電壓跌落

一般來講,暫態(tài)電能質(zhì)量問題主要指:電壓跌落、電壓驟升、短時(shí)斷電等。,電壓跌落定義為供電電壓有效值快速下降到額定值的90%一10%,持續(xù)時(shí)間為.05個(gè)周波一1分鐘。在同樣的持續(xù)時(shí)間下,電壓有效值快速上升到額定值的110%一180%,則定義為電壓驟升。如果持續(xù)時(shí)間超過了l分鐘,則認(rèn)為是電壓偏低或電壓偏高。短時(shí)斷電定義為完全喪失電力供應(yīng),持續(xù)時(shí)間至少為1.5個(gè)周波。電壓跌落問題由于發(fā)生的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于短時(shí)斷電,即使幾百公里以外的故障,也有可能引起本地的電壓幅值跌落,己經(jīng)上升為目前國(guó)際上電能質(zhì)量問題關(guān)注的焦點(diǎn)。

電壓跌落基本信息

中文名 電壓跌落 外文名 Voltage drop

在電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落故障時(shí)會(huì)造成雙饋電機(jī)定子磁鏈的振蕩,使得定子磁鏈中出現(xiàn)較大的直流暫態(tài)分量 ,對(duì)不對(duì)稱電網(wǎng)故障還會(huì)使其含有負(fù)序暫態(tài)分量。由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速通常較高,較高的轉(zhuǎn)速相對(duì)于定子磁鏈中的直流分量和負(fù)序分量而言均形成較大的轉(zhuǎn)差頻率 ,這勢(shì)必導(dǎo)致轉(zhuǎn)子電路中電壓、電流的升高,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)子側(cè)變流器保護(hù)動(dòng)作甚至使其燒壞 。

電網(wǎng)電壓跌落所激起的雙饋電機(jī)電磁過渡過程進(jìn)行定量分析的基礎(chǔ), 其中不難看出: 雙饋電機(jī)的電磁過渡過程不僅受定子電壓 usd 和 u sq的影響 ,而且還受轉(zhuǎn)子側(cè)所施加電壓 u rd 和 u rq的影響 ,而轉(zhuǎn)子側(cè)電壓則由轉(zhuǎn)子側(cè)變流器的具體控制策略決定 。

電壓跌落造價(jià)信息

市場(chǎng)價(jià) 信息價(jià) 詢價(jià)
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 市場(chǎng)價(jià)
(除稅)
工程建議價(jià)
(除稅)
行情 品牌 單位 稅率 供應(yīng)商 報(bào)價(jià)日期
高壓跌落橫擔(dān) 品種:角鋼橫擔(dān);說明:Ф190桿;規(guī)格(mm):∠70×7×1700; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

科易

13% 寧夏億利泰電力設(shè)備有限責(zé)任公司
跌落保險(xiǎn)橫擔(dān) 品種:跌落保險(xiǎn)橫擔(dān);規(guī)格(mm):63×6×1800;表面處理:鍍; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

浩川

13% 銀川浩川電力設(shè)備有限公司
跌落開關(guān)橫擔(dān) ∠63*6*1600 查看價(jià)格 查看價(jià)格

13% 廣西躍進(jìn)電氣有限公司
跌落開關(guān)橫擔(dān) ∠63*6*1600 查看價(jià)格 查看價(jià)格

13% 南寧市魯武電力設(shè)備有限公司
復(fù)合跌落 品種:隔離開關(guān);說明:好;規(guī)格型號(hào):HRW5-35KV/200A; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

大信天宇

13% 寧夏大信天宇電力器材有限公司
跌落開關(guān) 品種:跌落開關(guān);規(guī)格型號(hào):RW11-10/100A; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

天正

個(gè) 13% 天津市天正華北機(jī)電銷售有限公司
跌落開關(guān) 品種:跌落開關(guān);規(guī)格型號(hào):RW11-10F/200A; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

天正

個(gè) 13% 天津市天正華北機(jī)電銷售有限公司
跌落開關(guān) 品種:跌落開關(guān);額定流(A):200;說明:鑄件;規(guī)格型號(hào):RW3-200A; 查看價(jià)格 查看價(jià)格

德力西

13% 海口浩龍貿(mào)易有限公司
材料名稱 規(guī)格/型號(hào) 除稅
信息價(jià)
含稅
信息價(jià)
行情 品牌 單位 稅率 地區(qū)/時(shí)間
木工 600mm 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)·月 深圳市2010年7月信息價(jià)
木工 600mm 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)·月 深圳市2010年5月信息價(jià)
木工 600mm 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)·月 深圳市2010年4月信息價(jià)
木工 600mm 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)·月 深圳市2010年6月信息價(jià)
木工刨床 刨削寬度單面600 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年4季度信息價(jià)
木工刨床 刨削寬度單面600 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年2季度信息價(jià)
木工刨床 刨削寬度單面600 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年2季度信息價(jià)
木工刨床 刨削寬度三面400 查看價(jià)格 查看價(jià)格

臺(tái)班 汕頭市2012年2季度信息價(jià)
材料名稱 規(guī)格/需求量 報(bào)價(jià)數(shù) 最新報(bào)價(jià)
(元)
供應(yīng)商 報(bào)價(jià)地區(qū) 最新報(bào)價(jià)時(shí)間
電壓變送器 電壓變送器|1支 1 查看價(jià)格 廣東春雷環(huán)境工程有限公司 廣西  玉林市 2017-12-05
電壓并列裝置 電壓并列裝置|1套 1 查看價(jià)格 中建普聯(lián)    2014-08-01
跌落式斷熔器 跌落式斷熔器|0組 1 查看價(jià)格 東莞市東城豐茂機(jī)電 廣東  江門市 2009-12-18
電壓轉(zhuǎn)換 LW8-10YH3/3|1個(gè) 2 查看價(jià)格 四川威特電力設(shè)備有限公司 四川   2018-01-25
電壓轉(zhuǎn)換 LW8-10YH3/3|1個(gè) 1 查看價(jià)格 重慶華美電氣有限公司 四川   2018-01-09
電壓 QSM1QS90、 225型(3極)|7167個(gè) 1 查看價(jià)格 澳洲奇勝電器(北京)有限公司 北京  北京市 2015-12-16
電壓 QSM1QS90、800型(4極)|2815個(gè) 1 查看價(jià)格 澳洲奇勝電器(北京)有限公司 北京  北京市 2015-12-02
電壓 QSM1QS90 、100型(3極)|2224個(gè) 1 查看價(jià)格 澳洲奇勝電器(北京)有限公司 北京  北京市 2015-10-24

研究發(fā)現(xiàn) : 電網(wǎng)故障發(fā)生時(shí)雙饋電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)能夠?qū)ζ潆姶胚^渡過程產(chǎn)生較大的影響 ,為此將分 2 種極端情況對(duì)雙饋電機(jī)的電磁過渡過程受其運(yùn)行狀態(tài)影響的特性進(jìn)行深入研究 。

1 忽略電流環(huán)動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)

在電網(wǎng)電壓跌落時(shí),為了迫使轉(zhuǎn)子側(cè)電流保持為其初始值不變 ,則轉(zhuǎn)子側(cè)必須施加頻率為轉(zhuǎn)速頻率 ω r 的附加電壓, 以抵消該頻率反電動(dòng)勢(shì)的作用, 從而保持轉(zhuǎn)子電流不變。通過電網(wǎng)電壓跌落過程中定子電流表達(dá)式( 3) 和轉(zhuǎn)子電壓表達(dá)式( 2) 的運(yùn)算不難發(fā)現(xiàn): 為保持轉(zhuǎn)子電流不變,所需對(duì)轉(zhuǎn)子施加的端電壓的最大值不僅受電網(wǎng)電壓跌落程度的影響 , 而且也受雙饋電機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的影響,具體影響關(guān)系可用加以描述 。故障發(fā)生時(shí)刻雙饋電機(jī)定子側(cè)與電網(wǎng)之間交換的有功電流和無功電流的大小也對(duì)維持轉(zhuǎn)子電流不變所需施加的轉(zhuǎn)子端電壓的最大值具有一定影響 。

對(duì)于相同的電壓跌落度而言, 超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)比次同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行狀態(tài)更難控制,即需要轉(zhuǎn)子側(cè)變流器輸出更高的轉(zhuǎn)子端電壓; 但無論是超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行還是次同步轉(zhuǎn)速運(yùn)行, 轉(zhuǎn)速越接近同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)時(shí), 由于需要控制的轉(zhuǎn)子電壓相對(duì)較低,因而轉(zhuǎn)子電流的控制相對(duì)較為容易; 在相同轉(zhuǎn)速的情況下, 電網(wǎng)電壓跌落度越大,對(duì)轉(zhuǎn)子電流控制時(shí)所需轉(zhuǎn)子端電壓也就越大 , 對(duì)轉(zhuǎn)子電流的控制也就越困難 。在雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速和定子電壓跌落度不變的情況下 , 為對(duì)雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子電流進(jìn)行控制, 所需施加的轉(zhuǎn)子端電壓隨故障發(fā)生時(shí)刻的定子有功電流的增大幾乎呈線性增加, 而隨無功電流的增加幾乎呈線性減小。這一現(xiàn)象表明 :在電網(wǎng)電壓跌落發(fā)生時(shí), 對(duì)重載雙饋電機(jī)的控制比輕載時(shí)困難,而對(duì)無功功率的情況恰好相反, 即雙饋電機(jī)從定子進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)比從轉(zhuǎn)子進(jìn)行勵(lì)磁時(shí)控制更加容易 。

