電能質(zhì)量講稿

電能質(zhì)量分析與控制基本信息學(xué)時(shí)數(shù):

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學(xué)分?jǐn)?shù):2開(kāi)課學(xué)期:第二學(xué)期（春）

授課對(duì)象:碩士研究生

授課方式:講授與自學(xué)

考核方式:考試（70%）、報(bào)告（20%）、作業(yè)（10%）預(yù)修課程:電力系統(tǒng)，電力電子，微機(jī)原理，控制理論,信號(hào)處理

適應(yīng)專(zhuān)業(yè):電力系統(tǒng)自動(dòng)化，電力電子技術(shù)，高電壓與絕緣技術(shù)參考書(shū)目及相關(guān)網(wǎng)站書(shū)目：

1.肖湘寧主編，電能質(zhì)量分析與控制，中國(guó)電力出版社

2.電能質(zhì)量技術(shù)叢書(shū)，中國(guó)電力出版社，19983.吳竟昌主編，供電系統(tǒng)諧波，中國(guó)電力出版社，1998Websites：

目錄第一章電能質(zhì)量概論第二章電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法第三章傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善第四章電壓波動(dòng)和閃變第五章電壓暫降與時(shí)間中斷第六章波形畸變與電力諧波第七章電能質(zhì)量控制技術(shù)第一章電能質(zhì)量概論1-1電力供應(yīng)和電能質(zhì)量問(wèn)題1-2電能質(zhì)量的定義和分類(lèi)1-3電能質(zhì)量現(xiàn)象1-4電能質(zhì)量的監(jiān)視和管理1-1電力供應(yīng)和電能質(zhì)量問(wèn)題電能是電力供應(yīng)的終端商品

---電能的商品特性

---電能生產(chǎn)、傳輸、分配、消費(fèi)的同時(shí)性

---電能與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、生活的密切性

---電能流通的快速性電能質(zhì)量問(wèn)題

---古老問(wèn)題：質(zhì)量問(wèn)題是任何商品固有的特性

---成為新問(wèn)題的原因：用戶(hù)側(cè)系統(tǒng)側(cè)

外界電能質(zhì)量問(wèn)題大量半導(dǎo)體設(shè)備PQ計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的設(shè)備PQ電力市場(chǎng)自由化PQ系統(tǒng)安全運(yùn)行的目的PQ分散型電源的導(dǎo)入國(guó)際化PQ電能質(zhì)量構(gòu)成要素電壓合格頻率合格連續(xù)供電

合格的電能質(zhì)量是合格三要素的交集---電產(chǎn)品的質(zhì)量要素：頻率電壓供電連續(xù)性1-2電能質(zhì)量的定義和分類(lèi)IEEEStd11591995

合格電能質(zhì)量的概念是指給敏感設(shè)備提供的電力和設(shè)置的接地系統(tǒng)是均適合于該設(shè)備正常工作的.TheconceptofpoweringandgroundingsensitiveequipmentinamannerthatissuitabletotheoperationofthatequipmentIEC

電能質(zhì)量是指描述電能特性的參數(shù)的集合,與供電的連續(xù)性和電壓特性相關(guān).SetofparametersdefiningthepropertiesofthepowersupplyasdeliveredtotheuserInormaloperatingconditionintermsofcontinuityofthesupplyandcharacteristicsofthevoltage.

EN50160

系統(tǒng)頻率互聯(lián)系統(tǒng)年間的99%頻率偏差±1%以?xún)?nèi)年間的1%±6%以?xún)?nèi)孤立系統(tǒng)年間的95%頻率偏差±2%以?xún)?nèi)年間的5%±6%以?xún)?nèi)電壓波動(dòng)慢一周間的95%電壓偏差±10%以?xún)?nèi)快(無(wú)閃變)電壓偏差±5%以?xún)?nèi)閃變一周間的95%Pst=1Pet=0.8電壓瞬降

年間數(shù)十—千回0.5s以?xún)?nèi)電壓低下60%以?xún)?nèi)瞬停

年間數(shù)回—數(shù)百回70%是1s以?xún)?nèi)停電

年間10-50回3m以上三相不平衡負(fù)序電壓一周間的95%正序的2%以?xún)?nèi)諧波

一周間的95%THD8%以?xún)?nèi)過(guò)渡過(guò)電壓異常電壓系統(tǒng)事故時(shí)數(shù)秒程度1.5kV以下沖擊波us-ms6kV以下低壓配電系統(tǒng)的電壓質(zhì)量EN50160

---一般分類(lèi)：

IEC分類(lèi)——頻率特性

IEEE分類(lèi)——屬性特征（如頻譜、幅值、持續(xù)時(shí)間等）

---特殊分類(lèi)：

變化型：連續(xù)出現(xiàn)的現(xiàn)象。電壓或/和電流的幅值、頻率、相位差等在時(shí)間軸上的任一時(shí)刻總是在發(fā)生著小的變化。事件型：突然發(fā)生的現(xiàn)象。電壓或/和電流短時(shí)間嚴(yán)重偏離其額定值或理想波形。

分類(lèi)

現(xiàn)象分類(lèi)現(xiàn)象分類(lèi)傳導(dǎo)型低頻現(xiàn)象

諧波，間諧波輻射型低頻現(xiàn)象工頻電磁場(chǎng)信號(hào)系統(tǒng)（電力線(xiàn)載波）幅射型高頻現(xiàn)象磁場(chǎng)

電壓波動(dòng)電場(chǎng)電壓暫降（凹陷）和間斷電磁場(chǎng)電壓不平衡連續(xù)波工頻變化瞬變感應(yīng)低頻電壓靜電放電現(xiàn)象（ESD）

交流電網(wǎng)中的直流成分核電磁脈沖（NEMP）傳導(dǎo)型高頻現(xiàn)象感應(yīng)連續(xù)波電壓或電流

單方向瞬變振蕩性瞬變IEC電能質(zhì)量干擾（電磁兼容）分類(lèi)IEEE制定的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性參數(shù)及其分類(lèi)類(lèi)別典型頻譜典型持續(xù)時(shí)間典型電壓幅值瞬變現(xiàn)象沖擊脈沖納秒級(jí)5ns上升＜50ns微秒級(jí)1s上升50ns～1ms毫秒級(jí)0.1ms上升＞1ms振蕩低頻＜5kHz0.3～50ms0～4pu中頻5～500kHz20s0～8pu高頻0.5～5MHz5s0～4puIEEE制定的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性參數(shù)及其分類(lèi)短時(shí)間變動(dòng)瞬時(shí)暫降（凹陷）0.5～30周波0.1～0.9pu凸起0.5～30周波1.1～1.8pu暫時(shí)間斷0.5周波～3s＜0.1pu暫降（凹陷）30周波～3s0.1～0.9pu凸起30周波～3s1.1～1.4pu短時(shí)間斷3s～1min＜0.1pu暫降（凹陷）3s～1min0.1～0.9pu凸起3s～1min1.1～1.2puIEEE制定的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性參數(shù)及其分類(lèi)長(zhǎng)時(shí)間變動(dòng)持續(xù)間斷＞1min0.0pu欠電壓＞1min0.8～0.9pu過(guò)電壓＞1min1.1～1.2pu電壓不平衡穩(wěn)態(tài)0.5～2％IEEE制定的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性參數(shù)及其分類(lèi)波形畸變直流偏置穩(wěn)態(tài)0～0.1％諧波0～100thH穩(wěn)態(tài)0～20％間諧波0～6kHz穩(wěn)態(tài)0～2％陷波穩(wěn)態(tài)噪聲寬帶穩(wěn)態(tài)0～1％電壓波動(dòng)＜25Hz間歇0.1～7％工頻變化＜10s---電壓質(zhì)量包括的內(nèi)容：電壓偏差、電壓頻率偏差、電壓不平衡、瞬變現(xiàn)象、波動(dòng)與閃變、暫降（暫升）與間斷、電壓諧波、電壓陷波、欠電壓、過(guò)電壓等。---電流質(zhì)量包括的內(nèi)容：電流諧波、間諧波、次諧波、相位超前與滯后、噪聲等。---波形質(zhì)量包括的內(nèi)容：畸變波形或非正弦波形。主要有諧波電壓、諧波電流、陷波等。電能質(zhì)量分類(lèi)小結(jié)1-3電能質(zhì)量現(xiàn)象

電能質(zhì)量這個(gè)概念實(shí)際上描述的是電力系統(tǒng)中在給定時(shí)間和地點(diǎn)上發(fā)生的各種電磁現(xiàn)象(包括電壓和電流).IEEEStd1159-1995中從電磁兼容的角度(IEC-TC77同)出發(fā)對(duì)有關(guān)電能質(zhì)量方面的各種電磁現(xiàn)象進(jìn)行了分類(lèi).這有利于針對(duì)不同性質(zhì)的電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行測(cè)量、分析并提出不同的合理的解決方案.低頻振蕩高頻振蕩瞬變脈沖電力諧波噪聲干擾電壓暫降電壓暫升短時(shí)中斷電能質(zhì)量現(xiàn)象部分波形圖（1）暫降SAGS，DIPS中斷INTERRUPTIONS暫升SWELLS瞬變TRANSIENTS諧波HARMONICS，DISTORTIONS陷波NOTCHES波動(dòng)FLUCTUATIONS頻率FREQUENCYDEVIATIONS電能質(zhì)量現(xiàn)象部分波形圖（2）類(lèi)別圖示描述瞬變現(xiàn)象沖擊性瞬變現(xiàn)象沖擊性瞬變是一種在穩(wěn)態(tài)條件下，電壓、電流非的工頻、單極性（即主要為正極性或負(fù)極性）的突然變化現(xiàn)象。通常用上升和衰減時(shí)間來(lái)表現(xiàn)沖擊性瞬變的特性，也可以通過(guò)其頻譜成分表示。起因：雷電沖擊。振蕩瞬變現(xiàn)象

振蕩瞬變是一種在穩(wěn)態(tài)條件下，電壓、電流的非工頻、有正負(fù)極性的突然變化現(xiàn)象。對(duì)于迅速改變瞬時(shí)值極性的電壓和電流振蕩問(wèn)題，常用其頻譜成分（主頻率）、持續(xù)時(shí)間和幅值大小來(lái)描述其特性。起因：電容器沖能，鐵磁諧振和變壓器增能。電能質(zhì)量現(xiàn)象圖示描述（1）

電能質(zhì)量現(xiàn)象圖示描述（2）

短時(shí)間變動(dòng)電壓中斷

當(dāng)供電電壓降低到0.1p.u.以下，且持續(xù)時(shí)間不超過(guò)1分鐘時(shí)，我們認(rèn)為出現(xiàn)了電壓中斷現(xiàn)象。起因：系統(tǒng)故障、用電設(shè)備故障或控制失靈等。電壓暫降

