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1 频率变化1

1.1 频率质量指标2

1.2 频率测量3

1.3 负荷—频率特性4

1.3.1 电动机负荷4

1.3.2 电容器组和谐波滤波器5

1.3.3 电网中的变压器和线圈5

1.4 频率对用户设备的影响5

1.4.1 频率变化对异步电动机的影响6

1.4.2 频率变化对电抗器的影响8

1.5 汽轮机转速控制8

1.6 电力系统中的频率控制11

1.6.1 综合负荷11

1.6.2 发电机特性曲线12

1.6.3 系统特性与控制原理13

1.6.4 孤岛电网和互联系统的频率控制15

1.6.5 频率控制:一次调频、二次调频、三次调频15

1.6.6 负荷—频率控制在技术和组织结构方面的要求18

参考文献19

2 供电连续性20

2.1 配电可靠性20

2.1.1 基于用户的指标21

2.1.2 基于负荷的指标22

2.1.3 电力公司指标的变化22

2.2 供电质量23

2.2.1 用户服务质量23

2.2.2 供电连续性24

2.2.3 电压质量24

2.3 影响可靠性指标的因素26

2.3.1 可靠性指标报告27

2.3.2 不同供电类型的差别28

2.4 提高可靠性29

2.4.1 电力公司的改进方案29

2.4.2 定制电力设备31

2.5 可靠性的成本、市场和价值32

2.5.1 终端用户负荷容量和停电持续时间影响成本32

2.5.2 可靠性市场33

2.5.3 可靠性价值:宏观描绘33

2.5.4 可靠性事件对终端用户生产力的影响35

2.5.5 终端用户设备运行时间与可靠性对比36

参考文献37

3 配电系统电压控制38

3.1 现象描述38

3.2 扰动源39

3.3 扰动的影响40

3.3.1 负荷模型40

3.3.2 电压降落40

3.3.3 电压稳定性41

3.4 消除影响的方法44

3.4.1 发电机励磁控制44

3.4.2 变压器变比调节45

3.4.3 改变无功潮流调压46

3.4.4 改变网络阻抗调压48

3.4.5 节点电压优化49

3.5 标准49

3.5.1 电网正常运行条件下电压标准49

3.5.2 电网受干扰运行条件下电压标准49

3.5.3 中低压配电网电压标准49

参考文献49

4 电压暂降与短时间停电51

4.1 现象描述51

4.2 特征54

4.2.1 电压暂降持续时间54

4.2.2 电压暂降幅值54

4.3 起因56

4.3.1 电压暂降的起因56

4.3.2 短时间停电的起因58

4.4 影响58

4.4.1 IT设备及控制系统59

4.4.2 接触器与继电器60

4.4.3 感应电动机61

4.4.4 同步电动机61

4.4.5 可调速驱动装置61

4.4.6 高压气体放电灯泡62

4.5 缓解措施62

4.5.1 减少故障次数62

4.5.2 减小故障清除时间62

4.5.3 改变供电系统配置63

4.5.4 电压稳定器64

4.5.5 提高设备免疫力64

4.6 测量66

4.6.1 测量原理66

4.6.2 统计分析方法74

4.6.3 凹陷域75

4.7 合同76

4.7.1 测量时间77

4.7.2 电压参考值77

4.7.3 测量仪器的连接方式和位置77

4.7.4 测量仪器的技术规格78

4.7.5 扰动检测的阈值78

4.7.6 测量结果的报告方法78

4.7.7 测量结果的集合算法78

4.8 标准81

4.9 电压暂降指标选择83

4.9.1 基于电压变动的指标83

4.9.2 暂降能量指标84

4.9.3 其他85

参考文献87

5 电压波动与闪变90

5.1 现象描述90

5.1.1 电压变动、电压波动与闪变90

5.1.2 闪变感受生理学91

5.2 特征参数92

5.3 测量92

5.3.1 IEC闪变仪93

5.3.2 闪变仪的使用97

5.3.3 Pst评估的简化方法98

5.4 干扰源100

5.4.1 工业负荷101

5.4.2 低压网络供电的电气设备102

5.4.3 风力发电系统103

5.5 影响103