2 轉(zhuǎn)子端電壓保持穩(wěn)態(tài)值不變時(shí)

在分析雙饋電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)其過渡過程的影響時(shí) , 還可從另一極端情況即轉(zhuǎn)子端電壓保持其穩(wěn)態(tài)值不變時(shí), 考察雙饋電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)其電磁過渡過程中轉(zhuǎn)子電流峰值的影響。首先在相同運(yùn)行狀態(tài)下 ,考察故障發(fā)生時(shí)雙饋電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度以及電壓跌落度對(duì)其電磁過渡過程中轉(zhuǎn)子電流峰值的影響 。

在相同功率和轉(zhuǎn)子電壓保持其穩(wěn)態(tài)值不變的條件下, 在電壓跌落所激起的雙饋電機(jī)電磁過渡過程中, 轉(zhuǎn)子電流的尖峰值隨轉(zhuǎn)速的升高略有增加,而隨電壓跌落度的增大其值有較大幅度的增加 。同樣, 可以分析雙饋電機(jī)定子側(cè)與電網(wǎng)之間交換的有功功率和無功功率對(duì)其電磁過渡過程中轉(zhuǎn)子電流峰值的影響 。

在相同電壓跌落度、相同轉(zhuǎn)速且轉(zhuǎn)子端電壓保持其穩(wěn)態(tài)值不變的條件下, 在電壓跌落所激起的雙饋電機(jī)電磁過渡過程中 ,轉(zhuǎn)子電流尖峰值隨著定子有功電流的增加而增加 ,而隨著定子無功電流的增加而減小 。

目前國(guó)內(nèi)外有關(guān)電壓跌落本身的研究主要集中在以下幾個(gè)方面:引起電壓跌落的原因分析,電壓跌落特征量監(jiān)測(cè)方法的研究,電壓跌落控制裝置的研究,電壓跌落在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中傳播特性的研究,電壓跌落預(yù)估方法的研究。系統(tǒng)凹陷域分析是計(jì)算出系統(tǒng)中發(fā)生會(huì)引起所關(guān)心的公共連接點(diǎn)(point of common coupling, PCC)節(jié)點(diǎn)電壓幅值跌落至低于設(shè)定電壓值的故障范圍,它將為該節(jié)點(diǎn)連接的敏感負(fù)荷遭受電壓跌落影響的可能性提供分析依據(jù),是電壓跌落評(píng)估中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。因此,對(duì)系統(tǒng)的凹陷域進(jìn)行分析與研究具有重要意義 。

對(duì)電壓跌落凹陷域進(jìn)行評(píng)估的主要方法有:臨界距離法、故障點(diǎn)法、直接法、系統(tǒng)重構(gòu)法、解析法等。傳統(tǒng)的電壓跌落評(píng)估方法或多或少均存在計(jì)算速度慢、精度低以及不適合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)。臨界距離法算法簡(jiǎn)單,評(píng)估精度高,但僅適用于放射形網(wǎng)絡(luò)。故障點(diǎn)法能夠計(jì)及各種故障類型和故障分布特性,但需要對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行大量的仿真或短路計(jì)算,缺乏故障點(diǎn)位置和數(shù)量選取的依據(jù),因此,故障點(diǎn)法不能滿足復(fù)雜系統(tǒng)的電壓跌落評(píng)估要求。直接法通過對(duì)支路殘壓方程的二次插值得到電壓跌落的凹陷域,但計(jì)算過程中往往出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣不可逆、系統(tǒng)等值參數(shù)無法求解的情況。系統(tǒng)重構(gòu)法本質(zhì)上是對(duì)直接法的一種拓展,但對(duì)于大規(guī)模電路,其重構(gòu)過程過于復(fù)雜。解析法通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)故障殘壓得出評(píng)估結(jié)果,具有精度高、理論成熟、能夠計(jì)及對(duì)稱和不對(duì)稱故障類型的特點(diǎn),但該方法只考慮單點(diǎn)故障未考慮系統(tǒng)發(fā)生多重故障的情形,且忽略了故障電阻的影響 。

電壓跌落常見問題

  • 跌落保險(xiǎn)

    清單套控制開關(guān),定額套用桿上變配電設(shè)備安裝 跌落式熔斷器

  • 為什么高壓跌落開關(guān)老掉

      高壓跌落開關(guān)老掉的原因是合閘時(shí)未能到位或未合牢靠,熔斷器上靜觸頭壓力不足,造成觸頭燒傷或者熔管自行跌落。   跌落式開關(guān)是10kV/12KV配電線路分支線和配電變壓器最常用的一種短路保護(hù)開...

  • abb高壓跌落開關(guān)價(jià)格有誰清楚?

    abb跌落開關(guān)一般300—400元, 跌落式開關(guān)是10kV/12KV配電線路分支線和配電變壓器最常用的一種短路保護(hù)開關(guān),它具有經(jīng)濟(jì)、操作方便、適應(yīng)戶外環(huán)境性強(qiáng)等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于10kV/12KV配電...

隨著風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的不斷擴(kuò)大 ,電力部門對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)提出如電網(wǎng)頻率控制 、無功功率和電網(wǎng)電壓控制、低電壓穿越( LVRT)控制以及電能質(zhì)量控制等要求。對(duì)雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言 ,雙饋電機(jī)定子與電網(wǎng)直接相連接的特殊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使其轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)變流器僅能對(duì)雙饋電機(jī)實(shí)施部分控制, 并且雙饋電機(jī)定子電壓方程又具有欠阻尼特性 , 這樣在電網(wǎng)發(fā)生如電壓跌落等運(yùn)行狀態(tài)變化時(shí), 必將在雙饋電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生電磁過渡過程 ,在電網(wǎng)電壓深度跌落時(shí)甚至造成雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子回路過流或過壓。過去風(fēng)力發(fā)電在電網(wǎng)中的容量相對(duì)較小 ,因此 ,在電網(wǎng)發(fā)生擾動(dòng)時(shí) ,風(fēng)力發(fā)電機(jī)所采取的多是脫網(wǎng)自我保護(hù)措施。然而, 當(dāng)風(fēng)力發(fā)電容量與常規(guī)電廠容量相比不可忽略時(shí), 如果在電網(wǎng)出現(xiàn)故障的情況下,所有風(fēng)力發(fā)電機(jī)都同時(shí)脫離電網(wǎng),而不能像常規(guī)能源那樣對(duì)電網(wǎng)提供頻率和電壓的支撐, 將會(huì)給電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行帶來不利的影響。近年來這一問題的嚴(yán)重性已經(jīng)被認(rèn)識(shí)到: 為了使風(fēng)力發(fā)電能夠得到大規(guī)模的應(yīng)用 ,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生的電壓跌落故障在一定范圍內(nèi)時(shí), 風(fēng)力發(fā)電機(jī)不僅不能脫離電網(wǎng)而且還要像常規(guī)電能那樣向電網(wǎng)提供有功功率(頻率)和無功功率( 電壓)支撐 。

為了滿足電力系統(tǒng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 LV RT 要求,目前主要采用主動(dòng)式撬棒( active crow bar) 保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 LV RT 運(yùn)行。這一控制策略盡管可以實(shí)現(xiàn)雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的LVRT 運(yùn)行, 但也存在其不可避免的不足之處, 如一旦撬棒電路動(dòng)作, 雙饋電機(jī)將從電網(wǎng)吸收無功勵(lì)磁功率 ,不利于電網(wǎng)電壓的恢復(fù) ,而且 2 種不同運(yùn)行狀態(tài)之間的切換需要精密設(shè)計(jì)的復(fù)雜動(dòng)作邏輯, 否則可能會(huì)引起較大的過渡過程 。鑒于此 , 目前已有文獻(xiàn)對(duì)多種不同的 LV RT 技術(shù)進(jìn)行了研究, 如基于短暫中斷( S TI)技術(shù)的 LVRT 控制策略、基于雙饋電機(jī) 暫態(tài)磁 鏈補(bǔ)償 技術(shù)的 LVRT 控制策略、基 于 能 量 管 理 技 術(shù) 的 LVRT 控 制 策略、基于雙饋電機(jī)定子電壓動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制的LVRT 控制策略、基于提高轉(zhuǎn)子電流環(huán)動(dòng)態(tài)控制增益的 LVRT 控制策略] 等。以上報(bào)道的控制策略盡管均能夠在一定程度上提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的 LV RT 能力 ,但并沒有對(duì)阻礙實(shí)現(xiàn)雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī) LVRT 功能的因素 ,即雙饋電機(jī)的電磁過渡過程進(jìn)行深入全面的分析 。

