电压波动和闪变的检测与控制方法
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。
电压波动与闪变的检测及控制方法
电压动摇和闪变的检测与操纵方法随着大量的基于计算机系统的操纵设备和自动化程度特别高的用电设备相继投进使用，工业用户对电能质量的要求越来越高，甚至几分之一秒的不正常就可造成的巨大的损失。
据统计，自动化程度特别高的工业用户一般每年要遭受10～50次与电能质量咨询题有关的干扰，其中因包括电压动摇和闪变在内的动态电压质量咨询题造成的事故数约占事故总数的83％[1]。
电压动摇和闪变已成为威胁许多重要用户供电可靠性的要紧缘故之一，必须对其进行有效地监视与抑制。
电力系统的电压动摇和闪变要紧是由具有冲击性功率的负荷引起的[2]，如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。
这些非线性、不平衡冲击性负荷在生产过程中有功和无功功率随机地或周期性地大幅度变动，当其动摇电流流过供电线路阻抗时产生变动的压落，导致同一电网上其它用户电压以相同的频率动摇。
这种电压幅值在一定范围内(通常为额定值的90％～110％)有规律或随即地变化，即称为电压动摇。
电压动摇通常会引起许多电工设备不能正常工作，如碍事电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、使白炽灯光发生闪耀等等。
由于一般用电设备对电压动摇的敏感度远低于白炽灯，为此，选择人对白炽灯照度动摇的主瞧视感，即“闪变〞，作为衡量电压动摇危害程度的评价指标。
1 电压动摇与闪变的检测调幅波检测要对电压动摇与闪变进行有效的抑制，首先的任务确实是根基要正确的提取出动摇信号，通常将动摇电压瞧成以工频额定电压为载波、其电压的幅值受频率范围在0.05~35Hz的电压动摇重量调制的调幅波。
因此，电压动摇重量的检出方法可采纳通信理论中大功率载波调制信号解调方法，用与载波信号同频同相的周期信号乘以被调信号，将电压动摇重量与工频载波电压不离，通过带通滤波器得到动摇重量。
考虑电压动摇重量，确实是根基在基波电压上叠加有一系列的调幅波，为使分析简化又不失一般性，研究电压动摇的检测方法可分析某单一频率的调幅波对工频载波的调制，将工频电压u(t)的瞬时值解析式写成：式中：A为工频载波电压的幅值，ω0为工频载波电压的角频率，m为调幅波电压的幅值，mcos(Ωt)为动摇电压。
(优选)电压波动和闪烁检测详解.
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值
(2) 电压波动
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压 变动值dd 、相对最大电压变动值dmax：
dc
U c UN
100 %
dd
U d UN
100 %
dmax
U UN
100 %
IEC相关标准规定：dc不超过3%；dd超过3%的持 续时间小于200ms；dmax不超过4%。
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 m in
100%
U
N
通常以 d 的大小作为电压波动的量度。
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
图 2 周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（Pst＝1）曲线
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
完整的测试系统包括纯净电源、参考阻抗 网络和谐波/ 电压波动/闪烁分析仪。
纯净电源G的内阻抗和串接于电路的分析 仪M的电流取样通道A的内阻抗均应足够小， 并接于电路的分析仪M的电流取样通道V的内 阻抗均应足够大。
5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
电压 标称值
稳态电压 变动值
UN
稳态电压 变动值
最大电压 变动值
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值
(2) 电压波动 (Voltage fluctuation)
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
电压波动和闪烁测试方法
电压波动和闪烁测试方法电压波动和闪变是电网电能质量的两个重要指标，电压波动是指电网电压方均根值(有效值)一系列的变动或连续的改变，闪变是指灯光照度不稳定造成的视感。
下面本文主要根据GB12326 电能质量电压波动和闪变介绍电压波测量及闪变测量的相关内容。
一、电压波动测量电压波动可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：式中：△U——电压方均根值曲线上相临两个极值电压之差；UN——系统标准电压。
