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科技资讯2015 NO.34SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION动力与电气工程电压波动与闪变是电力系统电能质量的一项重要指标,主要由波动性、冲击性负荷剧烈变动造成。
电压波动和闪变会对许多电气设备的正常运行产生影响,严重时会直接造成设备无法正常生产并造成一定的经济损失。
并且直接影响照明灯具的闪烁,对工作生活造成不利的影响。
因此,对电压波动与闪变进行检测并进行抑制研究具有重要意义[1]。
1 电压波动与闪变的检测针对电压波动与闪变进行研究,首先就是要准确地实现对波动电压的检测提取。
一般认为波动电压是以工频额定电压为载波、电压波动分量调制的调幅波,电压波动分量的频率范围为 0.05~35Hz。
为了简化分析,电压波动的检测方法可分析某单一频率的调幅波对工频载波的调制,工频电压u (t )的瞬时值解析式为:()[1cos ut A m θ=+t ]cos ωt(1)式(1)中: A 为工频载波电压的幅值;ω为工频载波电压的角频率;m 为调幅波电压的幅值系数; θ为调幅波电压的角频率;cos m t θ为波动电压。
2 电压闪变仪的结构根据IEC的定义,闪变是由于电网电压的波动,引起的灯光闪烁对人眼视感产生的反应。
它不仅和电压波动大小有关,而且和波动的频率(即对工频电压的调幅频率)、照明灯具的性能及人的视感因素有关。
因此,要获得闪变值,就必须在取得电压波动信号①作者简介：王红星(1974—),男,江苏南京人,研究生，电气工程专业,高级工程师,长期从事电磁兼容和电能质量、智能电网等工作。
DOI:10.16661/ki.1672-3791.2015.34.054电压波动与闪变检测方法的研究与仿真①王红星1 陈歆技2(1.江苏方天电力技术有限公司 江苏南京 211102;2.东南大学电气工程学院 江苏南京 210000)摘 要:由于电气化铁路、大型钢铁冶炼等冲击性负荷的不断接入,引起电网严重的电压波动和闪变,对电网电能质量产生严重影响,因此对电压波动和闪变的研究和采取何种方法保证电网电能质量已成为研究的重点之一。
电压闪变解决方案1. 引言电压闪变是指电力系统中电压的瞬时变化现象，可能会对电力设备的稳定运行和用户的用电质量造成影响。
本文将介绍电压闪变的原因、对设备和用户的影响，并提出解决方案以降低电压闪变的风险。
2. 电压闪变的原因电压闪变的主要原因包括以下几个方面：2.1. 电网突变负载变化当电力系统中的突然负载变化时，电网可能无法及时调整，导致电压发生闪变。
2.2. 电源启动和停机电源的启动和停机过程中，可能会引起电压的瞬时变化，特别是在大功率负载的情况下。
2.3. 短路或过电流事件短路或过电流事件可能导致电网电压瞬时下降，引起电压闪变。
3. 电压闪变对设备和用户的影响电压闪变可能对设备和用户造成以下影响：3.1. 设备故障电压闪变会给电力设备带来额外的应力，导致设备故障或提前损坏。
3.2. 产品品质问题电压闪变可能导致产品生产过程中的不稳定性，进而影响产品的质量。
3.3. 用户投诉当电压闪变导致用户设备故障或用电质量下降时，用户可能会提出投诉。
4. 电压闪变解决方案为了降低电压闪变的风险，可以采取以下解决方案：4.1. 安装电压稳定器电压稳定器可以在电源输入端实时监测电压变化，并根据设定值稳定输出电压，有效降低电压闪变的程度。
4.2. 增加电容滤波器在负载较大的情况下，增加电容滤波器可以平滑电流和电压波动，减小电压闪变的幅度。
4.3. 优化电网规划和运行合理规划电网结构和考虑负载特征，可以减少突然负载变化引起的电压闪变。
4.4. 设置故障保护装置及时检测并处理短路或过电流事件，减少其对电压的影响，降低电压闪变的风险。
5. 总结电压闪变是电力系统中常见的问题，可能对设备和用户造成负面影响。
本文介绍了电压闪变的原因和对设备、用户的影响，并提出了一些解决方案，如安装电压稳定器、增加电容滤波器、优化电网规划和设置故障保护装置等，以降低电压闪变的风险。
这些解决方案可以根据实际情况选择合适的措施来应对电压闪变问题，保障电力设备的稳定运行和用户的用电质量。
电压波动与闪变检测方法综述
魏晓璞;徐永海;肖湘宁
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2009(046)004
【摘要】包络线的检出和调制分量参数估计是电压波动与闪变检测的主要内容.本文首先总结了3种常用包络线检出方法,即平方解调法、整流检测法、有效值检测法的基本原理、适用范围和应用现状,重点分析了小波变换等5种新方法,并比较了各自的适用条件及优缺点.然后在指出传统FFT频谱分析方法局限性的基础上,阐述分析了两种可用于调制分量参数估计的现代谱估计方法.最后指出了电压波动与闪变检测的影响因素及其研究方向.
