第五章電壓暫降與短時間中斷(2)資料課件

《第五章電壓暫降與短時間中斷(2)資料課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《第五章電壓暫降與短時間中斷(2)資料課件（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二層,第三層,第四層,第五層,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第五章 電壓暫降與短時間中斷,VOLTAGE SAGS AND SHORT INTERRUPTIONS,第五章 電壓暫降與短時間中斷,1,電壓暫降(動態(tài)電壓)檢測與評估,動態(tài)電壓質(zhì)量的監(jiān)測不同于諸如電壓偏差等電氣量的檢測記錄，其中最大的區(qū)別是要對這種隨機(jī)性的動態(tài)事件做出快速準(zhǔn)確的實(shí)時檢測和科學(xué)的統(tǒng)計評估，以發(fā)現(xiàn)和找出內(nèi)在規(guī)律，這對控制電能質(zhì)量問題至關(guān)重要。,是全面了解已知電網(wǎng)或規(guī)劃電網(wǎng)各公共連接點(diǎn)電壓暫降嚴(yán)重程度、特征參

2、量及其分布特點(diǎn)（凹陷域）的必要手段。為敏感設(shè)備正常運(yùn)行和具有電能質(zhì)量擾動的設(shè)備接入給出評判的標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。,對于電力企業(yè)、高新技術(shù)電力用戶、設(shè)備制造商以及政府招商引資有重要的現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)意義。,電壓暫降(動態(tài)電壓)檢測與評估動態(tài)電壓質(zhì)量的監(jiān)測不同于諸如電,2,測量與評估方法,電壓暫降與短時間停電的測量是對其進(jìn)行評估的基礎(chǔ)工作，由測量提供的特征量（即殘壓和持續(xù)時間，暫降頻次是它們的函數(shù)）檢測數(shù)據(jù)為評估的基本依據(jù)。,測量和評估應(yīng)進(jìn)行以下5個步驟：,1、保證一定的采樣率和分辨率,通常取128/256點(diǎn)/周期為典型的采樣率；電壓采樣應(yīng)與系統(tǒng)頻率同,步。因此，,采樣頻率并不表示為每秒的恒定采樣量，而是每個周期,

3、的恒定采樣量。,測量與評估方法電壓暫降與短時間停電的測量是對其進(jìn)行評估的基礎(chǔ),3,測量與評估方法,2、方均根值計算。IEC61000-4-30規(guī)定采用每半個周期更新的整周期電壓方均根值計算，獲得作為時間函數(shù)的電壓值。,3、計算單一事件指標(biāo)。即計算一次電壓暫降大?。垑海?，持續(xù)時間；用于故障排除和事件診斷。,4、計算單站點(diǎn)指標(biāo)。在規(guī)定周期時間內(nèi)監(jiān)測計算出持續(xù)時間、暫降幅值、記錄不同暫降閾值下的時間次數(shù)。獲得電壓暫降協(xié)調(diào)圖。用于敏感設(shè)備和供電水平之間的兼容評估。為敏感負(fù)荷的站點(diǎn)選擇、為當(dāng)?shù)赜脩袅私怆娔苜|(zhì)量信息提供幫助。,測量與評估方法2、方均根值計算。IEC61000-4-30規(guī),4,測量與評估方

4、法,5、利用局域系統(tǒng)的全部站點(diǎn)指標(biāo)計算系統(tǒng)指標(biāo)。利用局域系統(tǒng)全部或部分站點(diǎn)指標(biāo)加權(quán)求平均計算。該指標(biāo)需要更長監(jiān)測時間周期（至少一年）。用于用戶比較所在接入端的水平和整個系統(tǒng)的供電性能水平；制造商選擇設(shè)備對電壓暫降的免疫力要求；為系統(tǒng)網(wǎng)架改造提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；,持續(xù)時間,殘壓,u,（%）,10ms,t,20ms,20ms,t,100ms,100ms,t,500ms,500ms,t,1s,1s,t,3s,3s,t,20s,20s,t,60s,60s,t,u,85,85,u,70,70,u,40,40,u,10,10,u,0,電壓暫降測量結(jié)果報告,測量與評估方法5、利用局域系統(tǒng)的全部站點(diǎn)指標(biāo)計算系統(tǒng)指標(biāo)

