电压波动与闪变分解
经常被混淆的电压波动与电压闪变
经常被混淆的电压波动与电压闪变
电压闪变与波动，两个形影不离的兄弟，经常一起出现在我们的视野中。
闪变外向，我们可以从外表觉察到它的变化，而波动则偏内向，心理活动丰富。
除此以外，它们之间还有什幺不同之处呢？
一、电压波动的概念及计算方式
电压波动是指电网内电压有规则的变动，或是变化幅度倍数在0.9~1间的
随机变化。
电压波动可以通过电压方均根值曲线来描述，电压变动d和电压电压变动频度r则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压波动d的定义表
达式为
二、电压闪变的概念及计算方式
闪变是人眼对灯光亮度变化所引起刺激的不稳定感。
即，人对亮度变化的不适感。
闪变严重度则由UIE-IEC闪变测量方法定义，以参数、评估闪变烦扰强度。
其中，短闪变是衡量短时间（目前若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值，基本记录周期为10min；长闪变则由短时间闪变值推算出，反映长时间（若
干小时）闪变强弱的量值，其基本记录周期为2h。
根据IEC 61000-4-5:1996制造的IEC闪变测试仪是目前国际上通用的测量闪变的仪器，其简化原理框图如图1所示。
图1 闪变测试仪简化原理框图
“平方一阶滤波”输出的反映了人的视觉对电压波动瞬时闪变感觉水平，进。
电压波动、闪变与抑制
11．3．2电压波动和闪变的估算
1．电压波动的测量和估算 当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值
曲线U(t)的测量，对电压变动进行评估，单次电压变动可通过 系统和负荷参数进行估算。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为 和 时，可用下式计算电压变动。
电动机回路等值电抗为 X st X LR X st。M，根据阻抗分压原理
可得电动机起动时母线的额定标么值为
U
* B
X st ∥ X L X kB X st ∥ X L
U
* S
S kB
S kB S st
QL
U
* S
（11-22）
式中
（11-23）
式中， 、 、 、 分别为电动机起动电流倍数、额定 功率、运行效率、功率因数。
的总阻抗（包括供电系统，电炉变压器和内阻电抗器、短网阻
抗），R为回路的总电阻（以可变的电弧电阻RA为主），P+jQ
为复功率。当R变化时，电弧炉运行的功率P、Q按半圆轨迹移
动，其直径 所示
为理想的最大短路容量(R=0)，如图11-8(b)
电弧炉电压变动计算电路如图11-8所示。
电弧炉电压变动计算电路如图11-8所示。图11-8 (a)为电 弧炉等值电路单线图，图中U0为供电电压，X0为电弧炉供
电动机起动时，电动机端电压为：
（11-24） 电动机起动时，母线的电压波动或电压突降为：
（11-25）
可见电抗越大，则母线电压波动越小，电动机起动时电动 机端电压越低。这表明，在电动机供电回路串接电抗器可以 抑制母线电压波动，但电动机起动转矩亦相应降低。
电压波动与闪变
配电网闪变监测：EN50160
IEC61000-3-11:2000。
对额定电流为16A至75A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪变的限制
中、低压电网(35kV以下)的闪变限制标准：EN50160:1999。 中、高压电网(35kV以上)的闪变技术报告：IEC61000-3-7。
电压源 闪变仪
EUT 被测设备
或电压幅值不超过0.9～1.1的一系列随机变化。
闪变：人眼对照度波动的一种主观感觉。
如果电压幅值变化达到0.5%，每秒钟6到8次，将引起明显的闪变。 闪变算法：由IEC61000-4-15标准定义。由统计学上的“灯－眼－脑”模 型计算，该模型反映了大多数人如何受闪烁的白炽灯影响。 波动与闪变测量的分类范围：电压有效值的变动范围在±10%之内。
起重机：配电网电压波动与闪变
基本测量：
Pst：10分钟短时闪变。1.0的读数将引起50%的人能感觉到的闪变。 Plt：2小时长时间闪变的统计描述。
F430：提供瞬时闪变(PF5)的趋势图
通过比较瞬时闪变(PF5)的趋势与电压、电流有效 值趋势的关系，可以查明导致闪变现象的电压事件。 电弧炉：配电网电压波动与闪变
● 电压波动与闪变并不会影响电气设备(如计算机及控制设备、电动机等)的正常工作。 但其引发的照明灯光闪烁现象，可能会刺激人的视感神经。