【总页数】6页(P1-5,9)
【作者】魏晓璞;徐永海;肖湘宁
【作者单位】华北电力大学,电气与电子工程学院,北京,102206;华北电力大学,电气与电子工程学院,北京,102206;华北电力大学,电气与电子工程学院,北京,102206【正文语种】中文
【中图分类】TM933.2
【相关文献】
1.电力系统的电压波动和闪变：第五讲抑制电压波动和闪变的措施 [J], 林海雪
2.电力系统的电压波动和闪变：第二讲电压波动和闪变的标准 [J], 林海雪
3.电力系统的电压波动和闪变：第三讲电压波动和闪变的测量 [J], 林海雪
4.电力系统的电压波动和闪变：第四讲电压波动和闪变的计算 [J], 林海雪
5.电压波动与闪变检测方法的研究与仿真 [J], 王红星;陈歆技
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电压闪变解决方案引言：电力系统中存在着一种常见的问题，即电压闪变（Voltage Flicker），它通常由于电力负载变化引起，会对电力系统的稳定性和设备的正常运行产生不利影响。
为了解决电压闪变问题，工程师们提出了许多解决方案。
本文将介绍一些常见的电压闪变解决方案，并分析其优点和局限性。
一、电容器补偿装置电容器补偿装置是目前应用最广泛的电压闪变解决方案之一。
其原理是通过在关键节点安装适量的电容器，实现对电力系统的补偿，从而减小电压闪变。
这种装置具有成本低、结构简单的优点，有效地改善了电力系统的电压质量。
然而，由于电容器的寿命和可靠性问题，需要定期维护和更换，增加了运维成本。
二、电压调节器电压调节器是另一种常用的电压闪变解决方案。
该设备可根据电力负载的变化，实时调节输出电压，以保持其稳定性。
电压调节器通常具有高精度和快速响应的特点，能够有效抑制电压闪变，并提供稳定的供电质量。
然而，电压调节器的功率限制会导致其在大负载情况下无法提供足够的补偿能力，局限了其应用范围。
三、谐波滤波器电力系统中电流谐波是电压闪变的主要源头之一。
谐波滤波器通过对电流谐波进行衰减，减少了电力系统中的谐波含量，从而降低了电压闪变的风险。
谐波滤波器通常采用并联方式连接在电力负载附近，能够有效抑制谐波的传播。
然而，谐波滤波器的安装和调试比较复杂，且耗能较大，需要在设计和运维阶段进行综合考虑。
四、电力源改进电力源的改进是解决电压闪变问题的根本手段。
采用高质量的电源设备、优化供电方案以及增加电源的冗余性，可以有效提升电力系统的稳定性，减小电压闪变的影响。
此外，采用可再生能源也是一种可行的选择，因其输出相对稳定且对电网的影响较小。
然而，电力源的改进需要投入较大资金，并可能对现有设备和系统产生一定的影响。
五、综合管理系统综合管理系统能够对电力系统进行全面的监测、分析和控制，从而实现对电压闪变的及时发现和处理。
该系统通常包括数据采集、故障诊断、运行监测等功能，可以帮助工程师们实时了解电压闪变的情况，并采取相应措施加以解决。
基于电力电子技术的电压波动与闪变抑制摘要：在电力系统运行过程中，电网系统中的电压线路由于冲击性的电压功率负荷会导致电网系统电压线路中出现电压波动或者是闪变情况，这不仅对于电力系统的正常传输运行有着一定的影响作用，而且对于电网系统中传输的电能能源质量有着很大的影响。
下文主要结合电力系统运行过程中电压波动以及闪变问题的产生以及检测等，对于基于电力电子技术的电压波动与闪变控制措施进行分析论述。
关键词：电力电子技术；电压功率；电压波动；闪变；抑制；分析随着社会经济与工业信息技术的不断发展进步，人们对于电力运行以及电能资源的要求越来越高。
在电力系统运行过程中，电网线路中电能资源传输极容易在冲击性电压功率的影响作用下，出现电压波动或者是闪变问题，这不仅对于电力电网系统的正常传输运行有着一定的影响作用，而且对于电力电网中传输的电能能源质量有着很大的影响。
电力系统运行中。
电压波动与闪变造成的电能质量问题对于工业自动化生产以及社会经济的发展都有很大的影响作用，因此，对于电力系统运行过程中的电压波动以及闪变问题进行抑制，对于保障社会经济发展以及工业自动化生产运行的稳定性有着很大的积极意义。
下文主要从电力电子技术应用基础上，对于电力系统电压波动与闪变问题原因以及检测、抑制方法等进行分析论述。