5、。利,5,電壓暫降特征量分析與檢測算法,電壓暫降特征量檢測概述,電壓暫降的,幅值大小,和,持續(xù)時間,是電壓暫降分析與檢測的主要特征量，而,暫降次數(shù)只是以上檢測結(jié)果的分類統(tǒng)計量，相對要簡單許多。雖然，電壓暫降,的完整特征描述還應(yīng)包括跌落過程的高頻成分和暫降恢復(fù)的電壓瞬時過沖現(xiàn)象。,但通常重點(diǎn)討論這兩個主要特征量。,暫降幅值分析與檢測算法,可以用多種方法來確定電壓暫降的幅值大小。目前大多數(shù)電能質(zhì)量監(jiān)測儀,是通過計算電壓方均根值來獲取實(shí)測暫降大小的，具體處理時可能利用求取,電壓基波分量或測取每周波或半周波內(nèi)的峰值電壓來確定暫降大小。,以下介紹幾種暫降檢測算法.,電壓暫降特征量分析與檢測算法 電壓暫降

6、特征量檢測概述,6,電壓暫降特征量檢測算法,1.方均根電壓值(,rms-voltage),測量與計算,當(dāng)在時間軸上對電壓暫降抽樣記錄時，電壓幅值大小可通過時域定義,的電壓方均根計算求得：,其中，,N,：每周波的采樣數(shù)，：時間域被采樣電壓。,將上式用于圖5-35(a)波形計算，電壓均方根值變化結(jié)果如圖5-35(b),所示。在5-35圖中，均方根值是取一個周波窗采樣點(diǎn),N=256,計算得到的。,電壓暫降特征量檢測算法1.方均根電壓值(rms-volt,7,整周期RMS 計算結(jié)果波形比較,假設(shè)220V系統(tǒng)發(fā)生,持續(xù)時間0.087s-0.163s,驟降幅值為,50%、,相位跳變 電壓暫降。,暫降期間存

7、在電壓,畸變且在暫降起始,時電壓出現(xiàn)高頻振,蕩現(xiàn)象.,粉紅色,為瞬時值計算結(jié)果。,瞬時計算結(jié)果均偏高。,紅色,和,深藍(lán)色,為d-q（平均值,和LPF濾波）算法，,綠色,為單相電壓法,淺藍(lán)色,為整周期RMS 計算結(jié)果,可見，起始時間延遲1個周期，,整周期RMS 計算結(jié)果波形比較淺藍(lán)色為整周期RMS 計算結(jié)果,8,電壓均方根值,滑動計算方法,圖5-35 曲線上每一點(diǎn)是此前,256,個采樣點(diǎn)計算的結(jié)果，有公式：,式中，,N=256，k=256，257，,?？梢钥闯?，上式為,滑動計算公式,。利,用它可以在每個采樣瞬間得到一個新的電壓均方根值.,同樣，滑動均方根計算方法也有一個周波的過渡時間（也稱為延遲

8、時,間），,由此暫降持續(xù)時間也有約1個周期的誤差.,（過渡時間是由于采樣值中仍然保留,近1個周期的“歷史”數(shù)據(jù),所引起的。但是滑動算法幾乎可以瞬時計算出結(jié)果。）,電壓均方根值滑動計算方法圖5-35 曲線上每一點(diǎn)是此前256,9,RMS半周波計算方法與結(jié)果,下頁圖所示為128,個,采樣點(diǎn),（即半個周波）的有效值計,算結(jié)果，所對應(yīng)的,過渡時間（延遲時間）為半個周波,。盡管,延遲時間被縮短，但其仍然存在著測不準(zhǔn)的缺點(diǎn).,RMS半周波計算方法與結(jié)果 下頁圖所示為12,10,RMS半周波計算方法的約束條件,須指出，窗寬必須是半個周波的整數(shù)倍，不能用少于半個周波的短窗來計算方均根值，因為任何其他的窗寬都將

