电压波动与闪变..
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1、电压有效值的波动水平和 间谐波成分的幅值是成正 比关系的 2、随着间谐波频率的增大， 电压有效值的波动水平趋 向于越来越小，并且在各 谐波频率处有效值的波动 水平为零。
二、一对间谐波对电压波动的影响
左图是电压基波频率 50HZ，有效值为 70.721V，低频次间谐 波频率为55HZ，相对 幅值均为3%时的波形。 通过左图，可知当其 间谐波频率接近奇数 次倍数的谐波时，其 波形包络线在正负两 个方向上同时膨胀或 缩减。
1. 0 0.9 0.8
K( f ) 0.7
（当F＝50 ％，S＝ 1觉察单位时） 8.8Hz正弦电压波动 d (%) k( f ) f Hz正弦电压波动 d (%)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0
1 2 3
4 5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
sin I 11 U X1
TCR中的无功控制
间谐波对电压波动影响
一、单个间谐波对电压有Байду номын сангаас值的影响
Δ U -------电压波动有效值; U--------间谐波成分幅值; m------- 间谐波相对幅值; fI--------基波频率；fIH--------间谐波频率
单个间谐波对电压有效值的影响
电压变动特性曲线四种基本形式
电压波动与闪变概述
四、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
Δ Q——无功功率的冲击量，Mvar; Sk——供电母线最小短路容量，MVA。
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。
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
一、电压波动定义 波动幅值不超过10%的周期性电压变动。 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。
左图是电压基波频 率50HZ，有效值为 70.721V，低频次间谐 波频率为105HZ，相对 幅值均为3%时的波形。 左图可知，如果频率 接近偶次倍谐波，其 波形包络线将呈现正 弦变化。
电压波动与闪变尚待开展的研究
（1）随着时代的发展，照明技术与设备也在 进步。不同灯具具有不同的光照特性，它 们对电压波动的敏感响应怎样？人的视觉 反应又有什么变化？ （2）照明采用不同电压等级后的频率特性有 什么变化？灯眼脑反映链又如何描述？
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
CD F 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。
• 可以看出，调制波电压的平方项含有以下频率分量，
2, ,2,2( ),2
闪变测量推荐方法
若利用 0.05-35Hz 的带通滤波器滤除其中的 直流分量和工频及以上频率的分量，并考 虑到存在调幅波电压的倍频分量，由于其 幅值远小于调幅波的幅值，可忽略不计， 便可近似获得加权的调幅波电压，
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。
闪变概念与定义
四、视感度-频率特性K(f) ①闪变的觉察频率范围：1—25Hz ②闪变的最大觉察频率范围： 0.05-35Hz（其上下限值 称为截止频率） ③闪变的敏感频率范围：6—12Hz ④闪变的最大敏感频率：8.8Hz ⑤为了从本质上认识电压波动引起的人对照度波动的频 率特性，引入了视感度系数K(f)，它是在觉察单位下， 最小电压波动值与各频度电压变动值的比,
电弧炉引起电压波动录波图
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。
电压波动限值
国标中以典型的电弧炉负荷为对象设定了电压波 动的极限值（实际上，电压波动限值很少考核， 而代之以闪变值作为主要指标）。
v' (t ) kV sin t , k U2
u (t ), u 2 (t ), v' (t )
基于MATLAB的闪变仪检测算法仿真流程
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
二、电压波动的量度
由于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造 成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定电 压，所以也称为快速电压变动。电压波动值为一系列电压有 效值的两个极值之差，且用其相对值的百分数表示：
d U
max
U U
N
min
100 %
通常以 d 的大小作为电压波动的量度。
这是一条很有价值的实验曲线。
f（Hz）
图4-8视感度系数频率特性曲线
矩形电压变动对闪变察觉的的限制