1、电力系统电压波动与闪变问题及原因在电力系统运行过程中，电力系统中的电压波动与闪变问题主要是由于电力系统运行过程中，冲击性电压功率以及负荷对于电网线路运行中的正常电压的冲击作用线造成的电压波动与闪变问题。
在电力系统中，造成电力系统电压波动与闪变问题产生的电力系统冲击性电压功率与负荷情况有很多，比如电力系统运行过程中，变频调速装置或者是炼钢电弧炉、轧钢机、电气化铁路等电器设备或者电力运行情况，都容易造成电力系统运行中电压波动与闪变问题的产生。
在电力系统运行过程中，电力系统运行中的冲击性电压功率以及负荷，通常都属于非线性或者是不平衡的电压功率以及荷载，这些冲击性电压功率与负荷在突然产生的过程中，通过对于电力系统中电网线路传输的电能的作用影响，从而对于整个电力系统中额度有功以及无功电压功率造成随机的或者是周期性的波动变化，导致电力系统中电压波动问题产生。
本科毕业设计（论文）说明书电力系统电压波动与闪变的抑制研究学院电气工程学院专业班级09电气工程及其自动化3班学生姓名张智斌指导教师王志强副教授杜芸强助教提交日期2013年5月10日摘要随着科学技术的快速发展，电力负荷不断增长，电力工业也在不断发展。
电压波动和闪变直接威胁到电力系统供电可靠性，不仅影响着工农业的生产，还会影响到我们的日常生活。
电能质量问题已成为电力学科研究的热点。
本文主要是对电力系统电压波动与闪变的抑制进行研究。
首先，本文阐述了电力系统电压波动与闪变的基本原理、产生的原因及相关抑制措施。
随着超大功率半导体器件的诞生，电力电子应用技术和控制技术的发展，静止无功补偿器在抑制电压波动与闪变中得到了快速的发展和应用。
其次，本文介绍了不同种类的无功补偿装置，分析其补偿原理。
静止式无功补偿装置是一种快速调节无功功率的装置，它可以对无功功率作随机调整，能够保持在冲击性负荷节点的系统电压水平恒定，能够有效地抑制冲击性负荷所引起的电压波动和闪变、高次谐波，提高功率因素，还能够实现按各相的无功功率快速补偿调节三相无功功率的平衡，使系统的负荷能够稳定、安全、可靠的运行。
最后，本文选取了一个双机系统，然后在输电线路上并联一个静止无功补偿器，采用Matlab/Simulink软件对该系统进行无功补偿的仿真研究。
模拟配电系统发生的短路时，研究静止无功补偿器对电力系统电压波动与闪变的抑制作用。
关键词：电力系统；电压波动与闪变；无功补偿；无功补偿装置ABSTRACTWith the rapid development of science and technology, power load is increasing, and the power industry is in continuous development. V oltage fluctuation and flicker direct threat to the power supply reliability of power system, not only affects the production of agriculture and industry, butl also affect our daily life. Power quality problems have become the hot spot of electric power science research. This article is mainly to research the suppression of the power system voltage fluctuation and flicker.Firstly, this paper expounds the basic principle of power system voltage fluctuation and flicker, reasons and related suppression measures. With the birth of the super power semiconductor devices, power electronics application technology and the development of control technology, Static Var Compensator has been rapid development and application in suppress the voltage