暂态电能质量扰动的基本特征及质量检测现状

暂态电能质量扰动的基本特征及质量检测现状[摘要]随着各种电力污染的不断加剧，暂态电能质量扰动问题受到人们日益

重视，如电压骤升（降）、瞬态振荡、电压波动等。造成这一情况的原因主要是由于电力系统中非线性、冲击性负荷的不断增加。实现对这些暂态扰动信号实时、有效检测和定位，是电能质量动态补偿的关键前提。

【关键词】暂态电能质量扰动；基本特征；质量检测现状

一、定义

暂态电能质量问题是近年来随社会信息化的发展而逐渐暴露出来的新问题。对这些电能质量问题的研究还处在起步阶段，如何界定暂态电能质量问题，用什么样的特征进行描述，怎样制定合理的指标进行评估等，都还缺少成熟的经验和方法。目前，国际电力电子工程师协会IEEE根据电压扰动的频谱特性、持续时间、幅值变化等，将电压扰动分为长时、短时和瞬时的电压扰动三大类，并把长时扰动所引起的电能质量归结为稳态电能质量问题，把瞬时和短时扰动所引起的电能质量归结为暂态电能质量问题，其主要表现形式有电压脉冲、浪涌、暂态振荡、电压跃落、毛刺或尖峰、电压突起、电压中断及电压短时闪变等，目前国际和国内还没有此方面的统一标准，目前被普遍接受的评价指标有电压短时变动和电磁暂态。暂态电能质量问题的实质就是暂态电压质量问题。暂态电能质量问题的研究起步较晚，国内刚刚有所认识，它属于稳态电能质量问题的延伸，影响范围小，但后果却比较严重。

暂态电能质量问题产生的原因较为复杂，发生的频度较为偶然，它主要是系统遭受外来干扰、内部故障或正常操作情况下发生的过渡过程，而且与电网结构、电网联系强度、敏感负荷的用电特性等因素有关。另外，暂态电能质量扰动的随机性大、持续时间短，传统的基于均方根的检测技术已不适用，这些因素使暂态电能质量分析与检测的难度增大。这也是目前暂态电能质量分析和检测方法还不成熟的原因。

二、暂态电能质量扰动的基本特征

1.短时电压变动

由于电力网中发生短路故障、短路器操作、大型变压器或电容器的投切，引起短时电压上升、短时电压下降或短时电压中断等，这均为偶然的电压变动。

（1）短时电压上升。短时电压上升是指在工频条件下，电压或者电流的有效值上升到额定电压的1．1—1．8p.u，然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为0．5个周波到1min。短时电压上升也称电压骤升、电压突起、电压升高或电压突出。短时电压上升分即时电压上升、瞬时电压上升和暂时电压上升。即时电压上升是指持续时间0．5—30周波的短时电压上升，瞬时电压上升是指

持续时间30周波一3s的短时电压上升，暂时电压上升是指持续时间3s—lmin 的短时电压上升。

（2）短时电压下降‘短时电压下降是指供电电压有效值突然降至额定电压的0．9一0．1p．u，然后又恢复至正常电压，这一过程的持续时间为0．5个周波到lmin。短时电压下降又称电压跌落、电压骤降、电压降低、电压下跌或电压凹陷。短时电压下降分即时电压下降、瞬时电压下降和暂时电压下降。即时电压下降是指持续时间0．5—30周波的短时电压下降，瞬时电压下降是指持续时间30周波一3s的短时电压下降，暂时电压下降是指持续时间3s—lmin的短时电压下降。

（3）短时电压中断。短时电压中断是指公共电压有效值小于额定电压的o．1p．u，持续时间0．5周波一1min的过程。短时电压中断也称电压间断，分为即时电压中断、瞬时电压中断和暂时电压中断。即时电压中断是指持续时间0．5—30周波的短时电压中断，瞬时电压中断是指持续时间30周波一3s的短时电压中断，暂时电压中断是指持续时间3s—lmin的短时电压中断。

2.电磁暂态

电磁暂态（暂态过程）指电力系统从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时电压或电数值的暂时性变化。电磁暂态的持续时间小于短时电压变动。

3.暂时过电压

按照GB／T18481—200l《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》规定，峰值超过系统最高相对地电压峰值或最高线间电压峰值的任何波形的相对地或相间电压分别为相对地或相同过电压，而把持续时间小于l0ms的过电压称为暂时过电压。电能质量电磁暂态会在电力系统中产生暂时过电压。暂时过电压有瞬态过电压和暂态过电压之分。瞬态过电压是指持续时间以微秒计的过电压，例如由雷电引起的过电压。暂态过电压是指持续时间以毫秒计的过电压，一般因电网故障引起的。

暂时过电压一般由于系统中的操作、故障或非线性引起的过电压，可用其幅值、振荡频率、总持续时间或衰减量来表示，作用在电气设备上的各类过电压的典型波形见表1所示。

三、现状

暂态电能质量检测包括特征值的获取、时间定位、扰动类型识别、空间定位和扰动溯源。目前，暂态电能质量检测研究热点集中在特征值的获取、时间定位和扰动类型识别三个方面，空间定位和扰动溯源问题由于难度更大尚未提到议事日程。按所采用的不同分析方法，暂态电能质量检测技术主要可分为时域、频域和变换域三种。近年来，基于数字技术的各种时域、频域和变换域方法已在电能质量领域中得到广泛研究和应用。

暂态电能质量检测方法还不十分成熟，因此国内外对暂态电能质量检测的研究大部分处于理论阶段，提出了各种各样的理论方法，如小波变换、神经网络、模糊逻辑、专家系统、遗传算法、镕里叶变换、概率统计、证据理论、分形几何及其他方法。随着研究的深入，小波变换及以小波变换为基础的复合方法成为暂态电能质量检测方法研究的热点，并逐渐成熟，且已经取得了一些工程应用成果。其他方法或者由于不适宜用于非平稳信号的检测，或者自身理论不成熟，或者工程实现难度大，或者存在较大的检测原理误差，在暂态电能质量检测中，尚未体现出很好的发展前景。小波变换是近年来发展起来的一种数学分析方法，被认为是继傅里叶变换以来的又一重大理论突破。由于小波变换对非稳定信号很敏感，而对近似稳定的信号不敏感，所以它对检测和抽取不同的暂态电能质量扰动特征很有用，许多工作者已使用小波变换来快速判定和溯源暂态电能质量扰动。

参考文献

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