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。
各级电网电压波动限值
波动限值 d（％） 变动频度
r (h 1 ) r (h 1 )
波动限值 d（％） 变动频度
r(h1 )
LV、MV 4
HV 3 2.5
LV、MV 2 1.25
HV 1.5 1
r≤1 r≤10
10＜ r≤100 100＜ r≤1000
3
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 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。
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、国际电工委员会（IEC）和国际电热协 会（UIE）推荐的闪变仪。
IEC闪变测量方法
一、电压波动的检测法
闪变测量推荐方法
分析仅含单一频率的调幅波对工频载波的调制，因此调制 波解析式为
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。
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。
采用SVC装置抑制闪变原理
SVC中的可控部分（TCR）： （1）由可控硅阀和空心线性电抗器构成 （2）控硅的触发角可在90—180范围内变化，使 TCR的无功功率Q从100%变化到0 （3）TCR触发角和导通角之间的关系式： 2( ) （4） TCR基波电流有效值为：
k( f ) s 1觉察单位的8.8Hz正弦电压波动 d (%) s 1觉察单位的 fHz正弦电压波动 d (%)
闪变概念与定义
不难看到，在S=1（觉察单位）时，对应闪变的最大敏感 频率8.8Hz存在有电压波动d(%)最小值（如表4－2中，8.8Hz对应有 电压波动值d(%)最小，为0.250。所以有，K（f）〈=1。 图4－8给出了在正弦电压波动 条件下，由试验数据描绘出的 视感度系数频率特性曲线。
u(t ) U (1 m cos t ) cost
m
其中， U —工频载波电压的幅值，
m
调制波电压幅值 m 1 工频载波电压幅值
— 调幅波电压的调制系数，
—工频载波电压的角频率， —调幅波电压的角频率
闪变测量推荐方法
调制波电压自乘求平方，有
u 2 (t ) U 2 (1 2V sin t V 2 sin 2 t ) sin 2 t U2 V2 U2 V2 U 2V 2 2 (1 ) U V sin t (1 ) cos 2t cos 2t 2 2 2 2 4 U 2V 2 U 2V 2 cos 2( )t cos 2( )t 8 8 U 2V U 2V sin 2( )t sin 2( )t ... 2 2
二、一对间谐波对电压波动的影响
左图是电压基波频率 50HZ，有效值为 70.721V，低频次间谐 波频率为55HZ，相对 幅值均为3%时的波形。 通过左图，可知当其 间谐波频率接近奇数 次倍数的谐波时，其 波形包络线在正负两 个方向上同时膨胀或 缩减。
1. 0 0.9 0.8
K( f ) 0.7
（当F＝50 ％，S＝ 1觉察单位时） 8.8Hz正弦电压波动 d (%) k( f ) f Hz正弦电压波动 d (%)
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1
0
1 2 3
4 5
6
7 8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
sin I 11 U X1
TCR中的无功控制
间谐波对电压波动影响
一、单个间谐波对电压有Байду номын сангаас值的影响
Δ U -------电压波动有效值; U--------间谐波成分幅值; m------- 间谐波相对幅值; fI--------基波频率；fIH--------间谐波频率
单个间谐波对电压有效值的影响
电压变动特性曲线四种基本形式
电压波动与闪变概述
四、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
Δ Q——无功功率的冲击量，Mvar; Sk——供电母线最小短路容量，MVA。
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。
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
一、电压波动定义 波动幅值不超过10%的周期性电压变动。 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。
左图是电压基波频 率50HZ，有效值为 70.721V，低频次间谐 波频率为105HZ，相对 幅值均为3%时的波形。 左图可知，如果频率 接近偶次倍谐波，其 波形包络线将呈现正 弦变化。
电压波动与闪变尚待开展的研究
（1）随着时代的发展，照明技术与设备也在 进步。不同灯具具有不同的光照特性，它 们对电压波动的敏感响应怎样？人的视觉 反应又有什么变化？ （2）照明采用不同电压等级后的频率特性有 什么变化？灯眼脑反映链又如何描述？