2 电气测量技术基础知识与应用 2007年9月
Company Confidential
电压波动与闪变：测量内容与限值
测量项目(IEC61000-4-15)
[电压变动] •Dc：相对的稳态电压变动 •Dmax：最大相对电压变动 •d(t)：相对的电压变动 [闪变] •Pst：短时间闪变，观测时间为10分钟。 •Plt：长时间闪变值，观测时间为2小时。 由12个短时闪变值 “Pst”来计算。
风力发电引起的电压波动和闪变解析
风力发电引起的电压波动和闪变解析摘要：并网风电机组在运行的过程中，无论是机组的持续运行，亦或是机组运行过程中出现的切换，都会诱发电压波动以及闪变的情况。
而电压波动以及闪变，往往也会不利于电网质量的维系。
所以在风力发电机组运行过程中，重视对风力发电机组运行过程中电压波动以及闪变的管控，降低其发生概率，有助于确保风力发电的效果。
本文在观点研究上，就当前风力发电导致的电压波动以及闪变的成因进行了评估，并结合原因的分析，提出在风力发电过程中实现电压波动和闪变的控制措施。
通过本文观点分析，为更好保障风力发电的效果提供经验分享和借鉴。
关键词：风力发电；电压波动；闪变目前，在市场中，风电机组并网运行成为一种常态。
但是考虑到在风力发电过程中，其往往会有较高的电压波动以及闪变现象出现，为此对于风力发电可能给电网质量管控带来的问题也吸引了行业专家和学者的关注。
在这个过程中，考虑到风资源本身有较高的不确定性，加上风电机组在运行过程中，其由于自身运行特性的影响，往往会导致风电机组在发电表现上，会有波动的输出功率存在，这也必然会对电网的电能品质和发电效益带来负面、消极的影响。
常见的问题诸如电压偏差的存在，或是诱发电压波动、闪变等情况。
结合目前风力发电的运行现状，以及其对电网质量的影响表现来说，其中两个核心的影响因素就是电压波动以及闪变情况。
1.关于电压波动和闪变所谓电压波动，指的是在供电过程中，由于多方面因素的影响，导致电压发生较大的变动，或是在电力输送过程中工频电压包络线出现的一种周期性的变化。
闪变，则指的是人对灯光照度波动的一种主观视觉感受。
通常来说，人能够感受到的照东波动范畴是0.05-30Hz，在6-12Hz区间十四行就是闪变敏感频率范畴。
在进行闪变的评价上，一般采取的啤酒给你家指标主要是短时间或是长时间分别对应的闪变值。
在进行短时间闪变值的计算和分析上，既要充分考虑到电压波动导致白炽灯照度发生的对应改变，怕同时还要坚固人眼以及大脑对白炽灯照度波动产生视感。
电力系统中的电压波动与闪变分析
电力系统中的电压波动与闪变分析随着社会的发展和人们对电能的需求日益增长，电力系统的稳定运行成为当代社会的关键问题之一。
在电力系统中，电压波动和闪变是影响电网质量的两个重要指标。
本文将从发生原因、影响和监测方法等方面，对电压波动和闪变进行深入分析。
一、电压波动的发生原因及其对电力系统的影响电压波动是指电网的电压值在一段时间内发生周期性变化或剧烈变化的现象。
其主要原因可以归结为负载变化、电源设备故障、电网故障以及不良的电能质量等。
其中，负载变化包括电力系统内部负载波动和连接到电网中的各种设备的负载波动。
电源设备故障主要指发电机、变压器等电力系统核心设备的故障导致的电压波动。
而电网故障则是由于输电线路、开关设备等发生故障造成的。
电压波动对电力系统的影响是多方面的。
首先，电压波动会引起设备工作的不稳定，甚至会导致设备的损坏。
其次，电压波动还会对电力系统内的其他设备产生连锁反应，从而引发更大范围的故障，严重影响电网的安全稳定运行。
此外，电压波动还会对用户的电子设备产生不利影响，如导致计算机死机、数据丢失等。
二、电压闪变的发生原因及其对电力系统的影响电压闪变是指电网的电压在短时间内发生剧烈变化的现象，其主要原因包括突然的负载变化、电源故障、电弧炉、电动机启动等。
与电压波动相比，电压闪变对系统的影响更为剧烈。
电压闪变对电力系统的影响主要体现在以下几个方面。
首先，电压闪变会导致设备的故障和损坏，尤其是对于对电压波动和闪变较为敏感的设备，如电子设备和精密仪器。
其次，电压闪变还会造成系统负荷的不稳定，从而影响到电网的供需平衡，甚至引发不对称工作，导致更大的电力系统故障。
三、电压波动和闪变的监测方法和解决方案为了确保电力系统的稳定运行，减少电压波动和闪变对设备和用户的负面影响，需要采用科学的监测方法和相应的解决方案。
1.监测方法目前，常用的电压波动和闪变监测方法包括采用数字记录仪、负载模拟法和数学建模等。
