现代电能质量问题的分析和监测学习教案

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1、会计学1现代电能质量问题现代电能质量问题(wnt)的分析和监测的分析和监测第一页，共56页。1.1.基本概念基本概念2.2.电压波动电压波动(bdng)(bdng)3.3.电压闪变电压闪变4.4.电压波动电压波动(bdng)(bdng)和闪变危害和闪变危害5.5.电压波动电压波动(bdng)(bdng)和闪变的国家标准和闪变的国家标准第2页/共56页第二页，共56页。 理想的供电系统应三相交流电源对称理想的供电系统应三相交流电源对称(duchn)(duchn)、电压均方、电压均方根值恒定，负荷特性与系统电压水平无关。根值恒定，负荷特性与系统电压水平无关。 这要求负荷三相平衡、功率恒定，这要求负

2、荷三相平衡、功率恒定，PCCPCC容量无限大容量无限大 电压变动电压变动: : 凡不保持电压均方根值恒定不变的现象或实际凡不保持电压均方根值恒定不变的现象或实际(shj)(shj)电压偏离系统标称电压的现象。电压偏离系统标称电压的现象。1021NkkRMSuNU均方根值电压变动特性均方根值电压变动特性(txng)： 沿基波半个周期及其整数倍求取的电压均方根值随时间变化的沿基波半个周期及其整数倍求取的电压均方根值随时间变化的函数关系。函数关系。tUtftum0cos)()( 第3页/共56页第三页，共56页。相对稳态电压相对稳态电压(diny)变动值变动值rms100%100%cNcNNUUUd

3、UUmaxmin100%100%ddNNUUUdUU%100maxmaxNUUd相对动态电压相对动态电压(diny)(diny)变动值变动值相对相对(xingdu)(xingdu)最大电最大电压变动值压变动值IECIEC规定：低压民用电网中，规定：低压民用电网中，d dc c3%3%，d dd d3%3%的持续时间应不的持续时间应不超过超过200ms200ms，相对最大电压变动值，相对最大电压变动值d dmaxmax4%4%dcdddmaxU(t)1s1s第4页/共56页第四页，共56页。典型的电压变动现象典型的电压变动现象: :电压偏差电压偏差供电电压出现持续性的逐渐偏离标称电压的情况，也称

4、为供电电压出现持续性的逐渐偏离标称电压的情况，也称为稳态电压变动。变化率稳态电压变动。变化率0.2%/s0.2%/s电压波动电压波动公共连接点电压在短时间内急剧变动，并且明显偏离标称公共连接点电压在短时间内急剧变动，并且明显偏离标称电压的情况，也称为动态电压变动。电压的情况，也称为动态电压变动。电压暂降与暂升电压暂降与暂升供电母线电压迅速下降后随即回升至标称电压允许供电母线电压迅速下降后随即回升至标称电压允许范围内的现象叫电压暂降。相电压骤然升高后随即下降至标称电压允范围内的现象叫电压暂降。相电压骤然升高后随即下降至标称电压允许范围内的现象叫电压暂升。许范围内的现象叫电压暂升。短时间电压中断短

5、时间电压中断系统发生短路故障，保护动作，故障点电压迅速下系统发生短路故障，保护动作，故障点电压迅速下降，经一段时间重合降，经一段时间重合(chngh)(chngh)闸成功后，电压恢复至标称电压允许范闸成功后，电压恢复至标称电压允许范围的过程。围的过程。长时间电压中断长时间电压中断由于各种原因，供电电压迅速下降跌至零并长时间由于各种原因，供电电压迅速下降跌至零并长时间不能恢复的现象。不能恢复的现象。第5页/共56页第五页，共56页。（1 1）定义）定义 电压均方根值一系列相对电压均方根值一系列相对(xingdu)(xingdu)快速变动或连续改变的现象。快速变动或连续改变的现象。（2 2）特点）

6、特点 其变化周期大于工频周期。其变化周期大于工频周期。 规定：电压波动的均方根值电压的变化速率规定：电压波动的均方根值电压的变化速率(sl)(sl)不得低于每秒不得低于每秒0.2%0.2%。与电压偏差相区别。与电压偏差相区别。%100minmaxNUUUd电压波动值电压波动值(p-p(p-p值）值） 第6页/共56页第六页，共56页。（3 3）波形）波形(b xn)(b xn) 电压波动波形电压波动波形(b xn)(b xn)为以电压均方根值或峰值包络线作为时间函数的波形为以电压均方根值或峰值包络线作为时间函数的波形(b xn)(b xn)，工频电压为载波，波动电压为调幅波，工频电压为载波，波

