摘 要： 现今关于电能质量控制技术的理论、方法和技术已成为一项重要的研究课题。首先对电能质量的衡量指标、分析方法做相关介绍，然后重点探讨用户的电能质量控制技术的信号提取方法，电能质量控制策略当中的PID控制技术、滞环比较控制技术、反馈线性化控制技术、FACTS控制技术等，并对电能质量控制技术的发展前景做出预测。
关键词： 电能质量；控制技术；FACTS技术；PID控制
0 引言
迈入二十一世纪以来，电子信息技术的发展水平与应用领域得到了显著地发展。利用电子计算机和微处理器来实现对相关电能设备的控制也在逐步展开，由于电子计算机等相关设备对于外界的电磁等干扰十分敏感。另外，最近几十年来，随着我国经济发展水平不断提高和自动化进程的不断加快，对电网的质量也提出了越来越高的要求，因此需要我们不断改善电能质量，保证系统稳定、高效地工作。这就需要我们深入研究和学习关于电能质量控制技术方面的相关理论、方法和技术来提高我国电能质量管理水平，进而保证我国经济的平稳、高效增长。
1 电能质量
当前世界上还尚未对电能质量的概念给出确切的定论。总体而言，电能质量主要受到电压、频率以及供电三个主要方面因素的影响。
1.1 电能质量的衡量指标
1）电压发生中断。在供电过程中如果出现某一瞬间或者某一时段内一相、多相没有电压的情况我们就称之为断电。断电一般出现在电压低于0.8的情况下，断电时间在三秒以下的称之为瞬时断电，不超过一分钟的称之为暂时断电，断电时间在一分钟以上的称为持续断电。电压中断的频率越高，时间越久电能质量越低。2）频率出现偏差。不同国家对于电能质量的频率偏差均已做出了相关规定。频率的偏差越大，电能质量越低。3）电压发生下降或者上升（二者又合称为电压发生偏差）。其中，电压下降的时间低于一分钟并且下降幅值介于0.1到0.9之间，系统的频率仍然处在标称值范围内的情况叫做电压下降；电压上升的时间也不超过一分钟且上升幅值介于1.1到1.8之间，系统的频率也是在标称值的范围之内的情况叫做电压上升。4）电压发生波动或者闪变。我们把包络线当中的电压规律性变化并且变化其幅值一般介于0.9到1.1之间的情况称为电压的波动。电压发生闪变时通常在电灯、白炽灯等灯泡、灯管上反映出来，通常这时灯的照明效果会出现一个瞬间闪动的情况。5）出现瞬时脉冲。瞬时脉冲是指在瞬间出现在相邻的稳态之间的电压或者电流发生变化的情况。瞬时脉冲的频率越高点电能质量越不稳定。6）电压出现切痕，衡量是否出现这种情况的标准是电压扰动不超过半个周期。其发生原因是在电流进行相位转换的时候因为存在瞬时短路的情况而导致的。电压切痕经常发生并且尚不能对其确切、有效地进行检测，随着理论、技术水平的不断提高，近年来才发现此因素也会对电能质量产生影响。7）出现谐波或者简谐波。前者是指携带基波频率的整数倍的呈正弦函数的电压或者电流，谐波的出现是由于系统或者相关设备的非线性导致的。而后者则是正好相反，它所携带的是基波的频率整数倍以外的呈正弦函数的电压或者电流。8）电压超饱和或者不足。当电压的幅值介于1.1到1.2之间并且维持的时长不低于一分钟，系统的频率仍然处于标称值之间的时候我们称之为过电压。当电压的幅值介于0.8到0.9之间并且维持的时间也在一分钟以上，系统的整体频率仍不超过或低于标称值的情况叫做电压不足。
1.2 电能质量的分析方法
1.2.1 频域分析
这种分析方法所涉及到的基本内容主要有对频率的扫描，对各类谐波的潮流进行计算等。该方法一般被应用在谐波的相关参数分析当中。对谐波进行潮流计算虽然比较简便但是难以得到非线性负载电能质量控制系统的动态参数。通过对频率进行扫描和对混合谐波的潮流进行分析计算虽然能够全面地考虑非线性负载构造对于电能质量控制系统的各方面的影响。但是往往难度比较高并且需要较大的工作量。因此这种分析方法也没有得到广泛的推广和应用。
1.2.2 时域仿真分析
这种分析方法相对于时域分析方法最大的优势就是它能够通过不同的时域仿真系统可以实现对电能质量的相关暂态参数的分析和处理，例如Netomac、Emtp、Pspice等。但它这种分析方法也存在缺点，它在进行计算之前需要预先得到暂态过程的频率分布情况才能够确定其仿真步长。除此之外，在对开关的打开和关闭进行模仿的时候经常会导致数值出现震荡。