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量分别为△Pi和△Qi，可用下式计算：式中：RL、XL分别为电网阻抗的电阻、电抗分量。
在高压电网中，一般XL》RL，则：式中：Ssc——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)，可采用下式进行粗略估算。
对于平衡的三相负荷：式中：△Si——三相负荷的变化量。
对于相间单相负荷：式中：△Si——相间单相负荷的变化量。
二、闪变测量根据IEC 61000-4-15制造的IEC闪变仪是目前国际上通用的测量闪变的标准仪器，其简化原理框图如下图所示。
图1：IEC闪变仪模型简化框图框1为输入级，主要用来实现把不同等级的电源电压(从电压互感器或输入变压器二次侧取得)降到适用于仪器内部电路电压值，同时还产生标准的调制波，用于仪器自检。
图2：由S(t)曲线作出的CPF曲线示例框2、3、4综合模拟灯-眼-脑环节对电压波动的反应。
其中框2对电压波动分量进行解调，获得与电压变动成线性关系的电压;框3的带通加权滤波器反映了人对60w230V钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度，通频带为0.05Hz~35Hz;框4包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器，用来模拟等-眼-脑环节对灯光照度变化的暂态非线性相应和记忆效应。
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。
电压波动和闪变的检测与控制方法
电压波动和闪变的检测与控制方法
电压波动和闪变是电力系统中常见的问题，它们会对电力设备的安全性、可靠性和稳定性产生负面影响。
因此，电力系统必须实时检测和控制电压波动和闪变。
电压波动通常是由于电力系统中的突发负荷变化、电视机和电脑等电子设备的开关操作以及闪电等原因引起的。
为了检测电压波动，可以利用电压监测器、数字示波器和功率负载分析仪等设备。
一旦检测到电压波动，应立即采取措施，例如降低负载、调整发电机输出等。
闪变是一种短暂的电压波动，通常由于电力系统中的负载变化、电子设备的开关操作以及风力发电机等新能源设备的变化引起的。
为了检测闪变，可以利用闪变监测器和数字示波器等设备。
在闪变发生时，应采取措施，例如降低负载、调整发电机输出等，以减轻其对电力设备的损害。
总之，电压波动和闪变的检测与控制对电力系统的安全和可靠运行至关重要。
需要采用科学、有效的检测和控制方法，以保障电力设备的正常运行和延长其使用寿命。
- 1 -。
电压波动和闪烁检测
条。
30
31
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
1、测量电路（单相）
32
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
2、标准运行条件和正常负载
33
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
27
图A2 由S(t)曲线作出的CPF曲线示例
累积概率函数 cumulative probability function（CPF） 其横坐标表示被测量值(例如瞬时闪变值)，纵坐标表示超
过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数(见图A2)。
28
5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置
进入框5的S（t）值是用积累概率函数CPF的方法 进行分析。在观察期内（10min），对上述信号进行统 计。
3、试验判定标准
判定标准请查阅国标GB/T 12326-2008标准。
34
课后作业
P.72: 1, 2
35
36
长时间闪变值Plt long term severity，Plt 由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时） 闪变强弱的量值。
18
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
2、 Pst 1 曲线
闪变的评估方法
电压变动类型
Pst评估方法
各种类型电压波动(在线评值超过50%，说明半数以上的实验观察者有 明显的或难以忍受的视觉反映，若把F(%)大于50%定为 闪变限值，则对应的电压变动值为该实验条件下电压波动 允许值。
9
瞬时闪变视感度 S(t)
为表示人对照度波动的瞬时主观视觉反应，常用闪变强 弱的瞬时值变化来描述，称为瞬时闪变视感度S(t)。 它是电压波动的频度、波形、大小等综合作用结果，其随时 间变化的曲线是对闪变评估衡量的依据。