fluctuation and flicker.Secondly, this paper introduces the different kinds of reactive power compensation devices, analysis its compensation principle. Static Var Compensator is a device for quickly adjust reactive power, it can be to make reactive power random adjustment , and maintain the voltage level in the impact load node system, it can also effectively restrain impact load caused by the voltage fluctuation and flicker, harmonics, improve power factor, and then realize fast according to each phase of the reactive power compensation adjustment of three phase reactive power balance, make the load can be stable, safe and reliable operation.Finally, this article selects a double machine system,and in parallel a Static Var Compensator on the transmission line, using Matlab/Simulink software to make a simulation research of the system reactive power compensation. Analog power distribution system of short circuit occurs, the Static Var Compensator inhibitory effect to voltage fluctuation and flicker of the power system.Keyword：Electric power systems;V oltage fluctuation and flicker; Reactive power compensation; Reactive power compensation device目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第一章绪论 (1)1.1电力系统电压波动与闪变的历史背景 (1)1.2电力系统电压波动与闪变的研究意义 (1)1.3本章小结 (2)第二章电力系统电压波动与闪变的相关理论及抑制措施 (3)2.1电力系统电压波动与闪变的基本定义 (3)2.2电力系统电压波动与闪变分别产生的原因 (4)2.3抑制电力系统电压波动与闪变的措施 (6)2.4本章小结 (8)第三章无功补偿装置抑制电力系统电压波动与闪变的理论分析 (9)3.1无功补偿装置的分类 (9)3.2无功补偿装置的基本原理及其应用情况 (10)3.3无功补偿装置抑制电力系统电压波动与闪变的作用 (17)3.4本章小结 (18)第四章静止无功补偿器抑制电力系统电压波动与闪变的仿真分析 (19)4.1静止无功补偿器的基本原理及其原理图 (19)4.2静止无功补偿器的设计方案及其仿真 (20)4.3静止无功补偿器仿真结果的分析 (24)4.4本章小结 (29)结束语 (30)参考文献 (35)致谢 (36)第一章绪论第一章绪论随着社会的不断发展，现代科学技术的蓬勃发展，电力系统的不断增大，伴随着电力负荷同样在急剧加大，特别是冲击性、非线性负荷的不断增多，使得电网发生电压波动、闪变等电能质量的问题，导致了电能质量的日益恶化。
电压波动与闪变检测方法的研究与仿真作者：王红星陈歆技来源：《科技资讯》2015年第34期摘要：由于电气化铁路、大型钢铁冶炼等冲击性负荷的不断接入，引起电网严重的电压波动和闪变，对电网电能质量产生严重影响，因此对电压波动和闪变的研究和采取何种方法保证电网电能质量已成为研究的重点之一。
