電壓暫降的檢測(cè)與仿真畢業(yè)設(shè)計(jì)（含外文翻譯）

1、<p><b>　　前言</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)為電壓暫降的檢測(cè)與仿真。根據(jù)所學(xué)知識(shí)以及結(jié)合所查找的資料對(duì)電壓暫降進(jìn)行研究。</p><p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)共分五章，內(nèi)容包括緒論，電壓暫降，電壓暫降的檢測(cè)方法，仿真分析和結(jié)論。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)從2012年2月20日開(kāi)始進(jìn)行，由xx老師指導(dǎo)，xx共同設(shè)計(jì)完成

2、。</p><p>　　在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，參閱了書(shū)末所列的參考文獻(xiàn)，以及國(guó)內(nèi)有關(guān)制造廠、設(shè)計(jì)院、發(fā)電廠和高等院校編寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)、圖紙和運(yùn)行規(guī)程等技術(shù)資料。在此，一并謹(jǐn)致誠(chéng)摯謝意。</p><p>　　由于時(shí)間倉(cāng)促，水平有限，設(shè)計(jì)中不免有疏漏之處，懇請(qǐng)老師批評(píng)指正，提出寶貴意見(jiàn)。</p><p>　　第一章 電壓暫降的概念及研究意義</p><p>

3、;　　1．1選題背景及研究意義</p><p>　　電能作為一種走進(jìn)市場(chǎng)的商品，也和其他商品一樣，需要講求質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的高科技產(chǎn)品走入人們的生活，對(duì)電能質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，是否能夠提供高質(zhì)量的電能是電力部門(mén)需要面臨的重要問(wèn)題之一。公用電網(wǎng)的理想狀態(tài)是以恒定頻率、正弦波形及規(guī)定的電壓水平對(duì)用戶(hù)進(jìn)行供電。在三相交流系統(tǒng)中，三相的電壓和電流的幅值應(yīng)大小相等、相位對(duì)稱(chēng)并互差120°。但系

4、統(tǒng)中運(yùn)行的發(fā)電機(jī)、變壓器、電力線路等設(shè)備不同程度的存在非線性或不對(duì)稱(chēng)性，并且因?yàn)檎{(diào)控手段不盡完善，運(yùn)行操作、外來(lái)干擾、故障和各種不可預(yù)見(jiàn)的原因等隨時(shí)可能發(fā)生，理想的狀態(tài)并不存在，由此帶來(lái)了電網(wǎng)運(yùn)行及供用電環(huán)節(jié)中的各種問(wèn)題，即電能質(zhì)量問(wèn)題。IEEE制定的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性參數(shù)及其分類(lèi)，圖1</p><p>　　圖1 IEEE制定的電力系統(tǒng)電能質(zhì)量特性參數(shù)及其分類(lèi)</p><p>　　現(xiàn)代電

5、力工業(yè)快速發(fā)展，使得動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題引發(fā)的事故增多，如計(jì)算機(jī)系統(tǒng)紊亂、調(diào)速設(shè)備跳閘及機(jī)電設(shè)備誤動(dòng)作等，從而導(dǎo)致重大人身傷亡和經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失。而動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題中，電壓暫降引發(fā)的問(wèn)題居所有問(wèn)題之首。嚴(yán)重的電壓暫降，將使用電設(shè)備停止工作，或引起所生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量下降。而電壓暫降影響的嚴(yán)重性則隨用電設(shè)備的特性而異。一般而言，工業(yè)過(guò)程設(shè)備對(duì)電壓暫降特別敏感，因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)任何一個(gè)元件由于電源出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)使整個(gè)流程停止運(yùn)轉(zhuǎn)。這些工業(yè)過(guò)程涉及汽車(chē)、半導(dǎo)體、太

6、陽(yáng)能光伏、鋼鐵、塑料、石化、紡織、光纖、飲料乳業(yè)、移動(dòng)通信等領(lǐng)域，常受電壓暫降影響的重要設(shè)備有冷卻裝置控制、數(shù)控機(jī)床、加工中心、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、可編程邏輯控制器(PLC)、機(jī)械裝置、可調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置等。</p><p>　　電壓暫降并不是一個(gè)新問(wèn)題，但由于以往的大部分設(shè)備對(duì)短時(shí)的電壓突變并不敏感，所以一直并未引起人們的關(guān)注。隨著越來(lái)越多計(jì)算機(jī)等精密儀器在人們生活中普及，這些敏感設(shè)備很容易受到電壓暫降的危害，造成很大的