7、动电压为调幅波电压波动电压波动(bdng)(bdng)的波形可整合为的波形可整合为4 4种：种：* *周期性等幅矩形周期性等幅矩形单一阻性负荷投切单一阻性负荷投切* *一系列不规则时间间隔阶跃多重一系列不规则时间间隔阶跃多重负荷投切引起负荷投切引起* *非阶跃式可明显分离非阶跃式可明显分离非线性负荷引起非线性负荷引起* *一系列随机或连续一系列随机或连续循环的或随机的功率波动循环的或随机的功率波动(bdng)(bdng)负荷负荷第7页/共56页第七页，共56页。（4 4）电压变动频度：）电压变动频度： 单位时间内电压变动的次数，相邻单位时间内电压变动的次数，相邻(xin ln)(xin ln)

8、两个极值之间的变化，成为一次电压波动两个极值之间的变化，成为一次电压波动为基波频率，次FFffrs/2第8页/共56页第八页，共56页。波动性负荷：波动性负荷：（1）由于频繁启动和间歇通电时常引起电压按一定规律周期）由于频繁启动和间歇通电时常引起电压按一定规律周期(zhuq)变化的负荷。变化的负荷。（2）引起供电点出现连续的不规则的随机电压变动的负荷）引起供电点出现连续的不规则的随机电压变动的负荷三种典型接线方式：三种典型接线方式：（1）三相平衡）三相平衡(pnghng)负荷负荷 （2）接于两相之间的单相负荷）接于两相之间的单相负荷（3）单相负荷）单相负荷引起电压波动的原因：引起电压波动的原因

9、：波动性负荷，无功补偿装置的投切，开关操作，线路故障波动性负荷，无功补偿装置的投切，开关操作，线路故障第9页/共56页第九页，共56页。（1 1）定义）定义 电光源的电压波动电光源的电压波动(bdng)(bdng)造成灯光照度不稳定的人眼视感反应。造成灯光照度不稳定的人眼视感反应。（2 2）闪变的主要决定因素：）闪变的主要决定因素： 供电电压波动幅值、频率和波形供电电压波动幅值、频率和波形 照明装置，以对白炽灯的照度波形影响最大，且与白炽灯的瓦数和额定照明装置，以对白炽灯的照度波形影响最大，且与白炽灯的瓦数和额定( dng)( dng)电压等有关电压等有关 人对闪变的主观感受人对闪变的主观感受

10、第10页/共56页第十页，共56页。100%CDFABCD（3 3）闪变的几个相关）闪变的几个相关(xinggun)(xinggun)术语：术语：瞬时瞬时(shn sh)(shn sh)闪变视感度：闪变视感度：闪变觉察闪变觉察(juch)率：率：A A为没有觉察人数，为没有觉察人数，B B为略有觉察人数，为略有觉察人数，C C为有明显觉察人数，为有明显觉察人数，D D为为难以忍受的人数。难以忍受的人数。F50%F50%为闪变限值，对应的电压变动为电压波动限值。为闪变限值，对应的电压变动为电压波动限值。闪变强弱瞬时值随时间的变化闪变强弱瞬时值随时间的变化s(t)s(t)。 规定闪变觉察率规定闪变

11、觉察率F=50%F=50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，即为瞬时闪变视感度的衡量单位，即s(t)=1s(t)=1察觉单位。察觉单位。第11页/共56页第十一页，共56页。输 入适 配自 检信号平 方检 波滤 波器0.0535Hz 带 通 和视感度加权滤波器平方一阶低通滤波器闪 变的 统计 评定u （ t）S（t）12221341/( )2(1/)(1/)KssK sssss 以实验以实验(shyn)获得的视感度频率特性获得的视感度频率特性k(f)为基础，进行拉普为基础，进行拉普拉斯变换拉斯变换第12页/共56页第十二页，共56页。 引起照明灯光的闪烁从而使人的视觉疲劳，影响视力。引起照明灯光的闪

12、烁从而使人的视觉疲劳，影响视力。 使得电视机画面亮度变化，图象垂直和水平摆动。使得电视机画面亮度变化，图象垂直和水平摆动。 使得电动机转速不稳定，从而危害设备本身的安全运行并且影响产使得电动机转速不稳定，从而危害设备本身的安全运行并且影响产品质量。品质量。 影响对电压波动敏感的工艺影响对电压波动敏感的工艺(gngy)过程或实验结果，如导致示波过程或实验结果，如导致示波器的波形跳动或大功率稳流管的电流不稳定。器的波形跳动或大功率稳流管的电流不稳定。 导致电子仪器、计算机、自动控制系统等工作不正常。导致电子仪器、计算机、自动控制系统等工作不正常。 导致电力电子换流器换相失败。导致电力电子换流器换相