“暫降”是指工頻條件下電壓均方根值減小到0.1～0.9p.u.之間、持續(xù)時(shí)間為0.5個(gè)周期至1分鐘的短時(shí)間電壓變動(dòng)現(xiàn)象。起因：重負(fù)荷或大型電機(jī)啟動(dòng)、系統(tǒng)故障。電壓暫升“暫升”的含義是指在工頻條件下，電壓均方根值上升到1.1～1.8p.u.之間、持續(xù)時(shí)間為0.5個(gè)周期到1分鐘的電壓變動(dòng)現(xiàn)象。起因：與暫降伴隨出現(xiàn)，是同系統(tǒng)故障相聯(lián)系的。長(zhǎng)時(shí)間變動(dòng)過(guò)電壓過(guò)電壓是指工頻下交流電壓均方根值升高，超過(guò)額定值的10％，并且持續(xù)時(shí)間大于1分鐘。起因：負(fù)荷投切，變壓器分接頭的不正確調(diào)整。欠電壓欠電壓是指工頻下交流電壓均方根值降低，小于額定值的90％，并且持續(xù)時(shí)間大于1分鐘。起因：某一負(fù)荷的投入或某一電容器組的斷開(kāi)，過(guò)負(fù)荷。持續(xù)中斷當(dāng)供電電壓下降為0，且持續(xù)時(shí)間超過(guò)1分鐘，這一長(zhǎng)時(shí)間的電壓變動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為持續(xù)中斷。起因：系統(tǒng)檢修,線(xiàn)路或設(shè)備永久性故障，以及供需不平衡。電壓不平衡電壓不平衡，時(shí)常被定義為與三相電壓（或電流）的平均值的最大偏差。并且用該偏差與平均值的百分比表示。起因：主要是負(fù)荷不平衡（如單相運(yùn)行）所致，或者是三相電容器組的某一相熔斷器熔斷造成的。電能質(zhì)量現(xiàn)象圖示描述（3）

電能質(zhì)量現(xiàn)象圖示描述（4）

波形畸變直流偏置在交流系統(tǒng)中出現(xiàn)直流電壓或電流稱(chēng)為直流偏置。起因：可能是由于地磁干擾或半波整流產(chǎn)生的。諧波把含有供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行頻率（即簡(jiǎn)稱(chēng)工頻，通常為50Hz或60Hz）整數(shù)倍頻率的電壓或電流定義為諧波。電力系統(tǒng)中的非線(xiàn)性負(fù)荷是造成波形畸變的源頭。起因：電力系統(tǒng)中的非線(xiàn)性負(fù)荷，特別是電力電子設(shè)備。間諧波把含有供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)運(yùn)行頻率非整數(shù)倍頻率的諧波定義為間諧波。起因：靜止頻率變換器、循環(huán)換流器、感應(yīng)電機(jī)和電弧設(shè)備等。陷波陷波是電力電子裝置在正常工作情況下，交流輸入電流從一相切換到另一相時(shí)產(chǎn)生的周期性電壓擾動(dòng)。起因：換流器相控?fù)Q流時(shí)造成的。電能質(zhì)量現(xiàn)象圖示描述（5）

噪聲噪聲，是指帶有低于200kHz寬帶頻譜，混迭在電力系統(tǒng)的相線(xiàn)、中性線(xiàn)或信號(hào)線(xiàn)中的有害干擾信號(hào)。起因：電氣設(shè)備高頻投換電路過(guò)程產(chǎn)生的。電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)是一種隨機(jī)電壓變動(dòng)過(guò)程。通常，其幅值并未超過(guò)ANSIc84.1-1982規(guī)定的0.9～1.1p.u.范圍。起因：由電弧爐、電氣機(jī)車(chē)等功率波動(dòng)性負(fù)荷電流快速變化引起的。工頻變化把電力系統(tǒng)基波頻率偏離規(guī)定正常值的現(xiàn)象定義為頻率變化。工頻頻率的值與向系統(tǒng)供應(yīng)電能的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度直接相關(guān)。起因：負(fù)荷與發(fā)電機(jī)間出現(xiàn)能量動(dòng)態(tài)平衡變化。1-4電能質(zhì)量的監(jiān)視和管理必要性：要求對(duì)系統(tǒng)中的某些地點(diǎn)的電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)視和管理的原因是多方面的。其中最主要的一點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)方面的。無(wú)論是系統(tǒng)設(shè)備還是用電設(shè)備，不合格的電能將直接威脅到設(shè)備運(yùn)行壽命、設(shè)備的正常工作以及產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。因此，監(jiān)視和管理PQ是十分必要的?；緝?nèi)容：

---監(jiān)視地點(diǎn)的選擇，監(jiān)視目標(biāo)的確定以及監(jiān)視記錄儀器設(shè)備的配置---日常的和專(zhuān)門(mén)的電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)的收集、整理，并為制定電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)提供實(shí)踐依據(jù)

---電能質(zhì)量事故的分析處理

---新用電設(shè)備接入電網(wǎng)可能產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)題的審定

---現(xiàn)有電網(wǎng)電能質(zhì)量的評(píng)定

---提高電能質(zhì)量措施的制定、實(shí)施以及措施的有效性的評(píng)價(jià)電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)摘要（1）標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)允許限值GB12325—1990供電電壓允許偏差（1）35kV及以上為正負(fù)偏差絕對(duì)值之和不超過(guò)10%；（2）10kV及以下三相供電為±7%；（3）220V單相供電為+7%，-10%GB/T14549—1993公用電網(wǎng)諧波各級(jí)電網(wǎng)諧波電壓限值GB/T15543—1995三相供電電壓允許不平衡度

（1）正常允許2%，短時(shí)不超過(guò)4%；（2）每個(gè)用戶(hù)一般不得超過(guò)1.3%電壓（kV）THD奇次偶次0.3854.02.06、1043.21.635、6632.41.2

11021.60.8電能質(zhì)量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)摘要（2）GB12326—2000電壓波動(dòng)和閃變電壓變動(dòng)d的限值和變動(dòng)頻度r(h-1)有關(guān)：當(dāng)r≤1000時(shí)，對(duì)于低壓（LV）和中壓（MV），d=1.25%~4%；對(duì)于高壓（HV），d=1%~3%；對(duì)于隨機(jī)不規(guī)則的變動(dòng)，d=2%（LV、MV）和d=1.5%（HV）10kV及以下2.5%，閃變限值如下表GB/T15945—1995電力系統(tǒng)頻率允許偏差

（1）正常允許±0.2Hz，根據(jù)系統(tǒng)容量可以放寬到±0.5Hz；（2）用戶(hù)沖擊引起的頻率變動(dòng)一般不得超過(guò)±0.2Hz系統(tǒng)電壓等級(jí)LVMVHVPst1.00.9(1.0)0.8Plt0.80.7(0.8)0.6第二章電能質(zhì)量的數(shù)學(xué)分析方法2-1概述2-2傅里葉變換與波形的數(shù)學(xué)分析方法2-3小波變換與電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別2-1概述電能質(zhì)量問(wèn)題分析方法時(shí)域：利用各種時(shí)域仿真程序?qū)╇娤到y(tǒng)電能質(zhì)量擾動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行研究頻域：主要用于電能質(zhì)量中諧波問(wèn)題的分析，包括頻譜分布、諧波潮流計(jì)算等基于數(shù)學(xué)變換傅里葉變換方法短時(shí)傅里葉變換方法矢量變換方法小波變換方法人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析方法2-2傅里葉變換與波形的數(shù)學(xué)分析方法

傅立葉級(jí)數(shù)分解---

傅氏級(jí)數(shù)展開(kāi)結(jié)果是離散項(xiàng)的函數(shù)之和。因其頻譜也是離散的（而傅立葉變換頻譜是連續(xù)的）。因此，對(duì)于周期電力畸變波形而言，所含高頻諧波是基頻整數(shù)倍次的。---結(jié)合工程實(shí)際發(fā)生的情況，引出了廣義諧波的概念間諧波（即含有非整數(shù)倍次分量）。---非正弦周期函數(shù)的傅氏分解項(xiàng)，其幅值通常是隨頻率升高而衰減的。因此，在電力諧波濾波技術(shù)中更多是對(duì)含量比重較大的低次諧波采取濾除措施。

傅立葉變換特點(diǎn)---傅立葉變換是對(duì)時(shí)間函數(shù)信號(hào)的全頻域轉(zhuǎn)換，其統(tǒng)計(jì)頻譜將散布于整個(gè)頻帶。它是整個(gè)時(shí)間域內(nèi)的積分，沒(méi)有局部化分析的功能，完全不具備時(shí)域信息。---數(shù)字化過(guò)程產(chǎn)生的問(wèn)題：頻譜混疊效應(yīng)，泄漏效應(yīng)（應(yīng)滿(mǎn)足奈魁斯特定理）。---傅里葉算法滿(mǎn)足的基本性質(zhì)之一是，正弦和余弦函數(shù)（波形）滿(mǎn)足正交性。由此，可根據(jù)其性質(zhì)及函數(shù)的周期性推導(dǎo)出求解傅立葉系數(shù)（an,bn）的簡(jiǎn)要公式和高效算法（FFT等）。短時(shí)傅立葉變換基本思想是：在傅里葉變換的框架中，把非平穩(wěn)過(guò)程看成是一系列短時(shí)平穩(wěn)信號(hào)的疊加，而短時(shí)性則是通過(guò)一個(gè)參數(shù)的平移來(lái)覆蓋整個(gè)時(shí)域，也就是說(shuō)采用一個(gè)窗函數(shù)g(t-τ)對(duì)信號(hào)f(t)作乘積運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)在τ附近的開(kāi)窗和平移，然后再進(jìn)行傅里葉變換。缺點(diǎn)：①一旦窗函數(shù)g(t)選定，其時(shí)頻分辨率就已確定，并且不隨頻率ω和時(shí)間而變化。

②短時(shí)傅里葉變換很難實(shí)現(xiàn)高效算法，由此大大限制了其應(yīng)用范圍。小波變換---小波變換是時(shí)間和頻率的局域變換，能有效地從信號(hào)中提取有用的信息，通過(guò)伸縮和平移等運(yùn)算功能對(duì)函數(shù)或信號(hào)進(jìn)行多尺度細(xì)化分析,解決了傅里葉變換不能解決的許多困難問(wèn)題。---小波變換在信號(hào)分析、語(yǔ)音合成、圖像識(shí)別、數(shù)據(jù)壓縮、CT成像、地震勘探、大氣與海洋波的分析、故障診斷等許多方面都取得了重要成果。---小波變換在電力系統(tǒng)分析中也有廣泛的應(yīng)用。除了微分方程的求解問(wèn)題之外，原則上，能用Fourier分析的地方均可用小波分析。---小波變換的重要特點(diǎn)是能表征函數(shù)的奇異性。

