電能質(zhì)量分析與控制

前言

　　本書是在2004年出版的同名教材的基礎(chǔ)上修改而成。原《電能質(zhì)量分析與控制》教材自2004年出版以來，在一些高校的專業(yè)課程中得到采用，并且也引.起國內(nèi)電能質(zhì)量領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的關(guān)注和肯定，在此向廣大讀者深表感謝?！　?004年，我國在電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題研究上的基礎(chǔ)還比較薄弱，急切需要一本適合電氣工程專業(yè)的電能質(zhì)量教材，同時(shí)亦需要滿足這一領(lǐng)域科技人員的工作需求，為此，作者通過廣泛閱讀國內(nèi)外的文獻(xiàn)資料，總結(jié)他人與自己在這方面的科研成果，并結(jié)合在供用電技術(shù)、電力電子技術(shù)等方面多年積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，完成了這本較全面論述電力系統(tǒng)電能質(zhì)量知識(shí)的書稿。作為國內(nèi)第一本關(guān)于電能質(zhì)量的高教教材，本書第一章概括性地論述了日益引起人們關(guān)注的電能質(zhì)量問題，并且從電能質(zhì)量的概念、定義、術(shù)語和分類等基本知識(shí)人手，通過介紹IEC和IEEE關(guān)于電磁干擾現(xiàn)象的特性類別，詳細(xì)描述了各種電能質(zhì)量現(xiàn)象，并且對電能質(zhì)量國家標(biāo)準(zhǔn)作了簡要介紹。第二章作為學(xué)習(xí)電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)知識(shí)補(bǔ)充，有選擇地介紹了經(jīng)常用于電能質(zhì)量分析與控制中的數(shù)學(xué)方法，其中包括經(jīng)典的傅里葉變換、新興起的小波變換、矢量變換以及瞬時(shí)無功功率理論等，并且結(jié)合電能質(zhì)量的實(shí)際問題給出了應(yīng)用實(shí)例介紹。第三章是讀者比較熟悉的傳統(tǒng)電能質(zhì)量問題及其改善措施的內(nèi)容。本章將長期應(yīng)用于電力系統(tǒng)中考核電能質(zhì)量的基本指標(biāo)——電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度結(jié)合工程實(shí)際作了較深入的分析，并對各種常規(guī)采用的、行之有效的傳統(tǒng)電能質(zhì)量改善措施作了概括性介紹。第四章簡要介紹了電壓變動(dòng)現(xiàn)象的概念和細(xì)劃分類，重點(diǎn)描述波動(dòng)負(fù)荷對電壓特性的影響和由此帶來的電壓波動(dòng)現(xiàn)象及其特征，并且結(jié)合對電壓波動(dòng)影響最大的電弧爐負(fù)荷的用電特性分析，給出了非線性時(shí)變電弧阻抗數(shù)學(xué)模型。第五章就近年來日益引起供電界關(guān)注的電壓暫降與短時(shí)中斷展開了分析與討論。第六章從電流質(zhì)量談起，闡述了波形畸變的基本概念，重點(diǎn)介紹了整流裝置等典型諧波源的特性，討論了電力系統(tǒng)諧波對變壓器、電機(jī)、通信、電能計(jì)量等的影響和危害，并詳細(xì)分析了諧波諧振與放大和電容器、串聯(lián)電抗器的電壓與電流，最后簡要介紹了電力系統(tǒng)諧波的限值要求。