7、經(jīng)濟(jì)損失，電壓暫降問(wèn)題逐步引起了相關(guān)部門(mén)及研究人員的廣泛關(guān)注。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電壓暫降和電壓短時(shí)中斷已成為最重要的電能質(zhì)量問(wèn)題。有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)有電能質(zhì)量問(wèn)題中，80％或者更多的是電壓暫降所引起的。</p><p>　　本課題的研究意義以及必要性</p><p>　　對(duì)電壓暫降信號(hào)的捕捉與分析有十分重大的意義通過(guò)上節(jié)所列舉的電壓暫降對(duì)電力系統(tǒng)無(wú)論發(fā)電端還是用戶(hù)端的影響可以看出本課題意義

8、在于以下幾點(diǎn)</p><p>　　(10在電力市場(chǎng)機(jī)制下可以為電力生產(chǎn)部門(mén)和用戶(hù)評(píng)價(jià)電能質(zhì)量提供可靠的依據(jù)這樣有利于明確責(zé)任避免各種經(jīng)濟(jì)糾紛</p><p>　　(2)通過(guò)對(duì)電壓暫降問(wèn)題的檢測(cè)可以為各種電力設(shè)備生產(chǎn)部門(mén)提供豐富可信的數(shù)據(jù)資料為其改進(jìn)設(shè)備指出一個(gè)方向有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益</p><p>　　(3)可以為電力生產(chǎn)部門(mén)提供統(tǒng)計(jì)資料為綜合分析事故提供

9、依據(jù)</p><p>　　(4)故障發(fā)生導(dǎo)致電壓暫降發(fā)生那么對(duì)電壓暫降的全面分析為預(yù)測(cè)電壓暫降發(fā)生建立基礎(chǔ)通過(guò)準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)實(shí)現(xiàn)在故障前有效的抑制可見(jiàn)本課題無(wú)論對(duì)于理論還是實(shí)際都有重要的意義</p><p><b>　　1.2 電壓暫降</b></p><p>　　1.2.1 電壓暫降的概念</p><p>　　電壓暫降是指

10、供電電壓均方根值在短時(shí)間內(nèi)突然下降的事件。在電網(wǎng)中這種電壓暫降檢測(cè)方法的分析與研究現(xiàn)象的持續(xù)時(shí)間大多為 0.5~30 周波。國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)將電壓暫降定義為供電電壓有效值快速下降到額定值的90%~10%；而國(guó)際電工委員會(huì) (IEC)則將其定義為下降到額定值的90%~1%。在電壓暫降的分析中，通常將暫降時(shí)的電壓均方根值與額定電壓的均方根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。實(shí)際測(cè)量?jī)x器中

11、可對(duì)應(yīng)不同的暫降幅值給出相應(yīng)的持續(xù)時(shí)間，即將電壓均方根值低于指定電壓門(mén)檻值的一段時(shí)間定義為與特定暫降幅值對(duì)應(yīng)的持續(xù)時(shí)間。此外，電壓暫降往往還伴隨由電壓相位的突然改變，稱(chēng)之為相位跳變。電壓出現(xiàn)相位跳變，是由系統(tǒng)和線路的電抗與電阻的比值（即X/R）不同，或不平衡暫降向低壓系統(tǒng)引起的。電壓暫降的幅值、持續(xù)時(shí)間和相位跳變是標(biāo)稱(chēng)電壓暫降的最重要的三個(gè)特征量。</p><p>　　1.2.2 產(chǎn)生電壓暫降的原因</p&

12、gt;<p>　　當(dāng)輸配電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障、大容量感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)、雷擊、開(kāi)關(guān)操作、變壓器以及電容器組投切等事件時(shí)，均可引起電壓暫降。其中，短路故障、大容量感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)和雷擊是引起電壓暫降的最主要原因。</p><p>　　1) 短路故障引起的電壓暫降。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，根據(jù)與故障點(diǎn)間的距離，各母線會(huì)出現(xiàn)不同程度的電壓暫降。由于這類(lèi)故障發(fā)生概率比較大，所以也是敏感設(shè)備跳機(jī)或誤動(dòng)作的主要原因，三相短