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。
电压波动和闪变 标准
电压波动和闪变标准电压波动和闪变。
电压波动和闪变是电力系统中常见的问题，它们对电力设备和系统的安全稳定运行造成了严重影响。
电压波动是指电压在短时间内发生的周期性变化，而电压闪变则是指电压在短时间内突然发生的大幅度变化。
本文将对电压波动和闪变进行详细介绍，并探讨其标准化管理方法。
首先，电压波动和闪变的产生原因有很多，主要包括电力系统负荷突变、电动机启动、电弧炉工作、电力电子设备开关等。
这些因素都可能导致电压波动和闪变的发生，从而影响电力设备的正常运行。
因此，对电压波动和闪变进行有效管理至关重要。
其次，针对电压波动和闪变的管理，国际上已经建立了一系列的标准和规范。
例如，国际电工委员会（IEC）发布了IEC 61000-4-30标准，对电压波动和闪变进行了详细描述，并提出了相应的测量方法和限值要求。
此外，国家标准化管理委员会（GB/T）也发布了GB/T 12325-2008《电力系统电压波动和闪变测量与评估技术规范》，对国内电力系统中电压波动和闪变的管理提出了具体要求。
在实际应用中，针对电压波动和闪变问题，可以采取一系列的技术手段进行管理和控制。
例如，可以通过安装电压稳定器、滤波器、电容器等设备来减小电压波动和闪变的影响。
此外，对电力系统中的故障设备和设备工作状态进行定期检测和维护，也可以有效减少电压波动和闪变的发生。
综上所述，电压波动和闪变是电力系统中常见的问题，对电力设备和系统的安全稳定运行造成了严重影响。
针对这一问题，国际上已经建立了一系列的标准和规范，并提出了相应的管理和控制方法。
在实际应用中，可以通过技术手段和定期维护来减小电压波动和闪变的影响，保障电力系统的安全稳定运行。
希望本文能够对电压波动和闪变问题有所启发，促进电力系统的安全稳定运行。
电力系统中的电能质量异常检测与处理
电力系统中的电能质量异常检测与处理随着电力系统的不断发展，电能质量异常成为影响电力系统正常运行的重要因素之一。
电能质量异常可能导致电力设备的故障、损坏以及对用户带来不良的影响，因此，准确检测电能质量异常，并采取相应的处理措施，成为电力系统运行中的关键问题。
一、电能质量异常的定义与分类电能质量异常指的是电力系统中发生的电压、电流、频率等方面的异常现象。
通常情况下，电能质量异常可以分为以下几类：1. 电压异常：电压波动、电压中断、电压闪变等；2. 电流异常：电流谐波、电流不平衡、电流突变等；3. 频率异常：频率偏离、频率波动等；4. 电能异常：功率因数低、潜在的谐波问题等。
二、电能质量异常检测的方法为了准确检测电能质量异常，需要采用合适的方法和技术。
以下是一些常用的电能质量异常检测方法：1. 数据采集与分析：通过安装电能质量监测设备，实时采集电力系统中的电压、电流等参数，并利用专业的数据分析软件对数据进行处理和分析，从而判断是否存在电能质量异常问题。
2. 波形识别技术：通过采集电力系统中的电压、电流波形，并利用数字信号处理技术提取相关的特征信息，从而实现对电能质量异常的检测与识别。
3. 谐波分析技术：通过采集电力系统中的电压、电流谐波信息，并利用谐波分析仪进行分析，从而判断是否存在谐波问题，并对谐波进行定位和分析。
4. 大数据分析：利用大数据分析技术，结合历史数据和实时数据，通过对数据进行挖掘和分析，从而实现对电能质量异常的准确检测与预测。
三、电能质量异常处理的方法一旦发现电能质量异常问题，需要及时采取相应的处理措施，以减少对电力设备和用户的影响。
以下是一些常用的电能质量异常处理方法：1. 降低电能质量异常源：对于造成电能质量异常的主要原因，如负载电流波形不良、电源电压波动等，可以采取相应的措施来降低异常源的影响，如升级设备、改进线路设计等。
2. 进行电能质量优化：通过安装电能质量优化设备，如谐波滤波器、电压稳定器等，可以改善电能质量，减少异常现象的发生。
电压波动与闪变
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
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，
v'(t) kV sin t, k U2
u(t),u2 (t),v'(t)
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
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：
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。
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
1. 0
电力系统中的电能质量检测方法详解