13、失败。第13页/共56页第十三页，共56页。系统电压等级系统电压等级LVMVHVPstPlt1.00.80.9（1.0）0.7（0.8）0.80.6变动频度变动频度r/h-1波动限值波动限值d/%变动频度变动频度r/h-1波动限值波动限值d/%LV,MVHVLV,MVHVr14310r10021.51r1032.5100r10001.251GB12326GB1232620002000电能电能(dinnng)(dinnng)质量质量 电压波动和闪变电压波动和闪变低压低压(dy)(dy)（LVLV）：）： UN1KV UN1KV中压（中压（MVMV）：）： 1KV UN10KV 1KV UN10K

14、V 高压（高压（HVHV）：）：35KV UN220KV35KV UN220KV第14页/共56页第十四页，共56页。10.2.1 闪变水平闪变水平(shupng)评估与干扰限制值评估与干扰限制值10.2.2. 闪变严重度简洁预测算法闪变严重度简洁预测算法第15页/共56页第十五页，共56页。UIE/IECUIE/IEC建议，对于运行周期时间较长的波动性负荷（如电弧建议，对于运行周期时间较长的波动性负荷（如电弧炉）：不仅要查它的最大电压波动，还要在足够长时间（至少炉）：不仅要查它的最大电压波动，还要在足够长时间（至少取取10min10min）观察）观察(gunch)(gunch)电压波动的统计

15、特征电压波动的统计特征 （1）短时间闪变水平）短时间闪变水平(shupng)值值Pst 在观察期内在观察期内(10min)(10min)，对瞬时闪变视觉度，对瞬时闪变视觉度S S( (t t) )处理作递增处理作递增分级（标准规定：实际分级应不小于分级（标准规定：实际分级应不小于6464级），并计算各级瞬级），并计算各级瞬时闪变视感水平所占总检测时间长度之比（时间时闪变视感水平所占总检测时间长度之比（时间- -水平统计水平统计法），可获得概率直方图，进而用法），可获得概率直方图，进而用IECIEC推荐的累积概率函数推荐的累积概率函数CPFCPF（水平分级状态时间计算法），对该段时间的闪变严重度

16、作出评定（水平分级状态时间计算法），对该段时间的闪变严重度作出评定。适合单一闪变源的干扰评价适合单一闪变源的干扰评价第16页/共56页第十六页，共56页。第17页/共56页第十七页，共56页。 对于不同对于不同(b tn)(b tn)类型的供电电压干扰采用多点测定算法可以更准确地反映闪变的严重程度。类型的供电电压干扰采用多点测定算法可以更准确地反映闪变的严重程度。采用采用5 5个概率分布测定值计算出短时间闪变平滑估计值个概率分布测定值计算出短时间闪变平滑估计值PstPst5050101033111 . 01 . 0PKPKPKPKPKPst08. 0,28. 0,0657. 0,0525. 0

17、,0314. 05010311 . 0KKKKK 上述上述(shngsh)模型是根据典型的电弧炉工况模型是根据典型的电弧炉工况CPF曲线推算出曲线推算出的，因为电弧炉引起的电压波动和闪变最为严重，的，因为电弧炉引起的电压波动和闪变最为严重，IEC制定闪变标准主制定闪变标准主要针对电弧炉负荷要针对电弧炉负荷 5 5个规定值个规定值, ,分别为分别为10min10min瞬时瞬时(shn sh)(shn sh)闪变视感度闪变视感度S S（t t）超过）超过0.1%, 1%, 3%, 10%, 50%0.1%, 1%, 3%, 10%, 50%时间的觉察单位值时间的觉察单位值 第18页/共56页第十八

18、页，共56页。 短时间闪变值是反映规定时段（短时间闪变值是反映规定时段（l0minl0min内）闪变强度的一个内）闪变强度的一个综合统计量。综合统计量。 对于采用对于采用230V230V、60W60W的白炽灯照明，当的白炽灯照明，当Pst0.7 Pst1.3 Pst1.3 时，则闪变使人感到不舒服。时，则闪变使人感到不舒服。IECIEC推荐推荐(tujin)Pst=1 (tujin)Pst=1 作为低压供电的闪变限值，称为单位闪变（作为低压供电的闪变限值，称为单位闪变（Unit FlickerUnit Flicker）。）。 对于高压网和中压网一般不直接连接照明设备，但还是公认对于高压网和中压

19、网一般不直接连接照明设备，但还是公认需要给出闪变的规划值，用于规划电力网中所有负荷对供电系统需要给出闪变的规划值，用于规划电力网中所有负荷对供电系统的冲击影响。的冲击影响。IEC IEC 规定中压网规定中压网Pst= 0.9 ,Pst= 0.9 ,高压网高压网Pst = 0.8Pst = 0.8。系统电压等级系统电压等级LVMVHVPstPlt1.00.80.9（1.0）0.7（0.8）0.80.6第19页/共56页第十九页，共56页。（2）长时间闪变水平）长时间闪变水平(shupng)值值Pst 1%99,PPPstlt 在观察期内（在观察期内（1h,1h,国标规定国标规定2h2h），测得并

