探討智能電網(wǎng)計(jì)量及合適的架構(gòu)
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一輛搭載24kWh電池組并且每天都需要充電的汽車可能使一個(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，輸電線路的升級(jí)將變得更加困難。這正是智能電網(wǎng)概念出現(xiàn)的原因：需要對(duì)輸電線路進(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(zhǎng)的步伐。
智能電網(wǎng)的管理意味著對(duì)用戶層面以及輸電線路的實(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(cè)量大量的電量；其二，公用事業(yè)公司必須定期與測(cè)量這些電量的儀器進(jìn)行通信。本文將探討需要監(jiān)控哪些電量，以及用于測(cè)量的各種架構(gòu)。
假設(shè)有一個(gè)交流供電系統(tǒng)，其電壓為v(t)，消耗電流為i(t)：
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(duì)于整數(shù)線路周期數(shù)的均值：
之所以稱為“總”有功功率是因?yàn)?，其中包含了所有諧波上的有功功率的貢獻(xiàn)。這是最后用戶向公共事業(yè)公司支付的那部分。
基波有功功率。這是基波的有功功率：
t為應(yīng)在用戶與公共事業(yè)公司之間交換的唯一有功功率。該值可能為正，表示用戶使用或“消耗”了電量，也可能為負(fù)，表示用戶往電網(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：
這類有功功率很重要，因?yàn)樗鼤?huì)造成污染，不應(yīng)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(hào)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(xiàn)產(chǎn)生諧波有功功率的罪魁禍?zhǔn)讓?duì)消除污染源非常重要。
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