隨著分布式電源和柔性電力技術的發(fā)展、智能電網(wǎng)概念的提出，電源特性、電網(wǎng)絡結構和負荷類型及其構成正在發(fā)生著巨大變化。新能源多處接入主干網(wǎng)和分布式電源接入配電網(wǎng)，使得傳統(tǒng)配電網(wǎng)由被動的受端變?yōu)橛性聪到y(tǒng)，功率由單向轉為雙向流動。

電力消耗形式的多樣性，使得電力電子技術廣泛使用，非線性設備比重增加，系統(tǒng)非線性越發(fā)明顯。單相電源和單相負荷的增加使得不平衡問題更加突出。各類負荷對電力品質越發(fā)敏感，對質量和可靠性要求進一步提高。因此，在新一代電力系統(tǒng)中，電能質量面臨更加嚴峻的挑戰(zhàn)，電能質量的監(jiān)測、評估與控制顯得尤為重要。

目前，對電壓質量的研究較多，其相關內(nèi)容無論是從監(jiān)測對象、擾動類型，還是從評估方法上都相對完善，已形成體系，并逐步標準化，而現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，僅僅關注電壓質量難以滿足對電能質量的評估與控制要求，原因在于：

1）傳統(tǒng)基于強系統(tǒng)的假設條件不再普遍滿足，典型電流擾動負荷影響更加突出；而在弱系統(tǒng)中，電流質量擾動的影響尤為明顯，需要予以關注。

2）電壓擾動對某一區(qū)域負荷的影響只需要針對該區(qū)域的PCC點電壓質量進行評估即可；而對于電流擾動，需要考慮到區(qū)域內(nèi)各個關鍵擾動源支路，其作用與影響機理相對于電壓擾動更為復雜，難以實施有效的監(jiān)測與評估手段。

3）電能質量是由供電電壓質量和負荷汲取的電流質量綜合作用的結果，單獨考慮電壓質量或電流質量，并不能反映擾動的整體水平，而且難以將系統(tǒng)側和負荷側的擾動水平分離。當考慮雙向潮流時，傳統(tǒng)系統(tǒng)和負荷的概念還需要重新定義。

4）電流有效做功部分所占比例決定了系統(tǒng)和設備的運行效率，對電流質量進行合理評估也是電能質量經(jīng)濟性分析的前提。

5）對電力擾動源支路或其集總支路上的電流質量監(jiān)測與評估是電流質量治理的前提，有害電流分量的提取是電能質量治理裝置控制的基礎。

任何電力擾動的產(chǎn)生都需要能量的支撐，其傳播必然表現(xiàn)為擾動功率的流動。對電能傳輸效率的評估，必然要對電能消耗與計量進行深入分析。

對電源和負荷的諧波發(fā)射水平進行責任劃分需對諧波潮流進行分析計算。因此，電流質量評估依賴于對電路功率特性的理解與分析，并將電流擾動的物理現(xiàn)象與其功率分量相結合。由此可見，在非正弦和不對稱條件下的三相或單相電力系統(tǒng)中，電流質量的評估需要以科學合理的功率理論為基礎。

選擇適合于電流質量評估的功率理論需要從以下角度全面觀察：

1）使用條件。所選擇的功率理論應對單相系統(tǒng)和三相系統(tǒng)、正弦和非正弦等電路條件同時適用。

2）能準確描述電流的質量特性。所定義的功率分量能夠與電力擾動物理現(xiàn)象相對應，而并不僅僅是數(shù)學上的描述。

3）定義方式。所定義的功率分量中應有電流分量一一對應。

4）具有應用可操作性。所定義的功率或電流分量應能易于實現(xiàn)準確測量，并為電流質量治理措施提供關鍵的信息。

文獻[20-21]對代表性功率理論作了詳細論述，其中，F(xiàn)BD理論、電流物理分量（Current Physical Components, CPC）理論、IEEE1459定義能夠全面描述電能質量現(xiàn)象，且基本適用于各種條件。然而，IEEE1459并未定義相關的電流分量，不利于評估指標的建立；CPC理論是在FBD理論基礎上的改進方法，對應不同的物理現(xiàn)象實現(xiàn)了電流的正交分解，能夠很好地對各電流物理現(xiàn)象進行描述，但CPC理論只適用于電壓對稱的情況，同時需要對電壓和電流各頻次下的各分量進行逐一分解，計算量大，實際應用困難。

據(jù)此，本文在原有CPC理論的基礎上，提出了一種改進的電流物理分量理論。該方法適用于各種系統(tǒng)條件，并能夠全面地針對電流做功效率、不平衡及諧波等物理現(xiàn)象進行量化。

圖1 基于時序化監(jiān)測的電流質量評估框架及流程

圖2 物理實驗原理

結論

本文首先分析了電流質量評估的關鍵問題與理論基礎問題，然后在CPC理論基礎上，結合工程實踐需求，對電流物理分量分解進行了改進，并提出了一種全面的電流質量評估指標及方法。結論如下：

1）改進的以基波為主導的電流物理分量分解適用于電源和/或負荷存在畸變/不對稱情況，且計算簡單，在電力擾動的評估中，突出了關鍵信息量。

2）由于各電流物理分量滿足正交關系，因此其余電流既可進行集總有源補償，又可挑選關注分量進行補償，為裝置參數(shù)設計提供了依據(jù)。

3）電流質量評估指標包括技術限制性指標和技術經(jīng)濟性指標。前者可對應電壓質量的限值約束，評估諧波/間諧波電流、三相不平衡負序電流等電流質量擾動；后者能夠從運行效率、基波無功容占比和基波零序電流占有率指標來衡量系統(tǒng)或設備的運行效率和容量利用率。

4）基于功率潮流方向提出的電源主導或負荷主導的諧波電流分量、基波負序電流分量及其技術限制性指標，諧波電流損耗分責比和不平衡電流損耗分責比等經(jīng)濟性指標，可實現(xiàn)從不同角度區(qū)分各擾動的主導責任。

物理實驗和工程應用案例驗證了所提出方法的可行性和有效性，本研究豐富了現(xiàn)代電能質量評估體系。當然，準確的相位測量是基于功率潮流方向判斷主導責任的基礎，在電源與負荷同時存在畸變或不對稱時，主導電流分量還不能實現(xiàn)具體的責任分攤，后續(xù)有必要進一步開展相關研究。