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电力系统电压暂降预测与优化控制随着电力需求的快速增长和电力系统规模的扩大，电力系统电压暂降问题也逐渐引起了广泛关注。
电压暂降是指电力系统中某一时刻电压短时间内骤降至一定程度，可能引发电力系统中断或设备损坏的现象。
因此，电力系统电压暂降预测与优化控制成为保障电力系统稳定运行的关键技术。
首先，我们需要了解电力系统中电压暂降的原因。
电力系统中电压暂降可能由多种原因引起，比如大负荷突然进入系统、系统故障或设备故障等。
这些原因都会导致电力系统的负载能力超过设备承载能力，从而引发电压暂降现象。
因此，电力系统电压暂降预测成为解决问题的第一步。
电力系统电压暂降预测是通过对现有的电力系统数据进行分析和建模，预测未来一段时间内电力系统中可能出现的电压暂降情况。
预测的准确性直接关系到进一步采取的优化控制措施的有效性。
目前，常用的电压暂降预测方法主要有统计学方法、人工神经网络方法和基于物理模型的方法。
统计学方法是通过对历史数据的分析，寻找电力系统中电压暂降的规律和潜在因素。
这种方法一般会借助统计学工具进行数据处理和特征提取，然后建立相关算法模型进行预测。
相比于其他方法，统计学方法更侧重于对历史数据的分析和总结，能够提供较为合理的预测。
但是，由于电力系统的复杂性，统计学方法在电压暂降的预测上存在一定的限制。
人工神经网络方法是一种通过模拟大脑神经细胞网络来解决问题的方法。
在电压暂降预测中，人工神经网络方法可以通过对电力系统历史数据进行训练，建立一个网络模型来预测未来电压暂降情况。
这种方法能够较好地模拟非线性关系和动态变化，并具有较强的学习和适应能力。
但是，由于神经网络方法需要大量的数据进行训练和调整，对数据的依赖性较强，因此在实际应用中需要考虑数据的获取和处理问题。
基于物理模型的方法是通过对电力系统的物理特性和运行规律进行建模，来预测电压暂降情况。
通过对电力系统的拓扑结构、负荷特性和设备参数等进行建模，可以较为精确地预测电力系统中可能发生的电压暂降情况。
电网电压暂降与暂升分析与处理一、引言如今，电网技术的发展已经成为现代社会发展的重要支撑。
电压是电网运行中最基本的参数之一，对电网的稳定性、可靠性和质量有着决定性的影响。
然而，在实际的电网运行过程中，我们常常会遇到电压暂降与暂升的问题。
本文旨在对电网电压暂降与暂升的原因进行分析，并讨论相应的处理方法。
二、电压暂降的原因分析电压暂降是指电网电压在短时间内发生较大的下降。
造成电压暂降的原因有很多，下面将分析其中的几个主要原因。
1. 过载过载是导致电压暂降的常见原因之一。
当电网上负荷超过其额定容量时，电网的供电能力无法满足负荷的需求，电压随之下降。
这种情况一般出现在电网负荷剧增或者自动重启时，比如在某些特殊情况下，大面积停电恢复供电，负荷瞬间集中接入。
2. 突发故障电网中的突发故障，如电缆短路、变压器故障等，都有可能导致电压暂降。
这是因为突发故障引起的电流突然增大，造成电网电压瞬间下降。
3. 频率偏离电网中正常的频率是50Hz，但是有时候会出现频率的偏离，比如频率突然升高或降低。
频率的偏离会导致电压的波动，进而引起电压的暂降。
三、电压暂升的原因分析与电压暂降相反，电压暂升是指电网电压在短时间内发生较大的上升。
造成电压暂升的原因也有很多，下面将分析其中的几个主要原因。
1. 突发故障与电压暂降相同，电网中的突发故障也有可能导致电压暂升。
比如在电缆短路的情况下，由于电流突然减少，导致电网电压瞬间上升。
2. 电压回复在发生电压暂降后，电网为了恢复正常状态会进行自动调节，这就会导致电压暂升。
电网中的自动调压装置会增加供电的电流，进而造成电压的上升。
3. 并网电容器投入在低负荷运行时，为了提高电网的功率因数，通常会投入并网电容器。
然而，投入并网电容器后会导致电网电压暂升，因为电容器的容抗特性会引入谐波电流。
四、电压暂降与暂升的处理电压的暂降与暂升会对电网的稳定运行产生不良影响，因此我们需要采取相应的处理措施。
1. 自动调压装置推荐使用自动调压装置来处理电压暂降与暂升问题。
电压暂降评估综述摘要：随着各种敏感设备在电力系统中大量投入使用，使得电压暂降评估成为现代电能质量分析的一项重要内容。
本文较全面的对电压暂降分析评估方法进行了综述。
首先对电压暂降评估方法的国内外研究现状进行了详细阐述。
给出了实测统计法和随机估计法的基本原理、主要特点及适用范围。
最后对当前电压暂评估方法进行了总结，并指出今后的研究方向和工作重点。
关键词：电力系统；电压暂降；实测统计法，随机估计法1 前言国际电气电子工程师学会(IEEE)定义，电压暂降是指供电系统中工频电压有效值突然下降至额定值的10%~90%，并在持续10ms~1min后恢复正常的电能质量现象。
电压暂降大多由系统故障引起，对负荷的影响程度取决于电压暂降幅值、持续时间、相位跳变、频次等。
因此，对电压暂降进行评估成为现代电能质量分析中的一项重要内容。
2 电压暂降评估方法2.1 实测统计法实测统计法是指选择电力系统中的部分站点进行电能质量实地监测，通过统计分析所采集的数据来确定供电系统的电压暂降情况。
美国国家电力实验室在1990年对典型120V交流壁插座系统中随机选取的88个PCC点进行监测，共产生100 000次扰动现象[1]。
加拿大电力协会(CEA)及美国电能研究学会(EPRI)分别对加拿大及美国的电能质量问题进行了监测调研[2]。
