电压波动与闪变的测量分析_杨洪耕

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由 于 电 压 变 动 幅 值 远 小 于 工 频 幅 值 $- 种 方 法 都能检测出稳定的正弦电压波动信号 $ 但平方检测 法适合用数字信号处理的方法实现 ! 这 - 种方法都是检测单一频率调制信号 ! 在处 理时变的非正弦电压波动信号可能带来误差! 另 外 $用 数 字 方 式 获 取 电 压 波 动 分 量 时 $因 频 率 变 化 产生的频谱泄漏会影响精度 ! 利用小波变换的时频 局部 特 征 抽 取 电 压 波 动 信 号 的 检 测 方 法 也 在 研 究 中 %($2&$ 这类方法能从非正弦电压波动中分解出多个 频率的正弦电压波动分量 ! 但如何建立不同非正弦 分量的波形系数仍是难题 ! 在确定不同时段的 ) 值后 $用统计方法计算短 时闪变 *’;’
余各项 $通过隔直和滤波 $则
由表 # 看出 $ 电压变动限值与该电压的频度 ( 电 压等级有关 ! 对随机性不规则的电压变动 $ 按 A2 > 概率大值衡量 "表 # 中打星号值 #! 由于中压 (高压电 网应考虑上级电网对下级的传导作用$其闪变限值随电 压增高变小 ! 中压电网所有用户为同电压级 $即在不 考虑对低压用户的传递影响时$可用表 ! 括号内的值! 波动用户接入电网的基本要求是按其用户协议 容量占公共联接点供电容量的比例 $从公共联接点总 的电压波动和闪变限值中合理分配指标 ! 同时考虑 实际情况允许作一些调整 ! 国标 BC #!-!3*!555 给 出了 - 级评估方法 $ 包括小用户的自然接入 ( 按用户 协议容量占公共联接点供电容量的比例分配指标 ( 低背景水平条件下适当放宽限值等 $ 这里不再累述 !
有关手册中查到! 其他非正弦波难以给出波形系 数 ’可 以 比 对 它 相 应 的 频 率 分 量 ’在 矩 形 波 与 正 弦 波之间选取 ! 现有的闪变仪从其工作原理来说 ’仍是 针对正弦电压波动的测定 ’ 将电压波形看作是工频 电 压 为载波 " 其电压的均方根值或峰值受以正弦电 压变动量作为调幅波的调制 ! 其对电压变化的数学 描述为 #% & (#)& > * # $@ + ABC ! ) &ABC !,) 式中 *’!, 分别为工频载波电压的幅值和角频率 ( + ’! 分别为调幅波电压的幅值和角频率 ! 目前 ’国内外的闪变仪测量电压变动的方法有以 下 & 种)
收稿日期 !%!!& . !’ . $$ ( 修回日期 !)##* + #, + )-
!" 平方检测法 ’ 这是 +,- 推荐方法 ! 将电压变
化进行平方运算后 ’ 再经过解调滤波器得到电压波
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动信号 ! 由公式 "!# 两边平方 $ 有
电 力 自 动 化 设 备
并且计算 ! ? 的长时闪变值 *@; 为
" # # &$ # # & #$ & %# # & *<%8 式中 % # # & 是频率为 # 的电压变动 (& # # & 是视感度 系数 ( $ # # & 是波形系数 ! & # # &> ! >$ 觉察单位的 ?<? :; 正弦电压变动 ! >$ 觉察单位的 ’ :; 正弦电压变动 $ # # &> ! >$ 觉察单位的 ?<? :; 正弦电压变动 ! >$ 觉察单位的非正弦电压变动 如 ?<? :; 的 *<%8 5 正 弦 电 压 变 动 被 定 为 $ 个 闪变单位即 ! >$ ! 矩形波 " 三角波的波形系数可从 !>
!