数字记录仪是一种高精度的仪器设备，能够实时记录电压的变化情况，并生成相应的波形图和统计图，以供后续分析和处理。
电压波动和闪变
电能质量电压波动和闪变Power quality—Voltage fluctuation and flickerGB12326—2000代替GB12326—1990前言本标准是电能质量系列标准之一，目前已制定颁布的电能质量系列国家标准有：《供电电压允许偏差》（GB 12325—1990）；《电压允许波动和闪变》（GB 12326—1990）；《公用电网谐波》（GB/T 14549—1993）；《三相电压允许不平衡度》（GB/T 15543—1995）和《电力系统频率允许偏差》（GB/T 15945—1995）。
本标准参考了国际电工委员会（IEC）电磁兼容（EMC）标准IEC 61000-3-7等（见参考资料），对国标GB 12326—1990进行了全面的修订。
和GB 12326—1990相比，这次修订的主要内容有：1）将系统电压按高压（HV）、中压（MV）和低压（LV）划分，分别规定了相关的限值，以及对用户指标的分配原则。
2）将国标中闪变指标由引用日本ΔV10改为IEC的短时间闪变P st和长时间闪变P lt 指标，以和国际标准接轨，并符合中国国情。
3）将电压波（变）动限值和变动频度相关联，使标准对此指标的规定更切合实际波动负荷对电网的干扰影响。
4）将原标准中以电压波（变）动为主，改为以闪变值为主（原标准中ΔV10均为推荐值），以和国际标准相对应。
5）对于单个用户闪变允许指标按其协议容量占总供电容量的比例分配，并根据产生干扰量及系统情况分三级处理（原标准中无此内容），既使指标分配较合理，又便于实际执行。
6）引入了闪变叠加、传递等计算公式，高压系统中供电容量的确定方法以及电压变动的计算和闪变的评估等内容，并给出一些典型的实例分析。
7）对IEC 61000-4-15规定的闪变测量仪作了介绍，并作为标准的附录A，以利于测量仪器的统一。
8）整个标准按国标GB/T1.1和GB/T1.2有关规定作编写。
原标准名称的引导要素“电能质量”英译为“Power quality of electric energy supply”改为国际上通用的“Power quality”，并将本标准名称改为《电能质量电压波动和闪变》。
电压波动和闪变
对国家相关电能质量标准的理解与综述1 电压波动和闪变范围本标准适用于交流50Hz 电力系统正常运行方式下，由波动负荷引起的公共连接点电压的快速变动及由此可能引起人对灯光闪烁明显感觉的场合。
1.1 定义：（1）电压波动（voltage fluctuation ）电压方均根值（有效值）一系列的变动或连续的改变（2）电压方均根值曲线R.M.S. voltage shapeU （t ）每半个基波电压周期方均跟值（有效值）的时间函数（3）电压变动relative voltage changed电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差，以系统标称电压的百分数表示。
（4）电压变动频度rate of occurrence of voltage changesr单位时间内电压变动的次数（电压由大到小或由小到大各算一次变动）。
不同方向的若干次变动，如间隔时间小于30ms ，则算一次变动。
1.2电压波动的测量和估算电压波动可以通过电压方均根值曲线U （t ）来描述，电压变动d 和电压变动频度r 则是衡量电压波动大小和快慢的指标。
电压变动d 的定义表达式为： %100⨯∆=NU U d 式中：△U----电压方均根值曲线上相邻两个极值电压之差。
U N ----系统标称电压。
当电压变动频度较低且具有周期性时，可通过电压方均根值曲线U （t ）的测量，对电压波动进行评估。
单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。
当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化率分别为△P i 、 △Q i 时，可用下式计算： %1002⨯∆+∆=Ni L i L U Q X P R d 式中R L 、X L 分别为电网阻抗的电阻电抗分量。
在高压电网中，一般X L ＞＞ R L 则式中：S SC ---考察点（一般为PCC ）在正常较小方式下的短路容量。