其中CEA的调研涉及到加拿大各行业550个监测点；EPRI随机选取227个监测点进行监测。
文献[3]分析电压暂降对工业敏感设备，包括PC、PLC、CNC的影响，指出电压暂降是工业生产中最严重的电能质量扰动现象。
2.2 随机估计法随着电网的进一步复杂化，实测统计法虽然能够真实地反映监测点的电能质量状况，但由于其监测周期较长，且加上受到监测手段、仪器等条件的限制，其监测和统计结果给研究工作带来很大的不便。
随机预估法从概率角度出发，对系统电压暂降扰动频次做出估计。
根据实现方式的差异，随机预估法可分为临界距离法和故障点法。
电压暂降解决方案电压暂降解决方案引言在电力系统中，电压暂降（Voltage Sag）是指电压在较短时间内发生瞬时下降的现象。
这种现象可能由于电力系统中的故障、突发的电流负荷等原因引起，给电力系统的稳定运行带来不利影响。
因此，寻找和采取适当的电压暂降解决方案对于提高电力系统的可靠性和稳定性至关重要。
本文将介绍几种常见的电压暂降解决方案，并分析它们的优缺点。
直接容性补偿直接容性补偿是指通过连接并行电容器来增加电流流动的能力，从而减轻电压暂降的程度。
电容器可以被认为是一种储存电能的装置，它在电网电压下充电，并在电压暂降期间释放储存的电能。
这种解决方案相对简单且经济，可以快速响应电压暂降事件。
然而，直接容性补偿的效果有限，它只能减缓电压暂降的速度，并不能完全消除电压暂降。
动态无功补偿动态无功补偿是一种通过控制无功功率的流动来解决电压暂降的方法。
在电压暂降事件中，设备会产生额外的无功功率，进而导致电压下降。
动态无功补偿设备可以迅速感知电压暂降事件，并通过自动控制的方式注入相应的无功功率来提高电压。
常见的动态无功补偿设备有STATCOM（静止同步补偿器）和SVC（静止无功发生器）。
动态无功补偿具有响应速度快、补偿效果好的优点，但成本较高，在实际应用中需要进行综合考虑。
隔离切换补偿隔离切换补偿是一种通过随时切换备用供电源来解决电压暂降的方法。
在电压暂降事件发生时，这些备用供电源可以立即投入并提供稳定的电压，从而降低对用户设备的影响。
隔离切换补偿的优点在于能够快速恢复电压，但这种解决方案需要具备备用电源，增加了系统的复杂性和成本。
脉冲功率补偿器脉冲功率补偿器是一种通过控制电网与用户设备之间的电流流动来解决电压暂降的技术。
它通过在电压暂降发生时，快速调整用户设备的电流波形，从而减轻电压下降的程度。
脉冲功率补偿器具有响应速度快、效果好的特点，但是需要对用户设备进行改造和调整，并且成本较高。
总结电压暂降是电力系统中常见的问题，对电力系统的稳定运行带来了一定的挑战。
电力系统中电压暂降的分析与改进引言：电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它为各种行业提供了电能供应。
然而，电力系统中常常会出现电压暂降的问题，这给电网稳定运行带来了一定的隐患。
本文旨在分析电力系统中电压暂降的原因，并提出改进措施，以保障电力系统的可靠运行。
一、电压暂降的原因电压暂降是指电力系统中短暂的电压下降现象。
其原因可以从以下三个方面进行分析：1. 负荷突增：当负荷瞬间增加时，电压暂降难以避免。
例如，当某一工业企业同时启动多台大功率设备时，会导致电网负荷骤增，电压暂降现象往往在此时出现。
2. 过载情况：电力系统中的过载是电压暂降的另一个重要原因。
过载可能是由于设备故障、错误操作或设计不合理引起的。
当电力系统承受超过其额定负荷时，电网电压会短暂下降，直到负荷得到调整或故障设备得到修复。
3. 短路故障：电力系统中的短路故障是电压暂降的最常见原因之一。
短路故障会导致电流突然增加，进而引发电压暂降。
例如，当电力系统的线路发生短路时，电网会立即做出反应，电流会大幅度增大，造成电压暂降。
二、对电压暂降的改进措施电压暂降的存在给电网稳定运行带来一定的威胁。
为了防止电压暂降对电力系统产生不良影响，我们可以采取以下改进措施：1. 增加设备容量：提高电力设备的容量可以使电力系统更好地应对负荷突增和过载情况。
例如，可以增加变压器的容量，以增加系统的负载承受能力，减少电压暂降的发生。
2. 使用电压稳定器：电压稳定器是用于调节电压的设备，它可以自动监测电力系统的电压情况，并根据需要对电压进行调节。
使用电压稳定器可以有效地减少电压暂降的发生。
3. 密切监测电力系统：通过密切监测电力系统的运行情况，可以提前发现潜在的问题，并采取相应措施避免电压暂降的发生。
例如，利用现代化的监控系统和智能设备，实时监测电力系统的负荷情况和设备状态，有助于提前预防电压暂降。
4. 优化电网结构：合理优化电网的结构可以有效地减少电力系统中的电压暂降现象。
电网电压暂降幅度的分析与风险评估电网电压是指在电力系统中传输和分配电能的过程中，电压的大小和稳定性。
电压暂降是指电网电压在短时间内发生的瞬时下降现象。
在电网运行中，电压暂降可能会对电网设备和供电质量产生负面影响，因此对电压暂降进行分析与风险评估十分重要。
首先，对电网电压暂降进行分析是为了了解电网的运行情况和可能的故障原因。
电网运行中可能发生的原因包括电力设备故障、大规模负荷变化、突发故障等。
通过分析电压暂降的发生时间、持续时间、大小以及故障原因，可以确定电网的可靠性和稳定性。
其次，对电网电压暂降进行风险评估旨在评估电压暂降对供电质量和设备的影响程度。
电压暂降可能会导致设备过热、短路、故障等问题，进而影响供电质量和用户的正常用电。
通过评估电压暂降的风险，可以采取相应的措施来提高电网的抗干扰能力和可靠性，保障供电的稳定。
