電能質(zhì)量分析與控制匯編

1、電能質(zhì)量分析與控制（主要內(nèi)容）1 電能質(zhì)量概論2 電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法3 傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改進措施4 電壓波動與閃變5 波形畸變與電力諧波6 電壓暫降與短時間中斷7 電能質(zhì)量控制技術(shù)10/10/202211電能質(zhì)量概論1.1 概述電能質(zhì)量問題的由來隨電力工業(yè)誕生而存在的一個傳統(tǒng)問題。電壓、頻率。 上世紀八十年代后期：+波形?，F(xiàn)代用電負荷結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用，家用電器普及，煉鋼電弧爐的發(fā)展等，由于其非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性引起電能質(zhì)量的惡化。計算機的普及、IT產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、微電子控制技術(shù)應(yīng)用導致對電能質(zhì)量要求越來越高。10/10/202221.1概述如：12周波供

2、電電壓暫降，就可能破壞半導體生產(chǎn)線，導致上百萬美元損失。據(jù)統(tǒng)計美國因電能質(zhì)量問題造成的損失每年高達260億美元。 2005年由國際銅業(yè)協(xié)會（中國）主持的一次“中國電能質(zhì)量行業(yè)現(xiàn)狀與用戶行為調(diào)研報告”中，調(diào)查了32個行業(yè)，共92個企業(yè)中有49個企業(yè)，因電能質(zhì)量問題，在經(jīng)濟上損失2.53.5億元（人民幣），每個企業(yè)年經(jīng)濟損失約10萬100萬（人民幣）（其中有四家年損失1000萬元以上）。 因此，電能質(zhì)量問題日漸成為電力部門和許多用戶所關(guān)心的一個重要問題，已成為當前電氣工程領(lǐng)域的前沿課題。 10/10/202231.1概述導致電能質(zhì)量下降的原因和責任-供用電雙方往往存在很大的分歧：下圖美國喬治動力公

3、司調(diào)查結(jié)果10/10/202241.2電能質(zhì)量定義和分類一、電能質(zhì)量定義 電能質(zhì)量可以定義為（Power Quality)：導致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏差、電壓偏差、電壓波動與閃變、三相不平衡、暫時或瞬態(tài)過電壓、波形畸變、電壓暫降與短時間中斷以及供電連續(xù)性等。電壓質(zhì)量：電壓、頻率偏差、不平衡、波動等電流質(zhì)量：電流諧波、間諧波等供電質(zhì)量：電壓質(zhì)量、供電可靠性等用電質(zhì)量：電流質(zhì)量 后兩項包括技術(shù)含義和非技術(shù)含義 10/10/202251.2電能質(zhì)量定義和分類二、電能質(zhì)量分類IEC給出的基本電磁干擾現(xiàn)象分類：表1.110/10/20226IEEE制定電力系

4、統(tǒng)電磁現(xiàn)象特性參數(shù)及分類10/10/202271.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述一、瞬變現(xiàn)象 1、沖擊瞬變：電流或電壓出現(xiàn)的非工頻、單極性的突然變化。其特性通常用幅值、上升和衰減時間表示。10/10/202281.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述2、振蕩瞬變：電流或電壓出現(xiàn)的非工頻、但有正負極性的突然變化。其特性通常用振蕩頻率、持續(xù)時間和幅值大小來表示。其頻譜又分為低頻、中頻和高頻。10/10/202291.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述二、短時間電壓變動 指瞬時、暫時和短時的電壓中斷、暫降、暫升現(xiàn)象。劃分方法和特征指標見書表1-2所示。產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)故障和大容量負荷突然投切等。 1、電壓中斷10/10/2022101.3電能

5、質(zhì)量現(xiàn)象描述2、電壓暫降 工頻電壓的均方根值下降到0.10.9pu范圍內(nèi)、持續(xù)時間為0.5個工頻周期1分鐘的電壓短期下降。 10/10/2022111.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述3、電壓暫升定義為工頻下電壓均方根值的突然上升，持續(xù)半個周波到1min. 典型的幅值范圍為1.11.8pu。三、長時間電壓變動 指持續(xù)時間超過1min的間斷、過電壓和欠電壓。 產(chǎn)生原因：電力系統(tǒng)負荷變化、開關(guān)操作等。 1）過電壓 指電壓有效值升高超過1.11.2pu，時間大于1min現(xiàn)象。 原因：大負荷切除時系統(tǒng)不能及時調(diào)整。 2）欠電壓 指有效值降到0.9pu以下，時間大于1min現(xiàn)象。 原因：大負荷投入、電容器切除、過負荷

6、等。 3）持續(xù)間斷 供電電壓為零，持續(xù)時間超過1min的現(xiàn)象。 原因：系統(tǒng)故障引起。10/10/2022121.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述四、三相電壓不平衡 指三相電壓平均值的最大偏差。 用偏差與平均值的百分比，或用負序、零序與正序的百分比來表示。 原因：三相負荷不平衡、斷相、單相負荷過大等。 五、波形畸變 電壓或電流波形偏離正弦波的現(xiàn)象。包括： 1）直流偏置：交流系統(tǒng)出現(xiàn)直流電壓、電流的現(xiàn)象。 2）諧波：系統(tǒng)出現(xiàn)工頻整數(shù)倍電壓、電流的現(xiàn)象。 3）間諧波：系統(tǒng)出現(xiàn)非整數(shù)倍工頻電壓、電流現(xiàn)象。 4）陷波：電力電子裝置換相出現(xiàn)的電壓擾動現(xiàn)象。 5）噪聲：指頻譜低于200KHz的有害干擾信號（混疊在電力系統(tǒng)

7、相線、中性線或信號線）。10/10/2022131.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述六、電壓波動 指電壓變化的包洛線或隨機電壓變動。 閃變：電流大小快速變化引起的電壓波動。閃變術(shù)語來自電壓波動對照明的視覺影響。電壓波動是電磁現(xiàn)象 ，閃變是電壓波動對某些用電負荷造成的有害影響。標準將兩個術(shù)語合在一起討論。 10/10/2022141.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述七、工頻變化 指電力系統(tǒng)頻率偏離規(guī)定正常值的現(xiàn)象。 原因：電力系統(tǒng)大面積故障甩負荷、大電機解列等。 大系統(tǒng)承受負荷變化能力強，頻率波動小。 工頻變化現(xiàn)象主要出現(xiàn)在小系統(tǒng)中。10/10/2022151.3電能質(zhì)量現(xiàn)象描述常見電能質(zhì)量干擾現(xiàn)象圖形解釋10/10/20