雙饋電機(jī)在受到電網(wǎng)電壓擾動(dòng)時(shí) ,在定子電路中產(chǎn)生以時(shí)間常數(shù) τ s 衰減的直流暫態(tài)分量 ,與此同時(shí) ,也在轉(zhuǎn)子電路中產(chǎn)生以同樣時(shí)間常數(shù)衰減且頻率為轉(zhuǎn)速頻率 ω r 的交流暫態(tài)分量; 而轉(zhuǎn)子電路狀態(tài)的變化將使轉(zhuǎn)子電流中出現(xiàn)以時(shí)間常數(shù) τ r衰減的暫態(tài)直流分量 , 并且這一直流分量又會(huì)在定子電路中感應(yīng)出頻率為轉(zhuǎn)速頻率 ω r 且以同樣時(shí)間常數(shù) τ r 衰減的交流暫態(tài)分量 。由于定 、轉(zhuǎn)子電路之間的耦合作用,在定子電路和轉(zhuǎn)子電路中還會(huì)出現(xiàn)更高頻率的諧波分量, 但因其幅值相對(duì)較低,暫不考慮 。

通過對(duì)電網(wǎng)電壓跌落過程中雙饋電機(jī)內(nèi)部的電磁過渡過程的分析 ,深刻剖析了雙饋電機(jī)內(nèi)部的電磁過渡過程,揭示了電磁過渡過程的衰減特性和諧波特性。在此基礎(chǔ)上分析了雙饋電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)其電磁過渡過程的影響, 分析表明 ,電網(wǎng)電壓跌落所激起的雙饋電機(jī)的電磁過渡過程不僅受故障發(fā)生時(shí)定子側(cè)有功功率和無功功率的影響 ,而且受雙饋電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的影響 。

電壓跌落文獻(xiàn)

動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器電壓跌落檢測(cè) 動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器電壓跌落檢測(cè)

格式:pdf

大?。?span id="m4uacm0" class="single-tag-height">171KB

頁數(shù): 4頁

評(píng)分: 4.4

動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器中常用d-q變換法實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓跌落,但是它的檢測(cè)精度和實(shí)時(shí)性易受到三相不平衡情況下負(fù)序分量和低通濾波器的影響。提出一種改進(jìn)的檢測(cè)方法,首先對(duì)三相電壓進(jìn)行微分運(yùn)算,構(gòu)造線性方程組實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)電壓中的正、負(fù)序分量分離,再對(duì)正序分量進(jìn)行d-q變換,消除負(fù)序分量的干擾,最后使用高截止頻率低通濾波器濾除其他頻次干擾,減少系統(tǒng)延時(shí)。理論分析和仿真試驗(yàn)都驗(yàn)證了其可行性。

立即下載
電壓跌落及其抑制 電壓跌落及其抑制

格式:pdf

大?。?span id="lyxcpwg" class="single-tag-height">171KB

頁數(shù): 3頁

評(píng)分: 4.3

電能質(zhì)量的電壓跌落問題正日益被關(guān)注,為此對(duì)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量中電壓跌落問題進(jìn)行研究,分析電壓跌落的原因、傳播過程及對(duì)電力系統(tǒng)的危害,并在此基礎(chǔ)上對(duì)電壓跌落進(jìn)行了分類,提出了評(píng)估指標(biāo)及應(yīng)對(duì)電壓跌落問題的措施。

立即下載

摘要:電壓跌落問題已成為影響電能質(zhì)量的一個(gè)重要因素。如何提高動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量,抑制系統(tǒng)電壓跌落對(duì)敏感電力用戶的干擾已成為急需解決的問題。隨著高壓大功率開關(guān)器件的出現(xiàn),基于電力電子技術(shù)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)成為解決上述問題的有效手段。實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)是動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)中最關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié),它們實(shí)現(xiàn)的效果好壞從根本上決定了動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)能否取得令人滿意的效果。本文對(duì)目前常用的檢測(cè)手段和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和深入的分析。最后,本文還介紹了現(xiàn)今已推出的幾種動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置,并對(duì)其性能做了詳細(xì)的比較。

關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量電壓跌落動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)

1 引言

隨著基于計(jì)算機(jī)和微處理器的敏感型用電設(shè)備在電力系統(tǒng)中的大量投入使用,電力用戶對(duì)配電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的要求不斷提高。目前,配電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題主要包括電壓浪涌、電壓跌落以及瞬時(shí)供電中斷。

研究表明,電壓跌落問題已成為影響許多用電設(shè)備正常、安全運(yùn)行的最嚴(yán)重的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題之一。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,電壓跌落將引起廠家的產(chǎn)品質(zhì)量下降,甚至導(dǎo)致全廠生產(chǎn)過程中斷,從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,如何抑制電壓跌落對(duì)敏感電力用戶的干擾、提高配電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量,已成為擺在電力研究人員面前的十分迫切的問題。

傳統(tǒng)的調(diào)壓手段,如改變有載調(diào)壓變壓器的變比、投切并聯(lián)補(bǔ)償電容器等,因其響應(yīng)速度慢,控制不精確,故對(duì)抑制電壓跌落問題無能為力。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于高壓大功率開關(guān)器件的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)的出現(xiàn)將為解決電壓跌落問題提供新的手段。該技術(shù)利用電力電子開關(guān)器件的高速開斷特性,通過向系統(tǒng)注入相應(yīng)的補(bǔ)償分量來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的電壓、電流、無功潮流等參數(shù)的動(dòng)態(tài)跟隨。

目前,動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)已引起國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注,而該技術(shù)中最為關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié):實(shí)時(shí)檢測(cè)評(píng)估技術(shù)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)的工作原理及實(shí)現(xiàn)策略則更是成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)目前常用的實(shí)時(shí)檢測(cè)手段和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和深入的分析。最后,本文還介紹了現(xiàn)今已推出的幾種動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置,并對(duì)其性能做了詳細(xì)的比較。

2 電壓跌落概述

電壓跌落(sags,又可稱dips)是指在某一時(shí)刻電壓的幅值突然偏離正常工作范圍,經(jīng)很短的一段時(shí)間后又恢復(fù)到正常水平的現(xiàn)象。目前,多數(shù)文獻(xiàn)都用跌落的幅值和持續(xù)時(shí)間來作為描述電壓跌落的特征量,但對(duì)幅值大小和持續(xù)時(shí)間的界定范圍還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如,在IEEE電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電壓跌落特征量的界定范圍是幅值標(biāo)么值在0.1~0.9之間,持續(xù)時(shí)間為半個(gè)周期至1分鐘;而IEC標(biāo)準(zhǔn)則用跌落前后電壓的差值與正常電壓的百分比來描述電壓跌落的深度,持續(xù)時(shí)間限定為半個(gè)周期至幾十秒。此外,有的文獻(xiàn)把電壓相位偏移角和發(fā)生頻率也作為描述電壓跌落的特征量。

惡劣的天氣條件是引起電壓跌落的主要原因。統(tǒng)計(jì)表明60%以上的電壓跌落都和惡劣的天氣(如雷擊、暴風(fēng)雨)有關(guān)。系統(tǒng)故障,尤其是系統(tǒng)單相對(duì)地故障是造成電壓跌落的另一個(gè)重要原因。當(dāng)電力系統(tǒng)輸電線路發(fā)生故障時(shí),該線路上甚至幾百米開外的電力用戶依然會(huì)受到影響,其正常工作狀態(tài)受到干擾。此外,一些大負(fù)荷(如大電機(jī)、煉鋼電弧爐等)突然啟動(dòng)時(shí)伴隨的電流嚴(yán)重畸變現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致該負(fù)荷所連接的母線電壓發(fā)生跌落。

可見,由于一些非人力所能及的因素的存在,電壓跌落現(xiàn)象是不可能從根本上加以消除的。因此,要想較好的解決電壓跌落問題,則必須從系統(tǒng)和負(fù)荷兩方面考慮,一方面要防患于未然,抑制不利因素對(duì)系統(tǒng)的影響,盡可能的降低系統(tǒng)電壓跌落發(fā)生的可能性,提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量;另一方面是當(dāng)供電電壓跌落現(xiàn)象發(fā)生后積極采取補(bǔ)救措施,把電壓跌落的持續(xù)時(shí)間限制在幾個(gè)周期之內(nèi),避免或減少其對(duì)敏感電力用戶的干擾。由于篇幅有限,本文將側(cè)重于討論后一種補(bǔ)救措施的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

3 檢測(cè)技術(shù)

考慮到電壓跌落發(fā)生的隨機(jī)性和快速性,要使動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置具有良好的實(shí)時(shí)控制效果,首先要解決的是在保證能對(duì)裝置的控制信號(hào)(通常為電壓、電流)在一定檢測(cè)準(zhǔn)確度的前提下實(shí)現(xiàn)快速跟蹤檢測(cè)問題。

目前可用于檢測(cè)電壓跌落并且可兼顧動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)性和檢測(cè)準(zhǔn)確度的方法,主要有基于瞬時(shí)無功功率理論的αβ0變換方法、dq0變換方法和小波分析法。下面本文將對(duì)以上幾種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。