在进行电网电压暂降分析和风险评估时，需要考虑以下几个方面：1. 数据收集和监测：及时收集和监测电网的电压数据是进行分析与评估的基础。
通过现代化的监测系统，可以实时采集电网的电压数据，包括电压的大小、波动情况、频率等。
同时还可以记录故障和变化的时间、持续时间、影响范围等信息，为后续的分析与评估提供数据支持。
2. 故障诊断与分析：根据收集到的电网数据，可以对电压暂降的故障进行诊断和分析。
通过分析故障的发生原因和模式，可以找出故障的瓶颈和潜在的风险，为后续的改进措施提供参考。
3. 可靠性评估与改进措施：基于电压暂降的数据分析和故障诊断结果，可以进行电网可靠性的评估。
评估电网的可靠性不仅考虑电压暂降的发生率和持续时间，还需要考虑电压暂降对供电的影响程度以及用户的感知。
根据评估结果，可以采取一系列改进措施，包括设备升级、故障预警系统建设、保护装置的优化等，以提高电网的抗干扰能力和可靠性。
4. 风险管理与应急响应：电压暂降的风险是无法完全消除的，因此需要建立健全的风险管理与应急响应机制。
建立风险管理体系，包括目标设定、风险识别、评估、应对措施制定和监控等环节，以及应急计划和演练，可以在电压暂降发生时快速响应，减少损失和影响。
电压暂降解决方案引言电压暂降指的是电力系统中短暂的电压降低现象，可能导致设备故障、数据丢失、生产中断等问题。
为了解决电压暂降带来的影响，需要采取一系列的措施和解决方案。
本文将介绍电压暂降的原因、影响以及多种解决方案。
电压暂降的原因电压暂降通常由以下几个因素引起：1.瞬时负载变化：电力系统中，突然的负载变化会导致电压暂时下降。
例如，大型电动机启动时的电流突变会导致系统电压暂降。
2.突发故障：系统中的突发故障，如短路、断路器跳闸等，可能导致电压暂降。
3.电力网络故障：电力系统中出现的故障，如变压器故障、线路故障等，也会引发电压暂降。
电压暂降的影响电压暂降可能对电力系统和相关设备带来以下影响：1.设备故障：电压暂降可能导致设备过载或过热，损坏甚至引发火灾。
2.数据丢失：电压暂降可能导致计算机设备崩溃，造成数据丢失。
3.生产中断：电压暂降会导致生产线停机或设备停止运行，造成生产中断和生产能力下降。
为了避免以上问题的发生，需要采取一系列的解决方案。
解决方案1. 电压稳定器电压稳定器是一种能够将不稳定的电压转换为稳定电压的设备。
通过连接在电力系统中，电压稳定器能够即时检测到电压暂降的情况，并通过自动调整输出电压来保持设备正常运行。
常见的电压稳定器包括自动稳压器（AVR）和无间隙电池组。
2. UPS（不间断电源）UPS是一种能够在供电中断时提供临时电源的设备，常用于提供电力保障和应对电压暂降的解决方案。
UPS可以自动检测到电压暂降，并立即切换到备用电源，以保持设备的持续运行。
3. 过载保护器过载保护器是一种用于防止设备过载的装置。
它能够在电流超过一定范围时自动切断电源，保护设备免受电压暂降引起的损害。
过载保护器的设置和使用对于设备的安全运行至关重要。
4. 防雷保护措施雷电活动可能导致电力系统的电压暂降。
为了保护设备免受雷击等自然灾害的侵害，可以采取防雷保护措施，如安装避雷针、接地装置等，以减少雷击风险。
5. 备用电源为了应对电力系统中电压暂降引发的停电现象，可以设置备用电源作为紧急供电。
电压暂降解决方案在工业生产和生活中，电压暂降是一个常见的问题。
电压暂降会导致设备故障、停电和能源浪费等问题，给人们的生产和生活带来很大的困扰。
为了解决这个问题，人们提出了一些电压暂降的解决方案，本文将探讨一些有效的解决方案。
一、电压暂降的原因电压暂降是指电网或供电系统在短时间内电压降低的现象。
其原因主要有以下几方面：1. 过载：当电网或供电系统的负载超过其承载能力时，会导致电压暂降。
这可能是由于设备的开启或关闭以及大型设备的突然启动等引起的。
2. 短路：电路中的短路故障会导致电压暂降，因为短路会导致电流过大，使电网无法提供足够的电力。
3. 供电系统故障：供电系统中的故障，如变压器故障、电缆故障等，也会造成电压暂降。
4. 外界因素：天气恶劣、受损的输电线路以及电力设施的老化等外界因素也可能导致电压暂降。
二、电压暂降的影响电压暂降对各行各业都有很大的影响，主要体现在以下几个方面：1. 设备故障：过低的电压可能使设备无法正常工作，甚至造成设备损坏。
例如，低电压可能导致电机无法正常启动，从而影响生产线的运行。
2. 停电：电压暂降可能会导致整个区域的停电，造成生产中断和生活不便。
3. 能源浪费：电压暂降会导致设备运行效率降低，使得设备需要更长的时间来完成相同的工作量，从而增加了能源消耗。
4. 数据丢失：在电压暂降的情况下，计算机和其他电子设备可能会出现故障，导致数据丢失或损坏。
三、电压暂降解决方案为了解决电压暂降问题，人们提出了一些有效的解决方案。
以下是一些常见的解决方案：1. 增加电容器：在供电系统中增加电容器可以帮助稳定电压。
电容器通过存储电荷并在需要时释放电荷，以提供额外的电力支持。
2. 安装自动稳压装置：自动稳压装置可以监测电压变化并及时采取措施来保持电压稳定。
这种装置通常通过自动调节变压器或调整电网的发电量来实现。
3. 使用UPS：UPS（不间断电源）是一种可以提供瞬时电力的设备，它可以在电网电压暂降或停电时提供稳定的电力供应，以保护设备免受干扰。