8、22161.4電能質(zhì)量標準簡介一、電能質(zhì)量標準的作用和內(nèi)容 電能質(zhì)量標準是保證電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行、保護電氣環(huán)境、保障用戶正常用電的基本技術(shù)規(guī)范，是實施電能質(zhì)量監(jiān)督管理，推廣電能質(zhì)量控制技術(shù)，維護供用電雙方合法權(quán)益的法律依據(jù)。 電能質(zhì)量標準主要內(nèi)容如下： 1）規(guī)定標稱環(huán)境：即規(guī)定環(huán)境條件和變化范圍。 2）定義技術(shù)名詞：使其有通用的規(guī)范“語言”。 3）量化技術(shù)指標：量化是核心內(nèi)容。 4）推薦統(tǒng)一的測量與評估方法： 標準是科研成果的體現(xiàn)，新標準需長期、深入研究。10/10/2022171.4電能質(zhì)量標準簡介二、電能質(zhì)量國家標準簡介1.供電電壓允許偏差（GB 123251990）2.電壓波動和閃變（GB

9、 123262000）3.公用電網(wǎng)諧波（GB/T 145491993）4.三相電壓允許不平衡度（GB/T 155431995）5.電力系統(tǒng)頻率允許偏差（GB/T 159451995）6.暫時過電壓和瞬態(tài)過電壓（GB/T 184812001）10/10/2022181.4電能質(zhì)量標準簡介10/10/2022191.4電能質(zhì)量標準簡介10/10/2022202電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法2.1 概述 電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法主要對電能質(zhì)量現(xiàn)象進行研究，測量分析、以及控制裝置研制。分析算法主要分三種：時域分析：利用各種時域仿真程序研究電能質(zhì)量擾動現(xiàn)象。如暫態(tài)程序EMTP、EMTDC等，電路仿真程序MATLA

10、B、PSPICE等。分別分析暫態(tài)現(xiàn)象和電子控制電路，時域分析是應(yīng)用最廣泛的一種分析方法。頻域分析：主要用于諧波頻譜、諧波潮流的分析。數(shù)學變換：用傅氏變換、矢量變換、小波變換和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學方法分析電能質(zhì)量問題。重點介紹傅氏變換、矢量變換（瞬時無功功率理論）。10/10/2022212電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法2.1傅里葉變換一、非正弦周期信號分解為傅里葉級數(shù)周期性電壓和電流等信號都可以用一個周期函數(shù)表示為傅里葉級數(shù)的三角級數(shù)形式為其中10/10/2022222電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法電力系統(tǒng)的非正弦量的對稱性可使傅里葉級數(shù)簡化：奇對稱、偶對稱、鏡對稱、雙對稱10/10/2022232電能質(zhì)量的數(shù)學分

11、析方法傅里葉級數(shù)的離散化(DFT)舉例（作業(yè)）：對該電壓信號用離散化傅里葉級數(shù)編程求各次諧波含量（該算法延遲時間？）10/10/2022242電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法二、連續(xù)傅里葉變換設(shè)f(t)為一連續(xù)非周期時間信號，滿足狄里赫利條件，那么，f(t)的傅里葉變換存在，并定義為 ：反變換為F()是的連續(xù)函數(shù)，稱為信號f(t)的頻譜密度函數(shù)，或簡稱頻譜，它又可進一步分成實部和虛部、幅度譜和相位譜。10/10/2022252電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法三、離散傅里葉變換 為了實現(xiàn)連續(xù)傅立葉變換，需要用到數(shù)值積分。實際應(yīng)用時需要進行離散化。給定實的或復的離散時間序列：x0,x1,xN-1設(shè)該序列絕對可和，則反

12、變換為上式又可表示為 （2-13）10/10/2022262電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法矩陣形式：w-按基本角度 逆時針旋轉(zhuǎn)的單位旋轉(zhuǎn)向量例如N=8DFT 是最基本、最常用的運算方式，但 DFT計算時間長、速度慢，難以“實時”計算。10/10/2022272電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法四、采樣定理和頻譜混疊現(xiàn)象 由離散傅里葉變換式（2-13）系數(shù)的共軛對稱性和周期性，可以看出，幅頻特性是與縱坐標軸對稱的，且為周期性的偶函數(shù)。采樣定理：采樣頻率fs至少是原信號最高頻率fc的2倍以上，即fs2fc，采樣才能正確地表述原信號的信息。通常將最高頻率的2倍頻率2fc稱為奈魁斯特頻率。當采樣頻率低于奈魁斯特頻率(fs

13、2fc)時，原信號中高于fs2的頻譜分量將會在低于fs2的頻率中再現(xiàn)，即會出現(xiàn)頻譜的混疊，會使頻譜分析出現(xiàn)誤差。 10/10/2022282電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法防止頻譜混疊方法： 加帶寬為fS /2的低通濾波器，濾去 fS /2以上信號分量。 提高采樣速率。五、快速傅立葉變換(FFT) 快速傅里葉變換算法最早于1965年提出，巧妙地利用W因子的周期性和對稱性，導出的高效快速算法，F(xiàn)FT使N點DFT的乘法計算量由N的平方次降為 次。以N=1024為例，計算量降為5120次，僅為原來的488，數(shù)字信號處理的里程碑。 常用基2FFT算法蝶形運算：六、傅里葉變換的特點及其應(yīng)用1、傅里葉變換的特點 傅

14、里葉譜反映的是信號的統(tǒng)計特性。從其表達式中也可以看出，它是整個時間域內(nèi)的積分，沒有局部化分析信號的功能，完全不具備時域信息。 10/10/2022292電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法 在電能質(zhì)量分析領(lǐng)域中，傅里葉變換得到了廣泛應(yīng)用。但是，在運用FFT時，必須滿足以下條件： 滿足采樣定理的要求，即采樣頻率必須是最高信號頻率的2倍以上； 被分析的波形必須是穩(wěn)態(tài)的、隨時間周期變化的。當采樣頻率或信號不能滿足上述條件時，利用FFT分析就會產(chǎn)生“頻譜混疊”和“頻譜泄漏”現(xiàn)象，給分析帶來誤差。 對于一些非平穩(wěn)信號，例如電能質(zhì)量領(lǐng)域中的電壓暫降等問題，不適合用傅里葉變換來進行分析（可采用小波變換）。 10/10/2

15、022302電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法2、快速傅里葉變換的應(yīng)用 FFT在諧波分析儀、電能質(zhì)量分析儀（離線）、電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置中的應(yīng)用： 同時采集u、I信號，通過FFT分析給出各次諧波幅值、相角、功率等。10/10/2022312電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法第三節(jié) 小波變換簡介 小波變換的一個重要特點是能表征函數(shù)的奇異性。目前，國內(nèi)外已有許多學者開始應(yīng)用小波變換對電能質(zhì)量若干問題進行研究，其應(yīng)用主要集中在對電能質(zhì)量擾動進行檢測和定位、電能質(zhì)量擾動信號數(shù)據(jù)壓縮、電能質(zhì)量擾動識別以及暫態(tài)電能質(zhì)量擾動建模與分析等方面。 10/10/2022322電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法第四節(jié) 矢量變換與瞬時無功功率理論 矢量

