電壓暫降科普

1、電壓暫降科普之四：電壓暫降特征從物理現(xiàn)象看，蟲壓暫隆是母線電壓方均根值下降至額定電壓的90%10%，持續(xù)0.5 周波1min的擾動事件。相對于諧波、三相不平衡、電壓波動與閃變等平穩(wěn)電能質(zhì)量擾動， 電壓暫降、短時電壓中斷、電壓暫升等為非平穩(wěn)擾動。前者需外部人為干預(yù)后才能消失，后 者會自動消失。因此，前者被稱作擾動現(xiàn)象或連續(xù)型擾動，后者被稱作擾動事件或事件型擾 動。區(qū)分兩者的關(guān)鍵在于是否需要人工干預(yù)才能消失，這樣，便于工程技術(shù)人員理解。為了理解和分析電壓暫降事件，用恰當?shù)碾妷簳航堤卣骺坍嫊航凳录腔A(chǔ)。1、刻畫形式電壓暫降事件的本質(zhì)特性是電特性，表現(xiàn)為電壓突然降低然后自動恢復(fù)的電壓事件， 表現(xiàn)為事

2、件過程中電壓隨時間在持續(xù)較短時間內(nèi)發(fā)生突然降低，然后突然恢復(fù)兩次變化，可 用三相電壓瞬時值、有效值隨時間變化的波形圖、相量圖、三相電壓表達式等形式刻畫。以三相對稱電壓暫降為例，表現(xiàn)形式如圖1、圖2。20001000出 0-1 m-20000204060 SO時間值圖1三相對稱電壓暫降瞬時值波形圖和有效值波形圖圖2三相對稱電壓暫降相量圖三相對稱電壓暫降的數(shù)學(xué)表達式如下，其中，V為發(fā)生電壓暫降相的電壓幅值。乩=_卜打拒匕=-護勺麟其中，電壓暫降事件的瞬時值波形圖和有效值波形圖，均能直觀地刻畫電壓暫降事件 中電壓隨時間的變化，而相量圖和數(shù)學(xué)表達式是對電壓暫降事件中某瞬間電壓的描述。2、暫降特征暫降特

3、征是人們對暫降事件的客觀理解和認識，是由人定義的用于描述和刻畫電壓暫 降事件的物理量。根據(jù)刻畫目的、認知程度的不同，刻畫電壓暫降事件時采用的特征也不同。根據(jù)需要和認知程度，用于刻畫電壓暫降事件的特征有多個，通?？捎煤侠淼奶卣飨?量刻畫?？坍嬰妷簳航档奶卣飨蛄恐械奶卣髦饕校簳航捣担ㄊＳ嚯妷海?、暫降持續(xù)時間、 暫降頻次等。其中，暫降頻次是對某母線或系統(tǒng)暫降次數(shù)的統(tǒng)計，是對單一暫降事件的統(tǒng)計 量，很多文獻和著作中未當作電壓暫降特征，但從全面刻畫電壓暫降事件的角度，尤其是需 要分單一事件、節(jié)點和系統(tǒng)等不同層面進行電壓暫降及其嚴重程度的刻畫時，將暫降頻次作 為特征之一，具有一定的合理性。在2014年

4、IEEE頒布的標準IEEEStd1564中，定義了單一電壓暫降事件指標、節(jié)點指 標和系統(tǒng)指標等，這些均是用于刻畫、描述和分析電壓暫降事件及其嚴重程度的特征。2.1暫降幅值暫降幅值通常用剩余電壓的方均根值表示，定義為電壓暫降事件中，三相電壓方均根 值中電壓最低一相的電壓值。根據(jù)時域采樣進行計算：(2)5方(2)式中*為每周波（或半周波）采樣次數(shù)f 為時域內(nèi)采樣電壓值.當電壓暫降過程中的波形畸變嚴重時，通常首先進行FFT變換，并用基波值進行計算。 根據(jù)需要，采用可采用半周采樣或全周采樣，且采樣點數(shù)對于不同情況下電壓暫降特征的計 算結(jié)果有影響。2.2持續(xù)時間持續(xù)時間是電壓暫降事件從發(fā)生時刻到結(jié)束時刻