第10卷第12期Vo l .10,No .12宜宾学院学报J ou rnal of Yibin Un i versity2010年12月Dec .,2010收稿日期51修回作者简介陈武(),男,四川广安人,硕士,主要从事电能质量分析与控制及绿色智能电网研究考虑多不确定性因素影响的电压暂降评估陈武(成都电业局温江供电局,四川成都611130)摘要:电压暂降严重程度取决于诸多不确定性因素,变压器相移特性与故障点过渡阻抗对电压暂降传播及幅值有着重要影响.基于变压器相移特性矩阵,对系统中级联变压器引起的电压相移特性进行数学建模,给出了多级变压器相移特性传递矩阵;同时,基于概率理论,对过渡阻抗进行随机建模;提出一种基于对称分量,相序网络及矩阵变换理论的电压暂降评估新方法.以9节点网络和I EEE 230节点测试系统为例进行仿真,并与传统方法得出的评估结果进行比较,结果证明,该方法能够正确反映过渡阻抗及变压器对电压暂降的影响,评估结果准确,方法原理简单,适用于任意规模的电力网络.关键词:电压暂降;暂降传播;相移特性;过渡阻抗中图分类号:T M 41 文献标志码:A 文章编号:1671-5365(2010)12-0069-05A sse ss m en t of Volta ge Sa g Con si der i n g Un cer ta i n ty Fa c tor sCHEN Wu(Chengdu Wenjiang Power Supply Bureau,Chengdu 611130,China )Ab stract:The severity of voltage sags in power syste m depend s on m any uncertain ty factors,and the transfor mer phase shift char 2acteristics and f ault i mpedance at fault l ocation s have great influence on voltage sag p r opagation and its m agn itude .The p hase sh ift of transf or mer in cascade in v o ltage sags based on the transfor mer phase shift characteristics matrix,a v o ltage sag p hase shift p r op 2agation matrix of multi 2transf o r mers w ere analyz ed,and a stochastic model to rep r esent fau lt i mpedance based on p r obability theory was estab lished .A ne w method t o calculate v o ltage sags on the basis of sequence c omponen ts,phase sequence net wo r k and matrix tran sf or mati on theory was suggested .Two exa mp les based on a n ine 2node net work and the I EEE 230test syste m ,which illu strates the a pp licability of such a method,wer e given .The method can be a pp lied t o the arbitr ary net wo r k s due to its accuracy calculation r esu lt and si mp le p rincip le .K ey word s:voltage sags;sag p r op agation;p hase shift char acteristics ;fau lt i mpedance 电压暂降(Voltage Sags)是最常见且引起经济损失最为严重的电能质量事件之一[1],国际电气与电子工程师协会(I EEE )将电压暂降定义为:工频电压有效值降至0.1～0.9p.u .,持续时间在0.5个周波到1分钟之间的电磁扰动[2].电压暂降通常由短路故障、开关操作、变压器以及电容器的投切、雷击引起的绝缘子闪络或线路对地放电以及过负荷、大型负荷(如大型电动机)启动与加速等因素造成.其中,短路故障是最为常见的原因之一[3-4].现代工业过程控制系统中的可编程逻辑控制器、可调速驱动装置、计算机、交流接触器等设备对电压暂降都极为敏感,由于敏感设备的故障可能导致非常巨大的经济损失[5-7],因此,准确评估电压暂降对于电网运行管理人员有效找出系统脆弱区域、提出合理的暂降抑制策略以降低用户经济损失而言具有重要的理论价值和现实意义.电压暂降特特征量主要包括:暂降幅值,暂降持续时间,暂降频次,相角跳变等[8].现有电压暂降评估方法主要有基于实测与模型仿真的方法[9],临界距离法[10]、故障点法[11]、解析式法[12].其中,解析式法以其较高的评估精度、不受电力系统规模限制的特点得到广泛应用.电压暂降评估精度一方面取决于所采用的分析方法,同时也依赖于电力系统中多种不确定性因素[8,9,13-17],如故障位置、故障类型、故障率、网络拓扑、故障前的电压运行水平、继电保护装置动作情况、变压器绕组联结方式、分接头变化、线路投运方式、线路阻抗参数、系统接地阻抗、发电机运行计划及线路时变故障率等[2,8,9,12-17].