2-3小波變換與電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別電能質(zhì)量擾動(dòng)分析小波變換的出現(xiàn)為電能質(zhì)量分析提供了新的數(shù)學(xué)工具和研究方向。---對(duì)電能質(zhì)量擾動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和定位上，所采用的小波及相應(yīng)算法可分為連續(xù)小波變換和離散正交小波變換。連續(xù)小波變換具有檢測(cè)精度高、抗噪性能好的優(yōu)點(diǎn)，但計(jì)算量太大。離散正交小波變換具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、計(jì)算效率高等優(yōu)點(diǎn)，但檢測(cè)環(huán)境中的背景噪聲較強(qiáng)時(shí)，該方法的檢測(cè)精度將大大下降。---在電能質(zhì)量擾動(dòng)識(shí)別問(wèn)題上，可采用小波變換和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)相結(jié)合的方法仿真結(jié)果表明：信號(hào)的局部奇異性可通過(guò)信號(hào)的小波變換模極大值來(lái)表征。信號(hào)奇異點(diǎn)對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值與檢測(cè)噪聲對(duì)應(yīng)的小波變換模極大值在不同的小波變換尺度上的傳遞性質(zhì)是不同的。仿真算例第三章傳統(tǒng)電能質(zhì)量分析與改善3-1電壓偏差3-2頻率偏差3-3電壓三相不平衡3-4供電中斷與供電可靠性電力系統(tǒng)可靠性電力充裕性電力經(jīng)濟(jì)性電力安全性電力系統(tǒng)穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定動(dòng)態(tài)穩(wěn)定設(shè)備性能調(diào)節(jié)系統(tǒng)保護(hù)與控制

系統(tǒng)規(guī)劃系統(tǒng)改造運(yùn)行方式單位煤耗，線(xiàn)損，功率因數(shù)節(jié)能增效市場(chǎng)運(yùn)行3-1電壓偏差

---供電系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，某一節(jié)點(diǎn)的實(shí)際電壓與系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓（通常，電力系統(tǒng)的額定電壓采用標(biāo)稱(chēng)電壓去描述，對(duì)電氣設(shè)備則采用額定電壓的術(shù)語(yǔ)）之差對(duì)系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為該節(jié)點(diǎn)的標(biāo)稱(chēng)電壓。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為電壓偏差的定義---

電壓的均方根值偏離額定值的現(xiàn)象成為電壓波動(dòng)，所以電壓偏差屬于電壓變動(dòng)的范疇。與同屬電壓變動(dòng)范疇的過(guò)電壓和欠電壓相比，電壓偏差僅僅針對(duì)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)而言。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB12325—1990《電能質(zhì)量供電電壓允許偏差》---35KV及以上供電電壓的正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過(guò)標(biāo)稱(chēng)電壓的10%。如供電電壓上下偏差同號(hào)時(shí)（均為正或負(fù)），按較大的偏差絕對(duì)值作為衡量依據(jù)。---10KV及以下三相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱(chēng)電壓的%。---220V單相供電電壓允許偏差為標(biāo)稱(chēng)電壓的+7%、-10%。電壓偏差的限值---系統(tǒng)無(wú)功功率不平衡是引起系統(tǒng)電壓偏離標(biāo)稱(chēng)值的根本原因。系統(tǒng)無(wú)功功率不平衡意味著將有大量的無(wú)功功率流經(jīng)供電線(xiàn)路和變壓器，由于線(xiàn)路和變壓器存在阻抗，造成線(xiàn)路和變壓器首末端電壓出現(xiàn)差值。無(wú)功功率不平衡越嚴(yán)重，電壓偏差越大。---供配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的不合理也能導(dǎo)致電壓偏差。供配線(xiàn)路輸送距離過(guò)長(zhǎng)，輸送容量過(guò)大，導(dǎo)線(xiàn)截面過(guò)小等因素都會(huì)加大線(xiàn)路的電壓損失，從而產(chǎn)生電壓偏差。為此，我國(guó)對(duì)不同電壓等級(jí)的供配電線(xiàn)路規(guī)定了合理的輸送距離和輸送容量。電壓偏差產(chǎn)生的原因1、對(duì)用電設(shè)備的危害所有用戶(hù)的用電設(shè)備都是按照設(shè)備的額定電壓進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的。當(dāng)電壓偏離額定電壓較大時(shí)，用電設(shè)備的運(yùn)行性能惡化，不僅運(yùn)行效率降低，很可能會(huì)由于過(guò)電壓或過(guò)電流而損壞。

2、對(duì)電網(wǎng)的危害輸電線(xiàn)路的輸送功率受功率穩(wěn)定的影響，而線(xiàn)路的靜態(tài)穩(wěn)定功率極限近似與線(xiàn)路的電壓平方成正比。系統(tǒng)運(yùn)行電壓偏低，輸電線(xiàn)路的功率極限大幅度降低，可能產(chǎn)生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)頻率崩潰，造成系統(tǒng)解列。如果電力系統(tǒng)缺乏無(wú)功電源，可能產(chǎn)生系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓崩潰。電壓偏差過(guò)大的危害

系統(tǒng)運(yùn)行電壓過(guò)高，可能使系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的絕緣受損，使帶鐵芯的設(shè)備飽和，產(chǎn)生諧波，并可能引發(fā)鐵磁諧振，同樣威脅電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行。電壓偏差不僅對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定造成威脅，而且影響系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。當(dāng)輸送功率一定時(shí)，輸電線(xiàn)路和變壓器的電流與運(yùn)行電壓成反比，而輸電線(xiàn)路和變壓器的有功損耗與電流平方成正比。因此，系統(tǒng)電壓偏低將使電網(wǎng)的有功損耗、無(wú)功功率以及電壓損失大大增加；系統(tǒng)電壓偏高，超高壓電網(wǎng)的電暈損耗加大。所有這些都使供電成本增加。

保證系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓在正常水平的充分必要條件是系統(tǒng)具備充足的無(wú)功功率電源，同時(shí)采取必要的調(diào)壓手段。電壓偏差的監(jiān)測(cè)與考核---

電壓監(jiān)測(cè)的方法：在電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝具有自動(dòng)記錄和統(tǒng)計(jì)功能的“電壓監(jiān)測(cè)儀”。它能直接監(jiān)測(cè)電壓的偏差，并能統(tǒng)計(jì)電壓合格率和電壓超限率。---電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置原則：1、與主網(wǎng)（220kV及以上電力系統(tǒng)）直接連接的發(fā)電廠(chǎng)高壓母線(xiàn)。2、各級(jí)調(diào)度“界面”處的330kV及以上變電所的一、二次母線(xiàn)，220kV變電所的二次母線(xiàn)或一次母線(xiàn)。3、所有變電所的10KV母線(xiàn)。4、具有一定代表性的用戶(hù)電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)。---電壓偏差的考核指標(biāo)：1、A類(lèi)電壓合格率----城市變電所10KV母線(xiàn)的合格率；2、B類(lèi)電壓合格率----110KV及以上供電或35KV、63KV專(zhuān)線(xiàn)供電用戶(hù)的電壓合格率；3、C類(lèi)電壓合格率-----其他高壓用戶(hù)的電壓合格率；4、D類(lèi)電壓合格率-----0.4kV用戶(hù)的電壓合格率；5、供電（綜合）電壓合格率計(jì)算式為式中，A、B、C和D分別代表A、B、C類(lèi)和D類(lèi)電壓合格率。改善電壓偏差的措施---

配置充足的無(wú)功功率電源無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t是盡量做到分區(qū)、分層、分變電所進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地平衡，并要留有足夠的事故無(wú)功功率備用容量。1、同步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中唯一的有功功率電源，同時(shí)也是最基本的無(wú)功功率電源。發(fā)電機(jī)不僅能發(fā)出無(wú)功功率(過(guò)勵(lì))，同時(shí)也能吸收無(wú)功功率。發(fā)電機(jī)在吸收無(wú)功功率的時(shí)候成為進(jìn)相運(yùn)動(dòng)。

一般從電力系統(tǒng)穩(wěn)定角度考慮，在電網(wǎng)無(wú)功不是特別過(guò)剩的地區(qū)（不考慮220KV變電所無(wú)功補(bǔ)償），機(jī)組不應(yīng)或盡量少進(jìn)相運(yùn)行。一般只有在負(fù)荷低谷且僅靠變壓器和電抗器的感性無(wú)功消耗達(dá)不到無(wú)功平衡時(shí)，才可使電力系統(tǒng)中部分機(jī)組進(jìn)相運(yùn)行。2、同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。改變同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁，可以使同步調(diào)相機(jī)工作在過(guò)勵(lì)磁或欠勵(lì)磁狀態(tài)，從而發(fā)出或吸收無(wú)功功率。他是最早采用的無(wú)功調(diào)節(jié)設(shè)備之一。優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)故障引起電壓下降時(shí)，可以快速動(dòng)作，輸出大量感性無(wú)功功率，起到電壓支撐的作用。缺點(diǎn)：其本身及附屬設(shè)備的有功功率損耗大，約為額定容量的2%-3%；它是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜，投資也大。所以同步調(diào)相機(jī)已不作為主要的無(wú)功功率調(diào)節(jié)設(shè)備。3、電容器作為無(wú)功功率補(bǔ)償用的電容器以并聯(lián)的方式接入電力系統(tǒng)，電容器只能輸出無(wú)功功率。優(yōu)點(diǎn)：有功功率損耗?。s為額定容量的0.3%-0.5%）、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、容量組合靈活、安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便、投資省。缺點(diǎn)：正反饋的電壓調(diào)節(jié)特性不利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定；調(diào)壓不是連續(xù)的。長(zhǎng)期以來(lái)電容器一直是電力系統(tǒng)優(yōu)先采用的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備。4、電抗器作為吸收容性無(wú)功功率的主要設(shè)備，電抗器一般不接入220kV以上電壓等級(jí)的電網(wǎng)。并聯(lián)電抗器可分為直接接入和間接接入兩種。直接接入式并聯(lián)電抗器具有吸收輕載時(shí)線(xiàn)路充電功率，限制線(xiàn)路過(guò)電壓的作用。間接接入式并聯(lián)電抗器不但可以限制線(xiàn)路過(guò)電壓，而且當(dāng)它與中性點(diǎn)小電抗配合時(shí)，還有利于超高壓長(zhǎng)距離輸電線(xiàn)路單相重合閘過(guò)程中故障相的消弧，從而保證單相重合閘的成功。

