電壓暫降與短時間中斷(油田)

電壓暫降與短時間中斷

VOLTAGESAGSANDSHORTINTERRUPTIONS徐永海華北電力大學(xué)2017年9月一、基本概念二、現(xiàn)象、原因及其發(fā)過程三、特征參數(shù)四、影響與敏感性五、電壓暫降緩解措施目錄事件幅度110%瞬態(tài)(瞬時值）暫升過電壓正常工作電壓（電壓偏差）90%10%瞬態(tài)(瞬時值）電壓暫降欠電壓10%

短時中斷長時中斷

10ms

10ms-1min>1min.事件持續(xù)時間電壓變動分布圖一、基本概念1、電壓暫降(voltagesagordip)概念與定義1）電壓暫降現(xiàn)象并不是電力系統(tǒng)中的新問題，電網(wǎng)運行伊始就已經(jīng)存在。它主要是由于系統(tǒng)發(fā)生短路故障或者重負荷啟動引起的。2）電壓暫降不同于電壓偏差，是指電壓方均根值的大幅度、快速、短時間下降的突發(fā)事件。

電壓快速短時突然變動示例一、基本概念一次暫降擾動用兩維特性，即電壓跌落的幅值大?。礆垑夯驎航瞪疃龋┖蜁r間（即持續(xù)時間）（見圖）來描述。殘壓是電壓暫降或短時間停電過程中電壓方均根值的最小值，殘壓可用伏特值或相對參考電壓的百分比值或標(biāo)幺值表示。而暫降深度僅從字面理解，是指電壓丟失的部分，與殘壓含義相反。在美國常用voltagedips；而在歐洲常用voltagesags一、基本概念3）在電壓暫降的分析中，通常將暫降時的電壓有效值與額定電壓有效值的比值定義為暫降的幅值，將暫降從發(fā)生到結(jié)束之間的時間定義為持續(xù)時間，將單位時間內(nèi)發(fā)生電壓暫降的次數(shù)定義為暫降頻次。4）國際電工委員會（IEC）將其定義為下降到額定值的90%至1%，國際電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）將其定義為下降到額定值的90%至10%。一、基本概念2、短時間中斷(Short-timeInterruption)的定義

1）當(dāng)電壓有效值降低到接近于零時，則稱為中斷。由于對電壓暫降下降幅度定義的不同，對“接近于零”也有不同的定義

IEC定義“接近于零”為“低于額定電壓的1%”；IEEE定義為“低于10%”[IEEEStd.1159-1995]。（之所以此時規(guī)定電壓不為０，是有系統(tǒng)儲能元件電壓反饋的原因）。2）中斷可按其持續(xù)時間長短進一步分類，但分類原則也尚未統(tǒng)一

IEC定義長時間中斷持續(xù)時間最少為3分鐘，小于3分鐘的中斷稱為短時中斷。

IEEE標(biāo)準(zhǔn)[IEEEStd.1250-1995]中將大于2分鐘的中斷稱為持續(xù)中斷

[IEEEStd.1159-1995]中則將大于1分鐘的中斷稱為持續(xù)中斷。

[IEEEStd.1366-1998]中將大于5分鐘的中斷稱為持續(xù)中斷類別

典型持續(xù)時間典型電壓幅值短時間電壓變動瞬時暫降0.5~30Cy0.1~0.9p.u.暫時中斷0.5Cy~3s<0.1p.u.暫降30Cy~3s0.1~0.9p.u.短時中斷3s~1mim<0.1p.u.暫降3s~1mim0.1~0.9p.uIEEE1159-1995標(biāo)準(zhǔn)對電壓暫降和短時間中斷按持續(xù)時間特征進行分類。一、基本概念二、現(xiàn)象、原因及其發(fā)過程以d3為例的波形1、短路故障2004.11故障線路用戶經(jīng)歷一次暫降和一次短時間中斷，非故障線路經(jīng)歷一次暫降。瞬時性故障，重合成功故障開始保護動作開關(guān)跳閘開關(guān)重合2004.11永久性故障，重合不成功重合閘可能使長時間停電次數(shù)減少，而使短時間中斷和電壓暫降次數(shù)增加。開關(guān)重合開關(guān)跳閘電壓暫降實測波形三相短路故障電壓暫降實測波形單相接地故障電壓短時間中斷、電壓暫降的實例波形記錄電壓短時間中斷記錄不平衡故障引起的電壓暫降記錄故障發(fā)展（連鎖反應(yīng)）二、現(xiàn)象、原因及其發(fā)過程雷擊故障雷擊90%以上引起單相接地短路故障引起的電壓暫降的特征：（1）電壓暫降幅值較低，一般低于0.7pu；持續(xù)時間與保護動作時間有關(guān)；