文献[8]以I EEE 214节点测试系统为例,采用电磁暂态仿真软件重点分析了网络拓扑对电压暂降传播的影响,指出变压器绕组联结方式对电压暂降传播有着重要影响,特别是Y /△接法的变压器对系统电压暂降影响尤为显著.文献[12]基于等值观点,以故障分量的电压正序分量为基准,将电压负序分量作60°偏:2010-09-1:2010-10-10:1984-移,对系统中单台△/Y接法的变压器引起的电压相移进行了分析.文献[13]采用SI M P OW软件仿真的方式,同样分析了变压器对电压暂降传播的影响,并以图例方式给出了电压经单台变压器和多台级联变压器(以下简称多级变压器)传播后的相量图,给出了关于考虑单台变压器相移特性影响的变压器原、副两边各序电流与各序电压的关系式.目前,对于实际系统中大量存在的多级变压器对电压暂降的影响尚未见到更多研究成果.现有电压暂降评估中,一般假设故障为金属性短路.实际上,对于一个特定系统而言,含有过渡阻抗的各种类型故障是广泛存在的[9,18-19],文献[9]指出在考虑过渡阻抗后,电压暂降评估精度明显提高.文献[18]基于Matlab/ Si m ulink电力系统仿真库,构建了I EEE29节点测试系统,通过仿真分析指出,过渡阻抗对电压暂降评估结果影响极大,其对重合闸后的暂态过程有重要影响.上述研究方法存在的主要问题在于,需进行大量仿真,当系统规模大、故障点多时,实用性差.针对多级变压器相移特性和故障阻抗和的客观存在,本文基于变压器两侧电压相量的变换矩阵,结合对称分量法及矩阵运算法则中的乘法结合律,推导出电压暂降经多级变压器传递后的变压器相移特性传递矩阵;同时,计及过渡阻抗对电压暂降的影响,对网络中各种类型故障的过渡阻抗进行了随机建模;提出基于变压器相移特性传递矩阵的电压暂降评估新方法,以单相接地短路、两相相间短路、三相短路为例,重点分析系统发生平衡故障及不平衡故障时,方法的正确性、适用性.1 过渡阻抗随机模型电力系统中的短路故障一般都不是金属性的,而是在短路点存在过渡阻抗.过渡阻抗Zg是指当系统短路时,短路电流从一相流到另一相或从相导线流入地的途径所通过的物质电阻,这包括电弧电阻、中间物质电阻、相导线与地之间的接触电阻、金属杆塔的接地电阻等.在相间短路时,过渡阻抗主要由电弧电阻构成[19].一般情况下,高压输电线路相间短路的电弧电阻初始值可考虑为4～8Ω;输电线路对杆塔放电造成接地短路时,其过渡阻抗可考虑为5～7Ω,对输电线路经媒介(如树枝等)放电造成短路时,其过渡阻抗较大,可能上百欧[20].电弧电阻值具有随机统计特性,它由电源、变压器容量、导体截面、相间距离、短路点远近和大地导电率等多种因素决定[21],本文结合文献[22]的研究成果,认为过渡阻抗Z为一服从正态分布的随机变量文中假设相间短路及接地短路情况下,过渡阻抗主要由电弧电阻构成,其值在[5,]之间服从正态分布,取该区间[5,]中点6做为过渡阻抗的均值,再根据3σ原则[23],知其方差为1/3,即有过渡阻抗Z g服从正态分布N～(6,1/3),其概率密度函数表达式为f(Zg)=12πσexp-(Zg-μ)22σ2(1)式中μ,σ分别为过渡阻抗Zg的均值与方差.2 变压器相移模型2.1 单台变压器相移特性矩阵对于变压器两侧的各相电压相量有如下关系[24]: U se c=PAP-1U p ri(2)式中Us e c[Ua,Ub,Uc]T,表示变压器二次侧A,B,C三相电压相量构成的列向量;U p r i[U A,U B,U C]T,表示变压器一次侧A,B,C三相电压相量构成的列向量,P为对称分量变换矩阵;A为变压器类型特征矩阵(本文称之为变压器相移特性矩阵),当系统发生短路故障时,如果故障点零序电流分量能够通过变压器传播,则有A(1,1)=1,否则为0;P-1为P的逆矩阵.其中:P=1111a2a1a a2,P-1=131111a a21a2a,a=e j120°A=A(1,1)0001∠α0001∠-α,α为变压器相移角度.常用联结方式的变压器相移角度[25]及A(1,1)元素取值如表1统计.表1 常用变压器相移角度及A(1,1)取值联结组号相移角度A(1,1)Y,d1130°0D,y11-30°0Y,d1130°0Y,y00°0Y,y00°12.2 多级变压器相移特性传递矩阵图1 变压器级联 对于故障分量经多级变压器传递的情况,如图1所示根据节相关公式,便可推导出当图所示系统中f 点发生短路故障时,节点处的各相电压相量假设故障分量经台变压器后传递到点,根据节式(),有07 宜宾学院学报 第10卷 g.77.2.11k.n k 2.12:U a k fU b k f U c k f =(PA n P-1)(PA n-1P-1)…(PA1P-1)U A kfU B kfU C kf(3)式中:A i(i=1,2,…,n)为第i台变压器的相移特性矩阵;U akf ,U bkf,U ck f为当f点故障时,考虑变压器相移影响后节点k处A,B,C三相电压相量;U A k f,U B kf,U C kf为当f点故障时,未考虑变压器相移影响时节点k处A,B,C三相电压相量.由矩阵乘法结合律及PP-1=E(E为单位矩阵),式(3)可进一步变为:U ak fU bk fU ck f =PAnAn-1…A1P-1U AkfU BkfU Ckf(4)又根据对称分量变换矩阵,有: U Ak f(0)U Ak f(1) U A k f(2)=P-1U AkfU BkfU C kf(5)式中:U Akf(0),U Akf(1),U Ak f(2)分别为当f点故障时,未考虑变压器相移影响时节点k处A相电压U A kf的零序、正序、负序电压分量.