20、作出累积概率），测得并作出累积概率(gil)(gil)函数函数CPFCPF，将瞬时闪变视觉度不超过，将瞬时闪变视觉度不超过99%99%概率概率(gil)(gil)的短的短时间闪变值时间闪变值PstPst值（值（PstPst，99% 99% ）或超过）或超过1%1%时间的时间的PstPst（P1P1）作为长）作为长时间闪变水平值时间闪变水平值PltPlt。国标国标第20页/共56页第二十页，共56页。推荐推荐(tujin)的的4种算法：种算法： 仍利用仍利用(lyng)长时间长时间CPF进行多点计算和分析进行多点计算和分析5%95,PPPstlt 以以95%概率概率(gil)代替代替99%概率概

21、率(gil)，以放宽对电能质量要求，以放宽对电能质量要求 对于需要观测很长时间（如一周）才能作出评定的负荷，在每天保留的对于需要观测很长时间（如一周）才能作出评定的负荷，在每天保留的P Pstst中取第中取第3 3大值大值max3 ,stltPP UIE/IECUIE/IEC推荐推荐313,1NkkstltPNP第21页/共56页第二十一页，共56页。（3）多波动性负荷总干扰）多波动性负荷总干扰(gnro)的评价的评价若同一供电电源连接点有多个波动性负荷，总干扰评价若同一供电电源连接点有多个波动性负荷，总干扰评价(pngji)(pngji)通常采用立方求和定律计算通常采用立方求和定律计算33,

22、33,jjltltjjstltPPPP第22页/共56页第二十二页，共56页。（4）闪变干扰限制值）闪变干扰限制值 GB 12326-2000 电能质量电能质量 电压电压(diny)波动和闪变波动和闪变系统电压等级系统电压等级LVMVHVPstPlt1.00.80.9（1.0）0.7（0.8）0.80.6既要限制波动也要限制闪变，将限制闪变作为第一考核指既要限制波动也要限制闪变，将限制闪变作为第一考核指标。标。电压波动和闪变取值为电力系统正常运行最小方式下，波电压波动和闪变取值为电力系统正常运行最小方式下，波动负荷动负荷(fh)变化最大工作周期时的实测值。变化最大工作周期时的实测值。第23页/

23、共56页第二十三页，共56页。 闪变干扰的传递闪变干扰的传递 高压等级出现的闪变干扰传递到相连高压等级出现的闪变干扰传递到相连(xin lin)的配电系统的中、低压等级，传递系数为的配电系统的中、低压等级，传递系数为0.81 中、低压等级压等级出现的闪变干扰传递到相连中、低压等级压等级出现的闪变干扰传递到相连(xin lin)的高压等级，传递系数为的高压等级，传递系数为0 同电压等级闪变干扰传递同电压等级闪变干扰传递计算机程序计算或简洁预测法计算机程序计算或简洁预测法第24页/共56页第二十四页，共56页。 闪变的兼容值、规划值、允许值闪变的兼容值、规划值、允许值闪变允许值：负荷设备产生闪变干

24、扰的限值闪变允许值：负荷设备产生闪变干扰的限值闪变兼容值：受到闪变干扰的设备的安全限值闪变兼容值：受到闪变干扰的设备的安全限值闪变规划值：供电部门根据电力系统实际结构和闪变干扰负荷的分布情况，概算出用户对电压波动闪变规划值：供电部门根据电力系统实际结构和闪变干扰负荷的分布情况，概算出用户对电压波动(bdng)(bdng)的影响，并为高中压等级系统提出一些内部质量目标的影响，并为高中压等级系统提出一些内部质量目标规划规划(guhu)值应小于允许值和兼容值值应小于允许值和兼容值第25页/共56页第二十五页，共56页。 国标与国标与IECIEC标准标准(biozhn)(biozhn)的异同的异同同：

25、同：采用了采用了PstPst和和PltPlt的评估方法的评估方法异：异：国标中没有采用国标中没有采用IECIEC规定的兼容值和规划值，而一律用限值规定的兼容值和规划值，而一律用限值用电压变动值用电压变动值d d代替电压波动值代替电压波动值第26页/共56页第二十六页，共56页。（5）单位闪变曲线）单位闪变曲线 Pst=1时，电压波动时，电压波动d电压变动电压变动(bindng)频度频度r的关系的关系 第27页/共56页第二十七页，共56页。闪变的评估闪变的评估 不同类型的电压不同类型的电压(diny)波动，有不同的评估方法波动，有不同的评估方法电压变动类型电压变动类型评估方法评估方法各种类型电