16、變換有多種形式，可分為 變換、dq變換以及120變換等。 變換和120變換屬于定子坐標系變換，而dq變換屬于轉(zhuǎn)子坐標系變換。本節(jié)將在矢量變換的基礎(chǔ)上介紹瞬時無功功率理論。一、矢量變換 變換反變換：10/10/2022332電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法二、瞬時無功功率理論 1瞬時有功功率和瞬時無功功率瞬時有功功率和瞬時無功功率為： 10/10/2022342電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法可得出p，q對于三相電壓、電流的表達式： 可以看出，三相電路瞬時有功功率就是三相電路的瞬時功率。 2、瞬時有功電流和瞬時無功電流定義 三相電路瞬時有功電流ip和瞬時無功電流iq分別為矢量i在矢量u及其法線上的投影，即10/10

17、/2022352電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法瞬時有功電流的分量： 瞬時有功電流的分量:瞬時無功電流的分量:瞬時無功電流的分量:10/10/2022362電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法3瞬時無功功率理論和傳統(tǒng)功率理論比較 傳統(tǒng)意義上的有功功率、無功功率等是在平均值基礎(chǔ)上定義的，而瞬時無功功率理論中的概念，都是在瞬時值的基礎(chǔ)上定義的。瞬時無功功率理論中的概念，在形式上和傳統(tǒng)理論非常相似，可以看成是傳統(tǒng)理論的推廣和延伸。三相正弦波：得：10/10/2022372電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法最終得： 可見在三相電壓和電流均為正弦波時，p、q為常數(shù)，且其值和按傳統(tǒng)理論算出的有功功率p和無功功率q完全相同。 三、瞬時無功功率

18、理論的應(yīng)用 三相電路瞬時無功功率理論，首先在諧波和無功電流的實時檢測方面得到了成功的應(yīng)用。目前，有源電力濾波器中，基于瞬時無功功率理論的諧波和無功電流檢測方法應(yīng)用最多。傅里葉分析的方法來檢測諧波和無功電流-需要一個周波的延遲，實時性不好。（？）10/10/2022382電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法基于瞬時無功功率理論的方法，在只檢測無功電流時，可以完全無延時地得出檢測結(jié)果； 檢測諧波電流時，因被檢測對象電流中諧波的構(gòu)成和濾波器不同，會有不同的延時，但延時最多不超過一個電源周波。（最典型的諧波源三相橋整流器，延時約為16周波）。 可見，該方法具有很好的實時性。 以三相電路瞬時無功功率理論為基礎(chǔ)，并以計

19、算p、q或ip、iq為出發(fā)點即可得出三相電路諧波和無功電流檢測的兩種方法： 分別稱之為p、q運算方式和ip、iq運算方式。10/10/2022392電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法(1)p、q運算方式 (2) 運算方式 10/10/2022402電能質(zhì)量的數(shù)學分析方法 該運算方式電壓不參與運算，選取 和 參與運算，畸變電壓造成的誤差不存在。10/10/2022413傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施 3.1 概述 20世紀70 年代以前，電力系統(tǒng)中使用電子計算機進行控制的設(shè)備和電子裝置的數(shù)量不多，非線形負荷和沖擊性負荷占系統(tǒng)負荷的比例很小，電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡和供電可靠性構(gòu)成了傳統(tǒng)電能質(zhì)量的主要內(nèi)

20、容。 電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是按額定電壓和額定頻率設(shè)計、制造的設(shè)備的運行性能最優(yōu)、效率最高，反之，- 本章主要內(nèi)容： 電壓偏差、頻率偏差、電壓三相不平衡和供電可靠性的概念、產(chǎn)生的原因、相關(guān)的國家標準以及改善這些電能質(zhì)量指標的常規(guī)方法。 10/10/2022423傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施3.2 供電電壓偏差一、 電壓偏差的定義電壓變動-電壓的均方根值偏離額定值的現(xiàn)象稱為電壓變動，電壓偏差-僅僅針對電力系統(tǒng)正常運行狀態(tài)而言。電力系統(tǒng)在正常運行方式下，機組或負荷的投切所引起的系統(tǒng)電壓偏差并不大，其絕對值不大于標稱電壓的10%。電壓偏差強調(diào)的是實際電壓偏離系統(tǒng)標稱電壓的數(shù)值，與偏差持續(xù)的時間無關(guān)。過電

21、壓和欠電壓-既可能出現(xiàn)在電力系統(tǒng)正常運行方式，也可能出現(xiàn)在電力系統(tǒng)非正常運行方式，如故障狀態(tài)等。過電壓和欠電壓強調(diào)實際電壓嚴重偏離標稱電壓，分別為高于標稱電壓的110 %和維持在標稱電壓的10 % 90% ，并且持續(xù)時間超過1min 。10/10/2022433傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施二 、電壓偏差的限值 35kv及以上供電電壓的正、負偏差的絕對值之和不超過標稱電壓的10%。如供電電壓上下偏差同號時（均為正或負），按較大的偏差絕對值作為衡量依據(jù)。 20kv及以上三相供電電壓允許偏差為標稱電壓的 7%。 220v單相供電電壓允許偏差為標稱電壓的+7%、-10%。三、電壓偏差產(chǎn)生的原因系統(tǒng)無功功

22、率不平衡是引起系統(tǒng)電壓偏離標稱值的根本原因。電力系統(tǒng)的無功功率平衡是指：在系統(tǒng)運行中的任何時刻，無功電源供給的無功功率與系統(tǒng)需求的無功功率相等。系統(tǒng)無功功率不平衡意味著將有大量的無功功率流經(jīng)供電線路和變壓器。 10/10/2022443傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施圖3-1(a)是當不計線路分布電容影響時一條供電線路的等值電路。在110kv及以上電壓等級的輸電線路中， ， 母線的無功功率只要不平衡，無論出現(xiàn)無功不足還是過剩，均會導致母線的電壓偏離標稱電壓。無功功率不平衡越嚴重，電壓偏差越大。10/10/2022453傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施四、 電壓偏差過大的危害 1、對用電設(shè)備的危害系統(tǒng)中大量

23、使用的異步電動機，其電磁轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比。 白熾燈設(shè)備、家用電器的使用效率和壽命。2、對電網(wǎng)的危害影響頻率穩(wěn)定：線路的靜態(tài)功率極限近似與線路的電壓平方成正比、系統(tǒng)運行電壓偏低，輸電線路的功率極限大幅度降低，可能產(chǎn)生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至導致電力系統(tǒng)頻率崩潰，造成系統(tǒng)解列。 影響電壓穩(wěn)定：如果電力系統(tǒng)缺乏無供電源，可能產(chǎn)生系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定現(xiàn)象，導致電壓崩潰。影響系統(tǒng)的經(jīng)濟運行：系統(tǒng)電壓偏低將使電網(wǎng)的有功損耗、無功功率損耗以及電壓損失大大增加；系統(tǒng)電壓偏高，超高壓電網(wǎng)的電暈損耗加大。 10/10/2022463傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施五、改善電壓偏差的措施保證電力系統(tǒng)各節(jié)點電壓在正常水平的