（2）不同的短路故障會引發(fā)不同的暫降現(xiàn)象：三相短路故障引發(fā)的電壓暫降三相電壓幅值相等；其他類型短路引發(fā)的電壓暫降三相幅值不同；發(fā)生不對稱短路時有可能在引起某相暫降的同時，另一相出現(xiàn)電壓的暫升；（3）電壓暫降發(fā)生和恢復(fù)的波形陡；故障期間可能發(fā)生多級暫降；電壓暫降開始和結(jié)束瞬間，幅值均發(fā)生突變，在暫降過程中，電壓幅值基本不發(fā)生變化；（4）電壓暫降中有可能產(chǎn)生相位跳變。（5）因故障發(fā)展可能出現(xiàn)多次連續(xù)暫降。2、電動機啟動引起的電壓暫降6倍左右t=數(shù)秒至1min圖2-4

分析感應(yīng)電機啟動引起電壓暫降的等值電路PCCim負荷其它二、現(xiàn)象、原因及其發(fā)過程三相鼠籠異步電機的啟動電流一般是4～7倍感應(yīng)電機啟動引起的電壓暫降典型特征：（1）三相電壓同時發(fā)生暫降，三相暫降幅值相同；（2）暫降幅值一般不會低于0.85pu；（3）電壓暫降是逐漸恢復(fù)的，恢復(fù)過程中沒有突變；（4）暫降過程中有功功率會有一定的變化。二、現(xiàn)象、原因及其發(fā)過程3、大容量變壓器投運勵磁涌流：8~10倍額定電流不考慮剩磁時變壓器投運引起的電壓暫降的典型特征：（1）三相電壓幅值不相等；電壓暫降幅值一般不會低于0.85pu；（2）電壓暫降是逐漸恢復(fù)的，恢復(fù)過程中沒有突變點；（3）暫降電壓中有諧波分量，尤以2次諧波為主。電壓暫降與中斷問題的不同點電壓暫降總是與短時間中斷伴隨發(fā)生，但1）暫降造成的總損失可能大于中斷造成的損失

雖然看起來一次電壓暫降對電力用戶的危害不象一次長/短時間電壓中斷那么嚴重，但是由于供電系統(tǒng)中發(fā)生電壓暫降的頻次遠比電壓中斷次數(shù)多的多，暫降造成的總損失可能大于中斷造成的損失。2）電壓暫降問題比電壓中斷更具有全局性

短時間中斷和長時間中斷的起因一般都發(fā)生在當(dāng)?shù)氐呐潆娋€路上，而設(shè)備端電源出現(xiàn)的電壓暫降則可能是由于數(shù)百公里外的輸電系統(tǒng)的短路故障引起的。因此上，電壓暫降問題比電壓中斷更具有全局性（a“global”problem）。3）解決電壓暫降問題更困難

在消除影響上，為減少發(fā)生的電壓中斷次數(shù)，一般僅僅需要改造一個饋電系統(tǒng)，而為減少電壓暫降次數(shù)則往往需要改造多個饋電系統(tǒng)，甚至需改造遠處的輸電系統(tǒng)。220kV母線6發(fā)生三相短路其他節(jié)點受影響范圍“global”problem影響用戶工作的故障點位置統(tǒng)計因內(nèi)外對故障引起用戶不能正常工作的故障點統(tǒng)計情況（圖a）。從所顯示的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析可知：非本線路故障引起電壓暫降影響用戶設(shè)備不正常工作所占比例可達46％＋31％＝77%。輸電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)故障引起暫降都會影響用戶正常工作，且配電線路故障引起電壓暫降的比例大于輸電線路故障原因。由故障點位置統(tǒng)計結(jié)果（圖b）。圖a圖b1、持續(xù)時間