一般情況下，高、低壓并聯(lián)電抗器的總?cè)萘坎灰说陀诰€(xiàn)路充電功率的90%。高壓并聯(lián)電抗器的優(yōu)點(diǎn)是有功功率損耗小、容量組合靈活、安全可靠，但造價(jià)高。并聯(lián)電抗器也可以接到低壓側(cè)或變壓器三次側(cè)，這種方式的優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，操作方便。5、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置和靜止無(wú)功發(fā)生裝置基于電力電子半控器件的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置（StaticVarCompensator----SVC)和基于電力電子全控器件的靜止無(wú)功發(fā)生裝置（StaticVarGeneration----SVC)具有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償特性。與同步調(diào)相機(jī)一樣，他們既可向系統(tǒng)輸出無(wú)功功率，也可吸收系統(tǒng)無(wú)功功率。優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)態(tài)特性好，調(diào)壓速度快，調(diào)壓平滑，可實(shí)現(xiàn)分相無(wú)功補(bǔ)償，有功功率損耗也比較小。運(yùn)行維護(hù)方便、可靠性較高。缺點(diǎn)：設(shè)備價(jià)格普遍較高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)欠缺。目前主要安裝在有功沖擊負(fù)荷的用戶(hù)變電所或系統(tǒng)中的樞紐變電所，用來(lái)實(shí)現(xiàn)電壓控制。---系統(tǒng)調(diào)壓手段１、電壓偏差的調(diào)整方式（１）逆調(diào)壓：在最大負(fù)荷時(shí)提高中樞點(diǎn)電壓以補(bǔ)償線(xiàn)路上增加的電壓損失，最小負(fù)荷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓以防止受端電壓過(guò)高的調(diào)壓方式。一般中樞點(diǎn)在電壓在最大負(fù)荷時(shí)較系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓升高５％，在最小負(fù)荷時(shí)下降為標(biāo)稱(chēng)電壓。適用于出線(xiàn)線(xiàn)路較長(zhǎng)，負(fù)荷變化規(guī)律大致相同，且負(fù)荷波動(dòng)較大的中樞點(diǎn)。目前中樞點(diǎn)常用的調(diào)壓方式是逆調(diào)壓。（２）順調(diào)壓：最大負(fù)荷時(shí)適當(dāng)降低中樞點(diǎn)電壓，最小負(fù)荷時(shí)適當(dāng)加大中樞點(diǎn)電壓。一般要求最大負(fù)荷時(shí)中樞點(diǎn)電壓不低于系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓的１０２.５％，最小負(fù)荷時(shí)中樞點(diǎn)電壓不高于系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓的１０７.５％。適用于出線(xiàn)線(xiàn)路不長(zhǎng)，負(fù)荷變化不大的中樞點(diǎn)。（３）恒調(diào)壓（常調(diào)壓）：無(wú)論負(fù)荷如何變動(dòng)，中樞點(diǎn)電壓基本保持不變的電壓調(diào)整方式。一般保持中樞點(diǎn)電壓在１０２％～１０５％標(biāo)稱(chēng)電壓。使用范圍介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間。２、電壓偏差的調(diào)整手段（１）用發(fā)電機(jī)調(diào)壓。優(yōu)點(diǎn)：不需要投資，且簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：如果發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓供電，僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，往往不能滿(mǎn)足負(fù)荷電壓的要求。適用于發(fā)電機(jī)母線(xiàn)直饋負(fù)荷的情況，且多采用逆調(diào)壓方式。（2）改變變壓器變比調(diào)壓：就是改變變壓器匝數(shù)的比例關(guān)系，從而改變一側(cè)的電壓大小。無(wú)載調(diào)壓變壓器：改變分接頭時(shí)需要停電的變壓器。有載調(diào)壓變壓器：又稱(chēng)帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器，它可以在帶負(fù)荷情況下，根據(jù)負(fù)荷大小隨時(shí)更改分接頭。

優(yōu)點(diǎn)：分接頭較多（一般為7-27個(gè)分接頭）、調(diào)壓范圍大，因此容易滿(mǎn)足電壓偏差的要求。目前，其已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，成為保證電壓質(zhì)量的主要手段。缺點(diǎn)：當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率電源缺額較大的時(shí)，系統(tǒng)電壓水平偏低。如果此時(shí)用有載調(diào)壓器進(jìn)行調(diào)壓，使變壓器二次側(cè)的電壓抬高，則無(wú)功缺額全部轉(zhuǎn)嫁到主網(wǎng)上，使主網(wǎng)電壓嚴(yán)重下降。這種情況極可能引發(fā)電壓崩潰。

裝設(shè)有載調(diào)壓變壓器的前提是系統(tǒng)無(wú)功功率電源充足。（3）改變線(xiàn)路參數(shù)調(diào)壓采用分裂導(dǎo)線(xiàn)法：適用于220kV及以上電壓等級(jí)輸電線(xiàn)路的新建和改建。串聯(lián)電容器串聯(lián)電容補(bǔ)償接線(xiàn)圖串聯(lián)電容具有隨負(fù)荷電流自行調(diào)整補(bǔ)償電壓的功能。過(guò)補(bǔ)償欠補(bǔ)償完全補(bǔ)償

優(yōu)點(diǎn)：特別適合于電壓波動(dòng)頻繁、負(fù)荷功率因數(shù)低的場(chǎng)合。以調(diào)壓為目的時(shí)，一般裝設(shè)在單端電源供電的110kV及以下電壓等級(jí)的分支線(xiàn)上。在低壓配電線(xiàn)路中，為了提高線(xiàn)路末端的電壓，有時(shí)采用過(guò)補(bǔ)償。超高壓線(xiàn)路上串聯(lián)電容器的目的是為了提高輸電線(xiàn)路的輸送能力和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，這時(shí)采用欠補(bǔ)償方式。應(yīng)用并不廣泛。

缺點(diǎn)：在配電線(xiàn)路中，串聯(lián)電容與一些容量較大的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或同步電動(dòng)機(jī)有可能發(fā)生共振。這種現(xiàn)象稱(chēng)為電機(jī)的自激。在超高壓輸電線(xiàn)路中，采用串聯(lián)電容后，有可能與發(fā)電機(jī)產(chǎn)生諧振頻率低于工頻的頻率振蕩，即次同步振蕩，危及發(fā)電機(jī)組的安全。3-2頻率偏差頻率偏差的定義

我國(guó)采用50Hz標(biāo)稱(chēng)頻率。所有與電力系統(tǒng)直接相連的電氣設(shè)備都必須在該頻率下才能正常工作，所以標(biāo)稱(chēng)頻率又稱(chēng)為工作頻率，簡(jiǎn)稱(chēng)工頻。電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，系統(tǒng)頻率的實(shí)際值與標(biāo)稱(chēng)值之差稱(chēng)為系統(tǒng)的頻率偏差，用公式表示為頻率偏差屬于頻率變化的范疇。電力系統(tǒng)的頻率變化是指基波頻率偏離規(guī)定正常值的現(xiàn)象。頻率偏差的限值

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15945----1995《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》規(guī)定：電力系統(tǒng)正常頻率偏差允許值為0.2Hz。當(dāng)系統(tǒng)容量較小時(shí)，頻率偏差值可放寬到0.5Hz。用戶(hù)沖擊負(fù)荷引起的系統(tǒng)頻率變動(dòng)一般不得超過(guò)0.2Hz。

在保證近區(qū)電網(wǎng)、發(fā)電機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行和用戶(hù)正常供電的情況下，可以根據(jù)沖擊負(fù)荷的性質(zhì)和大小以及系統(tǒng)的條件做適當(dāng)變動(dòng)限值。預(yù)計(jì)不遠(yuǎn)的將來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的系統(tǒng)頻率允許偏差將達(dá)到0.05%。頻率偏差產(chǎn)生的原因

系統(tǒng)有功功率不平衡是產(chǎn)生頻率偏差的根本原因。頻率偏差過(guò)大的危害---對(duì)用電負(fù)荷的危害：（1）產(chǎn)品質(zhì)量沒(méi)有保障。（2）降低勞動(dòng)生產(chǎn)率。（3）使電子設(shè)備不能正常運(yùn)行，甚至停止運(yùn)行。---系統(tǒng)頻率偏差大對(duì)電力系統(tǒng)的危害：（1）降低發(fā)電機(jī)組效率，嚴(yán)重時(shí)可能引起系統(tǒng)頻率崩潰或電壓崩潰。（2）汽輪機(jī)在低頻下運(yùn)行時(shí)容易產(chǎn)生葉片共振，造成葉片疲勞損傷和斷裂。（3）處于低頻率電力系統(tǒng)中的異步電動(dòng)機(jī)和變壓器其主磁通會(huì)增加，勵(lì)磁電流隨之加大，系統(tǒng)所需無(wú)功功率大為增加，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平降低，給系統(tǒng)電壓調(diào)整帶來(lái)困難。（4）無(wú)功補(bǔ)償用電容器的補(bǔ)償容量與頻率成正比。當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，電容器的無(wú)功出力成比例降低。此時(shí)電容器對(duì)電壓的支撐作用受到削弱，不利于系統(tǒng)電壓的調(diào)整。（5）頻率偏差大使感應(yīng)式電能表的計(jì)量誤差加大。電力系統(tǒng)頻率調(diào)整和控制

頻率調(diào)整：電力系統(tǒng)在正常運(yùn)行方式下，通過(guò)改變發(fā)電機(jī)的輸出功率使系統(tǒng)的頻率變動(dòng)保持在允許偏差范圍內(nèi)的過(guò)程。頻率調(diào)整是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。頻率控制：電力系統(tǒng)在非正常運(yùn)行方式下，針對(duì)頻率異常所采取的調(diào)頻措施。---電力系統(tǒng)頻率調(diào)整

頻率調(diào)整包括頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整。一次調(diào)整：利用發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器，對(duì)于變動(dòng)幅度?。?.1%-0.5%）、變動(dòng)周期短（10s以?xún)?nèi)）的頻率偏差所做的調(diào)整。所有發(fā)電機(jī)組均裝配調(diào)速器，所以電力系統(tǒng)中投運(yùn)的所有發(fā)電機(jī)組都自動(dòng)參與頻率的一次調(diào)整。