结合式(4)(5),有:U a kfU b kf U c kf =PA n A n-1…A1P-1U A kfU B kfU C kf=PA n A n-1…A1U A kf(0)U A kf(1)U A kf(2)(6)当故障分量所经变压器的绕组联结方式一致时,式(6)可变为: U a bc k f=PA n U A kf(012)(7)式中:U a bck f表示f点故障时,考虑变压器相移影响后节点k 处A,B,C三相电压相量;U A kf(012)表示f点故障时,未考虑变压器相移影响时节点k处A相电压零序、正序、负序分量.当变压器联结方式不同时,式(6)可写为:U a bc k f=PA3U A k f(012)(8)A3=An An-1…A1(9)本文即将A3定义为f点与k点之间n台变压器的相移特性传递矩阵.因此,只要已知故障点与被评估点间压器台数及相应的绕组联结方式,就能确定出A3,从而求取k点电压暂降幅值.对于电压暂降频次计算可参考文献[26].3 考虑过渡阻抗及变压器相移影响的电压暂降评估模型3 评估算法对于如图所示网络,当系统中任意线路q上的f 点处发生短路故障时,设其过渡阻抗为Z,则节点处的电压计算公式为[26]U akfU bkfU ckf=PAnAn-1…A1U Ak f(0)U Ak f(1)U Ak f(2)(10)图2 系统网架结构 以A相发生单相接地故障为例,有:U Akf(0)U B kf(1)U C kf(2)=-Z(0)k fV A p r e f(f)Z(1)f f+Z(2)ff+Z(0)ff+3ZgV A p r ef(k)-Z(1)kfV Ap r ef(f)Z(1)ff+Z(2)ff+Z(0)f f+3Z g-Z(2)k fV A p r e f(f)Z(1)f f+Z(2)ff+Z(0)ff+3Zg(11)式中:Z(1)ff、Z(2)f f、Z(0)f f分别为故障点f的正序、负序、零序自阻抗;Z(1)k f、Z(2)kf、Z(0)kf分别为故障点f与节点k之间的正序、负序、零序转移阻抗,V A pref(k)、V A pref(f)分别为k、f点处A相故障前运行电压.将式(11)代入式(10)即可求得节点k各相电压,从而确定出暂降最为严重的相.其它类型故障情况下A相各序电压计算公式见文献[25].3.2 评估过程(1)当网络中故障分量不经变压器传播时,由(5)知:U AkfU B kfU C kf=PU Akf(0)U A kf(1)U A kf(2)即可确定节点k处电压暂降情况.(2)当故障分量从f点传播至k点仅通过一台变压器时,仅需在式(6)中,令n=1即可.(3)对于故障分量经多级变压器传递的情况,应首先求出故障分量的流通路径,确定出故障分量所经变压器的台数,用式(9)确定出各变压器电压相移特性传递矩阵.(4)据式(7)或式(8)评估电压暂降幅值.(5)计算电压暂降频次算法评估流程如图317 第12期 陈武:考虑多不确定性因素影响的电压暂降评估.12p-g k..图3 算法评估流程4 仿真分析4.1 相移特性矩阵的应用图4 9节点网络 为说明方法的正确性及适用性,以9节点测试系统[12]为例,结构如图4所示.利用M atlab 编制应用程序进行电压暂降评估,系统由150k V 传输网和20k V 配电网两个电压等级网络组成,变压器联结方式为D ,y11联结,且二次侧中性点为直接接地方式.由此可知,变压器电压相移特性矩阵为:A =00001∠-30°001∠30°当系统150kV 侧发生短路故障时,由于故障分量只经过一台变压器传播到20kV 侧,因此,当传输网发生故障时,对于节点6的电压暂降情况,则有:U akfU b f U f=U Akf (0)U Af ()U f ()=00.866-0.5i0.866+0.5i66566+5U Ak f (0)U Af ()U f ()()结合式()计算结果及文献[6]所提解析式法进行电压暂降计算,其电压幅值及暂降频次评估结果如图5,这与文献[12]评估结果一致.由评估结果可知:计及过渡阻抗影响后,系统暂降频次区间变化显著,由此反映出本文分析方法的正确性.图5 传输网单相短路时节点6处电压幅值及暂降频次4.2 大型环网测试为进一步验证所提理论及方法的适用性,以IEEE -30节点测试系统为例[3,26],评估系统中特定节点的电压暂降频次,该测试系统含6台发电机、30条母线、37条线路和4台变压器,其中一台为Y 0,d11联结,其余均为Y,d11联结,网络结构如图6所示.网络中故障类型分布及各线路的故障率等统计数据详见文献[17].图6 IEEE -30节点标准测试系统 假设一年中系统共发生1000次故障,结合本文提出的方法对节点26与节点30进行电压暂降频次计算.对比图与图所示电压暂降频次评估结果后可知考虑过度电阻后,系统电压暂降严重程度显著降低,尤其是区间[,6]内的电压暂降频次变化明显这表明,过渡阻抗是影27 宜宾学院学报 第10卷 k ck P A k 1Ak 20-0.8-0.i -0.80.i 0i-ik 1Ak 21212278:00..响电压暂降频次评估精度的一个重要因素,在今后相关研究中,应当充分考虑过渡阻抗对电压暂降的影响.