24、充分必要條件: 系統(tǒng)具備充足的無功功率電源，同時采取必要的調(diào)壓手段。（一）配置充足的無功電源 1、同步發(fā)電機 發(fā)電機不僅能發(fā)出無功功率，同時也能吸收無功功率。 發(fā)電機調(diào)節(jié)無功功率的速度快且不需要額外的投資，其缺點是調(diào)節(jié)能力不大。發(fā)電機的進相運行增大了系統(tǒng)靜態(tài)不穩(wěn)定的風險。靜穩(wěn)極限同時，進相運行使發(fā)電機的端部發(fā)熱加劇，對發(fā)電機的安全運行構(gòu)成潛在威脅。同步發(fā)電機進相運行多用于超高壓系統(tǒng)輕載運行時吸收系統(tǒng)多余無功功率，抑制系統(tǒng)電壓升高。10/10/2022473傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施2.同步調(diào)相機3.并聯(lián)電容器電容器只能輸出無功功率，其產(chǎn)生無功功率的大小可表示成 電容器具有有功損耗?。s為額定容

25、量的0.3%0.5%）、設(shè)計簡單、容量組合靈活、安全可靠、運行維護方便、投資省等優(yōu)點。電容器調(diào)壓的缺點：正反饋的電壓調(diào)節(jié)特性不利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定，此外，這種調(diào)壓是不連續(xù)的。 4.電抗器圖3-4等值電路，每個電容產(chǎn)生的充電功率為線路總充電功率的一半，即等于 10/10/2022483傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施當線路輕載或空載運行時，線路電抗中的無功損耗 很小，其數(shù)值可能等于或小于線路的充電功率。當線路電抗上消耗的無功功率與線路充電功率相等時 ， 為零，此時線路傳輸?shù)挠泄β史Q為線路的自然功率。高壓線路在輕載時，將會存在大量過剩的充電功率，從而使電壓升高。作為吸收容性無功功率的主要設(shè)備，電抗器一般

26、并聯(lián)接入220kv以上電壓等級的電網(wǎng)。 5.靜止無功補償裝置和靜止無功發(fā)生裝置 基于電力電子半控器件的靜止無功補償裝置（Static Var CompensatorSVC）和基于電力電子全控器件的靜止無功發(fā)生裝置（Static Var GenerationSVG）具有動態(tài)無功功率補償特性。10/10/2022493傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施靜止無功補償裝置(SVC)10/10/2022503傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施優(yōu)點：它們既可向系統(tǒng)輸出無功功率，也可吸收系統(tǒng)得無功功率。其動態(tài)特性好，調(diào)壓速度快，調(diào)壓平滑，而且可實現(xiàn)分相無功補償，有功功率損耗也比較小。由于它們由靜止開關(guān)元件構(gòu)成，所以運行維護

27、方便、可靠性高。缺點：設(shè)備價格普遍較高，運行經(jīng)驗較欠缺（第七章介紹）。 （二）系統(tǒng)調(diào)壓手段 對電力系統(tǒng)電壓偏差的監(jiān)視與調(diào)整就是監(jiān)視與調(diào)整系統(tǒng)的電壓中樞點電壓。電壓中樞點：將這些母線的電壓偏差控制在允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)中其他節(jié)點的電壓及負荷電壓就能基本滿足要求。-裝機容量較大的發(fā)電廠高壓母線，容量較大的變電所低壓母線，以及有大量地方負荷的發(fā)電機母線。10/10/2022513傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施1. 電壓偏差的調(diào)整方式中樞點的調(diào)壓方式有三種，即逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓。逆調(diào)壓：在最大負荷時，提高中樞點電壓以補償線路上增加的電壓損失，最小負荷時降低中樞點電壓以防止受端電壓過高的電壓調(diào)整方式。 順調(diào)

28、壓：在最大負荷時適當降低中樞點電壓，最小負荷時適當加大中樞點電壓的電壓調(diào)整方式。 恒調(diào)壓：又稱常調(diào)壓，是指無論負荷如何變動，中樞點電壓基本保持不變的電壓調(diào)整方式。 目前中樞點常用的調(diào)壓方式是逆調(diào)壓。 2.電壓偏差的調(diào)整手段（1）用發(fā)電機調(diào)壓。簡單、經(jīng)濟、作用有限。采用逆調(diào)壓方式。 10/10/2022523傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施（2）改變變壓器變比調(diào)壓。 目前，有載調(diào)壓變壓器已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，成為保證電壓質(zhì)量的主要手段。 裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器的前提是系統(tǒng)無功功率電源充足（無功電源缺額較大時，系統(tǒng)電壓水平偏低。用有載調(diào)壓變壓器調(diào)壓，使變壓器二次側(cè)的電壓抬高。則無功缺額全部轉(zhuǎn)嫁到主

29、網(wǎng)上，使主電網(wǎng)電壓嚴重下降。這種情況極有可能引發(fā)電壓崩潰事故。）(3)改變線路參數(shù)調(diào)壓。 1)采用分裂導線。 2)串聯(lián)電容器。 1過補償、=1完全補償。 10/10/2022533傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施六、電壓偏差的監(jiān)測與考核安裝“電壓監(jiān)測儀” -直接監(jiān)測電壓的偏差，統(tǒng)計電壓合格率和電壓超限率。電壓監(jiān)測點的設(shè)置原則：設(shè)置足夠數(shù)量并具有一定代表性的電壓監(jiān)測點。 10/10/2022543傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施3.3電力系統(tǒng)頻率偏差一、頻率偏差定義：二、頻率偏差限值： 我國電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為0.2Hz。當系統(tǒng)容量較小時，頻率偏差值可以放寬到0.5Hz。 三、頻率偏差產(chǎn)生的原因：

30、系統(tǒng)有功功率不平衡（發(fā)電機與負荷間 ）是產(chǎn)生頻率偏差的根本原因。四、頻率偏差過大的危害：1.系統(tǒng)頻率偏差過大對用電負荷的危害：(1)產(chǎn)品質(zhì)量沒有保障。 (2)降低勞動生產(chǎn)率。 (3)使電子設(shè)備不能正常工作，甚至停止運行。 10/10/2022553傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施2.系統(tǒng)頻率偏差大對電力系統(tǒng)的危害(1)降低發(fā)電機組效率，嚴重時可能引發(fā)系統(tǒng)頻率崩潰或電壓崩潰。 (2)汽輪機在低頻下運行時容易產(chǎn)生葉片共振，造成葉片疲勞和斷裂 。(3)頻率偏差大使感應(yīng)電能表的計量誤差加大、 電容器的無功出力降低、系統(tǒng)電壓水平降低，給系統(tǒng)電壓調(diào)整帶來困難。五、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整和控制1、電力系統(tǒng)頻率調(diào)整頻率的