在无功功率的变化量为主要成分时（例如大容量电动机启动），可采用以下两式进行粗略估算对于平衡的三相负荷：%100⨯∆≈sci S S d 式中：△S i ---三相负荷的变化量。
电压波动与闪变
电压波动与闪变电压波动与闪变一、电压波动与闪变的定义电压波动就是电压均方根值一系列相对快速变动或连续改变的现象，其变化周期大于工频周期（20ms）。
电压波动造成灯光照度不稳定（灯光闪烁）的人眼视感反应称为闪变，换言之，闪变反映了电压波动引起的灯光闪烁对人视感产生的影响；电压闪变是电压波动引起的结果，它不属于电磁现象。
电压闪变与常见的电压波动不同。
（1）电压闪变是指电压形上一种快速的上升及下降，而波动指电压的有效值以低于工频的频率快速或连续变动。
（2）闪变的特点是超高压、瞬时态及高频次。
如果直观地从波形上理解，电压的波动可以造成波形的畸变、不对称，相邻峰值的变化等，但波形曲线是光滑连续的，而闪变更主要的是造成波形的毛刺及间断。
二、电压波动与闪变的检测方法由于电压波动是电压有效值的快速变动，它的波形是工频电压的调幅波。
因此，闪变测试首先是通过检波的方法将波动信号从工频电压中分离出来。
目前国内外电压波动的检测方法有三种，即平方检测、整流检测和有效值检测。
对三种检测方法，论文予以分析、比较，最终确定选用平方检测法的改进法，即本文采用同步电压和小波多分辨率分析检测电压闪变信号。
并对小波分解和同步检波对波动信号的检测文中加以说明。
常用的几种闪变仪中电压波动的检测方法，可归结为由上式解调出调幅波v = mcos ?t，介绍如下。
2.1 平方检波法IEC 推荐的闪变仪采用平方检测方法，即由u (t)、u (t)2和v (t)的波形图例，如图3－1 所示。
经过0.05~35Hz 的带通滤波器滤去直流分量和工频及以上的频率分量，便可以检测出调幅波即电压波动分量，其输出2.2 整流检波法英国ERA 闪变仪采用整流检测的方法。
图3-2（a）所示的电压u ( t )经过整流的波形g ( t )如图3-2(c)所示。
理论上，将g(t)可看成u(t)乘以幅值为±1、频率为工频的矩形波p(t)。
p(t)的波形图如图3-2(b)所示。
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v
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2 m
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F
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0.35U
m2 d
电弧炉用电特性分析
由于电弧炉炼钢在
技术经济上的优越性， 工业生产采用交流电 弧炉已日益增多，单 台容量也不断增大， 因此电弧炉对供电系 统的干扰也愈加突出-交流电弧炉是供电系 统各类功率波动性负 荷中对电压特性影响 最大的负荷。
其不利影响主要包
括有功功率和无功功 率冲击性快速变化引 起的电压波动和闪变， 电弧电阻的非线性导 致的电力谐波畸变， 以及三相负荷不对称 带来的供电系统动态 不平衡干扰等。
电压波动与闪变概述
闪变觉察率超过50％，则说明半数以上的实验观察者 对电压波动有明显的或难以忍受的视觉反映。 三、瞬时闪变视感度S（t） 为反映人的瞬时闪变感觉水平，用闪变强弱的瞬时值随时 间变化来描述，即瞬时闪变视感度S（t）。它是电压波动 的频度、波形、大小等综合作用的结果，其随时间变化的 曲线是对闪变评估衡量的依据。 通常规定闪变觉察率F＝50%为瞬时闪变视感度的衡量单位， 对应的称之为S（t）＝1觉察单位。 若s（t）＞1觉察单位，说明实验观察者中有更多的人对灯光 闪烁有明显感觉，则规定为对应闪变不允许水平。
式中，m称为调制指数， m＜1。按照同步 检测方法，可将调制波电压自乘求平方， 得到
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4
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8
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F
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U
IEC闪变测量方法
一、电压波动的同步检测法 调制波解析式的一般表达式为
u(t) [U m v( F t)] cos N t