电力系统中的电能质量检测方法详解电能质量是指电力系统中电能满足用户需求的程度，包括电压波动、电压闪变、电压谐波、电压间谐波、电压不平衡、电流谐波等各种参数。
电能质量的好坏对电力系统运行和用户电器设备都有重要影响。
因此，电力系统中的电能质量检测显得尤为重要。
本文将对电力系统中常见的电能质量检测方法进行详细解析。
一、电压波动和电压闪变检测方法电压波动和电压闪变是电力系统中普遍存在的问题，它们会导致电气设备的故障和不稳定工作。
为了确保电力系统供电的稳定性，需要对电压波动和电压闪变进行检测和评估。
1. 波动指标波动是指电压变化的快速连续波动，通常由于负荷变化引起。
波动的频率常常在10Hz以下，其主要影响是对电弧炉、电动机和照明设备等设备的不良影响。
通常使用电流和电压的RMS值计算波动水平。
2. 闪变指标闪变是指电压短时间的不稳定变化，其频率在0.5Hz到25Hz之间。
闪变的主要影响是对生产设备和计算机等敏感设备产生的视觉和设备故障等问题。
闪变的检测方法常用Vrms（电压RMS 值）和Pst（短时间闪变指数）来评估。
二、电压谐波和电流谐波检测方法电压谐波和电流谐波是电力系统中比较普遍的问题，其主要由非线性和谐振等原因引起。
谐波会导致电能质量恶化，使各种电气设备产生谐波损耗和响应问题。
1. 谐波指标谐波是指不同频率的基波（50Hz或60Hz）的整数倍频率成分。
通常，通过谐波扩展系数（THD）、谐波电压含有率（TDD）和谐波电压总畸变率（TVD）等参数来评估电压和电流的谐波水平。
这些参数可通过FFT分析法进行测量得到。
2. 谐波源与谐波传播路径的确定为了解决谐波问题，需要先确定谐波源和谐波传播路径。
可以通过测量、过滤和补偿等方法来控制谐波水平，并保证电力系统的稳定运行。
三、电压不平衡检测方法电压不平衡是指三相电压的幅值和相位不等的现象。
电压不平衡会导致电机失速、设备过热和电能浪费等问题，因此需要对其进行检测和评估。
电压波动与闪变的测量方法研究
电压波动与闪变的测量方法研究彭博;周勇;史三省【摘要】为了简化电压波动与闪变的测量过程,避免国际电工委员会(IEC)推荐的测量方法中的多次滤波运算,利用LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台,实现了基于快速傅里叶变换的电压波动与闪变测量.给出了测量软件的流程图和用户操作界面,并对测量结果进行了误差分析.通过与国际电工委员会推荐的测量方法对比,证实了此测量方法是一种准确、简便、实用的离散化计算方法.%To simplify the measuring process for voltage fluctuation and flicker, and to avoid multiple filtering operations in the method recommended by IEC, by adopting LabWindowa/CVI virtual instrument development platform, the measurement based on fast Fourier transform (FTT) for voltage fluctuation and flicker is implemented, and the errors of the measurement results are analyzed. The flowchart of the measuring software and the user operation interface are given. Through inter-comparison with the measuring method recommended by IEC, it is verified that this method is a precise, simple, and practical discrete calculation method.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2012(033)006【总页数】4页(P67-69,72)【关键词】快速傅里叶变换;电压波动;闪变;虚拟仪器;滤波器【作者】彭博;周勇;史三省【作者单位】郑州大学电气工程学院,河南郑州 450001;郑州大学电气工程学院,河南郑州 450001;河南电力试验研究院,河南郑州 450052【正文语种】中文【中图分类】TH7010 引言为解决电网电压波动与闪变的问题，国际电工委员会(IEC)给出了电压波动与闪变的测量方法［1－2］，但这种方法需要设计多个滤波器并进行多次滤波运算，实现过程较复杂［3］。
试论交流系统电压波动和闪变调节与控制
令ｓ ｚ ＝ ０可得等效控制器为：
ｕ ： — ｕ ｅ ｑ ＝ — ２ ２ ｉ 一
一 一
Ｒ ｆ Ｌ － ｃ ２
（ 【 １ ｌ ３ ｊ ） Ｊ