31、一次調(diào)整： 頻率的二次調(diào)整： 滿足以下條件的發(fā)電廠（機組）宜選作調(diào)頻廠(機組)：(1)足夠的可調(diào)容量和調(diào)整范圍；(2)機組調(diào)整速度快；(3)調(diào)頻輸出的功率滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定要求，同時經(jīng)濟性能好。10/10/2022563傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施在枯水季節(jié)，電力系統(tǒng)一般選擇水電廠作為主調(diào)頻廠，效率較低的汽輪發(fā)電機組擔任輔助調(diào)頻機組；在豐水季節(jié)，一般水輪發(fā)電機組以額定功率發(fā)電，選擇中溫中壓凝氣式汽輪發(fā)電機組作為主調(diào)頻機組，高溫高壓凝氣式汽輪發(fā)電機組作為輔助調(diào)頻機組。 抽水蓄能機組是理想的調(diào)頻機組，常配合核電機組使用。抽水蓄能機組除擔任系統(tǒng)調(diào)頻任務(wù)外，還起到系統(tǒng)“削峰填谷”、調(diào)相以及事故備用的作用。

32、 頻率的二次調(diào)整：可經(jīng)運行人員手動操作或依靠自動裝置來完成，分別稱為手動調(diào)頻和自動調(diào)頻。自動調(diào)頻是通過裝在調(diào)頻廠和調(diào)度所的自動發(fā)電控制（Automatic Generation Control AGC）裝置實現(xiàn)的 10/10/2022573傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施2.電力系統(tǒng)頻率控制 電力系統(tǒng)在非正常運行方式下（故障后系統(tǒng)失去大量電源，或系統(tǒng)解列等），系統(tǒng)頻率會出現(xiàn)異常，嚴重偏離額定頻率。系統(tǒng)頻率異常時一般采取頻率控制措施：（1）電力系統(tǒng)應(yīng)當具有足夠的負荷備用和事故備用容量。 （2）自動低頻減載裝置-在系統(tǒng)內(nèi)安裝按頻率降低自動減負荷裝置。 自動高頻切機裝置-可能被解列而導致功率過剩的地區(qū)裝設(shè)

33、按頻率升高自動切除發(fā)電機裝置。10/10/2022583傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施3.4電壓三相不平衡一、三相對稱與三相不平衡的概念設(shè)三相系統(tǒng)的電流和電壓分別為三相系統(tǒng)可分為對稱三相系統(tǒng)和不對稱三相系統(tǒng)。對稱三相系統(tǒng)是指三相電量（電動勢、電壓或電流）數(shù)值相等、頻率相同、相位互差 的系統(tǒng)。不同時滿足這三個條件的三相系統(tǒng)是不對稱三相系統(tǒng)。 三相系統(tǒng)的對稱性還表現(xiàn)為：在任意時刻，三相電量的瞬時值之和為零，用數(shù)學公式表示就是 10/10/2022593傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施三相系統(tǒng)又可分為平衡三相系統(tǒng)和不平衡三相系統(tǒng)。在任意時刻，三相瞬時總功率與時間無關(guān)，這樣的系統(tǒng)稱為平衡三相系統(tǒng)；在任意時刻，三

34、相瞬時總功率是時間的函數(shù)，這樣的系統(tǒng)稱為不平衡三相系統(tǒng)。 一般說來，它不等于零。對于對稱三相系統(tǒng)， 該式說明對稱三相系統(tǒng)在任意時刻的總瞬時功率是常數(shù)，也就是說對稱三相系統(tǒng)一定也是平衡三相系統(tǒng)。對于三相系統(tǒng)，系統(tǒng)的不對稱直接導致不平衡，所以不對稱三相系統(tǒng)和不平衡三相系統(tǒng)在使用上不作嚴格區(qū)分。 10/10/2022603傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施二、三相不平衡度的定義電力系統(tǒng)在正常運行方式下，電量的負序分量均方根值與正序分量均方根值之比定義為該電量的三相不平衡度，用符號 表示，即工程上為了估算某個不對稱負荷在公共接地點上造成的三相電壓不平衡度，可用以下公式進行近似計算 負荷電流的負序分量，A； 公

35、共連接點的線電壓均方根值，kV； 公共連接點的三相短路容量，MVA。10/10/2022613傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施三、三相不平衡度的限值國標：公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2%，短時不得超過4%；接于公共連接點的每個用戶，引起該點正常電壓不平衡度允許值一般為1.3%。四、三相不平衡產(chǎn)生的原因電力系統(tǒng)三相不平衡可以分為事故性不平衡和正常性不平衡兩大類。電力系統(tǒng)在正常運行方式下，供電環(huán)節(jié)的不平衡或用電環(huán)節(jié)的不平衡都將導致電力系統(tǒng)三相不平衡。供電系統(tǒng)的不平衡主要來自于供電線路的不平衡。用的環(huán)節(jié)的不平衡是指系統(tǒng)中三相負荷不對稱所引起的系統(tǒng)三相不平衡。三相負荷不對稱是系統(tǒng)三相不平衡的最主要因素

36、-是單相大容量負荷（如電氣化鐵路、電弧爐和電焊機等）在三相系統(tǒng)中的容量和電氣位置分別不合理。10/10/2022623傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施五、三相不平衡的危害電壓、電流中含大量負序分量。 （1）感應(yīng)電動機：產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩 。（2）變壓器：容量得不到充分利用。（3）換流器：換流器將產(chǎn)生較大的非特征諧波。（4）繼電保護和自動裝置誤動： （5）線損增加：（6）計算機：零電位漂移對計算機產(chǎn)生電噪聲干擾。六、改善三相不平衡的措施（1）將不對稱負荷合理分布于三相中，使各相負荷盡可能平衡。（2）將不對稱負荷分散接于不同供電點。 10/10/2022633傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施（3）將不對稱負荷分散接

37、入高一級電壓供電。 （4）將不對稱負荷采用單獨的變壓器供電。 （5）采用特殊接線方式的平衡變壓器供電。電氣化鐵路單相V，V結(jié)線 、斯科特（Scott）結(jié)線等。（6）加裝三相平衡裝置。 3.5供電中斷與供電可靠性供電中斷長時間供電中斷（1/5min）一、供電可靠性常用指標1供電可靠性主要指標(1)供電可靠率 10/10/2022643傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施(2)用戶平均停電時間 (3)用戶平均停電次數(shù) (4)用戶平均故障停電次數(shù) 2.供電可靠性參考指標(1)用戶平均故障停電時間 (2)故障停電平均持續(xù)時間。(3)平均停電用戶數(shù)。 (4)故障停電平均用戶數(shù) 10/10/2022653傳統(tǒng)電能質(zhì)

38、量分析與改善措施10/10/2022663傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施供電中斷分類（1）、預(yù)安排供電中斷: 計劃供電中斷-檢修、施工、用戶申請供電中斷 臨時供電中斷-臨時檢修、施工、用戶臨時申請供電中斷 限電系統(tǒng)電源不足、供電系統(tǒng)限電（2）、故障供電中斷 預(yù)安排供電中斷導致的用戶停產(chǎn)或減產(chǎn)現(xiàn)象并不嚴重，故障供電中斷對用戶和供電系統(tǒng)的影響很大，造成的經(jīng)濟損失難以估量。本節(jié)所指的供電中斷以及產(chǎn)生的原因、危害和改善措施主要針對故障供電中斷而言。10/10/2022673傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施二、供電中斷的危害電力系統(tǒng)供電中斷將使全系統(tǒng)的有功功率和無功功率的平衡遭到破壞，系統(tǒng)頻率及電壓嚴重偏離正常值

