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探討智能電網(wǎng)計量及合適的架構
作者：
時(shí)間：2016-12-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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電網(wǎng)是一個(gè)由電廠(chǎng)、輸電線(xiàn)路和用戶(hù)構成的網(wǎng)絡(luò )。將來(lái)，人們預期用戶(hù)的能源消耗將大幅增長(cháng)。原因在于，市場(chǎng)上外接充電式電動(dòng)汽車(chē)的出現將大幅增加車(chē)主的日常能源消耗。
一輛搭載24kWh電池組并且每天都需要充電的汽車(chē)可能使一個(gè)家庭每月的耗電量增加一倍或兩倍。不難想象，為了提供這種能源增量，需要修建更多的電廠(chǎng)，輸電線(xiàn)路的升級將變得更加困難。這正是智能電網(wǎng)概念出現的原因：需要對輸電線(xiàn)路進(jìn)行更加智能化的管理，以使能耗的諧波污染降至最低水平，使能源消耗在白天的分布更加均衡，由此跟上能耗增長(cháng)的步伐。
智能電網(wǎng)的管理意味著(zhù)對用戶(hù)層面以及輸電線(xiàn)路的實(shí)時(shí)了解。從工程角度來(lái)看，這里涉及到兩件事：其一，必須始終測量大量的電量；其二，公用事業(yè)公司必須定期與測量這些電量的儀器進(jìn)行通信。本文將探討需要監控哪些電量，以及用于測量的各種架構。
假設有一個(gè)交流供電系統，其電壓為v(t)，消耗電流為i(t)：
公式1
其中，Vk, Ik=各個(gè)諧波的均方根電壓和電流，φk,γk=各個(gè)諧波的相位延遲，ω=2πf，基波的角速度。
總有功功率。有功功率為瞬時(shí)功率相對于整數線(xiàn)路周期數的均值：
公式2
之所以稱(chēng)為“總”有功功率是因為，其中包含了所有諧波上的有功功率的貢獻。這是最后用戶(hù)向公共事業(yè)公司支付的那部分。
基波有功功率。這是基波的有功功率：
公式3
t為應在用戶(hù)與公共事業(yè)公司之間交換的唯一有功功率。該值可能為正，表示用戶(hù)使用或“消耗”了電量，也可能為負，表示用戶(hù)往電網(wǎng)中輸送了電量。
諧波有功功率。這是一個(gè)諧波k的有功功率：
公式4
這類(lèi)有功功率很重要，因為它會(huì )造成污染，不應存在于電網(wǎng)之中。正因如此，過(guò)去幾年中，將基波有功功率與諧波有功功率分開(kāi)變得非常重要。諧波有功功率的符號可以顯示產(chǎn)生污染者以及消耗者。從智能電網(wǎng)角度來(lái)看，發(fā)現產(chǎn)生諧波有功功率的罪魁禍首對消除污染源非常重要。
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