電力系統(tǒng)非正弦和非平衡運行狀態(tài)功率定義與測量的研究.pdf

1、單相正弦電路或三相平衡正弦電路中，有功功率、無功功率、視在功率和功率因數(shù)的概念非常明確。但當(dāng)電壓或電流中含有諧波，或三相電路非平衡時，傳統(tǒng)的功率概念無法正確地對所有功率現(xiàn)象進(jìn)行解釋和描述，所以建立包含波形畸變和電路非平衡情況時的功率理論成了電力系統(tǒng)分析與測量的一個重要基礎(chǔ)性課題。另外，無功功率和電壓的控制對提高系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行有重要意義，而有效的無功功率和電壓控制取決于無功功率的準(zhǔn)確測量。電力機(jī)車是單相整流負(fù)荷，它在消耗電能的同時向電氣

2、化鐵道牽引供電系統(tǒng)注入大量的高次諧波和負(fù)序電流，既影響電力系統(tǒng)的安全運行，又導(dǎo)致傳統(tǒng)基于單相正弦電路或三相平衡正弦電路的無功功率定義及其測量的不適應(yīng)性。本文主要研究了非正弦非平衡的電力系統(tǒng)無功功率理論，并應(yīng)用于電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)無功功率、功率因數(shù)的測量。 本文闡述和分析了目前使用的正弦、非正弦和平衡、非平衡的三相系統(tǒng)的功率定義；證明了由Budeanu定義計算的總無功功率QB用來計量無功功率存在誤差；闡述了常用的無功功率測量算

3、法，研究了諧波對測量算法、對有功電能表、無功電能表的影響及無功對有功電能計費的影響。 IEEEStd1459-2000是IEEE關(guān)于正弦、非正弦和平衡、非平衡情況下，測量用電能量定義的暫行使用標(biāo)準(zhǔn)，本文對其進(jìn)行了分析和闡述。從線損與視在功率平方的關(guān)系證明了有效視在功率的科學(xué)性，根據(jù)有效視在功率的定義，通過功率三角關(guān)系得出了三相非正弦非平衡系統(tǒng)的非有功功率，即廣義無功功率。指出目前常用的矢量視在功率、算術(shù)視在功率不能準(zhǔn)確反映線路實

4、際損耗，用于計算功率因數(shù)時造成較大誤差，在三相非正弦非平衡系統(tǒng)測量中建議采用有效視在功率定義和對應(yīng)的非有功功率與功率因數(shù)。 在進(jìn)行有功功率、無功功率和功率因數(shù)的測量時，電氣化鐵道牽引供電系統(tǒng)α，β供電臂分別看作三相系統(tǒng)的a,b相，接地線為三相系統(tǒng)的c相，構(gòu)成a，b，c三相非平衡的系統(tǒng)。以德昌和瀘沽牽引變電所提供的典型數(shù)據(jù)為例，針對該三相非平衡系統(tǒng)，對幾種常用功率定義和IEEEStd1459-2000試行標(biāo)準(zhǔn)中定義進(jìn)行了對比分析，