3.1 αβ0變換方法或dq0變換方法

隨著配電系統(tǒng)中各類非線性負(fù)荷的不斷增加和電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,它所引起的電網(wǎng)電壓的畸變問題日益嚴(yán)重。在這種背景下,基于平均值基礎(chǔ)上定義的傳統(tǒng)無功功率理論因其只適用電壓、電流均為正弦波的特性而不能滿足要求。為此,人們提出了瞬時(shí)無功功率理論,即首先把電壓、電流的瞬時(shí)值通過坐標(biāo)變換,然后在新坐標(biāo)系下獲得瞬時(shí)無功功率、瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無功電流的定義。該理論不僅適用于正弦波,也適用于任何非正弦波和任何過渡過程情況,它是傳統(tǒng)無功功率理論的推廣和延伸。

從三相電路瞬時(shí)無功功率理論的推導(dǎo)過程中可以看出:在新坐標(biāo)系下定義的瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率的交直流分量與abc坐標(biāo)系下的基波、諧波、正序、負(fù)序、零序的電壓和電流之間相互作用的各個(gè)分量有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系,故通過此對(duì)應(yīng)關(guān)系可以方便的實(shí)時(shí)檢測(cè)到電網(wǎng)的諧波、無功電流及電壓、電流的各種畸變分量。

αβ0變換方法與dq0變換方法所選取的變換坐標(biāo)系不同,故兩種方法實(shí)現(xiàn)起來各有優(yōu)缺點(diǎn)。αβ0變換方法是把a(bǔ)bc坐標(biāo)系變換到靜止的αβ0坐標(biāo)系,其變換矩陣為常數(shù)矩陣,故該方法實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單,但只適用于系統(tǒng)電壓為三相正弦對(duì)稱且負(fù)載對(duì)稱的情況,否則將存在比較大的檢測(cè)誤差。dq0變換方法是把a(bǔ)bc坐標(biāo)系變換到同步旋轉(zhuǎn)的dq0坐標(biāo)系中,其變換矩陣為時(shí)變?nèi)蔷仃?。為運(yùn)用該方法,通常都需要一個(gè)與電網(wǎng)工頻同步的三角函數(shù)發(fā)生器,故實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜,但該方法能適用于任意非正弦、非對(duì)稱三相電路。

另外,采用這兩種變換方法,要想得到基波有功電壓、電流分量時(shí)都需要低通濾波環(huán)節(jié),這將導(dǎo)致檢測(cè)的快速性受到一定程度的影響。為解決這一問題,對(duì)dq0變換方法改進(jìn),通過引入標(biāo)準(zhǔn)電壓幅值和選取合適的Park變換初始角,在利用Park正變換提取補(bǔ)償量的過程中省去了低通濾波器環(huán)節(jié)。但是,如何選取合適的Park變換初始角卻存在相當(dāng)?shù)碾y度,故該方法還需要進(jìn)一步的深入研究。

3.2 小波分析方法

長(zhǎng)期以來,傅立葉變換作為最經(jīng)典的信號(hào)處理手段在電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用,但由于其缺乏空間局部性,時(shí)間窗長(zhǎng),故對(duì)諸如電壓跌落、電壓驟升等電能質(zhì)量的突變信號(hào)和非平穩(wěn)信號(hào)的檢測(cè)無能為力。而近年來發(fā)展起來的小波分析方法則為電能質(zhì)量突變信號(hào)的檢測(cè)提供了新的思路。

小波分析方法是一種窗口大小固定但形狀可改變的時(shí)頻局部化分析方法,它在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率,而在高頻部分具有較低的頻率分辨率和較高的時(shí)間分辨率,所以有“數(shù)學(xué)顯微鏡”之美稱。由于電壓跌落的發(fā)生時(shí)刻和恢復(fù)時(shí)刻通常都對(duì)應(yīng)著電壓信號(hào)的奇異點(diǎn),即在這兩個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)電壓波形都會(huì)出現(xiàn)細(xì)小的突變,而小波變換本身對(duì)信號(hào)的奇異點(diǎn)特別敏感,所以通過小波變換可將信號(hào)的細(xì)小突變放大并顯示出來,從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓跌落的精確檢測(cè)和定位。  

目前小波分析方法在電能質(zhì)量突變信號(hào)的定位、檢測(cè)及識(shí)別領(lǐng)域取得了一定的成就。利用信號(hào)的突變奇異點(diǎn)可用小波變換模的局部極大值來表征的特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓跌落發(fā)生及恢復(fù)時(shí)刻的精確定位;也可利用二進(jìn)制離散正交小波方法來對(duì)電網(wǎng)中的各種故障信號(hào)進(jìn)行分析、定位、自動(dòng)識(shí)別和分類;把傅立葉變換方法與小波分析方法結(jié)合,來對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)波形進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與辨識(shí)。

但是,小波分析方法在實(shí)際應(yīng)用中仍存在以下不足:小波變換的分析結(jié)果與小波函數(shù)的選取密切相關(guān),當(dāng)小波函數(shù)選取不當(dāng)時(shí),檢測(cè)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的誤差甚至錯(cuò)誤;小波變換對(duì)各類噪聲和微弱信號(hào)的識(shí)別都非常敏感,魯棒性不好,故在實(shí)際應(yīng)用中必須和其他有效的去噪方法相結(jié)合,因此實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

4 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)是解決電壓跌落問題的最終途徑。依據(jù)采用補(bǔ)償信號(hào)的種類的不同及動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的連接方式的不同,動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)可以分為串聯(lián)電壓補(bǔ)償和并聯(lián)電流補(bǔ)償兩種方式。

4.1 串聯(lián)電壓補(bǔ)償

串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)是面向負(fù)荷的一種補(bǔ)償方式,其核心是指在供電電壓跌落期間,迅速向系統(tǒng)注入幅值、相角和頻率都可控的三相電壓,與供電電壓相串聯(lián),來抵消供電電壓的跌落成分。依據(jù)電壓相位的不同,串聯(lián)電壓補(bǔ)償有三種方式:同相電壓補(bǔ)償、恒相電壓補(bǔ)償和超前相電壓補(bǔ)償。下面本文對(duì)這三種電壓補(bǔ)償方式的原理作一闡明。

假設(shè)系統(tǒng)電壓跌落以前,電源端供電電壓Vs與饋線末端的負(fù)荷電壓VL相等。供電電壓發(fā)生突變,其幅值跌落至VT,并伴隨有θ的相位角偏移。

在同相串聯(lián)電壓補(bǔ)償方法中,補(bǔ)償電壓與系統(tǒng)供電電壓同相位。在該補(bǔ)償方式中,θ′=0,動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置所需提供的補(bǔ)償電壓的幅值與視在功率最小,但卻需提供最大的有功功率。另外,在補(bǔ)償之初,負(fù)荷電壓存在θ的相位角突變,將對(duì)相位突變敏感的電力用戶產(chǎn)生不利影響。

在恒相串聯(lián)電壓補(bǔ)償中,補(bǔ)償電壓等于電壓跌落前后供電電壓的矢量差,即采用該補(bǔ)償方法,負(fù)荷電壓的幅值和相位在補(bǔ)償前后都不發(fā)生變化。但該方法需要提供較大的補(bǔ)償電壓和視在功率,并且若跌落時(shí)供電電壓的相位偏移角θ足夠大,還可能產(chǎn)生無功功率過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象。

超前相電壓補(bǔ)償是通過注入超前供電電壓一定角度的補(bǔ)償電壓,以補(bǔ)償饋線線路感抗壓降,從而減小有功電壓補(bǔ)償分量。與前面兩種方法相比,在相同的故障條件下,該方法所需提供的有功功率分量最小,故又被稱為最小能量注入法。利用該方法,若跌落后供電電壓與負(fù)荷電流同相位(θ′=ψ)時(shí),裝置所需注入的有功功率PC達(dá)到最小值。并且,在UT≥ULcosψ的條件下,若控制補(bǔ)償電壓與負(fù)荷電流IL正交,則可無需注入無功功率。但該補(bǔ)償方法要求注入較大幅值的補(bǔ)償電壓,而且在補(bǔ)償之初將產(chǎn)生比同相電壓補(bǔ)償方法更大的負(fù)荷電壓相位突變角,會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)的電壓波形嚴(yán)重不連續(xù),并可能引起系統(tǒng)振蕩?! ?/p>

從上述分析可見,三種電壓補(bǔ)償方法各有利弊。為此,有些文獻(xiàn)提出了將最小能量注入法與其余兩種電壓補(bǔ)償方法相結(jié)合的方法,以降低裝置的成本并縮小裝置的體積。例如,某提出將同相電壓補(bǔ)償法與最小能量注入法相結(jié)合的思路,即在補(bǔ)償之初采用同相電壓補(bǔ)償法,注入和供電電壓同相位的補(bǔ)償電壓,持續(xù)一段時(shí)間后(為毫秒級(jí)),再逐步增加補(bǔ)償電壓的相位角,直至達(dá)到最小功率補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)停止。與同相電壓補(bǔ)償法相比,在同樣的電壓跌落深度下,該方法可減少向系統(tǒng)注入的能量,但并未解決在補(bǔ)償之初負(fù)荷電壓相位角突變的問題。為了克服這一不足,將恒相電壓補(bǔ)償與最小能量補(bǔ)償相結(jié)合的方法,即在補(bǔ)償之初采用恒相電壓補(bǔ)償法來代替前述方法中的同相電壓補(bǔ)償,從而避免了負(fù)荷電壓的相位角突變,具有較好的實(shí)際應(yīng)用效果。