與保護和自動重合閘動作時間緊密相關(guān)。整定原則及一般整定值：繼電保護動作時間的整定原則：正確可靠，相互配合，并盡可能快速的將線路或設(shè)備的故障點清除在外。故障切除時間等于保護裝置和斷路器動作時間之和；保護裝置動作時間為0.04~0.08s，最快0.01~0.04s;斷路器動作時間為0.06~0.15s,，最快0.02~0.06s;切除故障的最快時間為0.03~0.1s配電故障的清除時間較長0.05~2s,低壓則取決于熔絲的特性。重合閘時間整定原則：在保證故障線路絕緣恢復(fù)后盡可能快地重新供電?？己酥笜?biāo)是，瞬時故障重合閘成功率。單端電源三相一次重合閘：整定值為0.3-0.4s;但考慮到兩端保護動作的不同時性，一般取整定值為1.0-1.5s;備用電源自動投入裝置約為2.0~2.5s三、特征參數(shù)三、特征參數(shù)1、持續(xù)時間電壓暫降的持續(xù)時間還取決于設(shè)定閾值。最先發(fā)生相的電壓低于閾值的時刻起，只有當(dāng)各相電壓都等于或高過暫降結(jié)束閾值時，三相電壓的暫降才結(jié)束。因此，三相電壓暫降的持續(xù)時間等于或大于單相電壓暫降持續(xù)時間。電壓短時間中斷是電壓暫降的極端情況，即當(dāng)所有相的電壓下降到閾值（殘壓）為10%（IEEE)，或1%(IEC)時為電壓短時間中斷。持續(xù)時間定義類似。閾值與電壓暫降持續(xù)時間的關(guān)系電壓暫降的持續(xù)時間取決于設(shè)定的閾值三相系統(tǒng)中持續(xù)時間要以設(shè)定閾值為準(zhǔn)則只有一相電壓跌落超過設(shè)定閾值EPRI-DPQ調(diào)查統(tǒng)計表明，約90%的電壓暫降持續(xù)時間不超過1s，不超過0.1s的約占60%。三、特征參數(shù)2、電壓暫降幅值泛泛而論，電壓暫降的跌落程度是隨機的；實際上它取決于電網(wǎng)內(nèi)觀察點（PCC）相對于短路點的位置（距離）。觀察點離短路點越近，殘壓越低；觀察點離電源（電源、電容器組、蓄電池等）點越近，電壓跌落的越小；輸電系統(tǒng)的故障會導(dǎo)致大范圍（數(shù)百公里遠的地區(qū)）發(fā)生電壓暫降；配電網(wǎng)短路故障的影響范圍較??；但用戶設(shè)備內(nèi)部故障引起的附近觀察點的電壓暫降更嚴重；短路類型和變壓器繞組的連接方式會改變電壓暫降深度。三、特征參數(shù)3、發(fā)生頻次發(fā)生頻次與電力系統(tǒng)故障發(fā)生率直接相關(guān)，故障率由電力系統(tǒng)的具體特點決定，尤其受雷電等自然災(zāi)害的影響；有文獻介紹雷電等自然現(xiàn)象引起的電壓暫降占總暫降次數(shù)的絕大部分，并且暫降幅值一般為0.6p.u.，持續(xù)時間小于0.2s。暫降和短時間中斷次數(shù)與重合閘裝置的整定與動作成功率有關(guān)；近幾年來電壓暫降頻次上升很快，更多的是受沖擊性負荷的影響。國外報導(dǎo)，發(fā)生頻次每年在幾十次至上千次不等，暫降幅值低于0.7p.u.的典型次數(shù)為20次/年。電壓暫降發(fā)生次數(shù)的統(tǒng)計例

調(diào)查結(jié)果顯示：美國電壓暫降幅值低于0.7p.u.的典型值為18-20次/年，低于0.9p.u.的次數(shù)為50-60次/年。加拿大對工業(yè)用戶的調(diào)查結(jié)果是每個用戶側(cè)監(jiān)測點每相每月平均暫降38次。英國某造紙廠年電壓暫降事件次數(shù)約36次。加拿大電氣協(xié)會對電能質(zhì)量的調(diào)查報告

1991年起，加拿大電氣協(xié)會（CEA）開始的一項為期三年的電能質(zhì)量調(diào)查，調(diào)查的主要目的是了解加拿大電能質(zhì)量的現(xiàn)有狀況。共有22個電力公司參加了本次調(diào)查，選擇了550個地點（工業(yè)、商業(yè)和民用）進行了監(jiān)測。工業(yè)用戶組的調(diào)查結(jié)果：▲用戶側(cè)監(jiān)測點每相每月平均發(fā)生38次暫降，電源側(cè)為4次?！脩魝?cè)85％的監(jiān)測點每相每月平均發(fā)生過10～20次電壓暫降，電源側(cè)為5-6次。商業(yè)和民用用戶組的調(diào)查結(jié)果：▲用戶側(cè)70％的監(jiān)測點每相每月平均發(fā)生過2～3次電壓暫降，電源側(cè)為1～2次。剩余電壓U/參考電壓Uref(%)持續(xù)時間t20≤t<100ms100≤t<500ms0.5≤t<1s1≤t<3s3≤t<20s20≤t<60s60≤t<180s90＞u≥8537.412.11.81.94.21.21.185＞u≥7024.020.44.40.500070＞u≥4014.219.72.10.200040＞u≥15.612.50.80.10001＞u≥0（中斷）00.80.70.60.70.20.5歐洲某國中壓地下電網(wǎng)：電壓暫降發(fā)生率-平均值電壓暫降三特征量示意圖反映出電壓暫降發(fā)生的基本規(guī)律電壓暫降三特征量的統(tǒng)計規(guī)律美國EPRI-DPQ電壓暫降統(tǒng)計調(diào)查分布結(jié)果▲暫降幅值為0.7p.u－0.9p.u的電壓暫降占70%。;▲持續(xù)時間不超過1s的約占90%，不超過0.1s的約占60%;▲發(fā)生頻次平均低于0.7p.u.的為18.422次/年，低于0.9p.u的為56.308次/年?！妷簳航蛋l(fā)生次數(shù)很分散。