5.6 缓解措施104

5.6.1 降低无功功率变动的装置104

5.6.2 面向增大短路容量的方法106

5.6.3 缓解闪变的其他办法106

参考文献107

6 电压和电流不平衡109

6.1 现象描述109

6.2 电流和电压的对称分量110

6.3 特征参数114

6.4 测量115

6.5 起因116

6.6 作用和影响116

6.6.1 异步电动机117

6.6.2 同步发电机117

6.6.3 换流器117

6.6.4 其他负荷117

6.7 缓解措施118

6.7.1 平衡的原则118

6.7.2 静止补偿器119

6.8 标准121

6.8.1 限值121

6.8.2 评估的准则122

参考文献123

7 电压与电流谐波125

7.1 谐波现象描述125

7.1.1 畸变波形的组成125

7.1.2 畸变波形的分解126

7.1.3 谐波和对称分量127

7.1.4 畸变分量的分类128

7.1.5 电压与电流畸变量的描述128

7.2 特征参数130

7.3 测量131

7.4 谐波源134

7.4.1 变压器134

7.4.2 电动机和发电机135

7.4.3 电弧炉136

7.4.4 荧光灯137

7.4.5 电子设备和电力电子设备137

7.4.6 特定负荷的谐波电流含量139

7.5 电压和电流谐波案例141

7.6 影响144

7.6.1 功率因数144

7.6.2 相线和中性线145

7.6.3 集肤效应147

7.6.4 电动机和发电机148

7.6.5 变压器149

7.6.6 电容器151

7.6.7 照明152

7.6.8 断路器153

7.6.9 接地故障电流153

7.6.10 换流器和电子设备153

7.6.11 测量装置155

7.6.12 继电器和接触器保护系统156

7.6.13 电信干扰157

7.7 缓解措施157

7.7.1 减小电压畸变的方法157

7.7.2 减少谐波发射158

7.7.3 降低敏感负荷与谐波源之间的耦合165

7.7.4 降低负荷对扰动的敏感性166

7.8 标准169

参考文献172

8 过电压174

8.1 现象描述174

8.1.1 持续（工频）过电压174

8.1.2 暂时过电压175

8.1.3 瞬态过电压175

8.1.4 合成过电压175

8.1.5 过电压传播175

8.2 特征参数178

8.2.1 避雷器的雷电冲击保护水平178

8.2.2 避雷器的操作冲击保护水平178

8.3 发生源179

8.3.1 内部过电压179

8.3.2 外部过电压187

8.4 作用和影响189

8.4.1 故障后果189

8.4.2 降低过电压风险与水平190

8.5 缓解措施190

8.5.1 保护的原则190

8.5.2 绝缘配合与耐受电压191

8.5.3 过电压保护装置193

8.6 标准196

参考文献198

9 现代电力系统波形分析199

9.1 非正弦波形的频率分析199

9.2 模拟—数字转换200

9.2.1 信噪比200

9.2.2 频谱泄漏和频谱混叠200

9.2.3 频谱泄漏和频谱窗200

9.2.4 测量系统特性201

9.2.5 非同步采样的谐波功率测量201

9.3 序分量分析204

9.3.1 对非正弦电路重新定义的Fortesque变换204

9.3.2 三相三线制电力系统分析205

9.3.3 四线制电力系统分析210

9.4 IEEE 1459:现代电力系统功率定义213

9.4.1 非正弦不平衡条件下的电压量和电流量213

9.4.2 视在功率定义215

9.4.3 算术视在功率215

9.4.4 矢量视在功率215

9.4.5 有效视在功率216

9.4.6 谐波污染及不平衡216

9.4.7 基频有功功率和无功功率217

9.4.8 功率因数定义217

9.5 现代电力系统中波形畸变源定位217

参考文献218

10 接地技术221

10.1 典型接地系统221

10.2 土壤电阻率222

10.3 接地极电气特性223

10.3.1 接地电阻和阻抗224

