電力系統(tǒng)電能質(zhì)量

AlexanderKusko博士，IEEE終身會員，Exponent公司副總裁，曾任麻省理工學院（M1T）助理教授，并且曾經(jīng)在起草IEEE 519-1981標準（關(guān)于電力系統(tǒng)諧波控制）的委員會工作。Kusko博士獲得過多個獎項，其中包括普渡大學杰出校友獎和IEEE William E.Newell電力電子學獎。

第1章 緒論

1.1 引言

1.2 理想電壓波形

1.3 非線性負載——整流器

1.4 電能質(zhì)量的定義

1.4.1 劣質(zhì)電能質(zhì)量的例子

1.4.2 校正的必要性

1.5 本書的安排

1.6 關(guān)于參考文獻的說明

參考文獻

第2章 電能質(zhì)量標準

2.1 IEEE519標準和IEEE1159標準

2.2 ANSIC84標準

2.3 CBEMA與ITIC曲線

2.4 高頻EMI標準

2.5 小結(jié)

參考文獻

第3章 電壓畸變

3.1 電壓暫降

3.2 電壓暫升

3.3 脈沖暫態(tài)過程

3.4 振蕩暫態(tài)過程

3.5 供電中斷

3.6 缺口

3.7 電壓波動與閃變

3.8 電壓不平衡

3.9 小結(jié)

參考文獻

第4章 諧波與間諧波

4.1 引言

4.2 周期波形與諧波

4.2.1 有效值（均方根值）

4.2.2 直流電流

4.2.3 純正弦波

4.2.4 方波

4.2.5 直流波形 紋波

4.2.6 三角波紋波

4.2.7 脈沖波形

4.2.8 帶有紋波的脈沖波形

4.2.9 三角波形

4.3 分量有效值與總有效值

4.4 總諧波畸變率

4.5 峰值系數(shù)

4.6 小結(jié)

參考文獻

第5章 諧波電流源

5.1 引言

5.2 單相整流器

5.3 三相整流器

5.3.1 6脈動整流器

5.3.2 12脈動整流器

5.4 高頻熒光燈鎮(zhèn)流器

5.5 變壓器

5.6 其他產(chǎn)生諧波電流的裝置

5.7 小結(jié)

參考文獻

第6章 電力濾波器

6.1 引言

6.2 典型電力系統(tǒng)

6.3 IEEE519-1992標準

6.4 進線電抗器

6.5 并聯(lián)無源濾波器

6.6 多重濾波器

6.7 無源濾波器中要考慮的實際問題

6.8 有源諧波濾波器

6.9 混合濾波器

6.10 小結(jié)

參考文獻

第7章 開關(guān)電源

7.1 引言

7.2 隔離電源

7.2.1 直一直換流器的高頻開關(guān)波形及間諧波的產(chǎn)生

7.2.2 針對傳導電磁干擾的試驗

7.2.3 改善傳導EMI的校正措施

7.3 小結(jié)

參考文獻

第8章 校正電能質(zhì)量問題的方法

8.1 引言

8.2 校正方法

8.2.1 各種電壓擾動與相應的校正方法

8.2.2 可靠性

8.2.3 負載設(shè)備的設(shè)計

8.2.4 供電系統(tǒng)的設(shè)計

8.2.5 電力諧波濾波器

8.2.6 動態(tài)電壓補償器

8.2.7 不間斷電源

8.2.8 變壓器

8.2.9 備用電力系統(tǒng)

8.3 小結(jié)

參考文獻

第9章 不間斷電源

9.1 引言

9.2 發(fā)展歷史

9.3 UPS裝置的類型

9.3.1 商品化裝置

9.3.2 儲能

9.3.3 蓄電池

9.3.4 飛輪

9.3.5 燃料電池

9.3.6 超級電容

9.4 小結(jié)

參考文獻

第10章 動態(tài)電壓補償器

10.1 引言

10.2 工作原理

10.2.1 按照ITIC曲線運行

10.2.2 擾動的檢測和控制

10.2.3 商用設(shè)備

10.3 小結(jié)

參考文獻

第11章 電能質(zhì)量事件

11.1 引言

11.2 個人電腦

11.2.1 電能質(zhì)量特性

第12章 電動機驅(qū)動設(shè)備

第13章 備用電源系統(tǒng)

第14章 電能質(zhì)量的測量

IEEE相關(guān)標準解讀及闡釋

電能質(zhì)量問題的定位與校正

電能質(zhì)量問題的解決方案

電能質(zhì)量優(yōu)化的**研究進展

本書通過眾多的實例討論電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題。全書共14章，主要內(nèi)容包括電能質(zhì)量標準、電壓畸變、諧波與間諧波、電力濾波器、開關(guān)電源、不間斷電源、動態(tài)電壓補償、電動機驅(qū)動設(shè)備、備用電源系統(tǒng)、電能質(zhì)量的測量等。通過學習本書，讀者能夠定位并校正電能質(zhì)量問題、理解IEEE標準、掌握向所有用戶提供優(yōu)質(zhì)電力所需的*工程技術(shù)。

