第五章电压暂降与短时间中断(2)剖析

整周期RMS 计算结果波形比较
★假设220V系统发生 持续时间0.087s-0.163s 骤降幅值为50%、 相位跳变 300 电压暂降。 暂降期间存在电压 畸变且在暂降起始 时电压出现高频振 荡现象. 浅蓝色为整周期RMS 计算结果 可见，起始时间延迟1个周期， 粉红色为瞬时值计算结果。 瞬时计算结果均偏高。 红色和深蓝色为d-q（平均值 和LPF滤波）算法， 绿色为单相电压法


测量与评估方法

电压暂降与短时间停电的测量是对其进行评估的基础 工作，由测量提供的特征量（即残压和持续时间，暂 降频次是它们的函数）检测数据为评估的基本依据。 测量和评估应进行以下5个步骤：

1、保证一定的采样率和分辨率 通常取128/256点/周期为典型的采样率；电压采样应与系统频率同 步。因此，采样频率并不表示为每秒的恒定采样量，而是每个周期 的恒定采样量。
电压暂降特征量分析与检测算法
电压暂降特征量检测概述 电压暂降的幅值大小和持续时间是电压暂降分析与检测的主要特征量，而 暂降次数只是以上检测结果的分类统计量，相对要简单许多。虽然，电压暂降 的完整特征描述还应包括跌落过程的高频成分和暂降恢复的电压瞬时过冲现象。 但通常重点讨论这两个主要特征量。 暂降幅值分析与检测算法 可以用多种方法来确定电压暂降的幅值大小。目前大多数电能质量监测仪 是通过计算电压方均根值来获取实测暂降大小的，具体处理时可能利用求取
电压均方根值滑动计算方法
图5-35 曲线上每一点是此前256个采样点计算的结果，有公 1
2
i
式中，N=256，k=256，257，…。可以看出，上式为滑动计算公式。利 用它可以在每个采样瞬间得到一个新的电压均方根值. 同样，滑动均方根计算方法也有一个周波的过渡时间（也称为延迟时 间 ），由此暂降持续时间也有约1个周期的误差. （过渡时间是由于采样值中仍然保留近1个周期的“历史”数据 所引起的。但是滑动算法几乎可以瞬时计算出结果。）
第五章 电压暂降与短时间中断 VOLTAGE SAGS AND SHORT INTERRUPTIONS
电压暂降(动态电压)检测与评估

动态电压质量的监测不同于诸如电压偏差等电气量的检测记录，其中 最大的区别是要对这种随机性的动态事件做出快速准确的实时检测和 科学的统计评估，以发现和找出内在规律，这对控制电能质量问题至 关重要。 是全面了解已知电网或规划电网各公共连接点电压暂降严重程度、特 征参量及其分布特点（凹陷域）的必要手段。为敏感设备正常运行和 具有电能质量扰动的设备接入给出评判的标准指标。 对于电力企业、高新技术电力用户、设备制造商以及政府招商引资有 重要的现实经济意义。
标称电压百分数（%）
设备B
事 件 次数
设备A 设备C
暂降持续时间（s）
测量与评估方法
5、利用局域系统的全部站点指标计算系统指标。利用局域系统全部 或部分站点指标加权求平均计算。该指标需要更长监测时间周期 （至少一年）。用于用户比较所在接入端的水平和整个系统的供 电性能水平；制造商选择设备对电压暂降的免疫力要求；为系统 网架改造提供基础数据； 电压暂降测量结果报告
RMS半周波计算方法与结果
下页图所示为128个采样点（即半个周波）的有效值计 算结果，所对应的过渡时间（延迟时间）为半个周波。尽管 延迟时间被缩短，但其仍然存在着测不准的缺点.
RMS半周波计算方法的约束条件
须指出，窗宽必须是半个周波的整数倍，不能用少于半 个周波的短窗来计算方均根值，因为任何其他的窗宽都将给 计算结果带来2倍基频的振荡。
式中
0
2 ，T 是基波周期。 T
注意到，该计算是以复数电压表示的。复数电压的绝对值是以时 间 t 为函数的电压幅值，其幅角可以用来求取相位角。用类似的办法 我 们还可获得谐波分量的幅值和相角。
虚拟半周波基频分量（DFT,FFT）计算方法
采用方均根值计算法的好处在于，可以简便的用半个周波采样点 来处理。若从半个周波数据获取基波分量是相当复杂的事。一种可 能的解决办法是，取半个周波数据，利用下式可以计算出下半个周 波的数据（这在电力工程中的多数情况下是成立的），
电压基波分量或测取每周波或半周波内的峰值电压来确定暂降大小。
以下介绍几种暂降检测算法.
电压暂降特征量检测算法
1.方均根电压值(rms---voltage)测量与计算
当在时间轴上对电压暂降抽样记录时，电压幅值大小可通过时域定义 的电压方均根计算求得：
1 V v N
N rms i 1
i
2
i
其中，N ：每周波的采样数， v ：时间域被采样电压。 将上式用于图5-35(a)波形计算，电压均方根值变化结果如图5-35(b) 所示。在5-35图中，均方根值是取一个周波窗采样点 N=256 计算得到的。
测量与评估方法
2、方均根值计算。IEC61000-4-30规定采用每半个周期更新的 整周期电压方均根值计算，获得作为时间函数的电压值。 3、计算单一事件指标。即计算一次电压暂降大小（残压），持 续时间；用于故障排除和事件诊断。 4、计算单站点指标。在规定周期时间内监测计算出持续时间、 暂降幅值、记录不同暂降阈值下的时间次数。获得电压暂降 协调图。用于敏感设备和供电水平之间的兼容评估。为敏感 负荷的站点选择、为当地用户了解电能质量信息提供帮助。
练习题：证明正弦函数波形在求RMS时，积分周期应取 被测波形函数半个周期的整数倍。否则将附加2倍基频的振荡 分量。
RMS基频分量计算－频域方法
2. 基频电压分量法（傅里叶变换）
利用基波电压分量计算暂降幅值有一个好处，就是可用它来确定 相位角跳变值。以时间 t 为函数的基波电压可以由下式求得,
2 t V fund (t ) v( )e j0 d T t T
持续时间 残压u（%） 90>u≥85 85>u≥70 70>u≥40 40>u≥10 10>u≥0 10ms ≤ t <20ms 20ms ≤ t <100ms 100ms≤ t<500ms 500ms≤ t < 1s 1s ≤ t < 3s 3s ≤ t < 20s 20s ≤ t < 60s 60s ≤ t < 180s