南京国臣信息技术股份有限公司——陈文波

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1.6 电压暂降模型分析
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1.6 电压暂降模型分析
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电压暂降与暂升同时存在的模型
单相接地故障
• • • • 故障相电压降为零。 非故障相电压升高，为 3 倍。 电压暂降伴随电压暂升。 重要电机停机，威胁设备绝缘。
rN
i
i
NT
ri ---每次停电事件的恢复供电时间
N i ---报告时段内每次停电事件中停电的用户数
Your Life NGreen T ---指明区域的供电用户数
3.1 可靠性指标
用户平均停电时间（CAIDI）Customer Average Interruption Duration Index
宏网愿景
改进传统 的电力系统 通用标准
微网愿景
本地控制
用户定制 标准
出色的可靠性和效率才能称之为商品。
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3.5 微网的概念
美国威斯康辛麦迪逊分校的sseter： 微网是由负载和分布式电源组成的独立可控系统，为 当地提供电能和热能。
微网可视作电网中的一个可控单元，可在数秒钟内 反应来满足外部输配网络的需求；对用户来说，微网 可以满足特定的需求：增加本地可靠性，降低馈线 损耗，保持本地电压，通过余热利用提高能效，提供 不间断电源。
用户停电总次数 N i SAIFI 总用户数 NT
N i ---报告时段内每次停电事件中停电的用户数
N T ---指明区域的供电用户数
系统平均停电时间（SAIDI）System Average Interruption Duration Index
SAIDI

用户停电持续时间
供电区域中的总用户数
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1.3 工业用户对供电可靠性要求
电压敏感性（%）
90
80
70
60
四类 三类 50 40 30 20 10
关键工艺
二类
一类
供 电 中 断 经 济 损 失
负荷类型
提高供电可靠性
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1.4 工业现场常见的电压敏感负荷及分类
开关电源类负载 典型的有PLC、DCS、计算机等 电磁线圈类负载 接触器、继电器等 电力电子类负载 Green Your Life 典型的代表有伺服驱动器、变频器等
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3.6 微网对提高本地可靠性作用 费用 可靠性
微网
费用
可靠性
先
质量
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后
数量
3.7 分布式发电DG和分布式储能DS
分布式发电(DG，Distributed Generation) • 可调度的DG，避免长时中断损失，对 压降和短时中断无力，PQR提升有限 • RES单独无法进行PQR治理
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2.6 HVSP 高压电压暂降保护系统
HVSP系统在6kV/10kV系统中的应用方案 该方案应用于高压负载（6kV/10kV）的电压暂降保护，提高高压负载 （6kV/10kV）的低电压穿越能力。该方案基本原理是在高低高高压变频器直 流母线上增加HVSP系统，维持直流母线电压稳定，从而确保高压变频器在发 生电压暂降或短时中断时高压负载正常运行。
R 1 (1 R1 )(1 R2 ) 例：R1=99.99% R2=99.999% 若选择交流串联方式： 可靠性=R1*R1=0.9998 可靠性降低！ 而采用直流并联方式： R=99.9999999% 即可靠性达到9个9！ 直流并联解决方案优于简单的交流串联解决方案！
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大电网侧采用网络结构优化、快切、重合 闸、备自投、配电自动化等措施提高供电 可靠性。 但仅仅能降低SAIDI，却不能降低SAIFI， 即电压暂降和短时中断的次数不会减少！ 更别说降低用户侧的CAIFI，这对连续性 生产企业来说电压暂降和短时中断的影响 依然存在！
3.3 ―费用为王”——市场多维化
E A
0 U AK E -E 3E e j150 U BK B A A E -E 3E e j150 U CK C A A 故障点K的零序电压为 1 (U U U ) -E U K0 AK BK CK A 3
用户停电持续时间 ri N i SAIDI CAIDI 用户停电总次数 N i SAIFI
用户总的平均停电时间（CTAIDI）Customer Total Average Interruption Duration Index
用户停电持续时间 CTAIDI 停电用户总数
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4.1 分散式DG和DS
优势
一对一 系统结构简单 近负荷，省电缆 避免相互影响 保护简单 方式多样 定制化设计
劣势
投资昂贵 占用现场空间 维护管理难度大 单一设备失效影响 分布式资源浪费 协调治理效果差 安全隐患
优化DER拓扑结构 ——集中式DER（DER组网） Green Your Life ——交直流混合微电网
4.2 集中式交直流混合微电网
减少蓄电池用量 • 分散式直流治理设备针对每个敏感负荷都要有 一组蓄电池组；在集中式交直流混合微电网中， 通过一组蓄电池为所有敏感负荷供电，电池容 量和数量都会减小。 协调治理效果好 • 集中式交直流混合微电网可以实现对全厂敏感 负荷的协调治理，而在分散式直流治理设备中， 全厂敏感负荷供电时间受到最短时间的电池组 的限制；而在集中式交直流混合微电网中，蓄 电池组不仅可以为长时间工作的敏感负荷供电， 而且短时间工作的敏感负荷也得到最长时间的 供电。
基于高供电可靠性工业用户的 交直流混合微电网
陈文波 chenwenbo@ 南京国臣信息自动化技术有限公司 2014.11
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目录 Content
工业用户用电需求及面临的问题 电压暂降和短时中断的对策
微电网对可靠性的作用 交直流混合微电网 案例及经济性分析
用户用电价值 VS. 电力提供者费用
价 格 因 素 主 导
可靠性价值不 大并且不愿为 此付费的用户
高
损 失 费 用
对工业传统可 靠性及费用组 合基本满意的 客户
供 电 质 量 因 素 主 导
低 低 供电质量 高
对可靠性要求 高且愿意为之 支付高额费用 的用户
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3.4 提高PQR？