4.2 并聯(lián)電流補(bǔ)償

并聯(lián)電流補(bǔ)償可用于兩種目的,一是消除大容量負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)伴隨的電流嚴(yán)重畸變現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)的影響,避免公共母線上發(fā)生電壓跌落現(xiàn)象;二是當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落或波動(dòng)時(shí),維持負(fù)荷處的電壓仍在正常工作水平,避免敏感負(fù)荷的正常工作狀態(tài)受到干擾。前者的實(shí)現(xiàn)原理是通過向系統(tǒng)注入與畸變電流分量大小相等、極性相反的補(bǔ)償電流,來消除負(fù)荷電流畸變對(duì)電網(wǎng)的不利影響。由于許多文獻(xiàn)對(duì)其都有詳細(xì)的介紹,故本文不再贅述。下面本文主要對(duì)后一種目的的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

假設(shè)系統(tǒng)源端供電電壓與負(fù)荷側(cè)電壓分別為VS和VL,系統(tǒng)阻抗為ZS=RS+jXS,IS為系統(tǒng)電流,IL為負(fù)荷電流。

當(dāng)源端電壓發(fā)生跌落時(shí),其影響將全部施加到負(fù)荷側(cè),導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)的電壓也必將產(chǎn)生大幅度的下降。

可以通過合理的調(diào)整補(bǔ)償電流IC的大小和相位,利用其在系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生的壓降來抵消電網(wǎng)電壓的跌落或波動(dòng)成分,維持負(fù)荷側(cè)的工作電壓仍在正常水平。

與串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)相比,并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)并不是一個(gè)用于抑制電壓跌落對(duì)敏感負(fù)荷干擾的經(jīng)濟(jì)有效的方法,這是因?yàn)椋涸谙嗤南到y(tǒng)電壓跌落條件下,串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)只需補(bǔ)償系統(tǒng)電壓跌落的部分,而并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)需要對(duì)系統(tǒng)和負(fù)荷兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償,故其向電網(wǎng)注入的能量要遠(yuǎn)大于采用串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)時(shí)注入的能量;并且,由于系統(tǒng)阻抗經(jīng)常改變,很難定量的確定并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)需要提供的補(bǔ)償分量。由于上述原因,所以并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)主要用于消除負(fù)荷電流畸變對(duì)系統(tǒng)的影響,而在需要消除電網(wǎng)電壓跌落對(duì)負(fù)荷的干擾的場(chǎng)合則通常采用串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)。

5 動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置介紹

目前已開發(fā)出來的用于治理電網(wǎng)供電電壓跌落問題的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置主要包括不間斷電源(UPS)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、靜止同步補(bǔ)償器(DSTATCOM)和超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)(SMES)。下面本文對(duì)這些裝置的性能做一個(gè)簡(jiǎn)要的分析。

UPS作為敏感負(fù)荷的備用電源,可有效的消除系統(tǒng)電壓跌落或瞬時(shí)供電中斷對(duì)負(fù)荷的干擾。其工作機(jī)理是:在系統(tǒng)正常供電時(shí),UPS處于后備工作狀態(tài),系統(tǒng)給UPS的儲(chǔ)能電路充電;當(dāng)檢測(cè)到供電電壓發(fā)生擾動(dòng)后,控制系統(tǒng)立刻切斷負(fù)荷與供電系統(tǒng)之間的聯(lián)系,UPS轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài),負(fù)荷由UPS繼續(xù)供電。UPS裝置具有良好的實(shí)時(shí)性,通常從檢測(cè)到電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)至實(shí)現(xiàn)由UPS給負(fù)荷提供電力只需2~4ms(小于1/4個(gè)周期)。但是,UPS的容量有限,一般不超過MW級(jí),故對(duì)于提高大型敏感型工業(yè)用戶的供電質(zhì)量的效果不明顯。此外,UPS的造價(jià)較高,價(jià)格昂貴,這在很大程度上限制了UPS的應(yīng)用范圍。

DVR是用來補(bǔ)償電壓跌落、提高下游敏感負(fù)荷供電質(zhì)量的串聯(lián)補(bǔ)償裝置,其良好的動(dòng)態(tài)性能和成本上的相對(duì)優(yōu)勢(shì)使它成為目前治理供電電壓突降問題的最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。DVR通常安裝在電源與重要負(fù)荷的饋電線路之間。在正常供電狀態(tài)下,DVR處于低損耗備用狀態(tài);在供電電壓發(fā)生突變時(shí),DVR將迅速做出響應(yīng),可在幾個(gè)毫秒內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)與電網(wǎng)同步的三相交流電壓,該電壓與源電網(wǎng)電壓相串聯(lián),來補(bǔ)償故障電壓與正常電壓之差,從而把饋線電壓恢復(fù)到正常值。DVR是一種面向負(fù)荷的補(bǔ)償裝置,其容量通常取決于負(fù)荷的容量和要求補(bǔ)償?shù)姆秶?,由于DVR只需補(bǔ)償系統(tǒng)電壓跌落的缺額部分,故其設(shè)計(jì)容量遠(yuǎn)小于采用UPS補(bǔ)償時(shí)的設(shè)計(jì)容量。目前,某些國(guó)際知名公司已有MVA級(jí)DVR裝置投入運(yùn)行,它們?cè)诒WC大型敏感工業(yè)用戶的電能質(zhì)量方面取得了顯著的成效。DVR的缺陷在于:由于裝置內(nèi)部整流器的影響,DVR必須采用附加的濾波器電路來濾除其輸出電壓中的諧波分量,這使得其成本和體積有所增加。

DSTATCOM是面向系統(tǒng)的補(bǔ)償裝置,它通過向電網(wǎng)的公共耦合點(diǎn)(PCC)注入電流,對(duì)負(fù)荷電流中的諧波分量進(jìn)行補(bǔ)償,從而抑制負(fù)荷的高次諧波、不對(duì)稱、無功及閃變等有害因素對(duì)系統(tǒng)的影響,避免因負(fù)荷電流畸變引起的系統(tǒng)電壓波動(dòng)或跌落現(xiàn)象。它通常安裝在網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷之間,與負(fù)荷相并聯(lián)。DSTATCOM采用并聯(lián)電流補(bǔ)償方式,其輸出電流可以在很大的電壓變化范圍內(nèi)恒定,并且可實(shí)現(xiàn)從感性到容性全范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)節(jié),具有輸出感性無功和容性無功的雙向調(diào)節(jié)能力。與DVR不同,DSTAT-COM采用了多重化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),使得其輸出的諧波含量大大降低,因此無需采用額外的濾波器。

SMES是一種利用超導(dǎo)磁體的低損耗和高儲(chǔ)能密度,通過現(xiàn)代電力電子型變流器與電力系統(tǒng)接口,組成既能儲(chǔ)存電能又能釋放電能的快速響應(yīng)器件。典型的SMES從電網(wǎng)吸收最大功率到向電網(wǎng)輸送最大功率的轉(zhuǎn)變只需幾十毫秒,這使得利用SMES來避免電壓突變和瞬時(shí)停電對(duì)用戶的干擾、抑制電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)波動(dòng),從而改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量、提高供電可靠性成為可能。目前,有關(guān)這方面的研究正在蓬勃開展,并已經(jīng)有微小型的SMES在工業(yè)用戶系統(tǒng)中投入應(yīng)用。盡管SMES的研制已取得了很大的進(jìn)展,但它在部件制造、控制策略、特性研究、運(yùn)行維護(hù)和降低成本等方面還存在相當(dāng)?shù)碾y度大容量大規(guī)模的SMES仍局限于概念設(shè)計(jì),這些因素都使得SMES距真正意義上的實(shí)用還存在著一段很大的距離。

6 結(jié)語

電壓跌落已成為影響現(xiàn)代社會(huì)各用電設(shè)備正常、安全工作的主要干擾,并且成為威脅配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的一個(gè)不可忽視的因素。為避免配電網(wǎng)的供電電壓跌落對(duì)敏感型電力用戶的干擾,采用基于電力電子技術(shù)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)成為一個(gè)必然的選擇。而先進(jìn)的檢測(cè)方法和合理的補(bǔ)償方式的運(yùn)用將能夠使動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)更加如虎添翼,從而使現(xiàn)有的配電網(wǎng)供電質(zhì)量提升到一個(gè)全新水平,為現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展提供良好的保障。

摘要:電壓跌落問題已成為影響電能質(zhì)量的一個(gè)重要因素。如何提高動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量,抑制系統(tǒng)電壓跌落對(duì)敏感電力用戶的干擾已成為急需解決的問題。隨著高壓大功率開關(guān)器件的出現(xiàn),基于電力電子技術(shù)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)成為解決上述問題的有效手段。實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)是動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)中最關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié),它們實(shí)現(xiàn)的效果好壞從根本上決定了動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)能否取得令人滿意的效果。本文對(duì)目前常用的檢測(cè)手段和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的原理及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和深入的分析。最后,本文還介紹了現(xiàn)今已推出的幾種動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置,并對(duì)其性能做了詳細(xì)的比較。

關(guān)鍵詞:電能質(zhì)量電壓跌落動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)