5、經(jīng)歷的時間。三相系統(tǒng)中，任一相電 壓方均根值低于給定閾值（一般取90%額定值）的時刻為三相電力系統(tǒng)電壓暫降事件的發(fā)生 時刻，所有相電壓方均根值均高于給定閾值的時刻為三相系統(tǒng)電壓暫降事件的結(jié)束時刻。圖由定義可知，電壓暫降事件除了暫降幅值和持續(xù)時間兩個基本特征外，相角跳變、波 形起始點、能量損失、波形畸變等也是電壓暫降事件的特征，在實際刻畫和分析理解電壓暫 降時，需根據(jù)實際需要選取恰當?shù)奶卣?。描述電壓暫降事件時，需考慮研究目標、對象、要求和表現(xiàn)形式等。通常可將電壓暫 降影響敏感設(shè)備或過程的事件，定義為電壓暫降響應(yīng)事件，根據(jù)響應(yīng)事件的后果狀態(tài)、可接 受程度等，分析導(dǎo)致設(shè)備或過程受影響的因素，根據(jù)影響

6、因素以及對這些影響因素的認知程 度，確定用于刻畫電壓暫降事件的更恰當?shù)碾妷簳航堤卣鳌？坍嬰妷簳航凳录?，除考慮被分析對象外，還需考慮產(chǎn)生原因、導(dǎo)致暫降的故障類型、 故障位置等，因此，基于實際測量和仿真所得電壓暫降事件中隨時間變化的電壓值后，根據(jù) 需要進行單一暫降事件的特征提取，用恰當?shù)碾妷簳航堤卣骺坍嫊航凳录?，這是認識、理解 和研究電壓暫降的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上，可進一步獲得節(jié)點指標、系統(tǒng)指標，以及暫降源、暫 降類型、暫降信息等，并可進一步獲得所需知識和規(guī)律。由此建立一套認識和研究電壓暫降 的“數(shù)據(jù)-特征-指標-信息-知識（DCIIK）”體系，或許發(fā)展的趨勢之一。多數(shù)情況下，電壓暫降幅值、持續(xù)時間和

7、發(fā)生頻次是刻畫電壓暫降的主要特征，用三 維坐標系中的柱形圖刻畫，是最常見方法。遺憾的是，三維坐標系中難以反映相位跳變、波 形點、波形畸變等其他特征。2.3相角跳變短路是導(dǎo)致電壓暫降的主要原因。短路時，如果系統(tǒng)阻抗與故障阻抗的阻抗角不同， 可能引起相位跳變。相位跳變定義為電壓暫降事件發(fā)生瞬間，電壓相位角的突然改變，通常 用瞬時電壓過零點的改變量度量。在國際上，對相位跳變物理機理的理解和認識，目前還存 在爭議，計算方法也還值得進一步探討。導(dǎo)致相角跳的原因是系統(tǒng)與故障饋線阻抗比X/R不同。圖3給出了角跳變+45。的電壓 暫降瞬時波形，故障后電壓超前故障前電壓；故障前電壓以虛線延續(xù)畫出。電壓相量圖上，

8、 相角跳變表現(xiàn)為復(fù)平面上的角度突變。012345時間（周期）2.4波形起始點電壓暫降的波形起始點特征，定義為電壓暫降開始時刻基波電壓波形的相位角，對應(yīng) 于短路故障發(fā)生時刻的角度。波形點起始點的量化需選取一個參考點，一般以基波電壓向上過零點為參考，如圖4。 電壓暫降事件開始于暫降前最后一個向上過零點的一個周波，波形大約起始于275，波形 點在276。和280之間。100150200250300350100150200250300350電壓波形的角度（度）圖4暫降波形點變化2.5三相特征三相系統(tǒng)內(nèi)，電壓暫降作為一種電壓事件，存在三相特征。三相電壓暫降，尤其是三 相不對稱電壓暫降，可通過對稱分量法獲

9、得三相電壓暫降特征，包括：特征電壓和PN （正 負序）系數(shù)等特征。特征電壓（CharacteristicVoltage,CV）是三相電壓暫降的重要特征。基于三相相電 壓，特征電壓定義為三個相電壓變換所得三個線電壓、三個去除零序分量后的相電壓的有效 值最小的那個電壓。若三相電壓為W）、阻蜘,零序分量為：3，去除零序分量后的三個相電壓為：(4)匕 0)=匕 G)4(f)(4) = )一)三個線電壓為:首頁上一頁123由式（4）、（5）可得6個電壓有效值，特征電壓為有效值最小的那個電壓。事實上，定義特征電壓的直接目的是分析和理解三相電壓暫降在系統(tǒng)內(nèi)的傳播，因為 系統(tǒng)內(nèi)的變壓器對系統(tǒng)內(nèi)三相電壓有效值有影響，尤其是變壓器繞組的不同連接方式和中性 點接地方式的影響。三相系統(tǒng)內(nèi)的電壓暫降在不同聯(lián)接方式的變壓器原、副邊繞組的電壓變化有三類典型 情況：電壓相量不變；去除零序電壓；交換線電壓和相電壓?？梢?，特征電壓考慮的問題是， 一個電壓暫降發(fā)生后，經(jīng)