二次調(diào)整：利用發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器，對(duì)于變動(dòng)幅度較大（0.5%-1.5%）、變動(dòng)周期較長(zhǎng)（10s-30min）的頻率偏差所做的調(diào)整。只有當(dāng)系統(tǒng)頻率超過(guò)某一規(guī)定偏差范圍時(shí)，輔助調(diào)頻廠(chǎng)才參與頻率的二次調(diào)整。

滿(mǎn)足以下條件的發(fā)電廠(chǎng)（機(jī)組）宜選作調(diào)頻廠(chǎng)（機(jī)組）：（1）足夠的可調(diào)容量和調(diào)整范圍；（2）機(jī)組調(diào)整速度快；（3）調(diào)頻輸出的功率滿(mǎn)足系統(tǒng)安全穩(wěn)定要求，同時(shí)經(jīng)濟(jì)性能好。

頻率的二次調(diào)整可經(jīng)運(yùn)行人員手動(dòng)操作或依靠自動(dòng)裝置來(lái)完成。分別稱(chēng)為手動(dòng)調(diào)頻和自動(dòng)調(diào)頻。手動(dòng)調(diào)頻：調(diào)頻廠(chǎng)由值班人員根據(jù)系統(tǒng)頻率偏差的大小改變調(diào)頻機(jī)組調(diào)速器整定值，從而改變調(diào)頻機(jī)組的出力，使系統(tǒng)頻率維持在規(guī)定的范圍內(nèi)。自動(dòng)調(diào)頻：通過(guò)裝在調(diào)頻廠(chǎng)和調(diào)度所的自動(dòng)發(fā)電控制（AutomaticGenerationControl----AGC)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。自動(dòng)調(diào)頻控制方式恒定頻率控制恒交換功率控制聯(lián)絡(luò)線(xiàn)功率頻率偏差控制---電力系統(tǒng)頻率控制

1、電力系統(tǒng)在以下情況可能出現(xiàn)頻率異常：（1）故障后系統(tǒng)失去大量電源或系統(tǒng)解列，有功功率失去平衡。（2）氣候變化或意外災(zāi)害使負(fù)荷發(fā)生突變。（3）在電力供應(yīng)不足的系統(tǒng)中缺乏有效控制負(fù)荷的手段。（4）高峰負(fù)荷期間，發(fā)電出力的增長(zhǎng)速度低于負(fù)荷的增長(zhǎng)速度；低谷負(fù)荷期間，發(fā)電最小出力大于總負(fù)荷。（5）大型沖擊負(fù)荷造成的頻率波動(dòng)。沖擊負(fù)荷占系統(tǒng)總負(fù)荷的比例與其影響成比例。這類(lèi)負(fù)荷包括：軋鋼機(jī)、電弧爐、電氣化鐵路等。2、系統(tǒng)頻率異常時(shí)一般采取以下頻率控制措施：（1）電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有足夠的負(fù)荷備用和事故備用容量。（2）在調(diào)度所或變電所裝設(shè)直接控制用戶(hù)負(fù)荷的裝置，并備有事故拉閘序位表。（3）在系統(tǒng)內(nèi)安裝按頻率降低自動(dòng)減負(fù)荷裝置（又稱(chēng)自動(dòng)低頻減載裝置）和在可能被解列而導(dǎo)致功率過(guò)剩的地區(qū)裝設(shè)按頻率升高自動(dòng)切除發(fā)電機(jī)（又稱(chēng)自動(dòng)高頻切機(jī)裝置）等。---頻率調(diào)整與電壓調(diào)整有以下差異：（1）全系統(tǒng)頻率相同，而系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的電壓卻各不相同。（2）系統(tǒng)頻率質(zhì)量主要由系統(tǒng)有功功率平衡狀況決定，而系統(tǒng)電壓質(zhì)量在則主要由系統(tǒng)無(wú)功功率平衡狀況決定。（3）調(diào)整頻率只有改變發(fā)電機(jī)組原動(dòng)機(jī)功率這唯一措施。調(diào)整電壓的措施卻較多。此外電壓調(diào)整設(shè)備的安裝場(chǎng)地不僅設(shè)在發(fā)電廠(chǎng)，而且分散在系統(tǒng)中各處。3-3電壓三相不平衡基本概念---對(duì)稱(chēng)和平衡1、對(duì)稱(chēng)(不對(duì)稱(chēng))多相系統(tǒng)可分為對(duì)稱(chēng)和不對(duì)稱(chēng)的兩大類(lèi)。所謂對(duì)稱(chēng)的m相系統(tǒng)，是指各相電量(電動(dòng)勢(shì)、電壓或電流)大小相等而且順序相鄰間的相移等于360/m。性質(zhì)1:組成對(duì)稱(chēng)多相系統(tǒng)的全部電量其瞬時(shí)值之和始終等于零。Remark:只滿(mǎn)足上述性質(zhì)，不一定是對(duì)稱(chēng)多相系統(tǒng)。2、平衡(不平衡)多相總功率瞬時(shí)值與時(shí)間無(wú)關(guān)的多相系統(tǒng)。性質(zhì)2:相數(shù)m>2的對(duì)稱(chēng)系統(tǒng)一定是平衡的。3、三相系統(tǒng)中的不對(duì)稱(chēng)和不平衡對(duì)于三相系統(tǒng),電路的不對(duì)稱(chēng)直接導(dǎo)致不平衡。理想的三相交流電三相的電壓和電流是平衡的，幅值相等，相位互差120°。---對(duì)稱(chēng)分量法

任何一組不對(duì)稱(chēng)的三相相量都可以分解為相序各不相同的三組對(duì)稱(chēng)的三相相量。三相不平衡電壓分解為正序，負(fù)序和零序三個(gè)對(duì)稱(chēng)分量。性質(zhì)3:假如線(xiàn)電壓相量不變，則不論相電壓相量如何變化,它的正序和負(fù)序分量保持不變。●電壓和電流的不平衡度可用負(fù)序和零序分量相對(duì)于正序分量值的百分比來(lái)表示●線(xiàn)電壓不平衡率LVUR●相電壓不平衡率PVUR---

電壓不平衡度的表示（1）三相負(fù)荷不相等。配電系統(tǒng)低壓側(cè)的多數(shù)負(fù)荷是單相電氣設(shè)備這些負(fù)荷往往是不均勻分配在三相上；大功率的單相高壓電氣設(shè)備的應(yīng)用，如單相電氣機(jī)車(chē)，單相感應(yīng)爐等；電弧爐雖然是三相設(shè)備，但三相的負(fù)荷卻常常是不平衡的。（2）三相系統(tǒng)中各元件的參數(shù)不相等，如不完全換位的架空線(xiàn)路，其三相阻抗值不相等。（3）三相非全相運(yùn)行，單相重合閘時(shí)單相線(xiàn)路斷開(kāi)或雙回路中斷開(kāi)一相。（4）故障時(shí)的嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)情況，如單相或兩相短路，這是瞬時(shí)性的不對(duì)稱(chēng)情況導(dǎo)致三相的電壓和電流不平衡的原因：---電氣化鐵路電氣化鐵路是由電力系統(tǒng)110kV(220kV)經(jīng)牽引變壓器降壓為27.5kV(25kV為牽引網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)電壓)后向牽引網(wǎng)和電力機(jī)車(chē)單相供電。由于牽引變對(duì)電力機(jī)車(chē)這種不對(duì)稱(chēng)供電方式，使得其在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生負(fù)序電流和負(fù)序電壓。1、牽引變向電力機(jī)車(chē)的供電方式

----Y，d11接線(xiàn)牽引變供電

----V,

v接線(xiàn)牽引變供電

----Scott接線(xiàn)牽引變供電Y，d11接線(xiàn)牽引變供電V,

v接線(xiàn)牽引變供電特點(diǎn):無(wú)零序兩供電臂負(fù)荷功率因數(shù)角相同時(shí)，負(fù)序電流的大小等于高壓側(cè)三相電流中的最小電流。兩臂電流相位相差60度。負(fù)序含量大小與兩臂負(fù)荷不平衡程度有關(guān)。即使兩臂負(fù)載平衡，負(fù)序電流也不能消除。

Scott接線(xiàn)牽引變供電特點(diǎn):無(wú)零序兩臂負(fù)荷相等時(shí)，完全消除不平衡;兩臂負(fù)荷不相等時(shí)，可明顯減輕對(duì)系統(tǒng)d的不平衡影響。---交流電弧爐電弧爐供電三相等值電路三相不平衡的危害（1）引起發(fā)電機(jī)的附加發(fā)熱和附加力矩及振動(dòng);還可能引起高次諧波電流;（2）增加感應(yīng)電動(dòng)機(jī)功率消耗;降低功率因數(shù)和轉(zhuǎn)速;（3）引起以負(fù)序分量為啟動(dòng)元件的保護(hù)誤動(dòng);（4）電壓不平衡使電力電子設(shè)備產(chǎn)生非特征諧波;（5）電壓不平衡使發(fā)電機(jī)容量利用率下降;（6）引起變壓器重負(fù)荷相過(guò)熱，影響絕緣壽命;磁路不平衡還引起箱壁、夾件發(fā)熱，造成附加損耗;（7）增加輸電線(xiàn)路損耗;（8）配網(wǎng)中引起低壓設(shè)備損壞(三相四線(xiàn)制);（9）增大對(duì)通訊系統(tǒng)的干擾(零序)。三相不平衡的簡(jiǎn)單計(jì)算---不平衡電路的計(jì)算