13、路故障引起的電壓暫降最為嚴(yán)重。</p><p>　　2) 大容量感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)引起的電壓暫降。在電網(wǎng)總負(fù)荷中，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)用電量約占60% 以上。大容量感應(yīng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，定子電流明顯增大，可高達(dá)額定電流的5至6倍，從而引起所接母線發(fā)生電壓暫降。電壓暫降嚴(yán)重程度與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的容量、啟動(dòng)方式及負(fù)荷等因素有關(guān)。這種暫降的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，但暫降程度一般較小，不會(huì)對(duì)用戶(hù)造成嚴(yán)重的影響。</p><p>　

14、　3) 雷擊時(shí)造成的絕緣子閃絡(luò)或線路對(duì)地放電會(huì)是保護(hù)裝置動(dòng)作，從而導(dǎo)致供電電壓電壓暫降，這在多雷區(qū)尤為明顯。這種暫降的影響范圍大，持續(xù)時(shí)間一般超過(guò)100ms。</p><p>　　此外，變壓器投切會(huì)引起電壓暫降。由于鐵心飽和效應(yīng)，空載變壓器投切時(shí)可能產(chǎn)生很大的激磁涌流，從而引起電壓暫降。該過(guò)程中常伴有二次和四次諧波為主的高次諧波。由于三相鐵心飽和程度的不同，使得三相電壓暫降程度一般也不同。電壓暫降程度與開(kāi)關(guān)合閘時(shí)

15、刻、電源強(qiáng)度、鐵心中的剩磁和網(wǎng)絡(luò)阻尼有關(guān)。通常，由變壓器投切引起電壓暫降不會(huì)低于85%。</p><p>　　目前從監(jiān)測(cè)出故障到隔離故障最快也需 3~6 個(gè)周波。若變電站某條出線發(fā)生短路故障，保護(hù)裝置動(dòng)作將其隔離，與此變電站相連的其它線路將經(jīng)受一次電壓暫降。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種電壓暫降占到總數(shù)的70%以上。排除瞬時(shí)故障的快速重合閘裝置動(dòng)作也會(huì)使相鄰線路遭受電壓暫降，另外，重合閘動(dòng)作不成功，電壓暫降將增加一次。輸配電系統(tǒng)中

16、任何地點(diǎn)都可能發(fā)生上述情況，而且電壓暫降發(fā)生的頻率比真正的停電事故高出許多，所以短路故障引起的電壓暫降危害更大。</p><p>　　影響電壓暫降的主要因素有：故障點(diǎn)與公共節(jié)點(diǎn)的距離、故障點(diǎn)附近是否有充足的電源、變壓器繞組連接方式及變壓器故障發(fā)生位置、系統(tǒng)阻抗、斷路器動(dòng)作時(shí)間或熔絲熔斷時(shí)間、斷路器和變壓器的故障率以及自動(dòng)重合閘裝置的允許重合次數(shù)、故障前故障點(diǎn)電壓等。</p><p>　　1

17、.2.3 電壓暫降的危害</p><p>　　在許多發(fā)達(dá)國(guó)家，電壓暫降與中斷已成為影響大工業(yè)商戶(hù)的最主要的電能質(zhì)量問(wèn)題。而電壓暫降的次數(shù)遠(yuǎn)比電壓中斷發(fā)生的次數(shù)多，由于暫降發(fā)生次數(shù)較為頻繁，所以從總體上看，暫降帶來(lái)的損失是巨大的。電壓暫降對(duì)于傳統(tǒng)性工業(yè)及一般性負(fù)荷影響不大，它主要影響電子類(lèi)設(shè)備的正常工作，或者影響由新型電子類(lèi)設(shè)備所控制的傳統(tǒng)工業(yè)過(guò)程。用戶(hù)設(shè)備對(duì)暫態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題特別是電壓暫降的敏感程度視其用電特性的不

18、同各異。表 1.1 和表1.2 為根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)資料整理的電壓暫降對(duì)一些設(shè)備的影響調(diào)查及事故案例[4 ]。</p><p>　　隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，復(fù)雜電子設(shè)備在各用電部門(mén)中得到了廣泛的應(yīng)用，而這些設(shè)備中很多對(duì)短時(shí)間的電壓變化較為敏感，所以，電壓暫降己成為威脅現(xiàn)代社會(huì)用電設(shè)備正常、安全工作的主要干擾。而電壓暫降主要由系統(tǒng)故障、大負(fù)荷啟動(dòng)或雷擊引起的，即使系統(tǒng)按最大可靠性設(shè)計(jì)也無(wú)法避免這些擾動(dòng)的侵襲，并且目前供電系