若调幅波电压为单一频率的正弦波形，则
v( F t ) Vm cos F t
IEC闪变测量方法
u(t)
Um[1
Vm Um
cosFt]cosNt
Um[1
mcosFt]cosNt
电压波动与闪变产生原因
在实际运行中，由
于波动性负荷功率因 数低，无功功率变动 量相对较大，并且功 率变化过程快，所以 波动性负荷是引起电 压波动的主要原因。
（1）电弧炉等波动性负 荷则会引起供电点出 现连续电压波动，并 且是无规律的随机电 压波动；
（2）轧钢机和绞车等负 荷的电动机频繁启动 和焊机等负荷的间歇 通电，会引起时常电 压波动，并且是有一 定规律的周期电压波 动。
通常，这个变化值远小于大部分电气设备 敏感限制，因此只在少数情况下才会发生 运行上的问题。
电压波动与闪变概述
• 电压波动波动值计算 电压闪变是电压波动的一种特殊反映 电 压变动量遵循下面规律:
在10 kV 以上系统中, 由于R 远小于X , 故有
电压波动与闪变概述
ΔQ——无功功率的冲击量，Mvar; Sk——本电弧炉供电母线最小短路容量，MVA。
电压波动与闪变
The Voltage Fluctuation and Flicker
电压波动与闪变
1）电压波动与闪变概述 2）电压波动与闪变产生原因 3）电压波动与闪变的危害 4）电压波动与闪变的测量 5）电压波动与闪变的抑制措施
电压波动与闪变概述
电压波动定义 波动幅值不超过10%的周期性电压变动。
电压波动与闪变的抑制措施
（1）提高供电电源的电压等级，以提高与电 网公共连接点的短路容量，使其对电网的 影响限制在允许的范围内；
（2）采用SVC装置，使其多项指标限定在允 许的范围内。
采用SVC装置抑制闪变原理
TCR 型静止无功功率补偿装置原理图
采用SVC装置抑制闪变原理
由于电容器C 为固定值, 所以超前的无 功功率QC 为固定值, 当负载滞后而无功功 率QF变化时, 可以连续控制滞后无功功率 QL , 使( QC- QL) 变化。即不管负载的无功 功率QF 如何变化, 总要使由系统供给的无 功功率QS= QF + QL - QC≈常数, 以限制电 压的闪变。
电压波动与闪变概述
二、闪变觉察率F 依据IEC推荐的实验条件，采用不同波形、频
率、幅值的调幅波并以工频电压为载波向工频 230V、60W白炽灯供电照明，闪变觉察率为
F C D 100% A B C D
式中 A——没有觉察的人数；B——略有觉察的人数； C——有明显觉察的人数；D——难以忍受的人数。
不良影响； （5）导致电子仪器和设备、计算机系统、自动控制
生产线以及办公自动化设备等工作不正常，或受 到损坏。 （6）导致以电压相位角为控制指令的系统控制功能 紊乱，致使电力电子换流器换相失败等。
电压波动与闪变的测量
目前国际上有代表性的三种原理类型的 闪变测量仪器: 1、日本的闪变仪 2、英国的ERA电弧炉闪变测量仪 3、IEC和UIE推荐的闪变仪。
采用SVC装置抑制闪变原理
TCR是由一对相反 极性并联的晶闸管(串) 和控制的电抗器串联 组成。
一般用控制角α来 表示晶闸管(串)的触发 瞬间，它是从电压过 零点到触发时刻的角 度，它的大小决定了 流过电抗器电流f的大 小，相当于改变电抗 器的电抗值。
2mm2 8
cos 2(N
F
)t
U 2mm 2
cos(2N
F )t
U 2mm 2
cos(2N F )t
IEC闪变测量方法
由于实际上的调制指数m＜1，因此，滤
波后便可实现解调，获得近似加权的调幅
波电压：
v
'
(t
)
m
U
2 m
cos
F
t
U
m
(Vm
cos
F
t
)
通过相关换算，可以得到用相对电压变
动d参量表示的表达式：
电压波动与闪变产生原因
此外，还有下列故障可能引起闪变 (1)系统发生短路故障,引起电网电压波动和 闪变； (2)系统设备自动投切时产生操作波的影响, 如备用电源自动投切,自动重合闸动作等； (3)系统遭受雷引起的电网电压波动等。
电压波动与闪变的危害
（1）照明灯光闪烁，影响人的视觉； （2）电视机画面不稳定； （3）电动机的转速不稳定； （4）对电压波动较敏感的工艺过程或试验结果产生
从上式知，电压波动值与负荷的无功功率变动 量成正比，与公共连接点的短路容量成反比。 这是计算电压变动的基本公式。
电压波动与闪变概述
一、闪变定义
电光源的亮度或光谱分布随时间波动造 成的不稳定视觉感受。换言之，闪变是指 人视觉系统在光源光照强度变化时产生的 不适应。
闪变现象由两种要素构成，即造成光照 强度变化的电压波动以及感受这些变化的 人。