26、压波动（在线评估）各种类型电压波动（在线评估） 直接测量直接测量Ut（t）已确定的所有电压波动）已确定的所有电压波动仿真法、直接测量仿真法、直接测量周期性等间隔电压波动周期性等间隔电压波动Pst=1曲线曲线电压变动间隔时间大于电压变动间隔时间大于1s的的闪变时间分析法、仿真法、直接测量闪变时间分析法、仿真法、直接测量第28页/共56页第二十八页，共56页。(1)(1)利用单位闪变曲线利用单位闪变曲线(qxin)(qxin)估算估算PstPstdxFdd limddPst波动相对极限值变动频度所对应的电压为在单位闪变曲线查出为波形系数，相对值，为典型波形的电压波动，为等值阶跃电压相对值limdF

27、dddx适合典型规则电压适合典型规则电压(diny)波动波动 对于典型规则电压波动对于典型规则电压波动, ,乘以乘以波形系数就可以折合成相应波形系数就可以折合成相应的同频度变化的单一阶跃电的同频度变化的单一阶跃电压波形，从而找到简洁实用压波形，从而找到简洁实用算法算法, ,不必采用闪变测量的方不必采用闪变测量的方法。法。第29页/共56页第二十九页，共56页。1120.1()6(min )20rs变动频度变动频度查曲线得：持续查曲线得：持续0.5s0.5s的波形系数的波形系数F=0.32F=0.320.64%dxdFd查单位闪变曲线得查单位闪变曲线得r=6r=6时的时的：lim1.7%dlim

28、0.3761.0,stdPd合合格格短时闪变值短时闪变值：某负荷运行周期某负荷运行周期20s,20s,一个周期内的电压波动如图一个周期内的电压波动如图, ,电压波动相对值电压波动相对值d ddxdx=2%,=2%,持续时间持续时间0.5s0.5s。在一个运行周期里有在一个运行周期里有2 2次电压变动次电压变动第30页/共56页第三十页，共56页。(2)(2)等值闪变严重等值闪变严重(ynzhng)(ynzhng)度度AstAst的计算的计算3)(3 . 2dFtf6010fsttA闪变时间闪变时间(shjin):(shjin):照度波动备感觉到所需要的最短记忆时间照度波动备感觉到所需要的最短记

29、忆时间(shjin)(shjin)短时等值闪变严重短时等值闪变严重(ynzhng)(ynzhng)度度: :对于单一过程规则电压变动对于单一过程规则电压变动, ,且其且其r r为已知为已知, ,则则600)(3 . 260103dFrtrAfst对于多闪变源负荷产生的总干扰水平对于多闪变源负荷产生的总干扰水平istTstAA.第31页/共56页第三十一页，共56页。长时等值闪变严重长时等值闪变严重(ynzhng)度度根据立方和定律根据立方和定律(dngl),(dngl),利用闪变时间估算出短时和长时利用闪变时间估算出短时和长时闪变值闪变值等值闪变严重等值闪变严重(ynzhng)(ynzhng)

30、度度AstAst与短时闪变值与短时闪变值PstPst的关系的关系60120flttA3min10fsttP3min120flttPFdrPst31. 036. 03ststPA 第32页/共56页第三十二页，共56页。等值闪变严重等值闪变严重(ynzhng)度评估的指导性限值度评估的指导性限值闪变允许干闪变允许干扰系数扰系数AstA ltd/%单用户允许干单用户允许干扰系数扰系数AstA ltd/%低压电网低压电网1.00.4低压电网低压电网0.20.050.03中压电网中压电网0.750.3中压电网中压电网0.20.050.02高压电网高压电网0.50.2高压电网高压电网0.50.050.0

31、2闪变评价闪变评价(pngji)方法方法对对Ast和和Alt的要求的要求允许接入判断允许接入判断Ast 0.2且且Alt 0.05允许允许0.2 Ast 0.5或或0.05 Alt 0.2不允许不允许,需测量需测量第33页/共56页第三十三页，共56页。第34页/共56页第三十四页，共56页。第35页/共56页第三十五页，共56页。第36页/共56页第三十六页，共56页。第37页/共56页第三十七页，共56页。第38页/共56页第三十八页，共56页。10.3.1 电压暂降和电压短时中断电压暂降和电压短时中断(zhngdun)的分析的分析10.3.2 电压暂降和电压短时中断电压暂降和电压短时中断

32、(zhngdun)的检测的检测第39页/共56页第三十九页，共56页。 1. 基本概念基本概念2. 国家标准国家标准(u ji bio zhn)3. 起因起因4. 危害危害第40页/共56页第四十页，共56页。 供电电压供电电压(diny)均方根值在短时间内突然下降，典型持续时间为均方根值在短时间内突然下降，典型持续时间为0.530周波的现象。周波的现象。IEC:电压均方根电压均方根(fnggn)突然下降到额定值的突然下降到额定值的90%1% 。（2 2）电压暂降的）电压暂降的3 3个特征参数个特征参数电压暂降的幅值：暂降时电压均方根与额定电压均方根之比电压暂降的幅值：暂降时电压均方根与额定电