包括對(duì)稱(chēng)三相電路加以不對(duì)稱(chēng)電壓源、不對(duì)稱(chēng)短路、非全相運(yùn)行、不對(duì)稱(chēng)三相電路（三相負(fù)荷不平衡）。---不對(duì)稱(chēng)三相潮流計(jì)算利用不對(duì)稱(chēng)三相潮流計(jì)算可以同時(shí)計(jì)算三相各節(jié)點(diǎn)電壓和各支路功率。所有元件模型都是基于三相統(tǒng)一建立的。對(duì)于變壓器，還需注意繞組接線(xiàn)對(duì)各序量相位角的旋轉(zhuǎn)。用序量表示的邊界條件不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷的序阻抗原始邊界條件---制定三相不平衡標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)三相不平衡度管理和監(jiān)督GB/T15543-1995電能質(zhì)量三相電壓允許不平衡度該標(biāo)準(zhǔn)只適用于負(fù)序分量引起的不平衡場(chǎng)合。公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2%;短時(shí)不超過(guò)4%。接于PCC的單個(gè)用戶(hù)引起的不平衡度不超過(guò)1.3%---采取改善措施（1）將不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷分散接到不同的供電點(diǎn)，以減小集中連接造成不平衡超標(biāo)問(wèn)題;（2）使不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷合理分配到各相，盡量使其平衡化(如牽引變的換相連接);（3）將大容量不對(duì)稱(chēng)負(fù)荷接到更高一級(jí)電網(wǎng);（4）采用平衡裝置(靜態(tài)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)補(bǔ)償)。改善三相不平衡的措施3-4供電中斷與供電可靠性供電可靠性常用指標(biāo)---供電可靠性主要指標(biāo)（1）供電可靠率：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，對(duì)用戶(hù)的有效供電時(shí)間總小時(shí)數(shù)與統(tǒng)計(jì)期間小時(shí)數(shù)的比值，記作RS-1（2）用戶(hù)平均用電時(shí)間：用戶(hù)在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均停電小時(shí)數(shù)，記作AIHC—1（3）用戶(hù)平均停電次數(shù)：用戶(hù)在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均停電次數(shù)，記作AITC—1（4）用戶(hù)平均故障停電次數(shù)：用戶(hù)在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)的平均故障停電次數(shù)，記作AFTC---供電可靠性參考指標(biāo)（1）用戶(hù)平均故障停電時(shí)間：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，每一用戶(hù)的平均故障停電小時(shí)數(shù)（2）故障停電平均持續(xù)時(shí)間：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，故障停電每次平均停電小時(shí)數(shù)（3）平均停電用戶(hù)數(shù)：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，平均每次停電的用戶(hù)（4）故障停電平均用戶(hù)數(shù)：在統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)，平均每次故障停電的用戶(hù)數(shù)供電中斷預(yù)安排供電中斷故障供電中斷計(jì)劃供電中斷檢修供電中斷施工供電中斷用戶(hù)申請(qǐng)供電中斷臨時(shí)供電中斷臨時(shí)檢修供電中斷臨時(shí)施工供電中斷用戶(hù)臨時(shí)申請(qǐng)供電中斷限電系統(tǒng)電源不足限電供電系統(tǒng)限電（長(zhǎng)時(shí)間）供電中斷分類(lèi)（1）使全系統(tǒng)的有功功率和無(wú)功功率的平衡遭到破壞，系統(tǒng)頻率及電壓嚴(yán)重偏離正常值，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)頻率崩潰和電壓崩潰；（2）對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)其他行業(yè)產(chǎn)生重大影響，導(dǎo)致生產(chǎn)停頓、生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，從而給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p失。供電中斷的危害供電中斷產(chǎn)生的原因以及提高供電可靠性的措施---供電中斷產(chǎn)生的原因（1）設(shè)備質(zhì)量缺陷。（2）人員誤操作。（3）自然災(zāi)害。（4）繼電保護(hù)誤動(dòng)作。（5）運(yùn)行管理水平低。---改善系統(tǒng)供電可靠性的措施（1）加強(qiáng)系統(tǒng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，合理分布電源及無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，提高系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力。（2）采取自動(dòng)化程度很高的系統(tǒng)，裝設(shè)分散協(xié)調(diào)控制裝置等都是重要的技術(shù)措施。（3）各負(fù)荷的供電方式，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求和地區(qū)供電條件而確定。按照供電可靠性要求，用電負(fù)荷分為三級(jí)：一級(jí)負(fù)荷：突然停電將造成人身傷亡，或在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失，或在政治上造成重大不良影響的負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷：突然停電將在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失，或在政治上造成不良影響的負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的都為三級(jí)負(fù)荷。---用電負(fù)荷等級(jí)（1）一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。有特殊要求的一級(jí)負(fù)荷，兩個(gè)獨(dú)立電源應(yīng)來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同地點(diǎn)。

獨(dú)立電源滿(mǎn)足條件：

a.兩個(gè)電源來(lái)自不同的發(fā)電機(jī)。b.兩個(gè)電源間無(wú)聯(lián)系，或雖有聯(lián)系但能在其中任一電源故障時(shí)另一個(gè)電源自動(dòng)斷開(kāi)兩者之間的聯(lián)系。（2）二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線(xiàn)路供電。當(dāng)負(fù)荷較小或取兩回線(xiàn)路有困難時(shí)，可由一回專(zhuān)用線(xiàn)路供電。（3）三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電方式無(wú)要求。---各級(jí)用電負(fù)荷供電方式第四章電壓波動(dòng)與閃變4-1基本概念

----均方根值電壓變動(dòng)特性4-2電壓波動(dòng)4-3閃變4-4閃變的評(píng)估方法4-1基本概念均方根值電壓的變動(dòng)特性

凡不保持電壓均方根值恒定不變的現(xiàn)象?；蛘哒f(shuō)，實(shí)際電壓偏離系統(tǒng)標(biāo)稱(chēng)電壓，統(tǒng)稱(chēng)為電壓變動(dòng)（Voltage-RMSChange）。穩(wěn)態(tài)電壓變動(dòng)值電壓標(biāo)稱(chēng)值動(dòng)態(tài)電壓變動(dòng)值最大電壓變動(dòng)值

●相對(duì)穩(wěn)態(tài)電壓變動(dòng)值

●相對(duì)動(dòng)態(tài)電壓變動(dòng)值

●相對(duì)最大電壓變動(dòng)值

---電壓變動(dòng)的細(xì)化分類(lèi)電壓變動(dòng)穩(wěn)態(tài)電壓變動(dòng)相對(duì)緩慢變化10min電壓偏差動(dòng)態(tài)電壓變動(dòng)相對(duì)快速變化＜25Hz電壓波動(dòng)短時(shí)間電壓變動(dòng)0.5c-1min暫降，短時(shí)中斷長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)＞1min過(guò)電壓欠電壓停電1）跌落幅值2）持續(xù)時(shí)間3）發(fā)生次數(shù)典型電壓變動(dòng)現(xiàn)象（1）電壓偏差（Voltagedeviation)：在一定的電網(wǎng)參數(shù)下，由于總負(fù)荷或部分負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)或特性的改變，以及變壓器分接頭調(diào)節(jié)和電容器/電抗器投切等，所需無(wú)功功率與供電網(wǎng)提供的無(wú)功功率不相平衡，供電電壓出現(xiàn)持續(xù)性偏離運(yùn)行標(biāo)稱(chēng)值。電壓偏差為實(shí)測(cè)電壓與額定電壓差值的相對(duì)百分?jǐn)?shù)：

電壓偏差（%）=(實(shí)測(cè)電壓-標(biāo)稱(chēng)電壓)/標(biāo)稱(chēng)電壓*100（%）（實(shí)際計(jì)算時(shí)，取10分鐘的平均值，并規(guī)定取一周內(nèi)95%概率統(tǒng)計(jì)）。（2）電壓波動(dòng)(Voltagefluctuation)：由于部分負(fù)荷在正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)沖擊性功率變化，造成實(shí)際電壓在短時(shí)間里較大幅度波動(dòng)，并且連續(xù)偏離額定電壓，所以也稱(chēng)為快速電壓變動(dòng)。電壓波動(dòng)值為一系列電壓有效值的兩個(gè)極值之差，且用其相對(duì)值的百分?jǐn)?shù)表示：

通常以d的大小作為電壓波動(dòng)的量度。電弧爐引起電壓波動(dòng)錄波圖（3）電壓暫降與暫升(Voltagesags,swells)：當(dāng)系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生短路故障,或由于大容量設(shè)備工作啟動(dòng)，可能造成母線(xiàn)電壓迅速下降，且跌幅很大，后隨即回升，其典型持續(xù)時(shí)間為0.5-30周波，下降幅度為0.9-0.1p.u（IEC規(guī)定為10ms-1s，0.01-0.9p.u）。又稱(chēng)為短時(shí)欠電壓。反之，由于其他相發(fā)生短路故障或由于甩負(fù)荷，造成母線(xiàn)電壓驟升，后隨即下降，稱(chēng)為電壓暫升或凸起,也稱(chēng)為短時(shí)過(guò)電壓。這種電壓變動(dòng)現(xiàn)象是近年來(lái)國(guó)際電工界十分關(guān)注的。SLG故障引起的電壓暫降、暫升、短時(shí)間中斷錄波圖（4）短時(shí)間電壓中斷當(dāng)電壓迅速下降，且跌至<0.1p.u，經(jīng)一段時(shí)間(數(shù)周波-1分鐘)后又恢復(fù)到標(biāo)稱(chēng)值，稱(chēng)為短時(shí)間電壓中斷。（5）長(zhǎng)時(shí)間電壓變動(dòng)

----持續(xù)電壓中斷

----欠電壓和過(guò)電壓；（6）停電有分析認(rèn)為，由于預(yù)知的電氣設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修或更換，或由于工程設(shè)計(jì)不當(dāng)、電力供應(yīng)不足造成的，它不屬電能質(zhì)量問(wèn)題，而是并把它歸為供電工程質(zhì)量問(wèn)題。預(yù)知的電氣設(shè)備計(jì)劃?rùn)z修或更換時(shí)間和故障人工恢復(fù)時(shí)間在傳統(tǒng)供電可靠率中是被計(jì)入的。（7）偶然電壓變動(dòng)：由于存在著一種電壓快速變動(dòng)和較短暫持續(xù)時(shí)間的電壓變動(dòng)現(xiàn)象，如瞬時(shí)過(guò)電壓與暫態(tài)過(guò)電壓等。新近還提出偶然電壓變動(dòng)事件，甚至稱(chēng)之為暫態(tài)電壓質(zhì)量概念（注：暫態(tài)一詞多用于描述兩種穩(wěn)態(tài)現(xiàn)象之間的變化過(guò)程，用于電能質(zhì)量問(wèn)題似乎并不妥當(dāng)）。由于本章所討論的是正常運(yùn)行狀態(tài)下電壓的變動(dòng)，在以下分析中不包括此種現(xiàn)象。各種電壓波形的比較正常波形電壓驟降電壓變動(dòng)電壓波動(dòng)瞬停4-2電壓波動(dòng)

由于功率波動(dòng)性負(fù)荷的用電特點(diǎn)，引起供電母線(xiàn)電壓均方根值的一系列快速變動(dòng)或連續(xù)改變的現(xiàn)象（其變化周期大于工頻周期，相對(duì)于電壓偏差現(xiàn)象又稱(chēng)為快速電壓變動(dòng)）。這種現(xiàn)象將對(duì)周邊其他負(fù)荷正常運(yùn)行造成危害和影響。其中最突出的是引起照明亮度的閃爍和對(duì)人視覺(jué)的影響。