39、，甚至可能導致頻率崩潰和電壓崩潰。電力系統(tǒng)供電中斷對國民經(jīng)濟其他行業(yè)產(chǎn)生重大影響，導致生產(chǎn)停頓、生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，從而給國民經(jīng)濟帶來嚴重損失。 三、供電中斷產(chǎn)生的原因以及提高供電可靠性的措施電力系統(tǒng)故障是產(chǎn)生供電中斷的最主要原因。造成系統(tǒng)故障最直接的原因分別是： 設(shè)備質(zhì)量缺陷引起的占32%，人員誤操作引起的占17%，自然災(zāi)害引起的占16.6%，繼電保護誤動作引起的占13.2%，運行管理水平低引起的占21.2%。 相應(yīng)（5條）提高可靠性措施：10/10/2022683傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善措施其它有利于改善系統(tǒng)的供電可靠性措施：(1)加強系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，合理分布電源及無功功率補償

40、設(shè)備，提高系統(tǒng)的抗擾動能力。(2)采用自動化程度很高的系統(tǒng)，裝設(shè)分散協(xié)調(diào)控制裝置等都是重要的技術(shù)措施。(3)各負荷的供電方式，應(yīng)根據(jù)負荷對供電可靠性的要求和地區(qū)供電條件確定。一級負荷：應(yīng)由兩個獨立電源供電。 二級負荷：應(yīng)由兩回線路供電 三級負荷：對供電方式無要求。10/10/2022694電壓波動與閃變4.1 基本概念一、均方根值電壓的變動特性電壓變動：凡不保持電壓均方根值恒定不變的現(xiàn)象，或者說，實際電壓偏離系統(tǒng)標稱電壓的現(xiàn)象。電壓均方根值： 其離散計算公式： “均方根值電壓” 要與“瞬時值電壓”區(qū)分：電壓瞬時值的改變可以用以下表達式描述 均方根值電壓變動特性U（t），簡稱電壓特性，是指沿基波

41、半個周期及其整數(shù)倍求取的電壓均方根值隨時間變化的函數(shù)關(guān)系。 10/10/2022704電壓波動與閃變圖41（a）中電動機啟動結(jié)束后的穩(wěn)態(tài)電壓均方根值與額定電壓之間的差 為穩(wěn)態(tài)電壓變動值。啟動過程中相鄰兩點極值電壓之差 為動態(tài)電壓變動值。10/10/2022714電壓波動與閃變在電能質(zhì)量標準中，通常以標稱電壓的相對百分數(shù)來表示電壓變動值，即相對穩(wěn)態(tài)電壓變動值相對動態(tài)電壓變動值 相對最大電壓變動值二、典型電壓變動現(xiàn)象 1.電壓偏差 （欠電壓與過電壓）10/10/2022724電壓波動與閃變 2.電壓波動 3.電壓暫降與暫升 4.短時間電壓中斷 5.長時間電壓中斷 4.2電壓波動 一、電壓波動的含義

42、電壓波動（Voltage Flactuation）：電壓均方根值一系列相對快速變動或連續(xù)改變的現(xiàn)象，其變化周期大于工頻周期。配電系統(tǒng)運行中，這種電壓波動現(xiàn)象有可能多次出現(xiàn)，變化過程可能是規(guī)則的、不規(guī)則的，亦或是隨機的。 10/10/2022734電壓波動與閃變導致原因舉例：(a)單一阻性負荷投切；(b)多重負荷投切；(c)非線性電阻負荷運行；(d)隨機的功率波動負荷運行。10/10/2022744電壓波動與閃變?yōu)榉治龇奖闱矣植皇б话阈裕３橄蟮貙⒑愣ú蛔兊墓ゎl電壓看作載波，將波動電壓看作調(diào)幅波。僅含單一頻率的調(diào)幅波對工頻載波的調(diào)制，調(diào)制波解析式的一般表達式為： 若調(diào)幅波電壓為單一頻率的正弦波形

43、，則有： 10/10/2022754電壓波動與閃變電壓變動頻度r單位時間內(nèi)電壓變動的次數(shù)（單位：時間的倒數(shù)）。國家電能質(zhì)量標準規(guī)定：電壓由大到小或由小到大的變化各算一次變動。同一方向的若干次變動，如果變動間隔時間小于30ms，則算一次變動。 （圖4-4（b）所示的l0Hz正弦調(diào)幅波電壓波形曲線，其電壓波動值為調(diào)幅波的峰谷差值，變動頻度為20 次/s ）連續(xù)電壓波動的頻度為調(diào)幅波基波頻率的2倍，常用的關(guān)系式為 次/s 或 次/mis 10/10/2022764電壓波動與閃變 二、波動性負荷對電壓特性的影響引起電壓波動的主要原因：功率沖擊性波動負荷（頻繁發(fā)生且持續(xù)時間較長的電壓波動 ）其它：短路故

44、障或開關(guān)操作，或者是無功功率補償裝置、大型整流設(shè)備的投切。波動性負荷可分為兩大類型：（1）電壓按一定規(guī)律周期變動的負荷（由于頻繁啟動和間歇通電引起）。例如，軋鋼機和絞車、電動機、電焊機等。（2）連續(xù)的不規(guī)則的隨機電壓變動的負荷。例如，煉鋼電弧爐等。10/10/2022774電壓波動與閃變電壓波動值的簡化計算方法：考慮三相平衡負荷，用戶側(cè)供電電壓波動量近似表達式：供電母線相對電壓波動值d的計算公式： 電壓波動值與負荷的無功功率變動量Q成正比，與公共連接點的短路容量成反比。它從物理意義上反映了供電電壓發(fā)生變動的根本原因。10/10/2022784電壓波動與閃變在工程實際應(yīng)用中，可進一步利用簡化計算

45、結(jié)果對將要連接到供電系統(tǒng)中的波動性負荷對公共連接點（PCC）的電壓反作用進行預(yù)測估算。具體方法如下： PCC處的短路容量計算公式：假定系統(tǒng)阻抗電壓降相對于系統(tǒng)標稱電壓很小時，供電電流變化量也可用接入的負荷容量（視在功率）的變化量來表示，可以寫出： 10/10/2022794電壓波動與閃變?nèi)㈦妷翰▌酉拗?在波動性負荷中，以電弧爐引起的電壓波動最為嚴重。多數(shù)國家在制定的電壓波動與閃變標準中的條款通常是針對電弧爐負荷設(shè)定的。表中公共連接點標稱電壓等級劃分為：（1）低壓（LV）： ；（2）中壓（MV）： ；（3）高壓（HV）： 。 10/10/2022804電壓波動與閃變對于隨機性不規(guī)則的電壓波動，