三、特征參數(shù)4、相位跳變從設(shè)備敏感的角度相位跳變——分析三相短路下的相位跳變（不考慮負荷電流）RFXS負跳變EXFP153結(jié)論RFXFXSRS無跳變E/UURFXFXSRS正跳變E相位跳變——波形不對稱短路暫降過程中相位跳變會發(fā)生變化，即并非恒定值。實際電壓暫降記錄統(tǒng)計相位跳變結(jié)果起始點的相位跳變：90%以上的跳變值分布在－10°～10°之間，其中以0°附近居多。對暫降過程中相位跳變最大值進行統(tǒng)計：90%以上的最大值分布在－10°～20°之間。三、特征參數(shù)暫降發(fā)生在波形上的位置（暫降起始位置）單相接觸器的耐受曲線當(dāng)90°發(fā)生電壓暫降時交流接觸器是最敏感實際電壓暫降記錄統(tǒng)計暫降起始點結(jié)果基于暫降前一個過零點計算起始點相位暫降起始點相位主要分布于90°和270°以及兩者附近;通過統(tǒng)計，48.2%處于60°～140°之間;33%處于240°～300°之間。設(shè)備不能正常工作的原由電壓暫降往往引起用戶電氣設(shè)備不能正常工作,究其原因主要有：交流電壓不足，供應(yīng)電能不足，導(dǎo)致設(shè)備停運；如典型的橋式整流的電源電路。電壓低引起設(shè)備電源監(jiān)視回路跳閘，設(shè)備停運；電壓低引起緊急關(guān)閉電路等的速動繼電器動作切斷電源；電壓暫降恢復(fù)時上升脈沖引起設(shè)備的復(fù)位電路不正確動作，設(shè)備重啟；電壓相角跳變或不平衡電壓暫降引起不平衡保護繼電器動作，設(shè)備停運。整流濾波波形速動繼電器復(fù)位電路平衡保護繼電器四、影響與敏感性四、影響與敏感性交流電壓電壓調(diào)節(jié)器圖3-5計算機電源的簡化結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)后電壓未調(diào)節(jié)電壓AC-DC電源變頻驅(qū)動為了防止對可調(diào)速驅(qū)動中電力電子元件的損壞，當(dāng)驅(qū)動控制器的保護檢測到工作條件突然變化時，使可調(diào)速驅(qū)動跳閘；電壓暫降引起的直流母線電壓的降低，將引起驅(qū)動控制器或PWM逆變器的誤動或跳閘；電壓暫降期間交流側(cè)電流的增大或暫降結(jié)束后的過電流，使直流電容充電，將引起過電流跳閘，使保護電力電子元件的熔斷器熔斷；變頻驅(qū)動功率驅(qū)動環(huán)節(jié)的換相失?。挥呻妷簳航狄鸬碾姍C速度的降低或轉(zhuǎn)矩的變化，使得驅(qū)動轉(zhuǎn)速和力矩控制精度差，嚴重影響工藝流程的進程。此外，對相位跳變、不平衡及諧波的綜合反應(yīng)敏感。其他敏感設(shè)備廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)的微處理器對電壓暫降尤為敏感。電壓暫降引起的最常見的影響為傳輸損失和信號傳輸錯誤（例如，PLC的4個基本功能的執(zhí)行周期需要10ms左右的時間要得到保證；邏輯信號0與1的閾值電壓并非標(biāo)準(zhǔn)化帶來的邏輯錯誤等）多數(shù)的接觸器和繼電器制造商規(guī)定為電壓為0.5pu，持續(xù)時間超過1個周期就會退出和斷開。且各廠家標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一和規(guī)范。當(dāng)供應(yīng)感應(yīng)電動機的電壓跌落深度大于30%時，電磁轉(zhuǎn)矩會小于機械轉(zhuǎn)矩，電動機轉(zhuǎn)速降低，汲取電流增大。高壓氣體放電照明持續(xù)2個周期的短時間停電或電壓低于0.45pu（且隨著使用老化，甚至殘壓為0.85pu）會熄滅，之后需要幾分鐘冷卻后才能重新啟動。短時間中斷對設(shè)備的影響

▲顯見的影響有：失電，無燈光，屏幕空白，電機減速等。更為嚴重的是破壞生產(chǎn)過程，計算機丟失內(nèi)存信息，建筑體的火災(zāi)報警系統(tǒng)失靈，無控制啟動造成的危險等。在大多數(shù)敏感設(shè)備中，暫降與中斷的影響并無直接區(qū)別或分界，中斷可以視為嚴重暫降。因此在談危害時，兩者可以同等看待。例如，調(diào)速驅(qū)動在１秒或甚至在１個周波的中斷都會掉電。電壓暫降影響與敏感性的描述方法將每一次電壓暫降的特征和受影響結(jié)果以2維圖的形式描述，可獲得設(shè)備的電壓暫降敏感度曲線,即表現(xiàn)為設(shè)備的最小暫降承受值與持續(xù)時間的函數(shù)關(guān)系，表征用戶設(shè)備對電壓暫降的容忍性。設(shè)備敏感度曲線也稱之為設(shè)備免疫力(immunity)曲線。也可表達為對設(shè)備制造商提出的要求達到的耐受標(biāo)準(zhǔn)。耐受電壓暫降的能力（voltagesagride-throughcapability，又稱為電壓暫降承受值或容忍值）是指確保設(shè)備正常運行所能容忍的最低電壓值與承受時間。CBEMA曲線