9、給計算結(jié)果帶來2倍基頻的振蕩。,練習(xí)題：證明正弦函數(shù)波形在求RMS時，積分周期應(yīng)取,被測波形函數(shù)半個周期的整數(shù)倍。否則將附加2倍基頻的振蕩分量。,RMS半周波計算方法的約束條件 須指出，窗寬必,11,RMS基頻分量計算頻域方法,2.,基頻電壓分量法（傅里葉變換）,利用基波電壓分量計算暫降幅值有一個好處，就是,可用它來確定,相位角跳變值,。以時間 t 為函數(shù)的基波電壓可以由下式求得,式中 ，,T,是基波周期。,注意到，該計算是以復(fù)數(shù)電壓表示的。復(fù)數(shù)電壓的絕對值是以時,間t為函數(shù)的電壓幅值，其幅角可以用來求取相位角。用類似的辦法我,們還可獲得諧波分量的幅值和相角。,RMS基頻分量計算頻域方法 2.

10、基頻電壓分量法（傅里葉變,12,虛擬半周波基頻分量（DFT,FFT）計算方法,采用方均根值計算法的好處在于，可以簡便的用半個周波采樣點(diǎn),來處理。若從半個周波數(shù)據(jù)獲取基波分量是相當(dāng)復(fù)雜的事。一種可,能的解決辦法是，取半個周波數(shù)據(jù)，利用下式可以計算出下半個周,波的數(shù)據(jù)（這在電力工程中的多數(shù)情況下是成立的），,令 是半個周波的電壓采樣值，,利用下半個周波的虛擬,序列數(shù)據(jù) 進(jìn)行付氏變換，可以得到基波電壓。,虛擬半周波基頻分量（DFT,FFT）計算方法,13,用半個周波求取基波分量的方法對以前所示波形進(jìn)行計算，,其結(jié)果如下圖所示。觀察該圖可以看到，,從故障前到故障期間的電,壓變化比整周波圖所示的要快，檢

11、測迅速。,應(yīng)注意到，此方法假定電壓中不含直流分量，否則，將導(dǎo)致基,波電壓誤差增大。,整數(shù)倍周期計算結(jié)果,整周波與半周波基頻分量法算例比較,半周期計算結(jié)果,用半個周波求取基波分量的方法對以前所示波形進(jìn)行計算,14,電壓暫降峰值計算方法,3.峰值電壓法（假定電壓為純正弦波形）,變化的峰值電壓是時間,t,的函數(shù)，可用以下表達(dá)式計算,式中 是被采樣電壓波形。,T,為半周波的整數(shù)倍。,電壓暫降峰值計算方法3.峰值電壓法（假定電壓為純正弦波形,15,電壓暫降峰值計算例分析,圖中粉紅線為峰值電壓計算結(jié)果，曲線上每一點(diǎn)為前半個周波電壓最大瞬時值,雖然我們后邊會看到，圖與實(shí)際暫降發(fā)生和暫降清除過程不很相符，但峰

12、值電壓,曲線表現(xiàn)出,很陡的下降沿和上升沿,，這與均方根值電壓法正好相反。（另外，用,其它方法獲得的暫降波形出現(xiàn)了,電壓過沖,，但這與時域過電壓相一致）。,電壓暫降峰值計算例分析 圖中粉紅線為峰值電壓計算結(jié)果，曲,16,電壓暫降持續(xù)時間測取方法,4.電壓暫降持續(xù)時間測量,暫降持續(xù)時間的定義為，電壓有效值低于某一,給定門檻值（即閾值）,的電壓周期數(shù)。每個電能質(zhì)量監(jiān)測儀器所設(shè)定的門檻值可能并不相同，但,通常設(shè)定為0.9pu，將暫降事件全部記錄下來，并且在事后做進(jìn)一步細(xì)劃分類，這是很容易的.,需要注意到，,多數(shù)電能質(zhì)量監(jiān)測儀采用一個周波計算一次,均方根值的方法，因而給出的暫降持續(xù)時間就會出現(xiàn)超估情況,