19、統(tǒng)供電中斷后的快速恢復(fù)能力，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了許多敏感負(fù)荷的要求，即使我們?cè)谙到y(tǒng)中加裝UPS，也不能避免。因此，如何保障優(yōu)質(zhì)電力的不間斷供應(yīng)變得更加必要和迫切，這是現(xiàn)代電力工作者面臨的新的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。</p><p>　　表1.1 電壓暫降造成的影響</p><p>　　表1．2 電壓暫降造成的事故</p><p>　　1．3國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀</p><

20、;p>　　電壓暫降問(wèn)題其實(shí)并不是一個(gè)新出現(xiàn)的問(wèn)題，隨著電力系統(tǒng)的出現(xiàn)就已經(jīng)存在，但由于以往的絕大多數(shù)設(shè)備對(duì)電壓的短時(shí)間突然變化不敏感，因此該問(wèn)題并為引起人們的關(guān)注。直到二十世紀(jì)七十年代，由于電壓暫降問(wèn)題對(duì)各個(gè)行業(yè)造成的損失難以忽略，其相關(guān)研究工作才逐步展開(kāi)。八十年代電壓暫降的研究工作主要集中在檢測(cè)[7]、機(jī)理分析及其對(duì)電機(jī)運(yùn)行性能的影響[8]。八十年代末以來(lái)電壓暫降被更加廣泛和深入地研究。到目前為止，主要研究工作集中在歐美等一些國(guó)

21、家，并已取得豐富的研究結(jié)果。瑞典學(xué)者M(jìn)ath H. J. Bollen 是最早研究電壓暫降問(wèn)題的人之一，在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了具有開(kāi)創(chuàng)性的研究，并于1992 年出版了第一本關(guān)于電壓暫降的專(zhuān)著，其專(zhuān)著對(duì)電壓暫降的起因、短時(shí)間中斷、暫降域、電壓暫降的檢測(cè)及抑制措施等內(nèi)容進(jìn)行了深入的研究[9]。此外，許多發(fā)達(dá)國(guó)家還對(duì)一些動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題如電壓暫降進(jìn)行了多年的監(jiān)測(cè)，如美國(guó)EPRI 對(duì)電壓暫降進(jìn)行了長(zhǎng)期、廣泛的實(shí)測(cè)。結(jié)果表明許多電壓暫降的幅值是變化的，

22、且有的還伴隨相位突變，不對(duì)稱(chēng)以及波形的畸變；另外，絕大多數(shù)的電壓暫降深度小于40%的額定值，且持續(xù)時(shí)間不足10 個(gè)周期。因此，如果能夠持</p><p>　　目前，我國(guó)國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局己經(jīng)頒布了國(guó)家電能質(zhì)量系列標(biāo)準(zhǔn)，有《供電電壓允許偏差》、《電壓允許波動(dòng)與閃變》、《公用電網(wǎng)諧波》、《三相電壓允許不平衡度》、《電力系統(tǒng)頻率允許偏差》以及《暫時(shí)過(guò)電壓和瞬態(tài)過(guò)電壓》，但是還沒(méi)有制定關(guān)于電壓暫降的系列標(biāo)準(zhǔn)，只是在《電壓暫降

23、、短時(shí)中斷和電壓變化靠擾度試驗(yàn)》中制定了電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化抗擾度試驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容[2]。國(guó)內(nèi)許多學(xué)者近年來(lái)就電壓暫降的檢測(cè)方法、補(bǔ)償控制策略進(jìn)行了研究，清華大學(xué)、西安交大等一些高校進(jìn)行了動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的樣機(jī)研制。但如何檢測(cè)、特征化和識(shí)別各種電壓暫降事件的方法還不成熟，因而迫切需要對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行深入研究。</p><p>　　動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器以良好的動(dòng)態(tài)性能和容量上的相對(duì)優(yōu)勢(shì)使其成為治理動(dòng)態(tài)電壓?jiǎn)栴}最經(jīng)濟(jì)、有