由于模型摄动 以及环境 因素干扰 ， 可能造成滑模面波动 ， 故 采用 切换控制器来抑制。切换控制器形式 如下 ： ｕ ￣ ＝ ｒ ｌ ｓ ｇ ｎ （ ｓ ２ ） （ １ ４ ） 式 中． Ｄ为逆变器的输出一侧线的电压的有 效值 和直流一侧 的电 其 中， 为大于零 的常数 ， ｓ ｇ ｎ （ ・ ） 为符号 函数。这样 ， 所设计 的滑模 压的比值 ； ８ 为逆变器输出侧的电压和系统电压 的相位差 ； 为 ｄ ｑ ｏ 坐 控制器为 ：
２ ０ １ ３ 年３ ２ 期
科技 Ｉ向导
◇ 科技 论坛◇
试论交流系统电压波动和闪变调节与控制
潘 敏
ｍ
淌
ｆ 六盘水拓源集团有 限公司 贵州
六 盘水
５ ５ ３ ０ ０ １ １
【 摘 要】 本 文主要研究基于 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 无功补偿的交流系统 电压波动和 闪变调节与控制 问题。采用直接 电流控制 ， 提 出了基于神 经网 络与滑模控制相结合 的方法 。通过建立控制对 象的滑模等 效控制器 ． 利用神 经网络优化 等效控制与切 换控制 以实现 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 自适应控制。 最后通过数值 仿真验证 了所提 出方法的有效性 几儿 【 关键词】 交流系统； Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ； 神经 网络； 滑模控制
ｌ ； 『 Ｉ ｌ ＝ 【 ｌ Ｄ 一 ｓ ｉ ｎ Ｌ ￣ ／ Ｃ一 。 ０ ｉ ｎ ／ Ｌ ］ Ｊ ［ 【 ｕ ｄ 。 】 』 ＋ 。 Ｌ 一 ［ 【 ０ ｕ ］ 伫
Hale Waihona Puke 标系 之下 Ｓ Ｔ Ａ Ｔ Ｃ Ｏ Ｍ 所吸 收 的这种 有功 电流 ； 为 ｄ ｑ ｏ坐标 系之下
电压波动和闪烁检测
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
1、考核的指标及其限值
(2) 电压波动
几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压 变动值dd 、相对最大电压变动值dmax：
dc
Uc UN
10% 0
dd
Ud UN
10% 0
dmaxU UN 10% 0
IEC相关标准规定：dc不超过3%；dd超过3%的持 续时间小于200ms；dmax不超过4%。
如果该比值超过50%，说明半数以上的实验观察者有 明显的或难以忍受的视觉反映，若把F(%)大于50%定为 闪变限值，则对应的电压变动值为该实验条件下电压波动 允许值。
瞬时闪变视感度 S(t)
为表示人对照度波动的瞬时主观视觉反应，常用闪变强 弱的瞬时值变化来描述，称为瞬时闪变视感度S(t)。 它是电压波动的频度、波形、大小等综合作用结果，其随时 间变化的曲线是对闪变评估衡量的依据。
仿真法，直接测量
周期性等间隔电压波动
利用Pst=1曲线
电压变动间隔时间大于1s的电压波 闪变时间分析法、仿真
动
法、直接测量
5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容
3、限值
当电压波动是由人为开关引起的或发生率小于每小时 1次时，不考虑Pst和Plt，电压波动的三项要求的限值可 放宽到表5-1所示限值的1.33倍。
400mm长的线束，且与测量仪器的距离不小于800mm。 (5) 人工电源网络接地用长宽比不超过3:1、厚度为0.5mm的薄铜
条。
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
1、测量电路（单相）
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
2、标准运行条件和正常负载
5.3 电压波动和闪烁检测方法及过程
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 Ωt，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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电压波动和闪变的检测与控制方法摘要：由冲击性功率负荷引起的电压波动与闪变是电能质量问题的重要方面之一。
本文论述了电压波动和闪变的常用检测方法，比较分析了几种改善电压波动和闪变补偿装置的性能特点，为电力系统电压波动与闪变的监测及抑制提供参考。