46、國標中規(guī)定電壓波動的限值為：（1）HV： ；（2）MV： ；（3）LV： 。4.3 閃變（Voltage Flicker） 一、基本概念與定義 電光源的電壓波動造成燈光照度不穩(wěn)定的人眼視感反應(yīng)稱為閃變。換言之，閃變反映了電壓波動引起的燈光閃爍對人視感產(chǎn)生的影響。白熾燈的光功率與電源電壓的平方成正比，所以受電壓波動影響最大。通常選白熾燈光照設(shè)備受影響的程度作為判斷電壓波動是否能被接受的依據(jù)。 10/10/2022814電壓波動與閃變閃變的主要決定因素：供電電壓波動的幅值、頻度和波形（頻譜分布）照明裝置類型人對閃變的主觀視感 1、閃變覺察率F 依據(jù)IEC推薦的實驗條件，采用不同波形、頻率、幅值的調(diào)

47、幅波并以工頻電壓為載波向工頻230V、60W白熾燈供電照明，閃變覺察率為 式中 A沒有覺察的人數(shù)；B略有覺察的人數(shù)；C有明顯覺察的人數(shù)；D難以忍受的人數(shù)。10/10/2022824電壓波動與閃變閃變覺察率超過50，則說明半數(shù)以上的實驗觀察者對電壓波動有明顯的或難以忍受的視覺反映。 2、瞬時閃變視感度S（t） 為反映人的瞬時閃變感覺水平，用閃變強弱的瞬時值隨時間變化來描述，即瞬時閃變視感度S（t）。它是電壓波動的頻度、波形、大小等綜合作用的結(jié)果，其隨時間變化的曲線是對閃變評估衡量的依據(jù)。通常規(guī)定閃變覺察率F50%為瞬時閃變視感度的衡量單位，對應(yīng)的稱之為S（t）1覺察單位。若s（t）1覺察單位，說

48、明實驗觀察者中有更多的人對燈光閃爍有明顯感覺，則規(guī)定為對應(yīng)閃變不允許水平。 10/10/2022834電壓波動與閃變 3、視感度頻率特性系數(shù)K（f）（1）閃變的一般覺察頻率范圍：125Hz； （2）閃變的最大覺察頻率范圍：0.0535Hz（其上下限值稱為截止頻率，上限值又稱為停閃頻率，即高于這一頻率的閃變?nèi)搜凼歉杏X不到的）；（3）閃變的敏感頻率范圍：612Hz；（4）閃變的最大敏感頻率：8 .8Hz。視感度頻率特性系數(shù)K（f）顯然在此條件下，對應(yīng)閃變的最大敏感頻率8.8Hz有電壓波動值d最小值，所以有 10/10/2022844電壓波動與閃變圖4-8給出了在正弦電壓波動條件下，由試驗數(shù)據(jù)描繪出

49、的視感度系數(shù)的頻率特性曲線。它反映了不同頻率正弦電壓波動所引起的燈光閃爍在人眼和大腦中產(chǎn)生的主觀感覺相對強弱的程度。 10/10/2022854電壓波動與閃變10/10/2022864電壓波動與閃變4.波形因數(shù)R（f） 不同波形的電壓波動引起的閃變反映也是不同的。通過對相同頻率的兩種不同波形（例如，正弦調(diào)幅波和矩形調(diào)幅波）的電壓波動做比較，可以計算出波形因數(shù)R（f）1，即在相同頻率下，矩形電壓波動（非正弦波形）比正弦電壓波動對閃變的影響更嚴重。（表4-2） 10/10/2022874電壓波動與閃變二、閃變視覺系統(tǒng)模型 基本思路：通過對電壓波動的響應(yīng)特性、人眼的感光反映能力和大腦的記憶存儲效應(yīng)的

50、近似數(shù)學描述，從而得到人的視覺系統(tǒng)模型，即所謂閃變的燈-眼-腦反應(yīng)鏈傳遞函數(shù)。一個已知的視感度頻率特性系數(shù)K（f），可用拉普拉斯變換復變量s表示成傳遞函數(shù)K（s）的形式，并且多采用幅頻特性。具體：由已知正弦波調(diào)制電壓的視感度頻率特性系數(shù)K（f）及其對應(yīng)表4-2中的數(shù)據(jù)，作出燈-眼-腦反應(yīng)鏈的對數(shù)頻率特性曲線。用5條直線和漸近線對該曲線逼近描述，或者說用5個典型控制環(huán)節(jié)的對數(shù)幅頻特性之和表示（推導過程略）。 式中的系數(shù)分別為K1.74802，2 4.05981，129.15494，222.27979，321.22535，4221.9 10/10/2022884電壓波動與閃變4.4閃變的評估方法

51、一、電壓波動與閃變的起因和危害起因：一方面是由于各種類型的大功率波動性負荷投運引起的；另一方面也會由于配電線路短時間承載過重。危害：（1）照明燈光閃爍，影響人的視覺；（2）電視機畫面不穩(wěn)定； （3）電動機的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定； （4）對電壓波動較敏感的工藝過程或試驗結(jié)果產(chǎn)生不良影響；（5）導致電子儀器和設(shè)備、計算機系統(tǒng)、自動控制生產(chǎn)線以及辦公自動化設(shè)備等工作不正常，或受到損壞。（6）導致以電壓相位角為控制指令的系統(tǒng)控制功能紊亂，致使電力電子換流器換相失敗等。 10/10/2022894電壓波動與閃變 二、閃變水平評估與干擾限制值 1、短時間閃變水平值(10min) 圖4-11所示為某一觀察時間段，如取

52、l0min內(nèi)等間隔采樣時間為測算到的15000個數(shù)據(jù)所描述的瞬時閃變視感度S（t）變化曲線。圖中給出第7級（1.21.4p.u.）統(tǒng)計計算示例 概率分布 10/10/2022904電壓波動與閃變依次對其他9級S（t）進行統(tǒng)計計算，可給出概率分布直方圖，如圖4-12所示。對圖4-12概率分布直方圖進行累加計算，可以得到圖4-13所示的累積概率函數(shù)（CPF）圖形。 10/10/2022914電壓波動與閃變用5個概率分布 測定值計算出短時（10min）閃變平滑估計值 表示實際檢測到的短時間閃變水平嚴重度。其近似計算公式為式中，k0.1=0.0314，k1 =0.0525，k3=0.0657，k10=

53、0.28， k500.08。 式（4-31）中5個測定值p0.1、p1、p3、p10、p50分別為10min內(nèi)超過01、1、3、10%和50%時間比的概率分布水平10/10/2022924電壓波動與閃變2、長時間閃變水平值長時間閃變的統(tǒng)計時間需在1h以上，國標中規(guī)定為2h。在2h或更長時間測得并作出的累計概率統(tǒng)計曲線（CPF）中，將瞬時閃變視感度不超過99 %概率的短時間閃變值 （用符號 表示）或超過1%時間的 值（用符號 表示）作為長時間閃變水平值 ，即UIC/IEC標準：規(guī)定對于已順序測得的N個l0min短時間閃變值 （k=1, 2, 3,，N）數(shù)據(jù)，長時間閃變值可由這N個 的立方和求根得