1 引言

隨著基于計(jì)算機(jī)和微處理器的敏感型用電設(shè)備在電力系統(tǒng)中的大量投入使用,電力用戶對(duì)配電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的要求不斷提高。目前,配電網(wǎng)中的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題主要包括電壓浪涌、電壓跌落以及瞬時(shí)供電中斷。

研究表明,電壓跌落問題已成為影響許多用電設(shè)備正常、安全運(yùn)行的最嚴(yán)重的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題之一。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,電壓跌落將引起廠家的產(chǎn)品質(zhì)量下降,甚至導(dǎo)致全廠生產(chǎn)過程中斷,從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,如何抑制電壓跌落對(duì)敏感電力用戶的干擾、提高配電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量,已成為擺在電力研究人員面前的十分迫切的問題。

傳統(tǒng)的調(diào)壓手段,如改變有載調(diào)壓變壓器的變比、投切并聯(lián)補(bǔ)償電容器等,因其響應(yīng)速度慢,控制不精確,故對(duì)抑制電壓跌落問題無能為力。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展,基于高壓大功率開關(guān)器件的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)的出現(xiàn)將為解決電壓跌落問題提供新的手段。該技術(shù)利用電力電子開關(guān)器件的高速開斷特性,通過向系統(tǒng)注入相應(yīng)的補(bǔ)償分量來實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的電壓、電流、無功潮流等參數(shù)的動(dòng)態(tài)跟隨。

目前,動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)已引起國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注,而該技術(shù)中最為關(guān)鍵的兩個(gè)環(huán)節(jié):實(shí)時(shí)檢測(cè)評(píng)估技術(shù)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)的工作原理及實(shí)現(xiàn)策略則更是成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。本文對(duì)目前常用的實(shí)時(shí)檢測(cè)手段和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償方法的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)的闡述和深入的分析。最后,本文還介紹了現(xiàn)今已推出的幾種動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置,并對(duì)其性能做了詳細(xì)的比較。

2 電壓跌落概述

電壓跌落(sags,又可稱dips)是指在某一時(shí)刻電壓的幅值突然偏離正常工作范圍,經(jīng)很短的一段時(shí)間后又恢復(fù)到正常水平的現(xiàn)象。目前,多數(shù)文獻(xiàn)都用跌落的幅值和持續(xù)時(shí)間來作為描述電壓跌落的特征量,但對(duì)幅值大小和持續(xù)時(shí)間的界定范圍還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如,在IEEE電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電壓跌落特征量的界定范圍是幅值標(biāo)么值在0.1~0.9之間,持續(xù)時(shí)間為半個(gè)周期至1分鐘;而IEC標(biāo)準(zhǔn)則用跌落前后電壓的差值與正常電壓的百分比來描述電壓跌落的深度,持續(xù)時(shí)間限定為半個(gè)周期至幾十秒。此外,有的文獻(xiàn)把電壓相位偏移角和發(fā)生頻率也作為描述電壓跌落的特征量。

惡劣的天氣條件是引起電壓跌落的主要原因。統(tǒng)計(jì)表明60%以上的電壓跌落都和惡劣的天氣(如雷擊、暴風(fēng)雨)有關(guān)。系統(tǒng)故障,尤其是系統(tǒng)單相對(duì)地故障是造成電壓跌落的另一個(gè)重要原因。當(dāng)電力系統(tǒng)輸電線路發(fā)生故障時(shí),該線路上甚至幾百米開外的電力用戶依然會(huì)受到影響,其正常工作狀態(tài)受到干擾。此外,一些大負(fù)荷(如大電機(jī)、煉鋼電弧爐等)突然啟動(dòng)時(shí)伴隨的電流嚴(yán)重畸變現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致該負(fù)荷所連接的母線電壓發(fā)生跌落。

可見,由于一些非人力所能及的因素的存在,電壓跌落現(xiàn)象是不可能從根本上加以消除的。因此,要想較好的解決電壓跌落問題,則必須從系統(tǒng)和負(fù)荷兩方面考慮,一方面要防患于未然,抑制不利因素對(duì)系統(tǒng)的影響,盡可能的降低系統(tǒng)電壓跌落發(fā)生的可能性,提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量;另一方面是當(dāng)供電電壓跌落現(xiàn)象發(fā)生后積極采取補(bǔ)救措施,把電壓跌落的持續(xù)時(shí)間限制在幾個(gè)周期之內(nèi),避免或減少其對(duì)敏感電力用戶的干擾。由于篇幅有限,本文將側(cè)重于討論后一種補(bǔ)救措施的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。

3 檢測(cè)技術(shù)

考慮到電壓跌落發(fā)生的隨機(jī)性和快速性,要使動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置具有良好的實(shí)時(shí)控制效果,首先要解決的是在保證能對(duì)裝置的控制信號(hào)(通常為電壓、電流)在一定檢測(cè)準(zhǔn)確度的前提下實(shí)現(xiàn)快速跟蹤檢測(cè)問題。

目前可用于檢測(cè)電壓跌落并且可兼顧動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)性和檢測(cè)準(zhǔn)確度的方法,主要有基于瞬時(shí)無功功率理論的αβ0變換方法、dq0變換方法和小波分析法。下面本文將對(duì)以上幾種方法進(jìn)行詳細(xì)的分析。

3.1 αβ0變換方法或dq0變換方法

隨著配電系統(tǒng)中各類非線性負(fù)荷的不斷增加和電力電子裝置的廣泛應(yīng)用,它所引起的電網(wǎng)電壓的畸變問題日益嚴(yán)重。在這種背景下,基于平均值基礎(chǔ)上定義的傳統(tǒng)無功功率理論因其只適用電壓、電流均為正弦波的特性而不能滿足要求。為此,人們提出了瞬時(shí)無功功率理論,即首先把電壓、電流的瞬時(shí)值通過坐標(biāo)變換,然后在新坐標(biāo)系下獲得瞬時(shí)無功功率、瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無功電流的定義。該理論不僅適用于正弦波,也適用于任何非正弦波和任何過渡過程情況,它是傳統(tǒng)無功功率理論的推廣和延伸。

從三相電路瞬時(shí)無功功率理論的推導(dǎo)過程中可以看出:在新坐標(biāo)系下定義的瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率的交直流分量與abc坐標(biāo)系下的基波、諧波、正序、負(fù)序、零序的電壓和電流之間相互作用的各個(gè)分量有明確的對(duì)應(yīng)關(guān)系,故通過此對(duì)應(yīng)關(guān)系可以方便的實(shí)時(shí)檢測(cè)到電網(wǎng)的諧波、無功電流及電壓、電流的各種畸變分量。

αβ0變換方法與dq0變換方法所選取的變換坐標(biāo)系不同,故兩種方法實(shí)現(xiàn)起來各有優(yōu)缺點(diǎn)。αβ0變換方法是把a(bǔ)bc坐標(biāo)系變換到靜止的αβ0坐標(biāo)系,其變換矩陣為常數(shù)矩陣,故該方法實(shí)現(xiàn)起來比較簡(jiǎn)單,但只適用于系統(tǒng)電壓為三相正弦對(duì)稱且負(fù)載對(duì)稱的情況,否則將存在比較大的檢測(cè)誤差。dq0變換方法是把a(bǔ)bc坐標(biāo)系變換到同步旋轉(zhuǎn)的dq0坐標(biāo)系中,其變換矩陣為時(shí)變?nèi)蔷仃?。為運(yùn)用該方法,通常都需要一個(gè)與電網(wǎng)工頻同步的三角函數(shù)發(fā)生器,故實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜,但該方法能適用于任意非正弦、非對(duì)稱三相電路。

另外,采用這兩種變換方法,要想得到基波有功電壓、電流分量時(shí)都需要低通濾波環(huán)節(jié),這將導(dǎo)致檢測(cè)的快速性受到一定程度的影響。為解決這一問題,對(duì)dq0變換方法改進(jìn),通過引入標(biāo)準(zhǔn)電壓幅值和選取合適的Park變換初始角,在利用Park正變換提取補(bǔ)償量的過程中省去了低通濾波器環(huán)節(jié)。但是,如何選取合適的Park變換初始角卻存在相當(dāng)?shù)碾y度,故該方法還需要進(jìn)一步的深入研究。

3.2 小波分析方法

長(zhǎng)期以來,傅立葉變換作為最經(jīng)典的信號(hào)處理手段在電能質(zhì)量的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)檢測(cè)中發(fā)揮了重要作用,但由于其缺乏空間局部性,時(shí)間窗長(zhǎng),故對(duì)諸如電壓跌落、電壓驟升等電能質(zhì)量的突變信號(hào)和非平穩(wěn)信號(hào)的檢測(cè)無能為力。而近年來發(fā)展起來的小波分析方法則為電能質(zhì)量突變信號(hào)的檢測(cè)提供了新的思路。

小波分析方法是一種窗口大小固定但形狀可改變的時(shí)頻局部化分析方法,它在低頻部分具有較高的頻率分辨率和較低的時(shí)間分辨率,而在高頻部分具有較低的頻率分辨率和較高的時(shí)間分辨率,所以有“數(shù)學(xué)顯微鏡”之美稱。由于電壓跌落的發(fā)生時(shí)刻和恢復(fù)時(shí)刻通常都對(duì)應(yīng)著電壓信號(hào)的奇異點(diǎn),即在這兩個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)電壓波形都會(huì)出現(xiàn)細(xì)小的突變,而小波變換本身對(duì)信號(hào)的奇異點(diǎn)特別敏感,所以通過小波變換可將信號(hào)的細(xì)小突變放大并顯示出來,從而可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓跌落的精確檢測(cè)和定位?! ?