20世紀(jì)80年代，美國計算機和商用設(shè)備制造商協(xié)會（CBEMA）出于大型計算機對電能質(zhì)量的要求提出了電壓容限曲線并作為對其制造商產(chǎn)品設(shè)計的技術(shù)要求，以防止電壓擾動造成計算機及其控制裝置誤動和損壞。容限曲線見下圖，包絡(luò)線內(nèi)部為合格電壓，外部為不合格電壓。該曲線已為IEEE采納作為IEEESTD446-1980的一部分。ITIC曲線

美國CBEMA改稱為信息技術(shù)工業(yè)協(xié)會(ITIC)后，其所屬的第三技術(shù)委員會（TC3）對CBEMA曲線作了修訂，形成ITIC曲線，表明了適用于所有類型設(shè)備的電壓容限的幅值和持續(xù)時間，亦有人仍稱之為CBEMA曲線。ITIC曲線的邊界由以下七種可能的電壓擾動圍成:高頻脈沖和振蕩、低頻衰減振蕩（140～200％）、電壓凸起（120％）、穩(wěn)態(tài)容限（±10％）、幅值為80％的電壓暫降、幅值為70％的電壓暫降、電壓間斷。高頻脈沖和振蕩低頻衰減振蕩電壓凸起穩(wěn)態(tài)容限電壓間斷CBEMA與ITIC對比設(shè)備電壓暫降敏感曲線舉例暫降記錄分布圖-ITIC_1997標(biāo)準(zhǔn)ITIC:InformationTechnologyIndustryCouncil（IT業(yè)委員會）暫降事件分布圖-SEMIF47_1998標(biāo)準(zhǔn)SEMI:SemiconductorEquipmentandMaterialsInternationalgroup（半導(dǎo)體設(shè)備及材料國際組織）電壓暫降與短時中斷殘余電壓持續(xù)時間（s）0.01＜t≤0.10.1＜t≤0.200.20＜t≤0.60.6＜t≤3030＜t≤6090≥U≥8024200080＞U≥7015000070＞U≥6014030060＞U≥502011050＞U≥404010040＞U≥302010030＞U≥200030020＞U≥101100010＞U≥003811我國某大城市部分監(jiān)測點數(shù)據(jù)：全年共發(fā)生88次暫降，其中47%的電壓暫降幅值大于70%，持續(xù)時間小于0.1s事件次數(shù)達到70%。電壓暫降事件是不可避免的，會對敏感負荷造成一定的影響。

對比圖國家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的風(fēng)電場低電壓穿越要求

0電網(wǎng)故障引起的電壓跌落風(fēng)電機組可以從電網(wǎng)切出0.210.625034210.9時間/s并網(wǎng)點電壓（pu）時間/s國際供電界對電壓暫降的關(guān)注CIREDKL2002國際供電會議主席指出，把電能質(zhì)量問題列為當(dāng)前國際供電界關(guān)注的首要問題。而電能質(zhì)量的首要問題是電壓暫降，應(yīng)該作為研究解決的重點（在用戶電能質(zhì)量問題投訴中，90%以上是電壓暫降引起的。據(jù)統(tǒng)計和案例反映，造成用電設(shè)備異常運行或停電的絕大部分因素是電壓暫降問題）。據(jù)統(tǒng)計，在歐洲電力部門與用戶對電壓暫降的關(guān)注程度比其它有關(guān)電能質(zhì)量問題的關(guān)注程度要強得多，其中一個重要的因素是在電能質(zhì)量的諸多原因中，由電壓暫降引起的用戶投訴占整個電能質(zhì)量問題的80%以上，而由諧波、開關(guān)操作過電壓等引起的電能質(zhì)量問題投訴不到20%。專家們認為，電壓暫降與中斷已上升為最重要的電能質(zhì)量問題之一，已成為信息社會對供電質(zhì)量提出的新挑戰(zhàn)。電壓暫降的危害-行業(yè)舉例1。汽車制造業(yè)——靈活的自動控制和鏈?zhǔn)焦?yīng)生產(chǎn)線管理由于無序斷電和上電,暫降導(dǎo)致?lián)p壞部件或加工設(shè)備以及數(shù)字控制設(shè)備需重新設(shè)置控制流程；暫降影響機器人電焊工的焊接質(zhì)量，甚至需要重新回爐或電焊程序的重啟；暫降使得噴漆線突然停止，在火爐控制重啟前，需要30min凈化空氣控制系統(tǒng)。暫降導(dǎo)致停產(chǎn)的更多時間是花費在整個生產(chǎn)線再啟動上（有報道講，由于4個周波的電壓暫降，需要72min才能恢復(fù)生產(chǎn)線工作，造成損失可達700，000$）

