电压波动和基于瞬时无功功率理论的闪变计算

【关键词】 电压波动； 闪变； 闪变计算 【作者单位】 高彦静， 中国核电工程有限公司河北分公司 ； 安文翔， 中国核电工程有限公司河北分公司
一、 引言 电压闪变问题是上世纪 70 年代以来电力系统研究的重 点课题之一， 它可以说是电压波动的一种特殊反应。公共供 电点（ PCC） 的电压波动， 会引起人眼对灯光闪烁感觉的不适， 人眼的这种主观感觉， 称为闪变。目前闪变一词的含义已经扩 展到电源电压的变化对一些敏感设备所产生的不良影响。引起 这些负荷会对电力系统的 电压闪变的主要原因是冲击性负荷， 安全稳定运行和用电设备的正常工作造成严重的影响。 目前， 国内外的闪变检测方法主要有平方检测法 、 有效 值检测法和整流检测法等 。 本文将主要采用瞬时无功功率 理论检测法分别对电压波动信号进行检测仿真 。 并通过仿 真得到调幅波从而进行闪变值的计算 ， 分析短时闪变值精度 — —统 本文分析介绍了三种计算方法 — 是否符合要求。另外， 计排序法， 线性插值法和多项式曲线拟合法 ， 并分别用这三 对结果进行分析和比较 。 种方法对闪变值进行计算 ， 二、 瞬时无功功率理论 1984 年日本学者 Akagi Hirofumi 提出瞬时无功功率理论 这个具有里程碑意义的方法 。 首先设三相电路为三相三线 ib ， ic 制， 并且完全对称， 其各相电流， 电压的瞬时值分别为 i a ， ub ， uc ， ia + ib + ic = 0， u a + u b + u c = 0 。 根据派克变换， 和 ua ， 将其变换到正交的 d － q － 0 坐标系中：
ω 2 U [u ] =槡 3 [ － sinωt ] ud
q
cos t
（ 5）
将式（ 7 ） 和式（ 8 ） 代入式（ 4 ） 中得： 3 p = UIcosф 2 3 q = UIsinф 2 三、 用瞬时无功功率理论求取调幅波
（ 6） （ 7）
本文将闪变看成是对正弦工频电压的低频调制 ， 即： u（ t） = A（ t） cosωt = U［ 1 + ma（ t） ］ cosωt （ 8） 用瞬时无功功率得到调幅波电压 ， 必须得到完全对称的 三相电压和三相电流， 考虑到对称三相系统中 ， 相临两相的 。 电压波形相同， 相位相差 120 的特点， 因此， 我们用延时 u a 得到其它两相电压， 并令每相电流等于其电压 ， 即： u a （ t） = u a （ t） T u b （ t） = － u a （ t + ） 6 T u c （ t） = － u a （ t － ） 6 将式（ 9 ） 代入到式（ 5 ） 得 ud cosωt 3 = A（ t） 2 － sinωt uq （ 9a） （ 9b） （ 9c）
针， 把质量教育摆在突出位置 。同时建立和完善工程质量领 导责任制， 按照“谁主管， 谁负责的 ” 原则， 从人员、 材料、 设 备、 工序、 工艺、 技术措施等方面层层落实工程质量责任 ， 做 层层抓落实。 到一级抓一级， （ 三） 严格规范施工项目中各个环节的操作流程 。首先， 要做好施工图会审工作 。通过会审， 可详细地了解设计的依 ， 据及要求 同时在审图过程中发生的疑问和发现的问题向设 计人员提出， 将有错误的地方及时纠正 ， 以保证施工进度及 避免返工而引起质量问题 。 其次， 作好施工组织设计工作 ， 对影响工程施工质量的因素进行有效控制 。 它可以解决施 工过程中的工作顺序、 工程进度及合理调度人财物 ， 还直接 景程工作质量。 一个好的施工组织， 可通过确定使用的人 设施， 对建设中的质量起到宏观的控制作用 。 例如， 在钢 力、 筋混凝土结构施工中， 对选用支模设施的设计 ， 采用振动器 ， 的型号及数量 都应在施工组织设计中明确下来 ， 以免施工 过程中组织混乱。 再次完善进场材料的检测和验收 ， 对材 料、 半成品、 构配件等物品的性能、 参数、 规格、 型号等进行严 格的检测和验收， 争取每种材料都有相应的质量证明文件 ， 同进做好材料的档案管理工作 ， 对每种材料的供应商， 验收 人员， 存放地址， 存放情况， 使用情况等做好记录， 并做好抽 （ 上接第 85 页） 仿真出的调幅波电压如图 1 所示： 查检测的工作。更为重要的是要加强施工现场的质量控制 ： 一是组织定期或不定期的现场会议 ， 及时分析、 通报工程质 量状况， 视情况决定是否进行职工技术培训等活动 ； 二是严 格审核设计变更和图纸修改 ； 三是完善工序控制。 把影响工 序质量的因素都纳入管理状态 ， 建立质量管理点， 及时检查 质量统计分析资料和质量控制图表 ； 四是严格工序间交接检 查。主要工序需按有关验收规定经现场监理人员或专职质 安人员检查验收； 五是对完成的分项、 分部工程， 监理工程师 或专职质安人员按相应的质量评定标准和办法进行检查 、 验 收， 并按有关规章制度行使质量监督权 。 （ 四） 推进质量安全诚信评价及惩戒体系建设 。 做好工 程质量责任主体和有关机构不良记录管理工作 ， 加强对从业 通过通告、 公示进行 单位和人员的质量安全不良记录管理 ， 信用惩戒并和业绩挂钩 ， 从而提高相关人员对工程质量的重 。 视意识 总而言之， 只有提高了工程的生产效率 ， 保证了工程的 质量， 才能提高企业的信誉形象 ， 只有做到各个环节的有效 管理， 才能使建筑工程的质量达到最优 。 企业应该加快自己 的系统升级， 提高管理能力， 质量是企业的生命， 保证工程质 量才能让企业立于不败之地 。 五、 短时闪变值的计算 短时闪变值的计算方法主要有统计排序法 ， 多项式曲线 拟合法和线性插值法， 本文主要给出多项式曲线拟合法计算 P st 。首先， 通过前面的检测方法得到 s （ t ） 曲线后， 我们由 s （ t） 曲线得到分为 10 级的累积概率函数曲线 ，得 CPF 曲线 y， n ） 函数来进行曲线拟 后， 我们由 Matlab 中的 p = polyfit （ x， y 为 CPF 值， n 为多项式的次数， 合， 其中 x 为 s（ t） ， 本文用 4 次多项式进行拟合， 得到的多项式的系数为 ： p = 0． 0000 1． 2141 － 3． 2780 1． 4812 0． 9371 得到拟合曲线 ， ， P 后 再对函数求反函数 再计算 st 的值为 0． 7125 。 六、 结语 在各种电能质量问题中 ， 电压闪变是比较重要的一个 ， 因为闪变是评定电能质量的主要指标之一 ， 对它的检测较为 复杂， 研究相对不足， 而且测量设备很少。 本文通过对闪变 问题的研究得到如下一些结论 ： 通过瞬时无功功率理论对电 同时计算了其短时闪变 压波动和闪变信号进行仿真检测 ， 值， 得到的结果近似理论值 。 【参考文献】 1． 肖湘宁， ［M］ ． 北京： 中国电力出版 电能质量分析与控制， ， 2004 社 2． 马巍巍， IEC 闪变仪的 RTDS 实现［ J］ . 电力 石新春， 付超， 2009 ， 5 ： 31 ～ 34 科学与工程， 3． 余健明， 张萍， 张伏生等， 基于瞬时无功功率理论求取电压 J］ . 供用电， 2006 ， 2 ： 9 ～ 12 闪变参数的新方法［ 4． Giovanni Bucci， Fabrizio Ciancetta， Fabio Di Nicola， The Performance Evaluation of IEC Flicker Meters in Realistic Conditions， IMTC2006 － Instrumentation and Measurement Technology Conference， 2006 ， p id
q
ud
q
u ][ i ] uq
q
id
q
2 p 3 －1 U
（ 13 ）
（ 3）
四、 仿真分析 本文用原始电压波动信号下式的进行分析为 ： 0 ． 0025 u1 （ t） = 220 × 槡 2［ 1+ sin （ 2 π × 8 ． 8 t） ］ × sin （ 2 π × 2 ×槡 2 50 t） （ 14 ） 用基于瞬时无功功率理论的检测方法 （ 下转第 236 页）
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 9 期
电压波动和基于瞬时无功功率理论的闪变计算
□高彦静 安文翔
【摘
要】 随着电力系统负荷功率越来越大 ， 尤其是冲击性负荷和非线性负荷急剧增加 ， 使电网中的电压波动和闪变愈发严重 。 为了抑制电压波动， 提高电能质量， 就必须了解电压波动的检测和闪变计算 。
[i ]
id
q
ia = c dq i b ic
= c dq u b
[ ] 槡 [
]
（ 10 ）
（ 1）
[u ]
ud
q
ua uc
。
[ ] 槡 [
由上式可得： 3 p = A2 （ t ） 2
将电流代入式（ 4 ） 得 id cosωt 3 = A（ t） 2 － sinωt iq
三相电流电压均为对称的正弦波 ， 对式其进行 Park 变 换， 可得： ω ф 2 I [i ] =槡 3 [ － sin（ ωt － ф） ] cos（ t － ） （ 4）
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]
（ 11 ）
（ 2）
（ 12 ）
c dq 为不含 注： 因三相完全对称， 故零序分量为 0 。 式中， 零序分量的 Park 变换矩阵， 且在 α = 0 时的值， α 为初始角 ， p q ： 度 并定义瞬时有功功率 和无功功率 为
因此， 可求出原电压信号闪变包络线， 进而得到调幅波为： ma（ t） =