U CK
U K0
U BK
E C
E B
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1.7 产生机理
大负载的切换、变压器通电、大 容器组投切、大型电动机起动 • 暂降幅值小 • 持续时间长 • 危害小，不会带来大的事故
供电系统任意点短路 • 暂降幅值大，传播距离远 • 大电网侧：影响面广，高风险、 低概率 • 配网侧：影响面小，高风险、 高概率
保护动作：
暂降幅值大，可 能短时中断
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保护不动作： 暂降幅值小
1.8 电压暂降的标准
电压暂降，又称电压骤降、低电压穿越和晃电。
电压暂降属于电网中的二维骚扰现象， 无法消除，却可提前预加保护措施。 电压暂降的幅值和持续时间是标称 电压暂降的最重要的两个特征量。
IEEE标准
电力储能装置(EES，Electrical Energy Storage) • 稳定电力供应 • 使发电具有可调节性 • 对电压暂降和短时中断治理效果明显， 而对长时中断无能为力
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目录 Content
工业用户用电需求及面临的问题 电压暂降和短时中断的对策
微电网对可靠性的作用 交直流混合微电网 案例及经济性分析
r N
i
i
CN
C N ---报告的时段内经受一次持续停电的用户总数
用户总的平均停电次数（CAIFI）Customer Average
Interruption Frequency Index
Green
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3.2 可靠性指标统计
我国供电可靠性与发达 国家还是存在差距的！ 无法满足高供电可靠性 要求的连续性生产企业！
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1.1 工业用户用电面临的问题
• • • • • • • 化石能源日益枯竭 环境压力日益加大 电力电子器件的大量应用 分布式发电、新能源接口 直流电源、储能装置 工业园区规划与电力系统规划工作的相互分离 电能质量与供电可靠性
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1.2 工业用户面临的电能质量问题
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4.2 集中式交直流混合微电网
集中式交直流混合微电网，维护管理方便，不会遗漏，维护 成本低 可靠性高：配电网用SAIFI、SAIDI、CAIFI和CAIDI来衡量， 集中式交直流混合微电网中，SAIFI和SAIDI能够降低，用户 侧的敏感负荷的供电可靠性可以达到9个9，甚至是10个9， CAIFI和CAIDI值也能够大大减小！
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2.5 直流治理技术
VSP（电压暂降保护器） • VSP-HZ——利用蓄电池储能
• VSP-SJ——利用电网残压（≥0.2pu）
• VSP-MF——利用电容储能 HVSP（高压电压暂降保护器） • AC 690V，DC 750-1150V，抽屉式结构 RTM（隔离型电压暂降保护器） • 厂内直流保安电源作为储能单元
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2.7 整体解决方案
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目录 Content
工业用户用电需求及面临的问题 电压暂降和短时中断的对策
微电网对可靠性的作用 交直流混合微电网 案例及经济性分析
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3.1 可靠性指标
系统平均停电次数（SAIFI）System Average Interruption Frequency Index
2.3 AVSP（交流电压暂降保护器）
CB
AVSP
负荷
静态开关
充电机 A B C DC L AC C1 Q D1 C2
A 蓄电池组 B C 负 载
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2.4 LSP（电磁线圈类电压暂降保护器）
AC220V
交流电
LSP
交流接触器 线圈
电网残压 ≥0.25pu 短时停电
保护时间 长时间 3s
污染环境
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目录 Content
工业用户用电需求及面临的问题 电压暂降和短时中断的对策
微电网对可靠性的作用 交直流混合微电网 案例及经济性分析
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2.1 监测、治理、检测
监测 • 实时监测 • 故障录波 • 事件记录 治理 • 交流技术 • 直流技术 检测
• • 电压暂降、短时中断、暂升、谐波、可靠性…… 停电损失 美国7500亿美元/年，丽水产业园区停电2s损失200亿韩元…… 欧洲8个国家，150亿英镑/年，60%的损失是由电压暂降和短 时中断引起的 电压暂降和短时中断在投诉中占80% 电压暂降次数是短时中断的10倍 研究智能电网的驱动力： 不是电能的成本，而是 电能不合格的成本！
1.5 电压暂降和短时中断
IEEE 电压暂降 0.1-0.9 pu
IEC 0.01-0.9 pu 10 ms – 1min
EN 0.01-0.9pu
短时中断
< 0.1 pu
< 0.01 pu
< 0.01 pu
10ms -3 min
短时中断可以看作是一 种特殊的、幅值下降特 别严重的电压暂降。
10ms - 1 min
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交流技术
• UPS • DySC • AVC • AVSP • LSP
直流技术
• VSP • HVSP • RTM • DC-UPS
2.2 直流并联技术可靠性突出
交流设备可靠性：R1 直流设备可靠性：R2 直流并联解决方案可靠性：R R R1 R2 (1 R1 )(1 R2 )
IEC标准
单击添加
EN标准
国内标准
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各行业低电压耐受力标准
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1.9 电压暂降和短时中断对工业用户的影响
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连续性生产企业 石油化工 煤化工 半导体 化纤 玻璃 造纸 ……
生产工艺联锁跳停 重新启动耗时耗力 产品大量报废 损坏昂贵设备 造成人身安全事故