暫降造成商業(yè)與民用建筑中的電梯、自動消防與報警系統(tǒng)中止工作……電壓暫降危害-行業(yè)舉例2塑制品聚合加工業(yè)、造紙業(yè)、玻璃制造業(yè)——電力消耗大戶暫降導(dǎo)致現(xiàn)代化生產(chǎn)線突然停止意味著重啟前需要數(shù)小時清除設(shè)備內(nèi)的垃圾。

某玻璃制品廠工頻5個周期的電壓間斷，造成損失約200,000$；IT、通訊業(yè)——高價值端客戶需要超高可靠性

某計算機中心2秒的供電中斷引起約600,000$的損失。杭州東信通訊移動電話公司一次暫降造成損失達3，000，000￥。醫(yī)療器械——暫降引起設(shè)備不正常工作影響診斷、治療、手術(shù)進行，甚至危及到病人的生命。電壓暫降危害-平均損失統(tǒng)計現(xiàn)象分類0.8p.u.0.5s電壓暫降1-2s短時間中斷受影響的用戶百分比約50%約65%10%的高價值端用戶的損失>23600$/次>41530$/次用戶平均經(jīng)濟損失7694$/次11027$/次（夏季）

美國電力公司調(diào)查統(tǒng)計：生產(chǎn)中斷的成本分布示意圖2023/2/464引起生產(chǎn)中斷成本廢品損失可修復(fù)廢品的修復(fù)費用直接材料直接人工制造費用水電費管理費用……不可修復(fù)廢品的成本停工損失直接工資制造費用職工福利費生產(chǎn)損失重啟動成本直接材料直接工資制造費用設(shè)備成本設(shè)備損壞更換費修理費用其他成本節(jié)省成本（-）減少支付的電費臨時工的未付工資生產(chǎn)中斷的成本構(gòu)成框架2023/2/465各成本的要素直接人工=工時×人工單價直接材料=各項材料數(shù)量×材料單價制造費用=工時×固定資產(chǎn)每工時的計提費管理等其他費用中斷的成本結(jié)構(gòu)(1)廢品損失直接人工其他直接材料直接人工可修復(fù)廢品的修復(fù)費用不可修復(fù)廢品的成本廢品損失制造費用直接材料(含燃料動力費)制造費用減：廢品殘值由于生產(chǎn)原因而造成的質(zhì)量不符合規(guī)定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不能按原定使用用途，或者需要加工修理后才能按原定用途使用的在產(chǎn)品、半成品和產(chǎn)成品。技術(shù)上可以修復(fù)，而且所需修復(fù)費用在經(jīng)濟上合算的廢品。2023/2/466中斷的成本結(jié)構(gòu)（2）

停工損失由于停電及電能質(zhì)量問題造成生產(chǎn)或經(jīng)營中斷后，會造成被停生產(chǎn)線的人員停工或受影響生產(chǎn)線的部分員工停工。停工持續(xù)時間（生產(chǎn)中斷時間）是停電及電能問題發(fā)生擾動開始，到全部生產(chǎn)或經(jīng)營恢復(fù)到正常生產(chǎn)狀態(tài)為止。2023/2/467停電或電能質(zhì)量擾動發(fā)生時間全部生產(chǎn)恢復(fù)正常停工（持續(xù)）時間生產(chǎn)中斷時間時間中斷的成本結(jié)構(gòu)（2）停工損失停工損失是指，車間或班組、部門在停工期間發(fā)生的各項費用，包括以下內(nèi)容：停工期間人工費=停工時間×人工單價停工期間因不能長期存放的原材料過期造成的損失=損失材料數(shù)量×單價。例如牛奶廠中存放的原奶因停工不能及時加工的損失；停工期間分攤的制造費用，例如停工期間的固定資產(chǎn)按規(guī)定計提的折舊費、從外部租賃谷各種固定資產(chǎn)和用戶等的租金等等。=停工時間×單位工時計提折舊費或租賃費；注意：停工期間發(fā)生的材料費用、人工費用和制造費用等，由保險公司負擔(dān)的賠款部分，應(yīng)從停工損失中扣除。2023/2/468中斷的成本結(jié)構(gòu)（3）