本書既可供對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量感興趣的電氣工程師和管理者閱讀，也可供高等院校相關(guān)專業(yè)的師生學習參考。

本書的讀者對象是對新興的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量問題感興趣的現(xiàn)場電氣工程師和管理者。本書取材于相關(guān)的文獻和作者的工程實際經(jīng)驗，匯集眾多實例，從現(xiàn)實世界的角度討論問題。

本書中的仿真計算采用Microsim公司的PSPICE 8.0評估版。

感謝IEEE允許我們引用IEEE標準中的圖表。2100433B

序 大約30年前——當時電視劇中的迪克神探才配有移動電話和尋呼機來工作——我碰到了第一個電能質(zhì)量問題。一臺小型計算機（也許你太年輕以至對此毫無印象，這種小型計算機有電冰箱那么大，但計算能力卻只相當于現(xiàn)在的一個便宜的計算器，且其容量僅相當于幾個軟盤）在每天下午3時都發(fā)生死機情況。 每個人都確信那是由于電力問題造成的，但沒有人知道該怎么辦。

第1章簡介

11什么是電能質(zhì)量

12電能質(zhì)量=電壓質(zhì)量

13我們最關(guān)心電能質(zhì)量的哪些方面

14電能質(zhì)量評估流程

15哪些人會使用本書

16內(nèi)容簡介

第2章指標和定義

21詞匯一致的需要

22電能質(zhì)量問題的一般分類

23瞬態(tài)現(xiàn)象

231沖擊性瞬態(tài)現(xiàn)象

232振蕩性瞬態(tài)現(xiàn)象

24長時電壓變動

241過電壓

242欠電壓

243持續(xù)電壓中斷

25短時電壓變動

251電壓中斷

252暫降

253暫升

26電壓不平衡

27波形畸變

28電壓波動

29電力系統(tǒng)頻率偏差

210電能質(zhì)量術(shù)語

211不明確的術(shù)語

212CBEMA和ITI曲線

213參考資料

第3章電壓暫降和中斷

31公用配電系統(tǒng)設(shè)計

311中性線多處接地的四線系統(tǒng)

312三角形三線系統(tǒng)

313歐洲式的配電系統(tǒng)

314輻射狀配電網(wǎng)配置/結(jié)構(gòu)

32電壓暫降和中斷的根源

33電壓暫降特性評估

331脆弱區(qū)域

332設(shè)備電壓暫降敏感度

333輸電系統(tǒng)的暫降特性評估

334公用配電系統(tǒng)暫降特性評估

34保護的基本原理

35終端用戶的解決方案

351鐵磁諧振變壓器

352磁合成器

353有源串聯(lián)補償器

354在線式UPS

355后備式UPS

356混合式UPS

357電動發(fā)電機組

358飛輪儲能系統(tǒng)

359超導磁體儲能（SMES）裝置

3510靜止轉(zhuǎn)換開關(guān)和快速轉(zhuǎn)換開關(guān)

36不間斷運行方案之間的經(jīng)濟性評估

361電壓暫降事件的成本評估

362不同解決方案的成本和效果分析

363經(jīng)濟性比較分析

37電動機啟動引起的電壓暫降

371電動機的啟動方法

372全電壓啟動時的暫降嚴重性評估

38電網(wǎng)系統(tǒng)故障清除問題

381過電流協(xié)調(diào)保護原理

382熔斷器

383重合閘

384節(jié)省熔斷器

385帶脈沖關(guān)閉技術(shù)的重合閘裝置

386可靠性

387取消節(jié)省熔斷器的影響

388增加分段

389中線或分接頭重合閘裝置

3810瞬時重合閘

3811單相脫扣

3812限流熔斷器

3813自適應繼電保護

3814忽略三次諧波電流

3815預防電網(wǎng)故障

3816故障定位

39利用電壓和電流測量的故障定位

391基于阻抗的故障定位方法

392早期故障定位

393故障電流曲線

310參考資料

第4章瞬態(tài)過電壓

41瞬態(tài)過電壓的根源

411電容投切

412電容投切瞬態(tài)的放大

413電容釋能過程中的再次放電

414雷擊

415鐵磁諧振

416其他開關(guān)切換瞬態(tài)