電壓波動(dòng)的含義

為具體描述造成實(shí)際電壓在短時(shí)間里較大幅度變的特征，將一系列電壓變動(dòng)值中的相鄰兩個(gè)極值之間的變化稱(chēng)為一次電壓波動(dòng)，把兩個(gè)相鄰極值之差稱(chēng)為電壓波動(dòng)值（或波動(dòng)大?。?shí)際上，電壓波動(dòng)表現(xiàn)為嚴(yán)重連續(xù)偏離額定電壓，因此用一系列電壓方均根值的兩個(gè)極值之差，且用其相對(duì)值的百分?jǐn)?shù)表示：

通常以d的大小作為電壓波動(dòng)的量度。電壓波動(dòng)的表示電壓均方根值曲線(xiàn)（電壓變動(dòng)特性）（a）周期性等幅矩形電壓變動(dòng)（b）一系列不規(guī)則時(shí)間間隔階躍電壓變動(dòng)（c）非全階躍式可明顯分離的電壓變動(dòng)（d）一系列隨機(jī)的或連續(xù)電壓波動(dòng)圖4-2電壓波動(dòng)圖形示例tUdtUtUtU電壓波動(dòng)圖形tt載波電壓（a）相對(duì)電壓變動(dòng)特性（b）調(diào)幅波變化曲線(xiàn)圖4-3電壓波動(dòng)示意圖RMS的調(diào)幅波電壓vRMS的調(diào)幅波電壓v電壓波動(dòng)的波形示意圖想象中的零軸

圖4-4波動(dòng)電壓對(duì)工頻電壓的調(diào)制50Hz工頻載波（a）電壓波動(dòng)調(diào)制示意圖ΔUdv00utt（b）正弦調(diào)幅波電壓波形10Hz正弦調(diào)幅波tt低頻（10Hz）正弦調(diào)幅波的變化

如上所述，電壓波動(dòng)的頻度是分析電壓方均根值變化特性的另一個(gè)重要指標(biāo)。我們把單位時(shí)間內(nèi)電壓波動(dòng)的次數(shù)稱(chēng)為電壓波動(dòng)的頻度，一般以分或秒作為頻度的單位。例如圖4－4所示的10Hz波動(dòng)電壓，其電壓波動(dòng)值為調(diào)幅波的峰谷差值，波動(dòng)頻度為20次/秒。因此，電壓波動(dòng)的頻度為調(diào)幅波頻率的2倍，或表示為電壓波動(dòng)的頻度（頻次）

配電系統(tǒng)發(fā)生的短路故障或開(kāi)關(guān)操作。無(wú)功功率補(bǔ)償裝置、大型整流設(shè)備的投切。功率沖擊性波動(dòng)負(fù)荷的工作狀態(tài)變化。

由于頻繁啟動(dòng)和間歇通電時(shí)常引起電壓按一定規(guī)律周期變動(dòng)的負(fù)荷。如：軋鋼機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)等。引起供電點(diǎn)出現(xiàn)連續(xù)的不規(guī)則的隨機(jī)電壓變動(dòng)的負(fù)荷。如：煉鋼電弧爐等。引起電壓波動(dòng)的原因波動(dòng)負(fù)荷分類(lèi)

國(guó)標(biāo)中以典型的電弧爐負(fù)荷為對(duì)象設(shè)定了電壓波動(dòng)的極限值（實(shí)際上，電壓波動(dòng)限值很少考核，而代之以閃變值作為主要指標(biāo)）。電壓波動(dòng)限值變動(dòng)頻度波動(dòng)限值d（％）變動(dòng)頻度波動(dòng)限值d（％）LV、MVHVLV、MVHVr≤14310＜

r≤10021.5r≤1032.5100＜

r≤10001.251各級(jí)電網(wǎng)電壓波動(dòng)限值4-3閃變基本概念與定義

閃變電光源的電壓波動(dòng)造成燈光照度不穩(wěn)定的人眼視感反映。白熾燈對(duì)電壓波動(dòng)的敏感程度較高，其光功率與電源電壓的平方成正比。因此在研究電壓波動(dòng)帶來(lái)的影響時(shí)，通常選白熾燈光照設(shè)備受影響的程度作為判斷電壓波動(dòng)是否能被接受的依據(jù)。閃變是電壓波動(dòng)引起的有害結(jié)果，是指人對(duì)照度波動(dòng)的主觀(guān)視覺(jué)反映，它不屬于電磁現(xiàn)象。

根據(jù)IEC推薦的實(shí)驗(yàn)條件，采用不同波形、頻度、幅值的調(diào)幅波工頻電壓為載波向工頻230V、60W白熾燈供電照明，并對(duì)觀(guān)察者的閃變視感實(shí)驗(yàn)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)可得到有明顯覺(jué)察和難以忍受者的數(shù)量占觀(guān)察者總數(shù)量的比，即

式中，A：沒(méi)有覺(jué)察的人數(shù)，B：略有覺(jué)察的人數(shù)，C：有明顯覺(jué)察的人數(shù)，D：難以忍受的人數(shù)。若把F（%）大于50%定為閃變限值，則對(duì)應(yīng)的電壓變動(dòng)值為該實(shí)驗(yàn)條件下電壓波動(dòng)允許值。---閃變覺(jué)察率F（%）

為表示人對(duì)照度波動(dòng)的瞬時(shí)主觀(guān)視覺(jué)反應(yīng)，常用閃變強(qiáng)弱的瞬時(shí)值變化來(lái)描述，稱(chēng)為瞬時(shí)閃變視感度S（t）。它是電壓波動(dòng)的頻度、波形、大小等綜合作用結(jié)果，其隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)是對(duì)閃變?cè)u(píng)估衡量的依據(jù)。通常規(guī)定F=50%為瞬時(shí)閃變視感度的衡量單位，對(duì)應(yīng)為S=1覺(jué)察單位，換言之，若S>1（覺(jué)察單位）為閃變不允許值。（注：S>1（覺(jué)察單位）對(duì)應(yīng)有電壓波動(dòng)限定值，但表現(xiàn)為非線(xiàn)性多元關(guān)系，一般不能簡(jiǎn)單地用波動(dòng)值等效表示）。---瞬時(shí)閃變視感度S(t)

通過(guò)閃變實(shí)驗(yàn)研究，還可得到人的視覺(jué)對(duì)照度波動(dòng)的頻率特性，可概括為（此時(shí)以調(diào)制波的頻率為單位給出，它是波動(dòng)頻次的1／2）：①閃變的覺(jué)察頻率范圍：1—25Hz②閃變的最大覺(jué)察頻率范圍：0.05-35Hz（其上下限值稱(chēng)為截止頻率，上限值又稱(chēng)為停閃頻率）③閃變的敏感頻率范圍：6—12Hz④閃變的最大敏感頻率：8.8Hz⑤視感度系數(shù)K(f)，它是在覺(jué)察單位下，最小電壓波動(dòng)值與各頻度電壓變動(dòng)值的比

---視感度頻率特性系數(shù)K（f）

不難看到，在S=1（覺(jué)察單位）時(shí)，對(duì)應(yīng)閃變的最大敏感頻率8.8Hz有電壓波動(dòng)d(%)最小值（如表4－2中，8.8Hz對(duì)應(yīng)有電壓波動(dòng)值d(%)最小，為0.250。所以有，

K（f）<=1。圖4－8給出了在正弦電壓波動(dòng)條件下，由試驗(yàn)數(shù)據(jù)描繪出的視感度系數(shù)頻率特性曲線(xiàn)。

不同波形的調(diào)幅波引起的閃變效果也不同。對(duì)兩種典型波動(dòng)電壓做比較，給出波形因數(shù)如下式:

對(duì)矩形和正弦調(diào)幅波電壓比較可知，以最大敏感頻率8.8Hz為對(duì)比起點(diǎn)，當(dāng)頻率≤9Hz時(shí)，矩形波的諧波比其基波對(duì)閃變影響更大（S＝1條件下，其電壓波動(dòng)值小于正弦波）。---波形因素R（f）dmaxΔU/U（％）0.111010010000r（min-1）r（s-1）

8.8Hz/s,1056/120s1010圖4-9S=1覺(jué)察單位的電壓波動(dòng)與頻率的關(guān)系曲線(xiàn)單位閃變（Pst=1）S=1察覺(jué)單位的矩形電壓波動(dòng)S=1察覺(jué)單位的正弦電壓波動(dòng)S=1覺(jué)察單位的電壓波動(dòng)與頻率的關(guān)系曲線(xiàn)閃變視覺(jué)系統(tǒng)模型

從對(duì)閃變視感機(jī)理的理論分析和本質(zhì)認(rèn)識(shí)出發(fā)，尋求一種較為嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)表述方法是必要的?！?/p>

基本思路：對(duì)1）電壓波動(dòng)的響應(yīng)特性；2）人眼的感光反映能力；3）大腦的記憶存儲(chǔ)效應(yīng)三方面的近似數(shù)學(xué)描述，即得到人的閃變視覺(jué)系統(tǒng)模型?！?/p>

具體辦法：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)得到的視感度頻率特性曲線(xiàn)K（f）（它是以上3方面的綜合反映）的數(shù)學(xué)分段逼近與描述，從而獲得燈-眼-腦環(huán)節(jié)的數(shù)學(xué)表達(dá)式?！?/p>

一方面使我們對(duì)人的主觀(guān)視覺(jué)對(duì)照度波動(dòng)（電壓波動(dòng)引起）響應(yīng)的理論認(rèn)識(shí)有所提高，另一方面也為閃變數(shù)字測(cè)量提供了較為通用的計(jì)算方法。---

燈眼腦反應(yīng)鏈的數(shù)學(xué)描述---燈-眼-腦反應(yīng)鏈的數(shù)字仿真?zhèn)鬟f函數(shù)：燈-眼-腦反應(yīng)鏈的傳遞函數(shù)仿真波形4-4閃變的評(píng)估方法●廣義的電壓閃變概念：它幾乎涵蓋了電壓波動(dòng)的全部有害內(nèi)容（之所以如此，是因?yàn)殡姽庠淳哂袘?yīng)用的廣泛性；其光照度對(duì)電壓波動(dòng)的敏感具有代表性）。●中高壓電網(wǎng)也采用閃變強(qiáng)度來(lái)衡量電壓波動(dòng)的水平，是為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)?！襁€由于在實(shí)際對(duì)隨機(jī)波動(dòng)性負(fù)荷的供電點(diǎn)，很難對(duì)其最大電壓波動(dòng)給出評(píng)估，往往采用只評(píng)估閃變嚴(yán)重度。●鑒于此，在電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中，既要限制電壓波動(dòng)也要限制電壓閃變，但一般將限制電壓閃變作為第一考核指標(biāo)。電壓波動(dòng)與閃變的起因和危害1、引起照明燈光閃爍，使人的視覺(jué)易于疲勞甚至難以忍受而產(chǎn)生煩躁情緒，從而降低了工作效率和生活質(zhì)量。2、使得電視機(jī)畫(huà)面亮度頻繁變化以及垂直和水平幅度搖動(dòng)。3、造成對(duì)直接與交流電源相連的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定，時(shí)而加速時(shí)而制動(dòng)，由此可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)危及設(shè)備本身安全運(yùn)行。---