引言
电压波动与闪变由波动负荷产生 ! 交直流电弧
炉 " 电弧焊机 " 工业轧机 " 绞车 " 电力牵引机车等是产 生这类电能质量问题的扰动源 ! 根据电压波动与闪变的国家标准 "# $%&%’(%)** # 参考国际电工委员会电磁兼容标准 +,- ’$***.&./ 制定 &’ 电压波动是指每半个基波电压周期均方根
闪变值 电压等级
经过带通滤波便可从上式右侧第二项检测出电
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D4 #<5 5<)
F4 5<A"#<5 # 5<:"5<) #
G4 5<) 5<3
!! # ! ""#" !& # %&’ ! " "3 # " $ % #" 有 效 值 检 测 法 $ 这 是 日 本 "4#5 闪 变 仪 使 用 的方法 ! 对式 "- # 两边在工频周期求均值并减去直 流分量 #! 6 !$ 考虑右边第二项的积分结果远大于其
$$%
6
电压波动与闪变测量方法
国际通用的测量闪变的仪器 ’首先测出电压变动
的幅值和频率 ’ 由此推算闪变的觉察单位 ! 为
值的一系列变动或连续的改变 ! 其每一次改变称作 电压变动 ’以标称基波电压的百分比表示 ! 衡量电压 变动的量是幅度和频度 # 指每秒 " 每分钟或每小时电 压变动的次数 &’ 频度在数值上是频率的 % 倍 ! 电压变动不同于电压偏差 ’电压变动反映了基波 包络线波峰与波谷之间的每一次差值 (电压偏差是指 基波包络线波峰与波谷相对于标准基波电压的变化 量 ’ 通常取 $* 012 内的平均值 $3%! 电压变动与电压凹陷#或电压 骤 降 &的 区 别 在 于’在电压变动中其幅度不超过标准供电电压的
! ""#! 将 ! ""# 分解为傅里叶级数 $则 !""# !""#" ! # $ ! & # %&’ ! " $ ! " !! # %&’ ! ! ’" $) #
压变动分量 " 含衰减系数 #$ 即
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表 ! 电力系统公共联接点闪变限值 JKL<! J?M V@8%WMT @8=8;’ K; PQQ 89 R&SMT ’U’;M=
Hale Waihona Puke 4$* 5 $6%( 而电压凹陷中电压下降的幅值低于标准供
电电压 7* 5 甚至达到 6* 5 以下 ! 当供电电压下降 到额定值的 6 5 以下时 ’ 称为电压中断 $%’&%! 闪变是人对光线照度波动的主观视感 ’即人的视 觉所觉察到的由电压波动引起的光线变化 ! +,- 以 试验观察者 8* 5 闪变觉察率作为瞬时闪变的衡量 单位 ! 闪变较为敏感的频率范围大约在 ’ 96% :; ’ 并 与波形有关 ! 这样 ’ 闪变值应理解为一定频率 " 波形 与强度这 & 种要素支配的电压变动水平的综合评 估 ’ 并用持续一段时间的统计结果表示 ! 闪变不仅通过白炽灯照度变化对人的视 觉 " 精 神产生影响 ’ 与闪变有关的电压波动同样影响到电
另外 ! 公式 "$ %所描述的电压变化可分解为
"!$%
’%’%
对于环状电网 ! 可以借助于电网导纳矩阵与迭 加原理 $ 这一方法类似于电网短路电流计算 ! 闪变 源用等值电压源 #0 代替 ! 并在对应节点产生闪变电 流 )0$ 同步电机根据波动频率用暂态电抗或次暂态 电抗代替 ! 其余电网元件亦用阻抗或电抗代替 $ 除 闪变源外 ! 所有其他电压源对地短路 , 电流源对地开 路 $ 这样 ! 闪变源 #0 与电网各节点电压波动的关系 能用节点导纳矩阵描述 & !2 ’ $ 1!! - 1!# - 1!2 ’$ !#! ’ $
- / $ 的 # 个扰动电压源施加在该点 $ 考虑电力系统 元件是线性的 !则电压波动的传递可看作是式 )%-%右
第 %" 卷第 ( 期 %!!" 年 $ 月
电 力 自 动 化 设 备
,HIAJK1A LBMIK FNJB0OJ1B2 ,PN1Q0I2J
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电能质量问题的研究和技术进展 !四"
# ## 电压波动与闪变的测量分析
杨洪耕 !肖先勇 !刘俊勇
"四川大学 电气信息学院 !四川 成都 ’$**’8# 摘要 ! 首先明确电压波动与闪变的一般定义 $ 描述了它们的计算公式和测量方法及国标的考核要 求 $ 提出用电网分析原理计算电压波动与闪变在电网中传递的方法 ! 推导出电压波动传递系数与 闪变传递系数 $ 根椐工频范围高压电网电抗占优的特征 !证实电压波动与闪变和频率近似无关 $ 因 此 !简化了计算并且不失其有效性 $ 关键词 ! 电压波动 % 闪变 % 传递系数 中图分类号 ! DE /’$(DE 7% 文献标识码 ! F 文章编号 ! 6))’ . ’)G/ "%))" ##$ . )))6 . )G 气设备 ’例如) *<6 = * ! 的电压均方根值变动会使生产 的 精 密 产 品 质 量 受 到 损 失 $3%( 电 视 机 或 监 视 器 画 面 闪烁 " 抖动 ( 电动机转速不均匀 ’ 影响电机寿命和产 品质量等 !
表 # 电力系统公共联接点供电电压变动限值
JKL<# J?M N&@;KOM %?K9OM @8=8;’ K; PQQ 89 R&SMT ’U’;M=