42過電壓保護原理

43過電壓保護設(shè)備

431避雷器和瞬態(tài)電壓浪涌抑制器

432隔離變壓器

433低通濾波器

434低阻抗功率調(diào)節(jié)器

435電網(wǎng)浪涌避雷器

44電網(wǎng)電容器投切的瞬變現(xiàn)象

441投切時間

442接入電阻

443同步合閘

444電容器位置

45供電系統(tǒng)雷擊保護

451屏蔽

452線路避雷器

453低壓側(cè)浪涌

454電纜保護

455Scout避雷器策略

46鐵磁諧振管理

47與負載相關(guān)的切換瞬態(tài)問題

471可調(diào)速驅(qū)動設(shè)備（ASD）的頻繁跳閘

472負載切換的瞬態(tài)問題

473變壓器勵磁

48瞬態(tài)分析的計算機工具

49參考資料

第5章諧波的基本原理

51諧波畸變

52電壓與電流畸變

53諧波與瞬態(tài)

54非正弦狀態(tài)下的電力系統(tǒng)參數(shù)

541有功功率、無功功率和視在功率

542功率因數(shù)：相移功率因數(shù)和真實功率因數(shù)

543諧波相序

5443倍數(shù)次諧波

55諧波指標

551總諧波畸變率

552總需求畸變率

56商業(yè)負載中的諧波源

561單相供電電源

562熒光燈

563暖通空調(diào)和電梯系統(tǒng)中的變頻調(diào)速設(shè)備

57工業(yè)負載中的諧波源

571三相電力變換裝置

572電弧性設(shè)備

573鐵磁飽和設(shè)備

58諧波源定位

59系統(tǒng)響應特性

591系統(tǒng)阻抗

592電容阻抗

593并聯(lián)諧振

594串聯(lián)諧振

595電阻和電阻性負載的影響

510諧波畸變的影響

5101對電容的影響

5102對變壓器的影響

5103對電動機的影響

5104對通信的影響

5105對電能和需量計量的影響

511間諧波

512參考文獻

513參考書目

第6章諧波應用技術(shù)

61諧波畸變評估

611公共連接點的概念

612供電系統(tǒng)的諧波評估

613終端用戶設(shè)備的諧波評估

62諧波抑制原理

621減少負載的諧波電流

622濾波

623改變系統(tǒng)頻率響應

63抑制諧波的位置

631在電力配網(wǎng)饋線

632在終端用戶的設(shè)備

64諧波研究

641諧波研究的步驟

642搭建系統(tǒng)模型

643諧波源建模

644諧波分析的計算機工具

645基于計算機的諧波分析——歷史回顧

65抑制諧波畸變的設(shè)備

651串聯(lián)電抗器或扼流線圈

652Z形變壓器

653無源濾波器

654有源濾波器

66諧波濾波器設(shè)計：一個實例分析

67實例分析

671計算中性線電流和變壓器降容

672感應爐引起的間諧波

68諧波標準

681IEEE 5191992

682IEC的諧波標準概述

683IEC 6100022

684IEC 6100032和IEC 6100034

685IEC 6100036

686NRS 04802

687EN 50160

69參考文獻

610參考書目

第7章長時電壓變化

71電壓調(diào)節(jié)原理

72用于電壓調(diào)節(jié)的設(shè)備

721分級式電壓調(diào)節(jié)器

722鐵磁諧振變壓器

723電子抽頭擋位調(diào)節(jié)器

724磁合成器

725在線式UPS系統(tǒng)

726電動發(fā)電機組

727靜止無功補償器（SVC）

73電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的應用

731線路電壓降補償器

732串聯(lián)型調(diào)節(jié)器

74用于電壓調(diào)節(jié)的電容器

741并聯(lián)電容器

742串聯(lián)電容器

75終端用戶的電容應用

751功率因數(shù)校正電容器的安裝位置

752電壓升高

753減少電力系統(tǒng)線損損失

754減少線路電流

755位移功率因數(shù)與真功率因數(shù)

756電容器數(shù)量的選擇

76具有分布式能源的電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)

77電壓閃變*

771電壓閃變源

772抑制技術(shù)

773電壓閃變定量分析

78參考文獻

79參考書目

第8章電能質(zhì)量基準

81簡介

82基準管理程序

83電壓有效值變動指標

831有效值變動事件特性分析

832有效值變化性能指標

833美國電科院DPQ項目的SARFI

834指標計算過程的例子

835供電企業(yè)的應用

84諧波指標

841采樣技術(shù)

842三相諧波電壓測量值的特性

843諧波指標的定義

844諧波基準數(shù)據(jù)