生產(chǎn)損失停電或電能質(zhì)量事件造成生產(chǎn)或經(jīng)營中斷后，引起生產(chǎn)效率下降而低于正常水平，實際生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量較正常時減少或造成次品，從而降低了應(yīng)得未得的利潤。在現(xiàn)實情況下，往往會采取加班等方式來挽救部分生產(chǎn)損失。2023/2/469生產(chǎn)損失加班補救費用次品利潤損失減少產(chǎn)品的利潤損失中斷的成本結(jié)構(gòu)2023/2/470（3）生產(chǎn)損失生產(chǎn)補救費用加班期間額外制造費用加班補貼運行成本等加班人工費加班時間×人工單價1)生產(chǎn)補救費用2)少生產(chǎn)產(chǎn)品的利潤損失=（計劃應(yīng)生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量-補救生產(chǎn)的產(chǎn)品數(shù)量-次品數(shù)量）×每個產(chǎn)品的利潤中斷的成本結(jié)構(gòu)3)次品利潤損失=次品數(shù)量×（正品單價利潤-次品單價利潤）2023/2/471如果基本生產(chǎn)過程因突然中斷需要清理才能達到可重啟動的條件，需要投入額外的時間和人力。如果某個過程中斷，其他輔助過程，如加熱、冷卻和過濾等也可能停止。這些輔助過程必須在基本生產(chǎn)過程重啟動前重新進行設(shè)置、檢查并確認恢復(fù)到重新運行狀態(tài)，這也需要投入額外的時間和人力。如果在中斷的過程中，由自備電源供電，則自備電源的啟動、運行，直至到恢復(fù)正常供電為止，則所有發(fā)電設(shè)備的運行成本也作為重啟動成本的一部分。與這些相關(guān)的成本統(tǒng)計為重啟動成本。（4）

重啟動成本中斷的成本結(jié)構(gòu)2023/2/472（4）

重啟動成本清理費用清理人工費用與清理工作相關(guān)的其他費用，例如工具租賃或使用費、生產(chǎn)殘余運輸費、清洗費等等。輔助過程費用包括（水、氣、溫度控制等系統(tǒng)）重新校驗、維修、設(shè)置與啟動費用。自備發(fā)電成本發(fā)電量+單位電量的發(fā)電成本（含人工、燃料和費用等）。中斷的成本結(jié)構(gòu)（5）

設(shè)備成本設(shè)備成本是指，因電力擾動引起生產(chǎn)過程突然中斷而對生產(chǎn)設(shè)備造成的損失。包括設(shè)備損壞更換成本和設(shè)備修理成本等。設(shè)備損壞更換成本設(shè)備額外修理成本與設(shè)備更換或修理相關(guān)的其他耗費完全損壞無法維修而報廢的設(shè)備的成本；設(shè)備損壞后所換零部件的安裝成本；更換新設(shè)備的成本。2023/2/473設(shè)備更換的零部件安裝成本設(shè)備維修耗材設(shè)備維修人工成本設(shè)備維修后所需調(diào)整、校準(zhǔn)和試驗費中斷的成本結(jié)構(gòu)（6）

其他成本其他與生產(chǎn)中斷相關(guān)的成本，一般是間接成本。2023/2/474因未履行合同或超過合同期限而產(chǎn)生的罰款；

環(huán)境罰款或懲罰；人員與設(shè)備的疏散成本；人員受傷因此而無法工作的成本；保險費的上升(設(shè)備、人員健康、債務(wù))；支付的補償金；以下?lián)p失的隱性成本：競爭力；聲譽；顧客滿意度，以及因此而導(dǎo)致的后續(xù)獲利機會的喪失；員工的容忍度；