图8 系统两相短路时节点26、30处暂降频次5 结论短路故障是引起系统电压暂降的主要原因之一,故障分量经变压器传播时,将发生相位偏移,从而引起暂降幅值及其类型发生变化,同时,由于过渡阻抗的存在,系统电压暂降严重程度显著降低.因此,在电压暂降评估过程中,应当充分考虑变压器相移及过渡阻抗对系统电压暂降的影响.本文基于变压器相移特性矩阵,采用叠加原理、对称分量法及阻抗矩阵对系统中的平衡故障及不平衡故障进行了分析计算,首次提出了多级变压器相移特性传递矩阵概念及其确定方法,分析了故障分量经变压器传播及过渡阻抗存在时电压暂降的变化趋势.9节点网络和I EEE 230节点测试系统验证了方法的正确性及其适用性.所提方法具有一定理论价值和明显的工程应用前景,把电力系统电压暂降评估的工程应用向前推进了一步参考文献:[1]I EEE Recom m ended Practice for Monit o ring Electric Po wer Quality[S ].I EEE St andard 1159,New York,1995:122,9223.[2]郝志国,杨淑英.电压凹陷预测与评估[D ].北京:华北电力大学,2005:7.[3]李娟娟.电网电压骤降的分析评估及其抑制措施[D ].福州:福州大学,2005:8.[4]Bo ll en M H J .Underst anding P ower Qualit y Proble m s :Voltage Sags andI n t errup ti on s[M ].s er Power Engi nerring .Piscata way,NJ:IEEE Press ,2000:1392252.[5]McGranaghanM F,M uell erD R ,SamotyjM J.Voltage Sags i n I ndustrialSyst em s[J ].IEEE Transacti ons on I ndu s t ry App licati on,1993,29(3):3972402.[6]肖先勇,王希宝,薛丽丽,等.敏感负荷电压凹陷敏感度的随机估计方法[J ].电网技术,2007,31(22):30233.[7]M ilanovi c J V ,Gup t a C P .Pr obabilistic A ss ess m en t of Financial LossesDue t o Interrup ti ons and Vo ltage Sags 2Part I :The Methodo l ogy [J ].I EEE Trans on PowerD el i very,2006,21(2):9182924.[8]Mendes W R ,Sa m es i m aM I ,Moura F A.Influence of Power Transf o r m 2erW inding Connecti ons on t he Pr opagati on ofVoltage Sags through Elec 2t ric Syst em [C ].5t h Internati onal Conference on Eu r opean El ectricityMarket,L isbon (P o rtugal),May 28230,2008:126.[9]Fi l ho J M C ,Abreu J P G,Leborgne R C ,et al .C omp arati ve Analys i sbet w een Meas u re ments and Si mu l ati on s of Voltage Sags[C ].10th I n t er 2nat i onal Conference on Har monics and Q uali t y of Power,R i o de Janeir o (B razil),J anuary 1,2002:4352440.[10]Bollen M H J .Method of C ritical D istances f o r St ochastic A ss ess men t ofVo lt age S ags[J ].IEE Proceedings 2Generati on,Trans m issi on and D istri 2buti on,1998,145(1):70276.[11]Qader M R,Bollen M H J .St ochastic Predicti on of Voltage Sags i n aLarge Trans m issi on Syste m [J ].IEEE Transacti ons on Indu stry App lica 2tions ,1999,35(1):1522162.[12]Mo s chakis M N,Hatziargyri ou N D.Analyti cal Cal culati on and St ochas 2tic A ss ess men t of Vo ltage Sags[J ].I EEE Tran s acti on s on PowerDeliver 2y,2006,21(3):172721734.[13]AungM T,M il anovic J V.The Influence of Trans former Winding C on 2necti ons on the Pr opagati on of Voltage S ags [J ].I EEE Tran s actions onPo wer Delivery,2006,21(1):2622269.