要对电压波动与闪变进行有效抑制，首要任务是准确地提取波动信号，该文采用平方检测滤波，介绍了IEC推荐闪变仪的结构与各环节作用，并用MATLAB进行仿真，证明了IEC闪变仪的确有效。
关键词：电压波动闪变滤波闪变仪中图分类号：TM74 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）12（a）-0054-05Abstract：The impact load suddenly increased issue has caused serious voltage fluctuation and flicker of power grid， impacted the power quality . So it becomes one of the key researchest to study the voltage fluctuation and flicker. First of all， we should extract the fluctuation signal. This paper adopt the method of square detection filter，mostly studies the realization of IEC’s flicker meter，introduced the principle of I EC’s flicker meter， and simulated the effect of voltage fluctuation inspection through the tool of matlab.Key Words：Voltage fluctuation；Flicker；Filter；Flicker meter电压波动与闪变是电力系统电能质量的一项重要指标，主要由波动性、冲击性负荷剧烈变动造成。
配电系统电压波动与闪变的检测和抑制技术研究综述
课程名称 电能质量管理与控制 年级班别 2011级电气6班 学 号 2111104147 学生姓名 田燕飞 指导教师 聂一雄
2012年06月01日 1. 电压波动与闪变研究的意义 电压波动和闪变主要是由于冲击性功率的电力负荷设备(如冶炼电弧炉、轧钢机、电气机车、电弧焊机等)在运行过程中有功功率和无功功率的大幅度变动引起的，它妨害其它电力用户的正常用电，构成电力公害。随着科学技术的发展与新工艺的应用，计算机和电子仪器控制设备的广泛使用，都对电能质量提出了越来越严格的要求。因此，研究电压波动与闪变，积极采取有效措施保证电能质量己成为当前供用电部门一项重要而紧迫的任务。 随着我国与国外经贸、技术交流的不断增强，国家标准与国际标准接轨将越来越明显，因此有必要研究关于电压波动和闪变的国际标准及其与标准相关的测量方法。IEC推荐的电压闪变测量方法是以模拟方式进行规定的，由于被测信号的动态范围较大，模拟技术对电路要求较高，而采用数字技术则避免了此类问题的发生，能够保证有足够的精度，并且系统函数容易改变，因此对新标准下的数字式闪变检测方法进行研究势在必行。 2电压波动与闪变检测技术的研究 电压波动与闪变是重要的电能质量问题。闪变是对电压波动按大小、频率、波形三要素的综合评估。在五项电能质量问题中，频率、谐波、电压和三相不平衡的测量方法相对比较成熟，而电压波动与闪变测量方法和实现技术的研究，因为重视程度不够相对滞后些。电压波动与闪变测量方法的研究，主要包括测量条件、测量仪器和测量结果评价方法的规定。在研究闪变的初期，对闪变的测量仅是一种预估。闪变预估主要是针对电弧炉等大功率波动性负荷能否接入电网运行而进行的闪变预测法，它可以预估新的波动性负荷投入运行后在公共供电点上所产生的电压闪变的大致幅度。的最大无功功率变动量预测法、互降常数预测法和短路压降法，它们都可简单地预估新的波动性负荷接入线路时，电力系统能否接受，但无法确切地了解大功率波动性负荷运行时，电力线路中电压闪变值的大小。 国际电工委员会标准IEC61000-4-15和我国国标GBl2326-2000给出了完整的闪变测试系统结构框图，以及有关反映人脑对频率选择特性的传递函数，根据该框图就可以设计符合IEC标准的闪变测试系统，得到测量的电压闪变值。现有的数字闪变仪多用间接解调的方法，而间接解调法最常用的就是离散傅里叶变换，但离散傅里叶变换从根本上难以避免频谱泄漏问题，所以近年来有诸多文献提出多种方法，从不同角度化电压闪变仪的设计。采用连续小波变换的算法来减小频谱的泄漏，但计算时间长、实时性差；采用遗传算法来计算闪变，通过)(tU )(2tU