关键词：电压波动；闪变；检测；抑制；电能质量Detection and Suppression Methods for Voltage Fluctuation and FlickerGUO Shang-hua，HUANG Chun，WANG Lei，CAO Guo-jian(College of Electricity & Information Engineering of Hunan University，Changsha 410082,China)Abstract：Voltage fluctuation and flicker, caused by fast-speed varying load, is one of the most important aspects of power quality. In this paper, the methods of detecting voltage flicker are detailed, and the performances of some common device that suppressed the voltage fluctuation are analyzed and compared. All the study is helpful for the supervision and control of voltage fluctuation and flicker.Key words: voltage fluctuation; flicker; detection; suppression; power quality0 引言随着大量的基于计算机系统的控制设备和自动化程度很高的用电设备相继投入使用，工业用户对电能质量的要求越来越高，甚至几分之一秒的不正常就可造成的巨大的损失。
据统计，自动化程度很高的工业用户一般每年要遭受10～50次与电能质量问题有关的干扰，其中因包括电压波动和闪变在内的动态电压质量问题造成的事故数约占事故总数的83％[1]。
电压波动和闪变已成为威胁许多重要用户供电可靠性的主要原因之一，必须对其进行有效地监视与抑制。
电力系统的电压波动和闪变主要是由具有冲击性功率的负荷引起的[2]，如变频调速装置、炼钢电弧炉、电气化铁路和轧钢机等。
这些非线性、不平衡冲击性负荷在生产过程中有功和无功功率随机地或周期性地大幅度变动，当其波动电流流过供电线路阻抗时产生变动的压降，导致同一电网上其它用户电压以相同的频率波动。
这种电压幅值在一定范围内(通常为额定值的90％～110％)有规律或随即地变化，即称为电压波动。
电压波动通常会引起许多电工设备不能正常工作，如影响电视画面质量、使电动机转速脉动、使电子仪器工作失常、使白炽灯光发生闪烁等等。
由于一般用电设备对电压波动的敏感度远低于白炽灯，为此，选择人对白炽灯照度波动的主观视感，即“闪变”，作为衡量电压波动危害程度的评价指标。
1 电压波动与闪变的检测1.1 调幅波检测要对电压波动与闪变进行有效的抑制，首先的任务就是要准确的提取出波动信号，通常将波动电压看成以工频额定电压为载波、其电压的幅值受频率范围在0.05~35Hz的电压波动分量调制的调幅波。
因此，电压波动分量的检出方法可采用通信理论中大功率载波调制信号解调方法，用与载波信号同频同相的周期信号乘以被调信号，将电压波动分量与工频载波电压分离，通过带通滤波器得到波动分量。
考虑电压波动分量，就是在基波电压上叠加有一系列的调幅波，为使分析简化又不失一般性，研究电压波动的检测方法可分析某单一频率的调幅波对工频载波的调制，将工频电压u(t)的瞬时值解析式写成：式中：A为工频载波电压的幅值，ω0为工频载波电压的角频率，m为调幅波电压的幅值，mcos(Ωt)为波动电压。
目前，常用的波动电压检出方法有三种：平方解调检波法、全波整流检波法和半波有效值检波法，图1所示分别为三种方法的原理结构框图。
(1)平方解调检波法国际电工委员会(IEC)推荐平方解调检测法，即将u(t)平方，然后利用解调带通滤波器检测出调幅波。
经过0.05～30HZ的带通滤波器便能滤去直流分量和二倍工频分量，从而检测出mA2cos(Ωt)的调幅波即电压波动分量。
这种方法较适合用数字信号处理的方法来实现。
(2)全波整流解调检波法全波整流检波法的基本原理是将输入交流电压u(t)全波整流即进行绝对值运算后再经过解调带通滤波器后便取得波动信号。
设u(t)经整流后的电压为g(t)，则g(t)可看作u(t)和幅值为±1、频率为工频的方波的乘积。
将经过0.05～30HZ的带通滤波器便可检测出的调幅波即电压波动分量。
这种方法较适合于模拟电路加以实现，英国ERA和法国EDF等闪变仪采用此方案。
它跟平方检波法一样，都要通过带通滤波器保留调幅波，但存在检出误差，误差的大小取决于波动信号的频谱结构。
(3)半波有效值检波法半波有效值法是利用RMS/DC变换器将波动的输入交流电压变换成脉动的直流电压，再经解调带通滤波器后获得波动信号。
RMS/DC变换器输出的直流电压值为输入交流电压的方均根值，其脉动成份即反映了输入电压方均根值的变化。
根据半波这种方法，就实际线路而言，要将方均根值的计算时间准确地整定在半个工频周期是相当困难的，而且其元件参数整定较为困难。