1.2.3 变换分析
变换分析方法还可以具体分为小波、神经网络、二次变换、PRONY等多种分析方法，变换分析是目前应用最为广泛的方法。
1）小波变换是当前运用的多尺度技术的前沿方法之一，它可以实现对整个过程在时间分辨率上的数据由低到高的系统化处理，然后将分析数据动态地呈现出来。小波分析方法经常使用的函数主要包括，B小波函数、Meyer小波函数等。这种变换分析方法的主要特点是是他可以实现对时间和频率的局部处理，在对存在突变或者波动情况的信号的分析上具有较强的优势。它还可以实现对信号的提取、压缩，消除信号携带的噪声等功能。其不足之处是在进行实际数据处理时，运算工作量比较大，成本比较高，并且其“边缘效应”严重影响了数据处理结果的精确性以及工作的进度。
2）神经网络分析方法，这种方法主要是通过超大规模的数据的并行处理以及平行计算来实现的。神经网络分析方法运用的是非线性分析方法，并且拥有一定的自适应能力，因此可以实现数据处理，过程的控制以及决策确定的智能化操作。它还支持多个输入、输出，具备一定的学习以及适应能力，在运用的过程中无需花费大量的精力来建立模型。神经网络分析方法的不足之处是存在局部收敛的情况，导致控制系统的准确性降低，而且难以找到一个一个理想化的模型严重阻碍了对网络的培训效果，此外，通过这种方法建立的控制系统在进行网络结构的优化时也比较困难。
3）二次变换分析方法，这种分析方法是建立在能量分析的基础上的，其原理是通过对由时间和频率构成的函数来进行模拟，建立出一个与能量相关的函数。它的优点是对于瞬时放生的剧烈信号变化能够进行精确的检测，在对与波的分量参数的计算上具有较高的准确度。二次变换分析方法的不足是难以对原始波的幅值进行准确的分析，并且不能够实现时域分析。
2 用户电能质量控制技术
提高电能质量水平的方法有很多种，通过利用装有高功率的电子元件设施能够良好地实现对各种干扰的隔离和抵消，全面地保证电能质量的稳定性。下面对用户电能质量控制技术及其发展前景做了详细探究。
2.1 电能质量控制方法
PID技术，这种控制技术在电能质量控制上的应用十分普遍，控制系统主要是利用调节器来对电压、频率等进行控制，进而维持电能系统质量的稳定。目前对于PID控制技术的研究已经比较成熟，理论也相对完善，系统结构十分简单，具有很高的可靠性并且使用起来十分方面。在无法具体掌握控制对象的数学模型、相关参数以及基本结构的时候，通过PID控制很容易实现。通过和校正网络的结合IPD控制技术还能够提高系统的稳定程度。PID技术的不足之处是对于参数摄动以及抵抗负载扰动的性能比较低。
2.2 FACTS技术
这种技术依靠电子控制技术的交流输电方式实现，其原理是利用对系统中参数的控制来调整潮流，保证输送容量维持在标准范围之内。通过运用你FACTS技术可以提高电能质量控制系统的可控性，有效改善系统的传输效率。现今，经常应用到的FACTS装置包括静止无功补偿电容器、统一潮流控制器等等。
2.3 用户电力技术
这种技术融合了电子、自动化、微处理等技术，其主要功能是提高电能质量控制系统的可靠程度，降低谐波发生畸形变化的程度和数量。用户电力技术构成的电能质量控制系统所应用到的核心组成部分是IGBT或者GTO，其中，前者比后者具备更加高效的开关频率，容量也比较高。通过应用该技术不仅能够提高电能质量的控制水平而且可以适应新工艺的需求。
2.4 滞环比较控制技术
这种技术对于谐波电流的跟踪有着较强的优势，也是目前应用最为普遍的电能质量控制技术之一。它通过比较控制量的实际数值和规定数值排列出各个开关元件的相对时序。这种控制技术的优势是处理速度快，准确性高并且容易实现等。它的不足之处是开关的频率不稳定，在应用到多相、多线的电能控制系统中时经常会出现干扰，不能对正在进行负载换路的相关控制量进行准确控制。此外，电能质量控制技术还包括空间矢量控制技术、自适应控制技术等。
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