13、.,由于最短的 時間窗為半個周波，因此必須接受半個周波的時,間誤差量。,實(shí)時檢測時，困難在于準(zhǔn)確判斷暫降的發(fā)生。,電壓暫降持續(xù)時間測取方法4.電壓暫降持續(xù)時間測量,17,相位跳變角測量算法,5.相位跳變角測算,系統(tǒng)短路不僅引起電壓幅值快速下降，而且還會改變電壓相位,角（正的過0點(diǎn)）。正弦電壓可表示為有幅值和相位的復(fù)數(shù)量（或相量），,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生某種變化時，如短路故障，電壓的變化并非僅限于幅值變化，,也包括相位角的變化。,電壓出現(xiàn)相位跳變是由于系統(tǒng)和線路的,X,R,值不同，或不平衡凹陷,向低壓系統(tǒng)傳遞引起的。在圖,5-16中，考慮,系統(tǒng)與線路阻抗均為復(fù)數(shù)，忽略,所有負(fù)荷電流，并假設(shè),Vs=1p.u

14、.,，可知公共連接點(diǎn)電壓為,如果阻抗系數(shù)比值滿足式子,則無相位跳變；,反之則存在相位跳變.多數(shù)情況下，相位跳變角在060度之間。,相位跳變角測量算法5.相位跳變角測算如果阻抗系數(shù)比值滿足式,18,相位跳變角測量算法,相位跳變角表現(xiàn)為瞬時出現(xiàn)的電壓過點(diǎn)的位移。相位,跳變對大多數(shù)設(shè)備無關(guān)緊要，但對利用相位角（或過零點(diǎn)）,信息進(jìn)行觸發(fā)角控制的電力電子換流器來講就會受到影響。,為了獲得被測暫降電壓的跳變相位角，必須對電壓暫降,期間和暫降前的相位角做比較?？蓮碾妷哼^0點(diǎn)或從電壓基,波分量求取跳變相位角。利用FFT算法對信號做變換得到復(fù),數(shù)基波分量。,相位跳變角測量算法 相位跳變角表現(xiàn)為瞬時出現(xiàn)的電壓過,

15、19,單相電壓變換算法,6.單相電壓變換（正交向量表示）平均值算法,以下介紹另外一種單相電壓變換平均值算法。假設(shè)電壓信號為,式中 為基波角頻率。假設(shè) 和 是與暫降前電壓同,相位的正、余弦信號，則可從上式得到兩個新變量：,單相電壓變換算法6.單相電壓變換（正交向量表示）平均值,20,單相電壓變換算法,代入后生成兩個正交函數(shù)表達(dá)式,對以上兩個新信號取基波頻率半個周期（或其整數(shù)倍）的平均值（將只保留常數(shù)項）,可得到正交,矢量表達(dá)式,換言之，通過以上推導(dǎo),則可由 、的平均值求出 和 ，從而可以得到，,暫降幅值:,相位跳變角:,單相電壓變換算法代入后生成兩個正交函數(shù)表達(dá)式,21,單相電壓變換算法推導(dǎo),單

16、相電壓變換算法推導(dǎo),22,單相電壓變換算法推導(dǎo),求取正交變量在一個周期的平均值,正交矢量的模值為欲檢測的電壓暫降幅值；由其比值可計算出相位跳變值,-,代入原,定義式,構(gòu)造正交矢量,（在周期區(qū)間上，該兩函數(shù)內(nèi)積結(jié)果為0），,生成兩個獨(dú)立新變量,單相電壓變換算法推導(dǎo)求取正交變量在一個周期的平均值正交矢量,23,缺損電壓計算方法,7.缺損電壓計算方法,(missing voltage technique),其基本思路是，求取實(shí)際發(fā)生的電壓瞬時值與期望值的差。由于該方法簡,單有效，是電壓暫降補(bǔ)償檢測算法中較早和廣泛采用的基本方法。,該方法的要點(diǎn)問題是，尋找到與被補(bǔ)償系統(tǒng)電壓同步的理想(期望),的瞬時電壓。當(dāng)PLL技術(shù)成熟后，該方法較容易實(shí)現(xiàn)了。,m(t),t,(s),0.15,0.10,0.05,0.5,0,0.25,0.20,-,0.5,圖5-36 缺損電壓波形,缺損電壓計算方法7.缺損電壓計算方法(missing vol,24,基于3-2變換的瞬時電壓分解法,8.瞬時電壓分解（3-2變換）法,“缺損電壓法”,將期望的瞬時電壓和實(shí)際的瞬時電壓之間的差值作為暫降緩解裝置應(yīng)補(bǔ)償?shù)碾妷海奢^好地解