33、压均方根之比持续时间：对应特定电压暂降起止时刻之差持续时间：对应特定电压暂降起止时刻之差相位相位(xingwi)(xingwi)跳变：暂降伴随着电压相位跳变：暂降伴随着电压相位(xingwi)(xingwi)的突然改变，由的突然改变，由系统和线路系统和线路X/RX/R不同或不平衡暂降向低压系统传递引起。不同或不平衡暂降向低压系统传递引起。 （1 1）电压暂降（跌落）的定义）电压暂降（跌落）的定义IEEE:电压均方根突然下降到额定电压幅值的电压均方根突然下降到额定电压幅值的0%10% 。第41页/共56页第四十一页，共56页。（3 3）电压）电压(diny)(diny)短时中断短时中断 供电电压

34、均方根值下降到接近供电电压均方根值下降到接近(jijn)(jijn)于于0 0，持续时，持续时间长为长时间中断，持续时间短为短时间中断。间长为长时间中断，持续时间短为短时间中断。IEC:IEC:接近接近(jijn)(jijn)于于00低于额定值的低于额定值的1%1%；持续时间以；持续时间以3min3min为界为界 。IEEE:IEEE:接近于接近于0 0低于额定值的低于额定值的10%10%，持续时间以，持续时间以2min2min为界为界。（4 4）电压暂降和短时中断已成为最重要的电能质量问题）电压暂降和短时中断已成为最重要的电能质量问题（5 5）电压暂降频次）电压暂降频次电压暂降对敏感电力用户

35、影响频繁程度电压暂降对敏感电力用户影响频繁程度第42页/共56页第四十二页，共56页。我国：暂无我国：暂无IEEEIEEE：IEEE Std 1346-1998IEEE Std 1346-1998欧洲欧洲(u zhu)(u zhu)：EN50160EN50160SEMISEMI：F47F47曲线曲线ITICITIC（ABEMAABEMA）：）：ITICITIC曲线曲线第43页/共56页第四十三页，共56页。（1）雷电、输电线路的短路故障。）雷电、输电线路的短路故障。因雷击引发的电压跌落影响范围大，持续时间超过因雷击引发的电压跌落影响范围大，持续时间超过5个周期个周期(zhuq)。 （2）感应电

36、动机的启动）感应电动机的启动（3）开关操作、变压器以及电容器组的投切。）开关操作、变压器以及电容器组的投切。（4）保护装置切除故障后自动恢复装置重合成功）保护装置切除故障后自动恢复装置重合成功 目前配电系统中的线路主保护一般是分段式电流保护，目前配电系统中的线路主保护一般是分段式电流保护，该保护的最大缺陷就是在线路故障时不能做到无延时地切该保护的最大缺陷就是在线路故障时不能做到无延时地切除故障。即使是无延时保护，其固有动作时间也要除故障。即使是无延时保护，其固有动作时间也要96个个周期周期(zhuq)，因此在故障期间，线路上的敏感负荷将被迫，因此在故障期间，线路上的敏感负荷将被迫退出工作。如线

37、路上装有重合闸装置时，由此引发的电压退出工作。如线路上装有重合闸装置时，由此引发的电压跌落次数将成倍增加。故障引发的电压跌落的幅值大部分跌落次数将成倍增加。故障引发的电压跌落的幅值大部分都在都在30%额定值以下。额定值以下。 第44页/共56页第四十四页，共56页。 造成工作、生活不便。造成工作、生活不便。电压跌落可能造成个人用计算机程序紊乱，数据丢失等电压跌落可能造成个人用计算机程序紊乱，数据丢失等 电压跌落影响面宽，造成的经济损失大。电压跌落影响面宽，造成的经济损失大。几个周期的供电电压跌落都将影响一些设备的正常运行，几个周期的供电电压跌落都将影响一些设备的正常运行，造成产品质量下降，甚至

38、使生产线程序紊乱或中断，且跌造成产品质量下降，甚至使生产线程序紊乱或中断，且跌落后的无序启动落后的无序启动(qdng)比计划断电后的有序恢复造成的比计划断电后的有序恢复造成的危害及损失大得多危害及损失大得多 造成人员伤亡和设备损坏。造成人员伤亡和设备损坏。 医院中的一些医疗保健设备、用计算机进行的脑外科、医院中的一些医疗保健设备、用计算机进行的脑外科、心血管外科、眼科手术等，当发生电压跌落而造成设备不心血管外科、眼科手术等，当发生电压跌落而造成设备不能正常工作时将带来严重后果。能正常工作时将带来严重后果。 第45页/共56页第四十五页，共56页。芯片测试芯片测试当电压低于当电压低于85时，测试