目前小波分析方法在電能質(zhì)量突變信號(hào)的定位、檢測(cè)及識(shí)別領(lǐng)域取得了一定的成就。利用信號(hào)的突變奇異點(diǎn)可用小波變換模的局部極大值來表征的特性實(shí)現(xiàn)了對(duì)電壓跌落發(fā)生及恢復(fù)時(shí)刻的精確定位;也可利用二進(jìn)制離散正交小波方法來對(duì)電網(wǎng)中的各種故障信號(hào)進(jìn)行分析、定位、自動(dòng)識(shí)別和分類;把傅立葉變換方法與小波分析方法結(jié)合,來對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)波形進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)與辨識(shí)。

但是,小波分析方法在實(shí)際應(yīng)用中仍存在以下不足:小波變換的分析結(jié)果與小波函數(shù)的選取密切相關(guān),當(dāng)小波函數(shù)選取不當(dāng)時(shí),檢測(cè)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生很大的誤差甚至錯(cuò)誤;小波變換對(duì)各類噪聲和微弱信號(hào)的識(shí)別都非常敏感,魯棒性不好,故在實(shí)際應(yīng)用中必須和其他有效的去噪方法相結(jié)合,因此實(shí)現(xiàn)起來比較復(fù)雜。

4 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)是解決電壓跌落問題的最終途徑。依據(jù)采用補(bǔ)償信號(hào)的種類的不同及動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置的連接方式的不同,動(dòng)態(tài)補(bǔ)償技術(shù)可以分為串聯(lián)電壓補(bǔ)償和并聯(lián)電流補(bǔ)償兩種方式。

4.1 串聯(lián)電壓補(bǔ)償

串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)是面向負(fù)荷的一種補(bǔ)償方式,其核心是指在供電電壓跌落期間,迅速向系統(tǒng)注入幅值、相角和頻率都可控的三相電壓,與供電電壓相串聯(lián),來抵消供電電壓的跌落成分。依據(jù)電壓相位的不同,串聯(lián)電壓補(bǔ)償有三種方式:同相電壓補(bǔ)償、恒相電壓補(bǔ)償和超前相電壓補(bǔ)償。下面本文對(duì)這三種電壓補(bǔ)償方式的原理作一闡明。

假設(shè)系統(tǒng)電壓跌落以前,電源端供電電壓Vs與饋線末端的負(fù)荷電壓VL相等。供電電壓發(fā)生突變,其幅值跌落至VT,并伴隨有θ的相位角偏移。

在同相串聯(lián)電壓補(bǔ)償方法中,補(bǔ)償電壓與系統(tǒng)供電電壓同相位。在該補(bǔ)償方式中,θ′=0,動(dòng)態(tài)補(bǔ)償裝置所需提供的補(bǔ)償電壓的幅值與視在功率最小,但卻需提供最大的有功功率。另外,在補(bǔ)償之初,負(fù)荷電壓存在θ的相位角突變,將對(duì)相位突變敏感的電力用戶產(chǎn)生不利影響。

在恒相串聯(lián)電壓補(bǔ)償中,補(bǔ)償電壓等于電壓跌落前后供電電壓的矢量差,即采用該補(bǔ)償方法,負(fù)荷電壓的幅值和相位在補(bǔ)償前后都不發(fā)生變化。但該方法需要提供較大的補(bǔ)償電壓和視在功率,并且若跌落時(shí)供電電壓的相位偏移角θ足夠大,還可能產(chǎn)生無功功率過補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象。

超前相電壓補(bǔ)償是通過注入超前供電電壓一定角度的補(bǔ)償電壓,以補(bǔ)償饋線線路感抗壓降,從而減小有功電壓補(bǔ)償分量。與前面兩種方法相比,在相同的故障條件下,該方法所需提供的有功功率分量最小,故又被稱為最小能量注入法。利用該方法,若跌落后供電電壓與負(fù)荷電流同相位(θ′=ψ)時(shí),裝置所需注入的有功功率PC達(dá)到最小值。并且,在UT≥ULcosψ的條件下,若控制補(bǔ)償電壓與負(fù)荷電流IL正交,則可無需注入無功功率。但該補(bǔ)償方法要求注入較大幅值的補(bǔ)償電壓,而且在補(bǔ)償之初將產(chǎn)生比同相電壓補(bǔ)償方法更大的負(fù)荷電壓相位突變角,會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)的電壓波形嚴(yán)重不連續(xù),并可能引起系統(tǒng)振蕩?! ?

從上述分析可見,三種電壓補(bǔ)償方法各有利弊。為此,有些文獻(xiàn)提出了將最小能量注入法與其余兩種電壓補(bǔ)償方法相結(jié)合的方法,以降低裝置的成本并縮小裝置的體積。例如,某提出將同相電壓補(bǔ)償法與最小能量注入法相結(jié)合的思路,即在補(bǔ)償之初采用同相電壓補(bǔ)償法,注入和供電電壓同相位的補(bǔ)償電壓,持續(xù)一段時(shí)間后(為毫秒級(jí)),再逐步增加補(bǔ)償電壓的相位角,直至達(dá)到最小功率補(bǔ)償點(diǎn)時(shí)停止。與同相電壓補(bǔ)償法相比,在同樣的電壓跌落深度下,該方法可減少向系統(tǒng)注入的能量,但并未解決在補(bǔ)償之初負(fù)荷電壓相位角突變的問題。為了克服這一不足,將恒相電壓補(bǔ)償與最小能量補(bǔ)償相結(jié)合的方法,即在補(bǔ)償之初采用恒相電壓補(bǔ)償法來代替前述方法中的同相電壓補(bǔ)償,從而避免了負(fù)荷電壓的相位角突變,具有較好的實(shí)際應(yīng)用效果。

4.2 并聯(lián)電流補(bǔ)償

并聯(lián)電流補(bǔ)償可用于兩種目的,一是消除大容量負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)伴隨的電流嚴(yán)重畸變現(xiàn)象對(duì)電網(wǎng)的影響,避免公共母線上發(fā)生電壓跌落現(xiàn)象;二是當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生跌落或波動(dòng)時(shí),維持負(fù)荷處的電壓仍在正常工作水平,避免敏感負(fù)荷的正常工作狀態(tài)受到干擾。前者的實(shí)現(xiàn)原理是通過向系統(tǒng)注入與畸變電流分量大小相等、極性相反的補(bǔ)償電流,來消除負(fù)荷電流畸變對(duì)電網(wǎng)的不利影響。由于許多文獻(xiàn)對(duì)其都有詳細(xì)的介紹,故本文不再贅述。下面本文主要對(duì)后一種目的的實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行詳細(xì)的闡述。

假設(shè)系統(tǒng)源端供電電壓與負(fù)荷側(cè)電壓分別為VS和VL,系統(tǒng)阻抗為ZS=RS+jXS,IS為系統(tǒng)電流,IL為負(fù)荷電流。

當(dāng)源端電壓發(fā)生跌落時(shí),其影響將全部施加到負(fù)荷側(cè),導(dǎo)致負(fù)荷側(cè)的電壓也必將產(chǎn)生大幅度的下降。

可以通過合理的調(diào)整補(bǔ)償電流IC的大小和相位,利用其在系統(tǒng)阻抗上產(chǎn)生的壓降來抵消電網(wǎng)電壓的跌落或波動(dòng)成分,維持負(fù)荷側(cè)的工作電壓仍在正常水平。

與串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)相比,并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)并不是一個(gè)用于抑制電壓跌落對(duì)敏感負(fù)荷干擾的經(jīng)濟(jì)有效的方法,這是因?yàn)椋涸谙嗤南到y(tǒng)電壓跌落條件下,串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)只需補(bǔ)償系統(tǒng)電壓跌落的部分,而并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)需要對(duì)系統(tǒng)和負(fù)荷兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行補(bǔ)償,故其向電網(wǎng)注入的能量要遠(yuǎn)大于采用串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)時(shí)注入的能量;并且,由于系統(tǒng)阻抗經(jīng)常改變,很難定量的確定并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)需要提供的補(bǔ)償分量。由于上述原因,所以并聯(lián)電流補(bǔ)償技術(shù)主要用于消除負(fù)荷電流畸變對(duì)系統(tǒng)的影響,而在需要消除電網(wǎng)電壓跌落對(duì)負(fù)荷的干擾的場(chǎng)合則通常采用串聯(lián)電壓補(bǔ)償技術(shù)。

5 動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置介紹

目前已開發(fā)出來的用于治理電網(wǎng)供電電壓跌落問題的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置主要包括不間斷電源(UPS)、動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)、靜止同步補(bǔ)償器(DSTATCOM)和超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)(SMES)。下面本文對(duì)這些裝置的性能做一個(gè)簡(jiǎn)要的分析。