10.3.2 接地电压和表面电位分布225

10.3.3 雷电流时的接地极特性226

10.4 典型接地极结构227

10.4.1 单一水平接地极228

10.4.2 单一圆棒垂直接地极230

10.4.3 简单复合接地极232

10.4.4 网状接地极233

10.4.5 基础接地极234

10.4.6 带接地效果的电缆236

10.5 电击防护接地系统236

10.5.1 低压电网中接地设施作为保护元件237

10.5.2 高压电网中接地设施作为保护元件238

10.6 电子和通信系统中的接地作用240

10.6.1 保护接地和功能接地241

10.6.2 联合接地系统241

10.6.3 安全方面241

10.6.4 功能方面244

10.6.5 扰动和耦合器244

10.6.6 低噪声等电位连接245

10.7 接地设施的使用期限246

10.7.1 化学腐蚀246

10.7.2 杂散（直流）电流引起的腐蚀247

10.7.3 电偶（电化学）腐蚀248

10.8 接地设施的测量249

10.8.1 土壤电阻率的测量方法250

10.8.2 接地极接地电阻的测量250

参考文献253

11 供电可靠性:配电网结构255

11.1 配电网的基本结构255

11.1.1 单一辐射型结构256

11.1.2 环网结构256

11.1.3 双重辐射型结构257

11.1.4 网状结构257

11.1.5 复合结构259

11.2 配电网结构分析和选择的通用准则259

11.2.1 参数与基本条件259

11.2.2 电源和负荷的纽带——配电网259

11.2.3 装置特性260

11.2.4 系统的供电侧和用电侧266

11.2.5 标准和优选功能267

参考文献267

12 供电可靠性:装置和设备269

12.1 电能质量、可靠性和可用性269

12.2 概述271

12.3 系统保护的可选方案271

12.4 电力调节器272

12.4.1 滤波器272

12.4.2 隔离变压器273

12.4.3 稳压器274

12.4.4 过电压保护装置274

12.5 应急和备用电源系统274

12.5.1 发动机驱动的发电机275

12.5.2 微型涡轮机驱动的发电机276

12.5.3 不间断电源系统（UPS）277

12.5.4 直流电源供电系统281

12.5.5 技术比较282

12.6 动态UPS系统284

12.6.1 现代飞轮285

12.6.2 部件285

12.6.3 分类285

12.6.4 应用286

12.6.5 未来的发展和应用287

12.7 静止型UPS系统287

12.7.1 组件288

12.7.2 分类290

12.7.3 UPS技术290

12.7.4 应用294

12.7.5 未来的发展和应用296

12.8 工程实践297

参考文献298

13 电能质量监测300

13.1 监测的目的和意义300

13.2 测量问题301

13.2.1 测量链301

13.2.2 方均根值测量302

13.2.3 瞬变量的测量302

13.2.4 采样率302

13.2.5 振幅/频率带宽302

13.2.6 准确度302

13.2.7 精确度303

13.2.8 分辨率303

13.2.9 测量集合算法303

13.3 监测仪的选择303

13.3.1 监测设备的一般特征304

13.3.2 信号的输入与输出305

13.3.3 功能305

13.4 成功的电能质量监测306

13.4.1 电能质量计划306

13.4.2 监测项目管理307

13.4.3 免疫计划308

13.5 监测结果的后期处理309

13.5.1 对监测结果的说明309

13.5.2 数据收集和监测系统310

13.5.3 软件和数据分析工具310

13.5.4 电能质量数据交换格式（PQDIF）310

参考文献311

14 静止换流器与电能质量312

14.1 静止换流器对供电网的影响312

14.1.1 工业设备312

14.1.2 控制与信息化设备315

14.1.3 解决方案316

14.1.4 电磁兼容问题321

14.1.5 对电力换流器供电负荷的影响323