閃變的危害

它們是衡量閃變的基準(zhǔn)，分別用來(lái)確定短時(shí)間（1-15分鐘）的閃變強(qiáng)弱和整個(gè)工作周期（1小時(shí)-7天）的閃變嚴(yán)重度，因此是反映電壓波動(dòng)的統(tǒng)計(jì)特征量。其科學(xué)性和正確性已經(jīng)得到國(guó)際的普遍認(rèn)可和使用（IEC作為測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布，IEEE正在效仿實(shí)施）。短時(shí)間閃變值與長(zhǎng)時(shí)間閃變值---短時(shí)間閃變值

在觀(guān)察期內(nèi)（如10min）,對(duì)瞬時(shí)閃變視感度S(t)作遞增分級(jí)（標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分級(jí)應(yīng)不小于64級(jí)）處理，計(jì)算各級(jí)瞬時(shí)閃變視感水平所占相對(duì)時(shí)間長(zhǎng)度比，可獲得概率直方圖。進(jìn)而采用IEC推薦的統(tǒng)計(jì)方法—累積概率函數(shù)(CPF)，對(duì)該段時(shí)間的閃變強(qiáng)弱作出評(píng)定。10S（t）（級(jí)）（p.u.）

圖中給出第7級(jí)(1.2p.u-1.4p.u)統(tǒng)計(jì)計(jì)算示例.假設(shè),處于第7級(jí)的時(shí)間總和次數(shù):

在總時(shí)間中第7級(jí)所占概率分布則為0.10.30.50.70.91.11.31.51.71.9123456789100.10.30.50.70.91.11.31.51.71.912345678910010203040507500500025000050100CPF(%)（級(jí)）S（t）p.u..(次)Pk（％）（級(jí)）S（t）p.u..圖4-12S（t）統(tǒng)計(jì)計(jì)時(shí)概率分布直方圖圖4-13S（t）累計(jì)概率函數(shù)曲線(xiàn)依次對(duì)其他9級(jí)進(jìn)行同樣統(tǒng)計(jì)計(jì)算，可給出概率分布直方圖。29％50％對(duì)概率分布直方圖做概率累加計(jì)算，可得到累積概率函數(shù)圖形。7以上各級(jí)概率之和29％累積概率函數(shù)CPF所表現(xiàn)的是S（t）變量處在某一確定范圍內(nèi)的可能性有多大。即S(t)的概率分布函數(shù)。實(shí)際應(yīng)用中可不用畫(huà)出CPF曲線(xiàn)。

對(duì)圖4－12概率分布直方圖進(jìn)行累加計(jì)算，可以得到圖4－13所示的累積概率函數(shù)(CPF)。而實(shí)際應(yīng)用時(shí)常用5個(gè)概率分布規(guī)定值計(jì)算出10min短時(shí)間閃變統(tǒng)計(jì)值，它表示短時(shí)間閃變嚴(yán)重度。其計(jì)算公式如下

式中5個(gè)規(guī)定值、、、、分別為10min內(nèi)瞬時(shí)閃變視感度S(t)超過(guò)0.1%、1%、3%、10%和50%的時(shí)間比。

---

單位閃變（UNITFLICKER）：由以上計(jì)算得到短時(shí)間閃變值。當(dāng)<0.7覺(jué)察單位時(shí)，一般覺(jué)察不出閃變；當(dāng)>1.3時(shí)，則閃變使人感到不舒服。所以IEC推薦=1作為低壓供電的短時(shí)閃變限值，稱(chēng)為單位閃變。它代表在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件下（60W230V鎢絲燈）被實(shí)驗(yàn)人數(shù)(大于500人）中80%（當(dāng)f=8.8Hz時(shí)，d=29%，覺(jué)察率F=80%，瞬時(shí)閃變視感度S=2覺(jué)察單位）有明顯刺激性感覺(jué)的閃變強(qiáng)度。它作為低壓供電的閃變限值。

長(zhǎng)時(shí)間閃變的統(tǒng)計(jì)時(shí)間需在1h以上，典型取2h或更長(zhǎng)時(shí)間。在2h或更長(zhǎng)時(shí)間測(cè)得并作出的累計(jì)概率統(tǒng)計(jì)曲線(xiàn)CPF中，將瞬時(shí)閃變視感度不超過(guò)99%概率的短時(shí)間閃變值（用符號(hào)表示）或超過(guò)1%時(shí)間的（用符號(hào)表示）作為長(zhǎng)時(shí)間閃變值。

---長(zhǎng)時(shí)間閃變值==

有些專(zhuān)家主張以95%概率代替99%概率，以放寬對(duì)電能質(zhì)量的要求使之更符合實(shí)際。即將上式稍做修改有：==第五章電壓暫降與短時(shí)間中斷5-1概述5-2電壓暫降與中斷的起因5-3短時(shí)間電壓中斷的監(jiān)測(cè)與隨機(jī)預(yù)估5-4敏感用電設(shè)備與電壓暫降5-5電壓暫降幅值與臨界距離5-1概述（1）電壓暫降并不是電力系統(tǒng)中的新現(xiàn)象，它是由于系統(tǒng)發(fā)生短路故障或者重負(fù)荷啟動(dòng)引起的。（2）電壓暫降不同于電壓偏差，是指電壓有效值的大幅度、快速、短時(shí)間下降的突發(fā)事件。（3）在電壓暫降的分析中，通常將暫降時(shí)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(shí)間定義為持續(xù)時(shí)間，將單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生電壓暫降的次數(shù)定義為暫降頻次。（4）國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）將其定義為下降到額定值的90%至1%，國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）將其定義為下降到額定值的90%至10%，其典型持續(xù)時(shí)間為0.5～30周波。電壓暫降概念與定義

圖所示為一家115kV工業(yè)用戶(hù)電壓暫降幅值的實(shí)測(cè)結(jié)果（監(jiān)測(cè)期為1年）。可以看到，該工廠(chǎng)供電系統(tǒng)中電壓暫降絕大多數(shù)處在低于額定值的10%-30%（或表示為0.9pu-0.7pu）范圍內(nèi)。電壓暫降大于50％的幾乎為0.（注：按照IEEE定義，低于額定值0-10%的電壓變動(dòng)不屬于電壓暫降）

可采用三維圖形展示電壓暫降三特征量（即暫降幅值持續(xù)時(shí)間暫降次數(shù)的分布圖）。這是完整描述電網(wǎng)發(fā)生電壓暫降的圖示化方法。

5-2電壓暫降與中斷的起因電壓

RMS,BA短時(shí)間中斷時(shí)間電壓暫降圖5-4重合閘時(shí)故障線(xiàn)路（實(shí)線(xiàn)）和非故障線(xiàn)路（虛線(xiàn)）電壓均方根值A(chǔ)——故障切除時(shí)間B——重合閘重合時(shí)間變電站重合閘主饋線(xiàn)1熔斷器2故障切除電壓恢復(fù)重合成功電壓恢復(fù)12圖5-3帶有熔斷器和重合閘的架空線(xiàn)路配電系統(tǒng)暫態(tài)發(fā)生過(guò)程簡(jiǎn)要分析（1）由分支線(xiàn)路熔斷器保護(hù)與主干線(xiàn)路重合閘的配合關(guān)系可以知道，電壓暫降、短時(shí)電壓中斷和長(zhǎng)時(shí)電壓中斷的出現(xiàn)是與故障發(fā)生點(diǎn)、保護(hù)方式的配合以及恢復(fù)供電時(shí)間相關(guān)聯(lián)，并且三者可能相互轉(zhuǎn)化。（2）一次故障可能出現(xiàn)多次電壓事件。以圖為例說(shuō)明，從一次短時(shí)間中斷和一次電壓暫降發(fā)展到二次短時(shí)間中斷和二次電壓暫降，直至長(zhǎng)時(shí)供電中斷。電壓暫降和中斷的發(fā)生過(guò)程非故障線(xiàn)2和故障線(xiàn)路1上的實(shí)測(cè)電壓波形不同原因引發(fā)的電壓驟降事件型電能質(zhì)量-電壓暫降實(shí)測(cè)波形三相電壓暫降的類(lèi)型電壓暫降現(xiàn)象的起因總結(jié)（1）引起電壓嚴(yán)重暫降的最主要原因是系統(tǒng)元件或線(xiàn)路的故障。(雷電等惡劣天氣影響居多)

特征：暫降幅度大、近乎矩形曲線(xiàn)、持續(xù)時(shí)間短（即故障在線(xiàn)時(shí)間）圖a：線(xiàn)路短路圖b：大型電機(jī)啟動(dòng)就現(xiàn)象可見(jiàn),電壓暫降并不是新問(wèn)題。但是,由于其危害和影響十分突出,它卻成為近年來(lái)日益引起電工界關(guān)注的最重要的電能質(zhì)量問(wèn)題.（2）引起電壓暫降的另一主要原因是重型負(fù)荷的啟動(dòng)。特征：暫降幅度小、非規(guī)則矩形、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)5-3短時(shí)間電壓中斷的監(jiān)測(cè)與隨機(jī)預(yù)估（1）當(dāng)電壓有效值降低到接近于零時(shí)，則稱(chēng)為中斷。由于對(duì)電壓暫降下降幅度定義的不同，對(duì)“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(shí)電壓不為０，是系統(tǒng)儲(chǔ)能元件電壓反饋的原因）。（2）中斷可按其持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短進(jìn)一步分類(lèi)，但分類(lèi)原則也尚未統(tǒng)一。IEC定義長(zhǎng)時(shí)間中斷持續(xù)時(shí)間最少為3分鐘，小于3分鐘的中斷稱(chēng)為短時(shí)中斷。

IEEE標(biāo)準(zhǔn)[IEEEStd.1250-1995]中將大于2分鐘的中斷稱(chēng)為持續(xù)中斷（而在[IEEEStd.1159-1995]中則將大于3秒鐘的中斷稱(chēng)為持續(xù)中斷，見(jiàn)下表）。短時(shí)間中斷的定義中斷類(lèi)型\標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)EN-50160IEEE-std.1159-95IEEE-std.1250-95長(zhǎng)時(shí)(long)>3分鐘