UPS作為敏感負(fù)荷的備用電源,可有效的消除系統(tǒng)電壓跌落或瞬時(shí)供電中斷對(duì)負(fù)荷的干擾。其工作機(jī)理是:在系統(tǒng)正常供電時(shí),UPS處于后備工作狀態(tài),系統(tǒng)給UPS的儲(chǔ)能電路充電;當(dāng)檢測(cè)到供電電壓發(fā)生擾動(dòng)后,控制系統(tǒng)立刻切斷負(fù)荷與供電系統(tǒng)之間的聯(lián)系,UPS轉(zhuǎn)為正常工作狀態(tài),負(fù)荷由UPS繼續(xù)供電。UPS裝置具有良好的實(shí)時(shí)性,通常從檢測(cè)到電能質(zhì)量擾動(dòng)信號(hào)至實(shí)現(xiàn)由UPS給負(fù)荷提供電力只需2~4ms(小于1/4個(gè)周期)。但是,UPS的容量有限,一般不超過MW級(jí),故對(duì)于提高大型敏感型工業(yè)用戶的供電質(zhì)量的效果不明顯。此外,UPS的造價(jià)較高,價(jià)格昂貴,這在很大程度上限制了UPS的應(yīng)用范圍。

DVR是用來補(bǔ)償電壓跌落、提高下游敏感負(fù)荷供電質(zhì)量的串聯(lián)補(bǔ)償裝置,其良好的動(dòng)態(tài)性能和成本上的相對(duì)優(yōu)勢(shì)使它成為目前治理供電電壓突降問題的最經(jīng)濟(jì)、有效的手段。DVR通常安裝在電源與重要負(fù)荷的饋電線路之間。在正常供電狀態(tài)下,DVR處于低損耗備用狀態(tài);在供電電壓發(fā)生突變時(shí),DVR將迅速做出響應(yīng),可在幾個(gè)毫秒內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)與電網(wǎng)同步的三相交流電壓,該電壓與源電網(wǎng)電壓相串聯(lián),來補(bǔ)償故障電壓與正常電壓之差,從而把饋線電壓恢復(fù)到正常值。DVR是一種面向負(fù)荷的補(bǔ)償裝置,其容量通常取決于負(fù)荷的容量和要求補(bǔ)償?shù)姆秶捎贒VR只需補(bǔ)償系統(tǒng)電壓跌落的缺額部分,故其設(shè)計(jì)容量遠(yuǎn)小于采用UPS補(bǔ)償時(shí)的設(shè)計(jì)容量。目前,某些國(guó)際知名公司已有MVA級(jí)DVR裝置投入運(yùn)行,它們?cè)诒WC大型敏感工業(yè)用戶的電能質(zhì)量方面取得了顯著的成效。DVR的缺陷在于:由于裝置內(nèi)部整流器的影響,DVR必須采用附加的濾波器電路來濾除其輸出電壓中的諧波分量,這使得其成本和體積有所增加。

DSTATCOM是面向系統(tǒng)的補(bǔ)償裝置,它通過向電網(wǎng)的公共耦合點(diǎn)(PCC)注入電流,對(duì)負(fù)荷電流中的諧波分量進(jìn)行補(bǔ)償,從而抑制負(fù)荷的高次諧波、不對(duì)稱、無功及閃變等有害因素對(duì)系統(tǒng)的影響,避免因負(fù)荷電流畸變引起的系統(tǒng)電壓波動(dòng)或跌落現(xiàn)象。它通常安裝在網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷之間,與負(fù)荷相并聯(lián)。DSTATCOM采用并聯(lián)電流補(bǔ)償方式,其輸出電流可以在很大的電壓變化范圍內(nèi)恒定,并且可實(shí)現(xiàn)從感性到容性全范圍內(nèi)的連續(xù)調(diào)節(jié),具有輸出感性無功和容性無功的雙向調(diào)節(jié)能力。與DVR不同,DSTAT-COM采用了多重化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),使得其輸出的諧波含量大大降低,因此無需采用額外的濾波器。

SMES是一種利用超導(dǎo)磁體的低損耗和高儲(chǔ)能密度,通過現(xiàn)代電力電子型變流器與電力系統(tǒng)接口,組成既能儲(chǔ)存電能又能釋放電能的快速響應(yīng)器件。典型的SMES從電網(wǎng)吸收最大功率到向電網(wǎng)輸送最大功率的轉(zhuǎn)變只需幾十毫秒,這使得利用SMES來避免電壓突變和瞬時(shí)停電對(duì)用戶的干擾、抑制電網(wǎng)電壓的瞬時(shí)波動(dòng),從而改善配電網(wǎng)的供電質(zhì)量、提高供電可靠性成為可能。目前,有關(guān)這方面的研究正在蓬勃開展,并已經(jīng)有微小型的SMES在工業(yè)用戶系統(tǒng)中投入應(yīng)用。盡管SMES的研制已取得了很大的進(jìn)展,但它在部件制造、控制策略、特性研究、運(yùn)行維護(hù)和降低成本等方面還存在相當(dāng)?shù)碾y度大容量大規(guī)模的SMES仍局限于概念設(shè)計(jì),這些因素都使得SMES距真正意義上的實(shí)用還存在著一段很大的距離。

6 結(jié)語

電壓跌落已成為影響現(xiàn)代社會(huì)各用電設(shè)備正常、安全工作的主要干擾,并且成為威脅配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的一個(gè)不可忽視的因素。為避免配電網(wǎng)的供電電壓跌落對(duì)敏感型電力用戶的干擾,采用基于電力電子技術(shù)的動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)成為一個(gè)必然的選擇。而先進(jìn)的檢測(cè)方法和合理的補(bǔ)償方式的運(yùn)用將能夠使動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)技術(shù)更加如虎添翼,從而使現(xiàn)有的配電網(wǎng)供電質(zhì)量提升到一個(gè)全新水平,為現(xiàn)代電力工業(yè)的發(fā)展提供良好的保障。

型號(hào)

VDG-2905G

額定輸出電壓

Ut 0~50V DC

跌落輸出變化范圍

0~120% Ut

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)等級(jí)

電壓暫降(從100%跌落到40%和70%或任意值)

(試驗(yàn)條件:負(fù)載阻抗為100Ω)

持續(xù)時(shí)間10ms~1s或任意短時(shí)中斷(從100%跌落到0%)

持續(xù)時(shí)間1ms~1s或任意電壓變化(從85%跌落到120%或從80%到120%或任意)

持續(xù)時(shí)間100ms~1s或任意

電壓突變階躍時(shí)上升(或下降)時(shí)間

1μs~50μs (發(fā)生器負(fù)載阻抗為100Ω)

輸出電壓的上過沖/下過沖

小于電壓變化的10%(發(fā)生器負(fù)載阻抗為100Ω)

被試設(shè)備的容量

DC 0~50V I≤2A;2.3A限流保護(hù)(100%電壓輸出時(shí))

使用環(huán)境

環(huán)境溫度:10℃~35℃ 相對(duì)濕度:30%~60%

工作電源

單相AC 220V±10%、50/60Hz

外形尺寸

470×425×225mm

注:內(nèi)置直流電源,負(fù)載參數(shù)可以定制

電壓跌落相關(guān)推薦
  • 相關(guān)百科
  • 相關(guān)知識(shí)
  • 相關(guān)專欄

最新詞條

安徽省政采項(xiàng)目管理咨詢有限公司 數(shù)字景楓科技發(fā)展(南京)有限公司 懷化市人民政府電子政務(wù)管理辦公室 河北省高速公路京德臨時(shí)籌建處 中石化華東石油工程有限公司工程技術(shù)分公司 手持無線POS機(jī) 廣東合正采購招標(biāo)有限公司 上海城建信息科技有限公司 甘肅鑫禾國(guó)際招標(biāo)有限公司 燒結(jié)金屬材料 齒輪計(jì)量泵 廣州采陽招標(biāo)代理有限公司河源分公司 高鋁碳化硅磚 博洛尼智能科技(青島)有限公司 燒結(jié)剛玉磚 深圳市東海國(guó)際招標(biāo)有限公司 搭建香蕉育苗大棚 SF計(jì)量單位 福建省中億通招標(biāo)咨詢有限公司 泛海三江 威海鼠尾草 廣東國(guó)咨招標(biāo)有限公司 Excel 數(shù)據(jù)處理與分析應(yīng)用大全 甘肅中泰博瑞工程項(xiàng)目管理咨詢有限公司 山東創(chuàng)盈項(xiàng)目管理有限公司 當(dāng)代建筑大師 拆邊機(jī) 廣西北纜電纜有限公司 大山檳榔 上海地鐵維護(hù)保障有限公司通號(hào)分公司 舌花雛菊 甘肅中維國(guó)際招標(biāo)有限公司 華潤(rùn)燃?xì)猓ㄉ虾#┯邢薰? 湖北鑫宇陽光工程咨詢有限公司 GB8163標(biāo)準(zhǔn)無縫鋼管 中國(guó)石油煉化工程建設(shè)項(xiàng)目部 韶關(guān)市優(yōu)采招標(biāo)代理有限公司 莎草目 建設(shè)部關(guān)于開展城市規(guī)劃動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作的通知 電梯平層準(zhǔn)確度 廣州利好來電氣有限公司 蘇州弘創(chuàng)招投標(biāo)代理有限公司