14.2 供电网对静止换流器的影响327

14.2.1 电压扰动时静止换流器的影响328

14.2.2 电压暂降敏感度329

14.2.3 免疫技术330

参考文献333

15 无功补偿336

15.1 基础知识337

15.1.1 电感和电容的特性337

15.1.2 无功功率338

15.1.3 无功电流339

15.1.4 无功补偿340

15.2 功率因数校正342

15.2.1 无功功率的控制和调节342

15.2.2 集中和分散补偿343

15.2.3 失谐方式344

15.3 无源滤波器346

15.3.1 单调谐滤波电路347

15.3.2 集中与分散解决方案348

15.3.3 L/C比率349

15.3.4 音频信号350

参考文献350

16 分布式发电与电能质量351

16.1 配电网模型352

16.1.1 稳态模型352

16.1.2 动态模型352

16.2 分布式发电与电能质量353

16.2.1 电压升高353

16.2.2 电压暂降353

16.2.3 电压波动与闪变353

16.2.4 谐波354

16.2.5 不平衡354

16.2.6 直流电流354

参考文献355

17 电力市场357

17.1 市场参与者357

17.1.1 发电商357

17.1.2 电网运营商357

17.1.3 电力零售商358

17.1.4 监管方358

17.2 合同类型359

17.2.1 居民用户359

17.2.2 小型商业用户359

17.2.3 中小企业用户359

17.2.4 大型企业用户360

17.3 电力市场中的负荷管理360

17.3.1 采用负荷管理的理由361

17.3.2 多样化电价361

17.3.3 实时电价361

17.3.4 减少用电量的合同362

17.3.5 智能型电能表362

17.3.6 其他技术363

17.4 电力市场下的电能质量363

17.4.1 电能质量合同363

17.4.2 电能质量市场366

参考文献367

18 劣质电能的成本369

18.1 电能质量成本370

18.1.1 工时损失成本370

18.1.2 流程损失成本371

18.1.3 设备非正常运行成本371

18.1.4 设备损坏成本371

18.1.5 其他成本371

18.1.6 特殊成本371

18.1.7 成本节余372

18.2 劣质电能成本的研究工作372

18.3 长时间停电373

18.4 短时间停电377

18.5 电压暂降377

18.6 谐波379

18.7 其他扰动380

18.8 各行业成本分布图381

18.9 电能质量扰动下的单位事件成本388

18.10 电能质量解决方案391

18.11 缓解电能质量问题的成本投资分析397

18.11.1 投资分析397

18.11.2 资本预算398

18.11.3 投资项目分类398

18.11.4 资本成本399

18.11.5 货币时间价值399

18.11.6 单一现金流的终值399

18.11.7 单一现金流现值和多期现金流现值400

18.11.8 电能质量投资分析的确定性方法400

18.11.9 现金流量折现法401

18.11.10 非现金流量折现法403

参考文献404

19 电能质量与电能的合理使用406

19.1 合理使用电能的理由406

19.1.1 可持续发展406

19.1.2 实用经济考虑407

19.1.3 电力行业407

19.2 合理使用电能的技术方法407

19.2.1 改变用电方式408

19.2.2 节能负荷408

19.2.3 可变电价409

19.3 对电能质量的影响409

19.3.1 日光灯的谐波畸变410

19.3.2 变速传动装置的谐波畸变412

19.3.3 日光灯的免疫力413

19.3.4 变速传动装置的免疫力413

参考文献415

20 由ISO 9000标准认识电能质量416

20.1 对用户的定义416

20.2 对电能质量的定义417

20.3 用户对电能质量的期望417

20.4 罗马地区的一项调查417

参考文献419