另外，该方法可去除直流分量和二倍工频分量等，只保留调幅波，但其中不会完全没有直流分量，仍需隔直和滤波。
瑞士的MEFP型闪变仪，国产的VFF-1型电压波动闪变分析仪和日本的△V10测量仪等均采用每个周波求一个有效值。
(4)小波多分辨率信号分解同步检波法及其它方法近年来一些新理论和新原理应用于调幅波检测。
如，文献[3]提出了一种采用小波多分辨率信号分解和同步检波的电压闪变信号检测新方法，该方法用小波多分辨率信号分解滤波器取代同步检波器中的解调带通滤波器，可以检测出电压闪变信号的突变时间，包络信号中的各个频率分量及其幅度。
但这种方法具有对信号所需采样数据多，运算量大，检测突变故障信号的故障时刻延时较大等特点，因而在采用小波多分辨率信号分解时，必须寻求快速小波函数及其相应小波变换。
另外，文献[4]提出了一种基于随机理论和导纳矩阵的随机电压闪变功率潮流法，这种方法可以计算出每条母线的最大电压波动值和闪变值，也能检测出闪变源对系统电压的冲击，但这种方法在实际应用中存在很大的难度。
1.2 闪变值的获得闪变是由于电网电压的波动，所引起的灯光闪烁对人眼视觉产生刺激的响应。
它不仅和电压波动大小有关，而且和波动的频率(即对工频电压的调幅频率)、照明灯具的性能及人的视感因素有关。
因此，要获得闪变值，就必须在取得电压波动信号mcos(Ωt)的基础上，根据人眼视感度曲线进行相应的处理。
国际电工委员会(IEC)依据1982年国际电热协会(UIE)的推荐，给出了检测电压闪变的设计规范，其框图如图2所示。
框1为输入级，实现把不同等级的电源电压降到适合于仪器内部电路的电压值，此外也能产生标准的调制波用于仪器的自检。
框2、3、4综合模拟了灯－眼－脑环节对电压波动的反应。
其中框2反应灯光强度与电压的关系，给出与调制波幅值成线形关系的电压，具体参考前面调幅波的检测；框3的带通和视感度加权滤波器反应了人眼对不同频率的电压波动的敏感程度，通频带为0.05～35Hz；框4包含一个平方器和一个一阶低通滤波器，用来模拟人脑对光强变化的非线性响应和存储响应，框4的输出S(t)反应了人的视觉对电压波动的瞬时闪变视感度。
然后对S(t)作不同处理可以反映电网电压的闪变情况[5,6]。
框5为闪变的统计分析，即根据框4输出的S(t)进行在线统计分析或将其输出滤波做离线统计分析求得并输出短时闪变严重度P st。
根据此原理和框图，可以设计出模拟式闪变检测仪和数字式闪变检测仪。
模拟式闪变仪由于采用芯片实现滤波电路，具有处理速度快等特点，但对硬件电路要求较高，设计复杂；数字式检测仪滤波运算采用软件实现，计算量大，但结构简单，比较灵活。
2 电压波动与闪变的抑制目前，大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置，它们也都具有抑制电压波动与闪变的功能[6-9]，如静止无功补偿器(SVC)，有源滤波器(APF)，动态电压恢复器(DVR)，以及配电系统电能质量统一控制器等。
下面分析比较这些装置在抑制电压波动与闪变方面的作用。
2.1 静止无功补偿器(SVC)电压闪变是电压波动的一种特殊反映，闪变的严重程度必将与负荷变化引起的电压变动相关，电压变动量通常按下式计算：式(1)中,ΔP、ΔQ分别为评价母线上电力负荷有功、无功变化量；R、X为从电源到评价母线段供电系统等值电阻和电抗；U N为评价母线额定电压。
在10KV以上系统中，由于R远小于X，故有式(2)中，S K为评价母线上的三相系统短路容量。
式(2)表明，在高电压或中压配电网中，电压波动主要与无功负荷的变化量以及电网的短路容量有关。
在电网短路容量一定的情况下，电压闪变主要是由于无功负荷的剧烈变动所致，因此对于电压闪变的抑制，最常用方法是安装静止无功补偿装置(SVC)，目前这方面技术已相当成熟。
但是，由于某些类型的SVC本身还产生低次谐波电流，须与无源滤波器并联使用，实际运行时有可能由于系统谐波谐振使某些谐波严重放大。
因此，在进行补偿时，要求采用具有短的响应时间、并且能够直接补偿负荷的无功冲击电流和谐波电流的补偿器。
2.2 有源电力滤波器(APF)对于非线性冲击性负荷，在几个周波的时间内，其电流可能出现相当大的波动，引起电压闪变。
因此，要抑制电压闪变，必须在负荷电流急剧波动的情况下，跟随负荷变化实时补偿无功电流。
近年来采用电力晶体管(GTR)和可关断晶闸管(GTO)及脉宽调制(PWM)技术等构成的有源滤波器，可对负荷电流作实时补偿，如图3所示。
有源电力滤波器的工作原理与传统的SVC完全不同，它采用可关断的电力电子器件和基于坐标变换原理的瞬时无功理论进行控制，其作用原理是利用电力电子控制器代替系统电源向负荷提供所需的畸变电流，从而保证系统只须向负荷提供正弦的基波电流。
有源电力滤波器与普通SVC相比[10]，有以下优点：响应时间快，对电压波动、闪变补偿率高，可减少补偿容量；没有谐波放大作用和谐振问题，运行稳定；控制强，能实现控制电压波动、闪变，稳定电压作用，同时也能有效地滤除高次谐波，补偿功率因数。