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1、电力系统中暂态电能质量问题 摘要：暂态电能质量问题日益突出,越来越受到关注。文中阐述了暂态电能质量的概念及其特征，并提出了相应改善措施，以供参考。关键词：电力系统暂态电能质量中图分类号：F253.3文献标识码：A前言随着电力市场化的逐步推进以及工业自动化、国民经济信息化的发展,一方面,配电网中非线性负荷对电网的电能质量构成了严重的威胁另一方面,配电网中诸如计算机等用电设备对系统干扰更加敏感,它们对电能质量提出了高可靠性、高暂态恒定性、高可控性的要求。因此,暂态电能质量问题成为当前国内外研究的热点之一。一、暂态电能质量问题暂态电能质量问题主要包括脉冲型的暂态电能质量问
2、题和振荡型的暂态电能质量问题。脉冲型暂态电能质量问题是指电压、电流或两者在稳态情况下发展突然、非工频且单方向（正或负极性）性质的变化，例如雷击电流脉冲暂态过程造成的电能质量问题。振荡型暂态电能质量问题是指电压、电流或两者在稳态情况下发生突然、非工频且正级性和负极性两方面的变化。根据IEEE7的划分，暂态电能质量问题主要包括以下几类：1电压暂降是指在工频情况下电压或电流的有效值效降低至0.1p.u，且持续时间在0.5个周波到1min，易发生电压骤降的场合有：系统故障、启动重负荷或大容量的电动机等。电压骤降按持续时间可以分为瞬时、即时和暂时，其三个特征量是幅值变化、持续时
3、间与相位移动。2电压暂升即在工频情况下电压或电流的有效值升高至1.1~1.8p.u.，且持续时间在0.5个周波到1min，易发生电压骤升的场合有：系统故障（例如单相对地故障情况下的非故障相电压）、或对大容量电容器充电。3电压中断即供电电压或负荷电流降低到0.1p.u.，以下且持续时间不超过1min。易发生电压中断的场合有：系统故障、设备故障、控制误动、电压骤降发展成中断（如变电所重合闸）。电压缺口持续时间小于0.5个周期的周期性电压扰动，电压缺口主要是电力电子装置由一相换至另一相时，参与换相的电路瞬时短路造成的，它使电压波形在一个周期内有超过两个的过零点，与电压缺口有
4、关的频率分量很高，采用谐波分析仪测量很困难。74瞬时脉冲（Transients，也称瞬时突波）即在两个稳态之间的一种在极短时间内发生的现象或数量变化，它可以是任一极性的单方向脉冲，也可以是发生在任一极性的阻尼震荡的第一个尖峰。电压波动指电压的有规则波动，其幅值通常不超过0.9~0.1p.u。暂态电能质量问题虽然持续时间很短，但会对敏感用户造成巨大的甚至不可挽回的损失，其中影响许多用户设备正常运行最严重的暂态电能质量问题是电压跌落和电压中断。电压暂降已成为影响许多设备，尤其是电子类设备正常工作的严重因素，而且不同类型，甚至同类型但不同的品牌的用电设备对电压暂降的敏感度差
5、异也很大。这表明电压暂降所造成的危害与设备自身的特性以及用户的要求密切相关。例如，对配电网的调速电机，当电压低于70%，持续时间超过6个周波时，电机将被迫切除，而对于一些精细加工中的电机，当电压低于90%，持续时间超过3个周波时，电机就会被跳闸而退出运行。对于日常工作和家庭中的计算机，当电压低于60%，持续时间超过几个周波时，计算机工作将受到影响，如数据丢失等。二、基于D-FACTS技术的改善方法1动态电压恢复器动态电压调节器(DVR)是串联在线路上的,DVR通过串联变压器在馈线上以电压叠加的方式注入配电系统,用于消除系统对负荷侧的不利影响。DVR使用低耗的IGBT或
6、IGCT等固态可关断器件。当系统电压出现突然下降(或上升)时,DVR能快速反应,7通过串联变压器向系统注入3个与系统同频的单向交流电压分量,其幅值为正常电压与故障电压之差。通过控制注入电压分量的幅值和相位来实现DVR与系统间的有功、无功双向交换,并将其控制在预设的范围之内,其响应速度可在几ms之内。根据电压相位的不同,DVR控制分为同相电压补偿控制和最小能量补偿控制。而且,DVR与配电系统间的无功交换是在DVR内部发生的,无需交流无功装置,如电抗器、电容器等。与DVR交流侧所交换的有功功率必须在其直流侧配备外部电源或储能装置。决定DVR成本的是补偿电压最大值和负荷电流
7、值。根据统计,在最大补偿值为正常电压的30%时(即DVR的额定容量是负荷功率的30%),大约可消除95%以上的扰动事件。由于出现电压骤降时,相电压的相位也会出现很大的变化,这给补偿参考信号的检测、计算造成了困难。因此,快速可靠的补偿电压参考信号检测技术是DVR的关键。2静止无功发生器(D-STATCOM)D-STATCOM用以调节电压和系统功率因数,用于动态非线性负载,如电弧炉等。它是采用GTO(或IGBT、IGCT)构成的自换相变流器,它把逆变器电路看成是一个产生基波和谐波电压的交流电压源,控制补偿器基波电压大小与相位可改变基波无功电流的大小与相位