845季節(jié)性影響

85電能質(zhì)量合同

851有效值波動的協(xié)議

852諧波協(xié)議

853合同示例

86電能質(zhì)量保險

861電能質(zhì)量保險概念概述

862保險政策設(shè)計

863電能質(zhì)量投資成本的調(diào)整

87電能質(zhì)量狀態(tài)估計

871通用途徑

872監(jiān)測點的數(shù)量

873有效值波動估計

874對仿真器的需求

88考慮電能質(zhì)量的配網(wǎng)規(guī)劃

881規(guī)劃過程

882風險與期望值

883系統(tǒng)仿真工具

884故障發(fā)生率

885過電流裝置響應

886用戶損失成本

89參考文獻

810參考書目

第9章分布式電源（DG）與電能質(zhì)量

91分布式電源的復興

911分布式電源的利益的觀點

912互聯(lián)的觀點

92分布式電源技術(shù)

921往復式發(fā)動機的發(fā)電機組

922燃氣輪機

923燃料電池

924風力發(fā)電機

925小型光伏系統(tǒng)

93與供電企業(yè)的接口

931同步發(fā)電機

932非同步發(fā)電機（感應發(fā)電機）

933電力電子逆變器

94電能質(zhì)量問題

941持續(xù)中斷

942電壓調(diào)節(jié)

943諧波

944電壓暫降

95操作上的沖突

951電網(wǎng)故障排除的需求

952重合閘

953繼電保護的干擾

954電壓調(diào)節(jié)問題

955諧波

956孤島運行

957鐵磁諧振

958并聯(lián)電容器的相互作用

959變壓器接線方式

96低壓配網(wǎng)中的分布式電源*

961配電網(wǎng)絡(luò)運行的基本原理

962網(wǎng)絡(luò)中相互影響的問題匯總

963配網(wǎng)中的分布式電源的集成技術(shù)

97分布式電源的選址

98互聯(lián)標準

981主要的工業(yè)標準

982互聯(lián)的需求

983一個簡單的互聯(lián)方案

984一個復雜的互聯(lián)方案

99小結(jié)

910參考文獻

911參考書目

第10章接線與接地

101相關(guān)標準

102定義

103接地的原因

104典型的接線與接地問題

1041導體與連接器的問題

1042安全接地的疏忽

1043多中性線的接地連接

1044不接地設(shè)備

1045附加的接地棒

1046接地回路

1047不合適的中性線

105接線與接地問題的對策

1051正確的接地習慣

1052接地電極（棒）

1053進線口連接

1054配電盤屏

1055隔離地

1056獨立的分支系統(tǒng)

1057信號接地技術(shù)

1058更多關(guān)于敏感設(shè)備的接地

1059接線與接地對策匯總

106參考書目

第11章電能質(zhì)量監(jiān)測

111監(jiān)測的注意事項

1111監(jiān)測是對用電設(shè)施進行現(xiàn)場調(diào)查的一部分

1112確定監(jiān)測內(nèi)容

1113選擇安裝點

1114永久性電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的選項

1115監(jiān)測裝置接線的干擾

1116監(jiān)測裝置限值設(shè)置

1117監(jiān)測量與持續(xù)時間

1118干擾源查找

112電能質(zhì)量測量裝置的發(fā)展史

113電能質(zhì)量測量裝置

1131設(shè)備類型

1132接線與接地檢測儀

1133萬用表

1134數(shù)字照相機

1135示波器

1136干擾分析儀

1137頻譜與諧波分析儀

1138干擾與諧波綜合分析儀

1139閃變測量儀

11310智能電能質(zhì)量監(jiān)測儀

11311傳感器的要求

114電能質(zhì)量測量數(shù)據(jù)的評估

1141電能質(zhì)量數(shù)據(jù)離線評估

1142電能質(zhì)量數(shù)據(jù)在線評估

115智能系統(tǒng)的應用

1151專家系統(tǒng)在監(jiān)測應用中的基本設(shè)計

1152專家系統(tǒng)應用案例

1153將來的應用

1154電能質(zhì)量監(jiān)測和因特網(wǎng)

1155小結(jié)與將來的方向

116電能質(zhì)量監(jiān)測標準

1161IEEE 1159：電能質(zhì)量監(jiān)測指南

1162IEC 61000430：測試與測量技術(shù)——電能質(zhì)量測量方法

117參考文獻

118參考書目

索引 2100433B

本書是一本全面介紹電能系統(tǒng)質(zhì)量問題的最新專著，其主要內(nèi)容是電能質(zhì)量問題的識別以及如何避免問題的產(chǎn)生。本書涵蓋的內(nèi)容包括：電能質(zhì)量的相關(guān)術(shù)語和定義、電壓凹陷和中斷的保護方法、諧波和諧波畸變的解決方法、瞬態(tài)過電壓、長期電壓波動、IEC和IEEE標準、分布式發(fā)電系統(tǒng)的電能質(zhì)量、電能質(zhì)量的監(jiān)測等。與同類書籍相比，本書的內(nèi)容更加全面、深入和詳細，可以說是一本電能質(zhì)量問題的百科全書。