[14]M ilanovic J V,Aung M T .The Influence of Fault Distribu ti on on St o 2chasti c Predicti on of Vo ltage Sags[J ].IEEE Transacti on s on Power De 2livery,2005,20(1):2782285.[15]J uarez E E,Hernandez A.Influence of Net w ork Configurati on on theSt ochast i c A ss ess m en t of Vol t age Sags [C ].9th International Conference on Pr obabilistic M ethod s App lied t o P ower Syste m s,St ockhol m (S we 2den),June 11215,2006:126.[16]Aung M T,M ilanovic J V.St ochast i c Pred i cti on of Vo ltage Sags by C on 2y f F f Sy []I T D y,6,()323(下转3页)37 第12期 陈武:考虑多不确定性因素影响的电压暂降评估.side ring the Probabi lit o the a il u re o the P r otec tion st em J .EEEransac tion s on Pow er e live r 200211:2229.8图5 程序流程图3 结束语本文所设计的医用输液保护系统能够对输液过程进行自动监测,可以在药液不足时自动关闭输液管实现止液并及时报警,从而减轻护理工作的劳动强度,更好地达到治疗效果和服务目的,在一定程度上提高输液的安全性,从而提高医院的整体护理水平.参考文献:[1]江勇,段文群.一种面向医院的输液监控系统的设计[J].医疗装备,2009(12):19221.[2]陆蔚华,刘苏.便携式输液器———人性化设计理念实践[J].工程图学学报,2008(2):1582162.[3]祖龙飞,李赛飞.输液报警止液系统的研究[J].医疗装备,2009(1):33234.[4]白驹珩,雷晓平.单片计算机及其应用[M].成都:电子科技大学出版社,2005:16217.[5]吴晓娜.接近开关的正确选用[J].中国科技信息,2008(14):1622163.【编校:王露】(上接73页)[17]Park C H,J ang G,Thomas R J.The Influence of Generator Schedu li ngand Ti m e2Varying Fault R ates on Voltage Predicti on[J].IEEE Transac2 t i ons on PowerD el i very,2008,23(2):124321250.[18]高琳,田立军.电压骤降评估方法研究[D].济南:山东大学,2007:44247.[19]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,1994:102.[20]李晓明.现代高压电网继电保护原理[M].北京:中国电力出版社,2007:425.[21]李瑞生,索南加乐.750k V输电线路的特殊问题及其对线路保护的影响[J].继电器,2006,34(3):124.[22]Marti nez J A,M artin A J.Voltage Sag Stud i es i n Distributi on Net wo rks2Part II:Vo lt age Sag A ss ess men t[J].I EEE Transacti on s on PowerDeliv2 ery,2006,21(3):167921688.[23]盛骤,谢式千,潘承毅.概率论与数理统计[M].北京:高等教育出版社,2001:942111.[24]Heine P,Leht onen M.Vo lt age Sag Distribu ti ons C aused by Power Sys2te m Fau lts[J].IEEE Tran s acti ons on Po wer Sys te m s,2003,18(4): 136721373.[25]何仰赞,温增银.电力系统分析[M](上册).武汉:华中科技大学出版社,2002:1552158.[26]Juarez E E,Hernandez A.An Analytical App roach f o r Stochas t i c A ss ess2ment of B alanced and Unbalanced Voltage S ags in Large S yste m s[J].I EEE Trans acti ons on P ower Delivery,2006,21(3):149321500.[27]IEEE230B us Test Syst em[J/OL].(2010209215).htt p://ww w.ee.was h i ngt /res earch/p stca/p f30/p g_t ca30bus.ht m.【编校:李青】38 第12期 马将,文宇桥:便携式医用输液保护系统设计。
