智能開(kāi)關(guān)的研究有很大突破。再加之國(guó)家正在致力于能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，電網(wǎng)正逐漸走向分散話靈活化，智能開(kāi)關(guān)的分布性和靈活性為能源互聯(lián)網(wǎng)提供了支持。

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