试论交流系统电压波动和闪变调节与控制【摘要】本文主要研究基于STATCOM无功补偿的交流系统电压波动和闪变调节与控制问题。
采用直接电流控制[2]，提出了基于神经网络与滑模控制相结合的方法。
通过建立控制对象的滑模等效控制器，利用神经网络优化等效控制与切换控制以实现STATCOM自适应控制。
最后通过数值仿真验证了所提出方法的有效性。
【关键词】交流系统；STATCOM；神经网络；滑模控制0.引言目前较为传统的补偿方式是SVC，其原理就是为了实现动态无功补偿的目的，而利用电弧炉和TCR补偿装置，使其吸收的电流值和尽量的小，来达到抑制闪变的作用。
由于补偿容量会受到装置本身的影响，所以在连续投切电容器组的时候会产生非常多的谐波。
电弧炉工作时，其电流往往会发生急剧的变化，SVC 的感应速度又比较慢，响应速度和补偿容量一会对闪变的抑制效果产生影响]。
可以迅速反应的STATCOM装置，可以将无功功率稳定迅速吸收，校正功率因数，调节系统的电压。
由于具有如此多的优势，STATCOM也正在成为新的研究的热点。
由于STATCOM是一个非线性系统，其控制方法也相对复杂。
然而PI控制参数难以确定，并且其对参数变化以及扰动也非常敏感；而非线性鲁棒控制设计过程非常复杂；相对而言，滑模控制更容易实现，且对模型参数的变化和外部扰动具有较强的鲁棒性。
实质上，滑模控制是非线性控制的一个特殊的情况，不连续性的控制输入是其非线性的一个表现，而在一个动态的过程是，是可以依据系统的不同状态，可以做有目的性的并且不停的变化的控制输入量，这样以来可以令滑动模态的状态轨迹按照系统预定做轨迹运动。
所以本文采用滑模变结构控制的方法设计STATCOM的无功补偿控制策略。
1.神经网络-滑模控制器设计在STATCOM的控制中，应用比较普遍和适用的方法是双闭环电流控制方法，选择内外环控制结构。
外环指直流电压环，通常采用形式比较固定的反馈PI控制，但是本文创新性地采用滑模控制来实现外环电压指令的自适应控制。
电压波动和闪变的检测与控制方法郭上华,黄纯,王磊,曹国剑(湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙410082)摘要:冲击性功率负荷引起的电压波动与闪变是电能质量问题的重要方面之一。论述了电压波动和闪变的常用检测方法,比较分析了几种改善电压波动和闪变补偿装置的性能特点,为电力系统电压波动与闪变的监测及抑制提供了参考。
关键词:电能质量; 电压波动; 闪变; 检测; 抑制中图分类号:TM714 文献标识码:A 文章编号:100324897(2004)0320045204
0 引言随着大量的基于计算机系统的控制设备和自动化程度很高的用电设备相继投入使用,工业用户对电能质量的要求越来越高,甚至几分之一秒的不正常就可造成巨大的损失。据统计,自动化程度很高的工业用户一般每年要遭受10～50次与电能质量问题有关的干扰,其中因包括电压波动和闪变在内的动态电压质量问题造成的事故数约占事故总数的83%[1]。电压波动和闪变已成为威胁许多重要用户供电可靠性的主要原因之一,必须对其进行有效的监视与抑制。电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的[2],如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。这些非线性、不平衡冲击性负荷在生产过程中有功和无功功率随机地或周期性地大幅度变动,当其波动电流流过供电线路阻抗时产生变动的压降,导致同一电网上其它用户电压以相同的频率波动。这种电压幅值在一定范围内(通常为额定值的90%～110%)有规律或随机地变化,即称为电压波动。电压波动通常会引起许多电工设备不能正常工作,如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、使白炽灯光发生闪烁等等。由于一般用电设备对电压波动的敏感度远低于白炽灯,为此,选择人对白炽灯照度波动的主观视感,即“闪变”,作为衡量电压波动危害程度的评价指标。