54、到： 10/10/2022934電壓波動與閃變 3、閃變干擾限制值GB/T12326-2008電壓波動和閃變(2000修訂版）：1）閃變限值中去掉了Pst，只保留Plt 2）各級電壓閃變限值Plt ：110kv及以下：1 110kv以上：0.810/10/2022944電壓波動與閃變4.5電弧爐用電特性分析 由于電弧爐煉鋼在技術(shù)經(jīng)濟上的優(yōu)越性，工業(yè)生產(chǎn)采用交流電弧爐已日益增多，單臺容量也不斷增大，因此電弧爐對供電系統(tǒng)的干擾也愈加突出-交流電弧爐是供電系統(tǒng)各類功率波動性負荷中對電壓特性影響最大的負荷。其不利影響主要包括有功功率和無功功率沖擊性快速變化引起的電壓波動和閃變，電弧電阻的非線性導致的電

55、力諧波畸變，以及三相負荷不對稱帶來的供電系統(tǒng)動態(tài)不平衡干擾等。 普通交流電弧爐的冶煉周期約為38h，通常電弧爐的供電電壓為110kV或35kV，經(jīng)特殊設(shè)計的電弧爐變壓器供電，二次側(cè)電極間電壓的典型值在100600V之間。電弧爐的電流控制是通過電弧爐變壓器高壓側(cè)繞組分接頭的切換和電極的升降來實現(xiàn)的。電弧爐所消耗無功功率大，并且無功功率變化量也很大，在電極短路時功率因數(shù)約為0.10.2，在額定運行時約為0.70.85。 10/10/2022954電壓波動與閃變電弧爐的運行周期包括三個階段：熔化期、氧化期和還原期。 (1)熔化期的主要任務(wù)是使爐料迅速熔化。熔化期約為0.52h，但在此期間消耗的電能占

56、一個投運周期總耗電量的60% 70%。 (2)氧化期的主要任務(wù)是脫磷及去氣、去夾雜。 (3)還原期的主要任務(wù)和操作是脫氧、脫硫、調(diào)整溫度和調(diào)整成分。圖4-21給出了電弧爐負荷運行周期示意圖(是一種間歇式?jīng)_擊功率負荷). 10/10/2022964電壓波動與閃變4.6電壓波動和閃變的測量目前國際上有代表性的三種原理類型的閃變測量儀器:日本的閃變儀英國的ERA電弧爐閃變測量儀IEC和UIE推薦的閃變儀。 IEC閃變測量方法 一、電壓波動的同步檢測法調(diào)制波解析式的一般表達式為 若調(diào)幅波電壓為單一頻率的正弦波形，則 10/10/2022974電壓波動與閃變式中，m稱為調(diào)制指數(shù)， m1。按照同步檢測方法

57、，可將調(diào)制波電壓自乘求平方，得到 10/10/2022984電壓波動與閃變?nèi)绻?.0535 Hz的帶通濾波器濾除其中的直流分量和工頻及以上頻率的分量，并且考慮到，由于實際上的調(diào)制指數(shù)m1，因此，濾波后便可實現(xiàn)解調(diào)，獲得近似加權(quán)的調(diào)幅波電壓：已知相對電壓變動值為 ，并且假定調(diào)幅波為正弦函數(shù)波形，則有可以得到用相對電壓變動d參量表示的表達式 以上各函數(shù)的變化波形，可參見圖4-28（b）所示的仿真波形。 10/10/2022994電壓波動與閃變10/10/20221004電壓波動與閃變 二、IEC閃變測量環(huán)節(jié)分析 圖4-28（a）我國國家標準在參考了IEC標準后推薦采用的閃變儀簡化原理框圖。圖4

58、-28 （a）給出的閃變測量環(huán)節(jié)總體上可分為三部分： 第一部分為電壓輸人適配調(diào)整，由圖中框1組成，兩個主要部分，即一個輸人電壓適配器和一個自檢信號發(fā)生器。第二部分模擬視覺系統(tǒng)模型，即燈-眼-腦反應(yīng)鏈的頻率響應(yīng)特性，主要由圖中框2、框3和框4組成；框2模擬燈的作用和特性。通過平方解調(diào)器分離出與調(diào)幅波幅值成比例的電壓波動量。該量反映了燈照度變化與電壓波動的關(guān)系，可采用被測信號自乘求平方來實現(xiàn)。 框3模擬人眼的視覺頻率選擇特性。它由兩個級連濾波器，即帶通濾波器和視感度加權(quán)濾波器，以及一個測量范圍選擇器構(gòu)成。 10/10/20221014電壓波動與閃變其中，帶通濾波器 (通頻帶為0.0535Hz)的功

59、能是消除平方解調(diào)后電壓信號中的直流分量和載波倍頻分量。具體設(shè)計時，采用一階高通濾波器抑制直流分量，并采用截止頻率為35Hz的6階巴特沃斯低通濾波器濾除載波工頻成分及其以上的頻率分量。所謂視感度加權(quán)濾波器就是覺察率為50的閃變視感度一頻率特性的具體實現(xiàn)。即按照幅頻特性對視感度頻率范圍內(nèi)的調(diào)幅波信號分別取不同的加權(quán)系數(shù)（如對應(yīng)8 .8Hz調(diào)幅波信號，其增益為1，而其他頻率信號的加權(quán)系數(shù)都小于1）。 K（s）乘積的第一項對應(yīng)二階帶通濾波器，第二項為有一個零點和兩個極點的補償環(huán)節(jié)，分別為 10/10/20221024電壓波動與閃變其中測量范圍選擇器的作用是為了提高測量靈敏度而設(shè)置的?？?模擬人腦神經(jīng)對

60、視覺反映的非線性和記憶效應(yīng)，由平方和積分濾波兩個環(huán)節(jié)組成。其中，平方器模擬了人眼-腦覺察過程的非線性，而具有積分功能的一階低通濾波器起著平滑平均作用，模擬人腦的存儲記憶效應(yīng)。框4的輸出為瞬時閃變視感度S（t），即視覺對燈閃的瞬時感覺水平。第三部分為測量到的瞬時閃變視感度的統(tǒng)計分析，由框5組成。 框5為在線統(tǒng)計分析結(jié)果輸出級。利用數(shù)字信號處理器，對框4輸出的瞬時閃變水平進行大量的概率統(tǒng)計計算和記錄。并且按照第3節(jié)介紹的累積概率函數(shù)CPF作統(tǒng)計評估，最后給出實測計算得到的 和 10/10/20221034電壓波動與閃變圖4-29所示是對上述各個環(huán)節(jié)的總結(jié)，并且可以作為基于MATLAB工具軟件的閃變