39、仪停止工作，芯片、主板可能被毁；时，测试仪停止工作，芯片、主板可能被毁；PLC早期产品，当电压低于早期产品，当电压低于10时，仍能持续工作时，仍能持续工作15个周波个周波新版产品，当电压低于新版产品，当电压低于(5060)时，时，PLC停止工作；而停止工作；而2年后资料年后资料表明，当电压低于表明，当电压低于81时，时，PLC停止工作；一些停止工作；一些I/O设备，当电压低设备，当电压低于于90、持续时间仅几个周波，就会被切除。、持续时间仅几个周波，就会被切除。机器人机器人由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工具，为由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工具，为保证产

40、品质量和安全，工作电压槛值一般设为保证产品质量和安全，工作电压槛值一般设为90，当电压低于此，当电压低于此值、持续时间超过值、持续时间超过23个周波时，被跳闸。个周波时，被跳闸。直流马达直流马达由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工由机器人控制对金属部件进行钻、切割等精密加工的机械工 具，为保证产品质量和安全，工作电压槛值一般设为具，为保证产品质量和安全，工作电压槛值一般设为90，当电压，当电压低于此值、持续时间超过低于此值、持续时间超过23个周波时，被跳闸。个周波时，被跳闸。变频调速变频调速当电压低于当电压低于70，持续时间超过，持续时间超过6个周波时，个周波时，VSD被切除。

41、而对于被切除。而对于一些精细加工业中的电机，当电压低于一些精细加工业中的电机，当电压低于90、持续时间超过、持续时间超过3个周个周波时，电机就会被跳闸而退出运行。波时，电机就会被跳闸而退出运行。交流接触器交流接触器研究表明：当电压低于研究表明：当电压低于5070 、持续时间超过、持续时间超过1个周波，接触个周波，接触器就会脱扣。器就会脱扣。计算机计算机当电压低于当电压低于60，持续时间超过，持续时间超过12个周波时，计算工作将受到影响，个周波时，计算工作将受到影响，如数据丢失。如数据丢失。第46页/共56页第四十六页，共56页。1. 电压暂降幅电压暂降幅(jin f)值计算的基本方法值计算的基

42、本方法2. 电压暂降和相位跳变同时计算电压暂降和相位跳变同时计算3. 电压暂降持续时间的测量电压暂降持续时间的测量第47页/共56页第四十七页，共56页。（1 1）均方根值计算）均方根值计算(j sun)(j sun)NiiTttRMSuNttuTU1221d)(100kNkiiRMSuNU121滑动滑动(hudng)(hudng)平均值法平均值法改进改进: :为加快测量速度，可只取为加快测量速度，可只取0.50.5个周期的采样值进行计算。个周期的采样值进行计算。缺点缺点: :无法给出电压暂降的准确起止时刻和相位跳变的大小无法给出电压暂降的准确起止时刻和相位跳变的大小第48页/共56页第四十八

43、页，共56页。（3 3）基波）基波(j b)(j b)分量法分量法)(max0tuUTp（2 2）峰值）峰值(fn zh)(fn zh)电压法电压法deuTtUjtTf0)(2)(以峰值电压关于时间的函数计算以峰值电压关于时间的函数计算(j sun)电压跌电压跌落幅值落幅值 采样周期为采样周期为0.50.5个周期的整数倍个周期的整数倍 以基波电压关于时间的函数计算电压跌落以基波电压关于时间的函数计算电压跌落T T为基波周期，电压的基波分量可利用为基波周期，电压的基波分量可利用FFTFFT进行计算。进行计算。 第49页/共56页第四十九页，共56页。（1 1）单相电压变换平均值法）单相电压变换平

44、均值法适合实时适合实时(sh sh)(sh sh)计算计算设电压设电压(diny)(diny)信号信号 00( )cos()sin()u txtyt0( )2 ( )sin()dutu tt0( )2 ( )cos()qu tu tt00( )cos(2)sin(2)dutyytxt 00( )cos(2)sin(2)qu txxtyt取基波频率取基波频率0.50.5个周期或其整数倍的平均值，则可值求出个周期或其整数倍的平均值，则可值求出y y和和x x，从而得到：，从而得到：下跌幅值为下跌幅值为相位跳变为相位跳变为arctan(y/x) arctan(y/x) 22()/2xy第50页/共5

45、6页第五十页，共56页。（2 2）瞬时电压）瞬时电压(diny)dq(diny)dq分解法分解法adbqcuuC uuusin()sin(2/3)sin(2/3)2cos()cos(2/3)cos(2/3)3tttCtttA.A.对于理想的三相三线制系统，假设对于理想的三相三线制系统，假设(jish)(jish)三相电压完全对三相电压完全对称，则称，则 3duU0qu 从而可知从而可知dqdq变换变换(binhun)(binhun)结果中的结果中的d d轴分量反映了电压的有效值，即通过理轴分量反映了电压的有效值，即通过理想三相电压的想三相电压的dqdq变换变换(binhun)(binhun)，