1 电压波动与闪变的检测1.1 调幅波检测要对电压波动与闪变进行有效的抑制,首要的任务就是要准确地提取出波动信号,通常将波动电压看成以工频额定电压为载波、其电压的幅值受频率范围在0.05～35Hz的电压波动分量调制的调幅波。因此,电压波动分量的检出方法可采用通信理论中大功率载波调制信号解调方法,用与载波信号同频同相的周期信号乘以被调信号,将电压波动分量与工频载波电压分离,通过带通滤波器得到波动分量。考虑电压波动分量,就是在基波电压上叠加一系列的调幅波,为使分析简化又不失一般性,研究电压波动的检测方法可分析某单一频率的调幅波对工频载波的调制,将工频电压u(t)的瞬时值解析式写
成:
u(t)=A(1+mcos(Ωt))cos(ω0t)式中:A为工频载波电压的幅值;ω0为工频载波电压的角频率;m为调幅波电压的幅值;mcos(Ωt)为
波动电压。目前,常用的波动电压检出方法有三种:平方解调检波法、全波整流检波法和半波有效值检波法,图1所示分别为三种方法的原理结构框图。
图1 波动电压检出单元结构框图Fig.1 Structurediagramofdetectedfluctuationvoltage
(1)平方解调检波法国际电工委员会(IEC)推荐平方解调检测法,即将u(t)平方,然后利用解调带通滤波器检测出调幅
54第32卷 第3期2004年2月1日 继电器RELAY Vol.32No.3Feb.1,2004波。经过0.05～30Hz的带通滤波器便能滤去直流分量和二倍工频分量,从而检测出mA2cos(Ωt)的调幅波即电压波动分量。这种方法较适合用数字信号处理的方法来实现。(2)全波整流解调检波法全波整流检波法的基本原理是将输入交流电压u(t)全波整流即进行绝对值运算后再经过解调带通滤波器后便取得波动信号。设u(t)经整流后的电压为g(t),则g(t)可看作u(t)和幅值为±1、频率为工频的方波p(t)的乘积。将g(t)经过0.05～30Hz的带通滤波器便可检测出2mAπcosΩt的调幅波即电压波动分量。这种方法较适合于模拟电路加以实现,英国ERA和法国EDF等闪变仪采用此方案。它跟平方检波法一样,都要通过带通滤波器保留调幅波,但存在检出误差,误差的大小取决于波动信号的频谱结构。(3)半波有效值检波法半波有效值法是利用RMS/DC变换器将波动的输入交流电压变换成脉动的直流电压,再经解调带通滤波器后获得波动信号。RMS/DC变换器输出的直流电压值为输入交流电压的方均根值,其脉动成份即反映了输入电压方均根值的变化。根据半波有效值定义U(τ)=2T∫τ+T/4τ-T/4u2(t)dt,将电压u(t)乘方减去相当于平均值的参考电压U0=A2/2取积分,一般来说,大于等于2ω0的分量在工频一周期的积分值几乎为零,便有k(τ)=2ω0mA2Ωπsin(Ωω0π2)・cos(Ωτ)。将K(τ)加以适当放大和补偿便可得到待测的调幅波。这种方法,就实际线路而言,要将方均根值的计算时间准确地整定在半个工频周期是相当困难的,而且其元件参数整定较为困难。另外,该方法可去除直流分量和二倍工频分量等,只保留调幅波,但其中不会完全没有直流分量,仍需隔直和滤波。瑞士的MEFP型闪变仪,国产的VFF-1型电压波动闪变分析仪和日本的△V10测量仪等均采用每个周波求一个有效值。(4)小波多分辨率信号分解同步检波法及其它方法近年来一些新理论和新原理应用于调幅波检测。如文献[3]提出了一种采用小波多分辨率信号分解和同步检波的电压闪变信号检测新方法,该方法用小波多分辨率信号分解滤波器取代同步检波器中的解调带通滤波器,可以检测出电压闪变信号的突变时间,包络信号中的各个频率分量及其幅度。但这种方法具有对信号所需采样数据多,运算量大,
检测突变故障信号的故障时刻延时较长等特点,因而在采用小波多分辨率信号分解时,必须寻求快速小波函数及其相应小波变换。另外,文献[4]提出了一种基于随机理论和导纳矩阵的随机电压闪变功率潮流法,这种方法可以计算出每条母线的最大电压波动值和闪变值,也能检测出闪变源对系统电压的冲击,但这种方法在实际应用中存在很大的难度。1.2 闪变值的获得闪变是由于电网电压的波动,所引起的灯光闪烁对人眼视觉产生刺激的响应。它不仅和电压波动大小有关,而且和波动的频率(即对工频电压的调幅频率)、照明灯具的性能及人的视感因素有关。因此,要获得闪变值,就必须在取得电压波动信号mcos(Ωt)的基础上,根据人眼视感度曲线进行相应的处理。国际电工委员会(IEC)依据1982年国际电热协会(UIE)的推荐,给出了检测电压闪变的设计规范,其框图如图2所示。