其他未說明的直接或間接成本。（7）

節(jié)省成本節(jié)省成本是指，中斷作業(yè)后有可能節(jié)省費用或延后費用支出。這通常定義為“未使用原材料”、“合同/臨時工的未付工資”或“因用電減少而節(jié)省的金額”等。中斷的成本結(jié)構(gòu)1.治理設(shè)備全壽命周期成本分析法（LCC法）全壽命周期成本（LCC）為電能質(zhì)量治理設(shè)備全壽命周期成本現(xiàn)值。全壽命成本分析法（LCC法）以計算LCC值為基礎(chǔ)，適用于不同方案治理效果基本一致時的方案比選，當(dāng)壽命周期相等時，以LCC值最小的方案為最優(yōu)治理方案；當(dāng)壽命周期不相等時，宜采用LCC的年值（ALCC），ALCC最小的方案為最優(yōu)。2.凈現(xiàn)值法（NPV法）凈現(xiàn)值（NPV）指標(biāo)考察方案壽命期內(nèi)每年發(fā)生的現(xiàn)金流量，是按一定的折現(xiàn)率將各年凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到建設(shè)期初的現(xiàn)值之和。凈現(xiàn)值法（NPV法）以計算不同電能質(zhì)量治理方案的NPV值為基礎(chǔ)，評價準(zhǔn)則為：凈現(xiàn)值不小于零的治理方案為可行方案。由于NPV值不能體現(xiàn)初始投資的效率，當(dāng)無資金約束時，NPV值越大越好；當(dāng)資金緊缺時，宜采用內(nèi)部收益率法（IRR法）評價。電能質(zhì)量治理方案經(jīng)濟性評估方法3.投資回收期法（PB法）投資回收期（TP）是從治理方案投建開始算起，治理方案的凈現(xiàn)金流量回收全部投資所需的時間。投資回收期法(PB法)以不同電能質(zhì)量治理方案的投資回收期TP計算為基礎(chǔ)。其評價準(zhǔn)則為：投資回收期小于基本投資回收期為可行方案，投資回收期最短為最優(yōu)方案，抗風(fēng)險能力強。一般PB法只作為輔助決策方法。4.內(nèi)部收益率法（IRR法）內(nèi)部收益率（IRR，%）是指治理方案計算期內(nèi)，與項目資本金相關(guān)的凈現(xiàn)金流量現(xiàn)值累計等于零時的折現(xiàn)率，是項目投資的盈利率，反映了投資的使用效率。內(nèi)部收益率法以不同電能質(zhì)量治理方案的內(nèi)部收益率計算為基礎(chǔ)。其評價準(zhǔn)則為：內(nèi)部收益率大于基準(zhǔn)折現(xiàn)率，則認為符合投資利益要求；內(nèi)部收益率最大為最優(yōu)治理方案。仿真隨機評估結(jié)果項目幅值p.u持續(xù)時間s0.9-0.7<0.1<1歐洲UNIPEDE綜合電網(wǎng)57.5%30.0%93.0%美國電科院配電系統(tǒng)電能質(zhì)量（DPQ）項目69.2%60.0%90.0%新加坡電網(wǎng)公司51.8%----本文評估改造后的配網(wǎng)在大運行方式下48.8%25.4%98.0%運行方式SARFI90SARFI80SARFI70SARFI50SARFI10SARFI_ITICSARFI_SEMISARFI_S1SARFI_S2擴建前4.573.272.341.360.332.321.934.030.24擴建后2.631.741.290.840.151.271.052.090.13五、電壓暫降緩解措施減少故障次數(shù)減小故障清除時間改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)采用用戶側(cè)/設(shè)備端的改善裝置固態(tài)切換開關(guān)/靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)SSTS(solid-statetransferswitch)

動態(tài)電壓恢復(fù)器DVR(dynamicvoltagerestorer)不間斷電源UPS/飛輪儲能否暫降發(fā)生不補償啟動補償并校正是否是電壓均方根值計算利用與給出補償信號給出全補償信號dqLPFLPFUsag與α計算超出補償能力構(gòu)造三相五、電壓暫降緩解措施五、電壓暫降緩解措施1、

固態(tài)切換開關(guān)(solidstatetransferswitch,SSTS)1995年，第一個中壓SSTS由美國SiliconPowerCorporation研制并實際應(yīng)用常見拓撲方式見圖（一用一備式）五、電壓暫降緩解措施切換方式分為兩種：（1）過零切換優(yōu)點：無環(huán)流缺點：切換時間不確定（2）強迫切換優(yōu)點：速度快缺點：可能出現(xiàn)環(huán)流五、電壓暫降緩解措施動態(tài)電壓恢復(fù)器（

dynamicvoltagerestorer,DVR）1996年，第一臺DVR由美國Westinghouse公司，與美國電力科學(xué)研究院共同研制并生產(chǎn)應(yīng)用。隨后，西門子、ABB等多家電力設(shè)備供應(yīng)商先后在各個行業(yè)中應(yīng)用了該項技術(shù)。2007年，我國第一臺10kVDVR由中國電力科學(xué)研究院研制并投入運行五、電壓暫降緩解措施主拓撲結(jié)構(gòu)（1）串聯(lián)型DVR，補償電壓暫降的持續(xù)時間由直流儲能單元的容量決定，受目前儲能技術(shù)發(fā)展的影響，儲能單元的價格與運行的維護費用較高。五、電壓暫降緩解措施（2）串并聯(lián)混合型DVR：能夠很好地彌補串聯(lián)型DVR的不足，通過電網(wǎng)獲取直流能量，對電壓暫降實現(xiàn)連續(xù)補償。五、電壓暫降緩解措施（3）省去串聯(lián)變壓器的串并聯(lián)混合型DVR結(jié)構(gòu)五、電壓暫降緩解措施3、DVR裝置補償策略（1）同相補償策略

保證裝置輸出的補償電壓幅值最小

具有計算簡單、補償快速的特點

不能保證負荷電壓相位的連續(xù)性

若三相系統(tǒng)電源電壓發(fā)生相位跳變，將導(dǎo)致補償后的三相負荷的電壓不對稱。因此當(dāng)負荷對電壓相位要求不高時，同相補償仍是一種首選的工程化的補償策略。五、電壓暫降緩解措施（2）完全補償策略完全補償又稱暫降前補償可使補償后負荷電壓的幅值和相位均與擾動前的電壓相同，從而保證負荷電壓的連續(xù)性。但是與同相補償相比，該補償策略將使裝置輸出較大的補償電壓，對裝