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
CD F 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。
• 可以看出，调制波电压的平方项含有以下频率分量，
2, ,2,2( ),2
闪变测量推荐方法
若利用 0.05-35Hz 的带通滤波器滤除其中的 直流分量和工频及以上频率的分量，并考 虑到存在调幅波电压的倍频分量，由于其 幅值远小于调幅波的幅值，可忽略不计， 便可近似获得加权的调幅波电压，
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。
闪变概念与定义
四、视感度-频率特性K(f) ①闪变的觉察频率范围：1—25Hz ②闪变的最大觉察频率范围： 0.05-35Hz（其上下限值 称为截止频率） ③闪变的敏感频率范围：6—12Hz ④闪变的最大敏感频率：8.8Hz ⑤为了从本质上认识电压波动引起的人对照度波动的频 率特性，引入了视感度系数K(f)，它是在觉察单位下， 最小电压波动值与各频度电压变动值的比,
电弧炉引起电压波动录波图
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。
电压波动限值
国标中以典型的电弧炉负荷为对象设定了电压波 动的极限值（实际上，电压波动限值很少考核， 而代之以闪变值作为主要指标）。
v' (t ) kV sin t , k U2
u (t ), u 2 (t ), v' (t )
基于MATLAB的闪变仪检测算法仿真流程
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
二、电压波动的量度
由于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造 成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定电 压，所以也称为快速电压变动。电压波动值为一系列电压有 效值的两个极值之差，且用其相对值的百分数表示：
d U
max
U U
N
min
100 %
通常以 d 的大小作为电压波动的量度。
这是一条很有价值的实验曲线。
f（Hz）
图4-8视感度系数频率特性曲线
矩形电压变动对闪变察觉的的限制
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。
各级电网电压波动限值
波动限值 d（％） 变动频度
r (h 1 ) r (h 1 )
波动限值 d（％） 变动频度
r(h1 )
LV、MV 4
HV 3 2.5
LV、MV 2 1.25
HV 1.5 1
r≤1 r≤10
10＜ r≤100 100＜ r≤1000
3
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 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。
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、国际电工委员会（IEC）和国际电热协 会（UIE）推荐的闪变仪。
IEC闪变测量方法
一、电压波动的检测法
闪变测量推荐方法
分析仅含单一频率的调幅波对工频载波的调制，因此调制 波解析式为
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。
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。
采用SVC装置抑制闪变原理
SVC中的可控部分（TCR）： （1）由可控硅阀和空心线性电抗器构成 （2）控硅的触发角可在90—180范围内变化，使 TCR的无功功率Q从100%变化到0 （3）TCR触发角和导通角之间的关系式： 2( ) （4） TCR基波电流有效值为：
k( f ) s 1觉察单位的8.8Hz正弦电压波动 d (%) s 1觉察单位的 fHz正弦电压波动 d (%)
闪变概念与定义
不难看到，在S=1（觉察单位）时，对应闪变的最大敏感 频率8.8Hz存在有电压波动d(%)最小值（如表4－2中，8.8Hz对应有 电压波动值d(%)最小，为0.250。所以有，K（f）〈=1。 图4－8给出了在正弦电压波动 条件下，由试验数据描绘出的 视感度系数频率特性曲线。
u(t ) U (1 m cos t ) cost
m
其中， U —工频载波电压的幅值，
m
调制波电压幅值 m 1 工频载波电压幅值
— 调幅波电压的调制系数，
—工频载波电压的角频率， —调幅波电压的角频率
闪变测量推荐方法
调制波电压自乘求平方，有
u 2 (t ) U 2 (1 2V sin t V 2 sin 2 t ) sin 2 t U2 V2 U2 V2 U 2V 2 2 (1 ) U V sin t (1 ) cos 2t cos 2t 2 2 2 2 4 U 2V 2 U 2V 2 cos 2( )t cos 2( )t 8 8 U 2V U 2V sin 2( )t sin 2( )t ... 2 2