46、可瞬时求取电压的有效值。，可瞬时求取电压的有效值。设跌落电压的有效值为设跌落电压的有效值为UsagUsag，进行上述变换，进行上述变换(binhun)(binhun)可得可得 3dsaguU0qu 第51页/共56页第五十一页，共56页。B.B.单相事件单相事件 实际系统发生的电压跌落多为单相事件，而且很多电压跌落不仅引实际系统发生的电压跌落多为单相事件，而且很多电压跌落不仅引起电压幅值的降低，还会引起电压的相位跳变。但起电压幅值的降低，还会引起电压的相位跳变。但dqdq变换是针对三相变换是针对三相电路的，不适用于单相电路。根据三相三线制的特点，以单相电源为电路的，不适用于单相电路。根据三相三

47、线制的特点，以单相电源为参考电压构造一个虚拟的三相系统，就可以利用的坐标变换进行电压参考电压构造一个虚拟的三相系统，就可以利用的坐标变换进行电压跌落特征量的分析跌落特征量的分析(fnx)(fnx)。DqDq变换后去其直流分量变换后去其直流分量3cosdsagUU3sinqsagUU 2233sagdqUUU11223cos ()cos ()3ddsagdqUUUUUUdUd和和UqUq经实测计算获得，根据其提取经实测计算获得，根据其提取(tq)(tq)方法不同，可将瞬方法不同，可将瞬时时dqdq分解法分为低通滤波法和平均值法。分解法分为低通滤波法和平均值法。 第52页/共56页第五十二页，共5

48、6页。( )( )( )PLLsagm tutut222cossinsinarctancoscosqsagsagasagbcasagbUUUUUUUUU( )2sin()PLLautUt缺损电压：期望瞬时缺损电压：期望瞬时(shn sh)(shn sh)电压于实际瞬时电压于实际瞬时(shn sh)(shn sh)电电压之差。压之差。缺损电压缺损电压(diny)(diny)（3 3）缺损电压）缺损电压(diny)(diny)计算法计算法期望瞬时电压波形：通过时间发生前电压外推而得。期望瞬时电压波形：通过时间发生前电压外推而得。 ( )2sin()sagbutUt实际瞬时电压实际瞬时电压( )2s

49、in()ccm tUt第53页/共56页第五十三页，共56页。（1 1）电压）电压(diny)(diny)周期测量法周期测量法 将电压跌落持续时间定为电压有效值低于某一给定将电压跌落持续时间定为电压有效值低于某一给定(i (i dn)dn)门槛值的时间长短。电压门槛值通常设定为电压额定值的门槛值的时间长短。电压门槛值通常设定为电压额定值的9090。 实践中多采用实践中多采用0.50.5个周期计算一次电压有效值的方法，测量个周期计算一次电压有效值的方法，测量到的持续时间是周期数的整数倍，因此测出的下跌持续时间通到的持续时间是周期数的整数倍，因此测出的下跌持续时间通常会偏离实际持续时间，且此方法测

50、出的时间仅对短时间电压常会偏离实际持续时间，且此方法测出的时间仅对短时间电压跌落有实际意义。跌落有实际意义。第54页/共56页第五十四页，共56页。（2 2）改进）改进(gijn)dq(gijn)dq分解法分解法 用派克变换将用派克变换将abcabc坐标坐标(zubio)(zubio)下的系统三相电压变换到下的系统三相电压变换到dqdq坐标坐标(zubio)(zubio)系下时，基波正序分量变换为直流分量，负序分量变换为二次系下时，基波正序分量变换为直流分量，负序分量变换为二次谐波，零序分量仍为零序分量。谐波，零序分量仍为零序分量。 1122001122001122002sin()2sin()

51、2sin()2sin(2 /3)2sin(2 /3)2sin()2sin(2 /3)2sin(2 /3)2sin()abcuUtUtUtuUtUtUtuUtUtUt112211222sin2sin(2)2cos2cos(2)adbqcuuUUtC uuUUtu11112sin122cosddqqdquuuUuuuU 从求出的直流分量从求出的直流分量(fn ling)(fn ling)很容易就可以算出基波分量很容易就可以算出基波分量(fn ling)(fn ling)的的三相电压的参考值。由于在三相电压的参考值。由于在dqdq坐标下的直流分量坐标下的直流分量(fn ling)(fn ling)的获得是实时的获得是实时的，因此该算法可以准确地检测出电压跌落的起止时刻，也可以同时确定的，因此该算法可以准确地检测出电压跌落的起止时刻，也可以同时确定电压幅值跌落的大小与相角跳变。电压幅值跌落的大小与相角跳变。 第55页/共56页第五十五页，共56页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第56页/共56页第五十六页，共56页。