內(nèi)容概要

本書為普通高等教育“十一五”國家級(jí)規(guī)劃教材。     本書全面講述了電能質(zhì)量的分析、評(píng)定、監(jiān)測與控制的理論和方法，并闡述了電能質(zhì)量的國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)。本書主要內(nèi)容包括：電能質(zhì)量概論，電能質(zhì)量分析與控制中的數(shù)學(xué)方法，傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施，電壓波動(dòng)與閃變的概念、評(píng)估方法及測量，電壓暫降與短時(shí)間中斷分析，波形畸變與電力諧波分析，現(xiàn)代電能質(zhì)量控制技術(shù)的原理與應(yīng)用，電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)和方法。每章的后面附有思考題與習(xí)題。本書的附錄A將作者收集到的部分電能質(zhì)量常用中英文技術(shù)術(shù)語及其解釋匯總在一起；附錄B簡要介紹了與電能質(zhì)量密切相關(guān)的電磁兼容的基本知識(shí)；附錄C提供了部分標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t中的電能質(zhì)量指標(biāo)匯總。    本書可作為高等學(xué)校電氣工程及其自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)教材，也可供本專業(yè)研究生及電力工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第一章  電能質(zhì)量概論  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  電能質(zhì)量概念、定義及分類  第三節(jié)  電能質(zhì)量現(xiàn)象描述  第四節(jié)  電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)簡介  思考題與習(xí)題第二章  電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  傅里葉變換與波形的數(shù)學(xué)分析方法  第三節(jié)  小波變換與電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別  第四節(jié)  矢量變換與瞬時(shí)無功功率理論  思考題與習(xí)題第三章  傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  供電電壓偏差  第三節(jié)  電力系統(tǒng)頻率偏差  第四節(jié)  三相電壓不平衡  第五節(jié)  供電中斷與供電可靠性  思考題與習(xí)題第四章  電壓波動(dòng)與閃變  第一節(jié)  基本概念  第二節(jié)  電壓波動(dòng)  第三節(jié)  閃變  第四節(jié)  閃變的評(píng)估方法  第五節(jié)  電弧爐用電特性分析  第六節(jié)  電壓波動(dòng)和閃變的測量  思考題與習(xí)題第五章  電壓暫降與短時(shí)間中斷  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  電壓暫降與中斷的起因  第三節(jié)  短時(shí)間電壓中斷的監(jiān)測與隨機(jī)預(yù)估  第四節(jié)  電壓暫降對敏感用電設(shè)備的影響  第五節(jié)  電壓暫降幅值、臨界距離與凹陷域  第六節(jié)  三相不平衡電壓暫降  第七節(jié)  感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)引起的電壓暫降  第八節(jié)  電壓暫降特征量檢測方法  思考題與習(xí)題第六章  波形畸變與電力諧波  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  波形畸變的基本概念  第三節(jié)  供用電系統(tǒng)典型諧波源  第四節(jié)  諧波的影響和危害  第五節(jié)  諧波諧振與放大  第六節(jié)  電容器與串聯(lián)電抗器的電壓和電流  第七節(jié)  系統(tǒng)諧波阻抗  第八節(jié)  諧波電壓限值與電流允許值  思考題與習(xí)題第七章  電能質(zhì)量控制技術(shù)  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  電力諧波抑制技術(shù)  第三節(jié)  電壓波動(dòng)與閃變的抑制技術(shù)  第四節(jié)  電壓暫降和短時(shí)間中斷的抑制技術(shù)  思考題與習(xí)題第八章  電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)和方法  第一節(jié)  概述  第二節(jié)  電能質(zhì)量評(píng)估方式  第三節(jié)  評(píng)估流程及方法  第四節(jié)  電能質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)  思考題與習(xí)題附錄A  常用的電能質(zhì)量術(shù)語附錄B  電磁兼容及其標(biāo)準(zhǔn)簡介附錄C  部分標(biāo)準(zhǔn)或?qū)t中的電能質(zhì)量指標(biāo)匯總參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　一、電能質(zhì)量術(shù)語在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電能質(zhì)量這一技術(shù)名詞涵蓋著多種電磁干擾現(xiàn)象。但是由于工業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)行業(yè)對電能質(zhì)量認(rèn)識(shí)上的不同和使用名詞上的不統(tǒng)一，長期以來人們在描述各種各樣電壓和電流干擾電力供應(yīng)及電氣設(shè)備正常工作的電磁現(xiàn)象時(shí)，在所提出的專業(yè)名詞的含義上很不準(zhǔn)確，使用很不規(guī)范，嚴(yán)重地影響了電能質(zhì)量工作的開展。例如，“電能質(zhì)量”這一用詞長久以來就比較混亂，在英文用詞方面有人使用“ElectriCPowerSystemsQua！ity”（直譯為電力系統(tǒng)質(zhì)量），有人使用“QualityofPowerSupply”（供電質(zhì)量）等。對其含義也各有解釋。直到1968年，一篇關(guān)于美國海軍電子設(shè)備用電源規(guī)范要求的研究論文最先規(guī)范使用了“PowerQuality”（電能質(zhì)量）這一專業(yè)術(shù)語。與此同時(shí)，前蘇聯(lián)等國家也開始使用“VoltageQuality”（電壓質(zhì)量），用來反映電壓幅值的緩慢變動(dòng)和電源實(shí)際頻率與理想頻率的偏差。此后，越來越多的研究者表現(xiàn)出對電能質(zhì)量或電壓質(zhì)量的關(guān)心，電氣工程界在關(guān)于電能質(zhì)量問題應(yīng)采用規(guī)范的技術(shù)名詞上逐漸趨向一致。國際電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)調(diào)委員會(huì)已正式通過采用“PowerQuality”（電能質(zhì)量）術(shù)語的決定。我國國家標(biāo)準(zhǔn)中已正式更名采用國際通用的英文名詞。由此不難看到，采用統(tǒng)一的專用名詞精練地描述諸多電能質(zhì)量現(xiàn)象和問題，科學(xué)和準(zhǔn)確地給出電能質(zhì)量專業(yè)名詞的定義和解釋是十分必要的。隨著人們對電能質(zhì)量現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的不斷提高和科學(xué)技術(shù)的廣泛交流，電能質(zhì)量領(lǐng)域的技術(shù)術(shù)語正在不斷充實(shí)和完善。為了便于讀者參考學(xué)習(xí)和使用，作者將收集到的部分國際上普遍采用的電能質(zhì)量相關(guān)名詞與術(shù)語列于本書附錄A中?！　《?、基本概念與定義什么是電能質(zhì)量？從普遍意義講，電能質(zhì)量是指優(yōu)質(zhì)供電。但是由于人們看問題的角度不同，所以迄今為止，對電能質(zhì)量的技術(shù)含義仍存在著不同的認(rèn)識(shí)，還不可能給出一個(gè)準(zhǔn)確統(tǒng)一的定義。如前所述，長期以來，電能質(zhì)量概念和電力供應(yīng)可靠性幾乎是等同的。電力部門可能把電能質(zhì)量定義為電壓、頻率的合格率以及連續(xù)供電的年小時(shí)數(shù)，并且用統(tǒng)計(jì)數(shù)字（以“9s”表示，如99.9％等）來說明電力系統(tǒng)是安全可靠運(yùn)行的。電力用戶則可能把電能質(zhì)量簡單定義為是否向設(shè)備提供了電力。因此，在像供電中斷的持續(xù)時(shí)間等問題上供用電雙方意見就不相一致，對這種故障事件應(yīng)當(dāng)歸輸配電工程問題還是電能質(zhì)量問題說法不一。而設(shè)備制造廠家則可能定義電能質(zhì)量就是指電源特性應(yīng)當(dāng)完全滿足電氣設(shè)備的正常工作需要。但實(shí)際上，不同的廠家和不同的設(shè)備對電源的特性要求可能相去甚遠(yuǎn)。

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