图2 IEC推荐的闪变测试仪框图Fig.2 DiagramofflickermeasurementinstrumentrecommendedbyIEC
框1为输入级,实现把不同等级的电源电压降到适合于仪器内部电路的电压值,此外也能产生标准的调制波用于仪器的自检。框2、3、4综合模拟了灯-眼-脑环节对电压波动的反应。其中框2反映灯光强度与电压的关系,给出与调制波幅值成线形关系的电压,具体参考前面调幅波的检测;框3的带通和视感度加权滤波器反映了人眼对不同频率的电压波动的敏感程度,通频带为0.05～35Hz;框4包含一个平方器和一个一阶低通滤波器,用来模拟人脑对光强变化的非线性响应和存储响应,框4的输出S(t)反应了人的视觉对电压波动的瞬时闪变视感度。然后对S(t)作不同处理可以反映电网电压
的闪变情况[5,6];框5为闪变的统计分析,即根据框
4输出的S(t)进行在线统计分析或将其输出滤波
64继电器做离线统计分析求得并输出短时闪变严重度Pst。根据此原理和框图,可以设计出模拟式闪变检测仪和数字式闪变检测仪。模拟式闪变仪由于采用芯片实现滤波电路,具有处理速度快等特点,但对硬件电路要求较高,设计复杂;数字式检测仪滤波运算采用软件实现,计算量大,但结构简单,比较灵活。2 电压波动与闪变的抑制目前,大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置,它们也都具有抑制电压波动与闪变的功能[6～9],如静止无功补偿器(SVC),有源滤波器(APF),动态电压恢复器(DVR),以及配电系统电能质量统一控制器等。下面分析比较这些装置在抑制电压波动与闪变方面的作用。2.1 静止无功补偿器(SVC)电压闪变是电压波动的一种特殊反映,闪变的严重程度必将与负荷变化引起的电压变动相关,电压变动量通常按下式计算:ΔU%=(ΔP・R+ΔQ・X)/U2N・100%(1)式(1)中,ΔP、ΔQ分别为评价母线上电力负荷有功、无功变化量;R、X为从电源到评价母线段供电系统等值电阻和电抗;UN为评价母线额定电压。在10kV以上系统中,由于R远小于X,故有: ΔU%≈ΔQ・X/U2N・100%=ΔQ/SK・100%(2)式(2)中,SK为评价母线上的三相系统短路容量。式(2)表明,在高压或中压配电网中,电压波动主要与无功负荷的变化量以及电网的短路容量有关。在电网短路容量一定的情况下,电压闪变主要是由于无功负荷的剧烈变动所致,因此对于电压闪变的抑制,最常用方法是安装静止无功补偿装置(SVC),目前这方面技术已相当成熟。但是,由于某些类型的SVC本身还产生低次谐波电流,须与无源滤波器并联使用,实际运行时有可能由于系统谐波谐振使某些谐波严重放大。因此,在进行补偿时,要求采用具有短的响应时间、并且能够直接补偿负荷的无功冲击电流和谐波电流的补偿器。2.2 有源电力滤波器(APF)对于非线性冲击性负荷,在几个周波的时间内,其电流可能出现相当大的波动,引起电压闪变。因此,要抑制电压闪变,必须在负荷电流急剧波动的情况下,跟随负荷变化实时补偿无功电流。近年来采用电力晶体管(GTR)和可关断晶闸管(GTO)及脉宽调制(PWM)技术等构成的有源滤波器,可对负荷电流作实时补偿,如图3所示。有源电力滤波器的工作原理与传统的SVC完全不同,它采用可关断的电力电子器件和基于坐标变换原理的瞬时无功理论进行控制,其作用原理是利用电力电子控制器代替系统电源向负荷提供所需的畸变电流,从而保证系统只须向负荷提供正弦的基波电流。有源电力滤波器与普通SVC相比[10],有以下优
点:响应时间快,对电压波动、闪变补偿率高,可减少补偿容量;没有谐波放大作用和谐振问题,运行稳定;控制强,能实现控制电压波动、闪变,稳定电压作用,同时也能有效地滤除高次谐波,补偿功率因数。
图3 有源滤波器结构Fig.3 Structureofactivepowerfilter
我国虽然在理论上取得了一定的进展,但由于多方面条件的限制,至今未有并联型有源电力滤波器正式用于实际。而在日本和美国,已普遍使用有源电力滤波器来抑制电弧炉等引起的电压闪变。2.3 动态电压恢复器由式(1)知,在中低压配电网中,由于R与X相差不大,有功功率的快速波动同样会导致电压闪变,