24、效的手段之一。國(guó)外對(duì)該類(lèi)裝置研究開(kāi)展得較早已經(jīng)形成了產(chǎn)品。第一臺(tái)工業(yè)應(yīng)用的DVR 是Westinghouse 公司為美國(guó)電科院研制的，于1996年研制成功，并投入使用以抑制電壓的暫升和暫降[1]。電壓暫降檢測(cè)是DVR 補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵和前提。關(guān)于電壓暫降的測(cè)量方法，目前主要有有效值計(jì)算法、缺損電壓法、峰值電壓法、基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的dq0 變換法、瞬時(shí)電壓變換法以及相應(yīng)的改進(jìn)算法等。文獻(xiàn)[11]指出，檢測(cè)方法各有特點(diǎn)，不同的使用場(chǎng)合可采

25、用不同方法，或不同方法的結(jié)合。在考慮相位跳變時(shí)，只能采用瞬時(shí)電壓d-q 分解平均值法、瞬時(shí)電壓d-q 分解低通濾波法和單相電壓變換平均值法。峰值電壓法適用于要求快速性而對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合；平均值法相對(duì)較簡(jiǎn)單，適用于實(shí)時(shí)性要求較低的場(chǎng)合；基于坐標(biāo)變換的方法更加靈活，精度更高，并且能更方便地用于補(bǔ)償電壓的產(chǎn)生，因此得到了最廣泛的應(yīng)用。在結(jié)合了其它數(shù)學(xué)方法的改進(jìn)之后，基于坐標(biāo)變換的方法在實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和魯棒性等方面都有了更大的提高。

26、但對(duì)于電壓中存在諧波的情況，濾波器的設(shè)</p><p>　　近年發(fā)展起來(lái)的小波變換理論具有良好的時(shí)頻局部化特性，它通過(guò)對(duì)不同頻率成分采用逐漸精細(xì)的采樣步長(zhǎng)，可以聚焦到信號(hào)的任意細(xì)節(jié)，很好地處理了微弱信號(hào)或突變信號(hào)，特別適合于對(duì)快速變化畸變波形問(wèn)題進(jìn)行分析。自從Ribeir最早將小波變換引入到電能質(zhì)量問(wèn)題分析中之后，國(guó)內(nèi)外學(xué)多學(xué)者相繼展開(kāi)了小波變換在電能質(zhì)量問(wèn)題中的研究工作。文獻(xiàn)[12]通過(guò)研究小波變換極大值原理在

27、電壓暫降檢測(cè)中的應(yīng)用，提出了小波變換與有效值算法相結(jié)合的電壓暫降測(cè)量方法，克服了由小波算法不能精確測(cè)量持續(xù)時(shí)間的不足。文獻(xiàn)[13]應(yīng)用Daubechies小波通過(guò)對(duì)電壓暫降進(jìn)行兩級(jí)分解后，準(zhǔn)確地檢測(cè)出了電壓暫降的起止時(shí)刻和下降幅度。文獻(xiàn)[14] 通過(guò)研究表明小波包變換也是分析電壓暫降信號(hào)的一種有效方法。然而，小波變換也面臨小波基選擇的問(wèn)題，盡管小波基對(duì)信號(hào)的小波變換結(jié)果影響很大，但是目前如何選擇小波基還沒(méi)有統(tǒng)一的方法或可遵循的原則。&l

28、t;/p><p>　　1.4 電壓暫降的解決方法</p><p>　　如上所述，現(xiàn)有的大部分方法中都需要確定閾值對(duì)不同暫降原因進(jìn)行判斷。由于不同的電壓暫降原因的電壓波形之間沒(méi)有一條明確的界限，而電壓暫降過(guò)程中電壓的波形與系統(tǒng)其他因素的關(guān)聯(lián)也十分明顯，如系統(tǒng)所帶負(fù)荷類(lèi)型、接線方式、故障點(diǎn)與監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)位置等等，因此，在電壓暫降源識(shí)別方法中確定固定閾值，往往會(huì)因?yàn)榘l(fā)生電壓暫降的條件變化而變得不準(zhǔn)確，

29、從而產(chǎn)生對(duì)電壓暫降原因的誤判。通過(guò)對(duì)電壓暫降源進(jìn)行識(shí)別，能夠有效地對(duì)電壓暫降的發(fā)生起到有針對(duì)性的預(yù)防，對(duì)補(bǔ)償設(shè)備的選擇(如補(bǔ)償設(shè)備的容量、補(bǔ)償策略的確定)有一定的指導(dǎo)作用。電壓暫降的補(bǔ)償效果與電壓暫降檢測(cè)的速度和精度也有著十分緊密的關(guān)系。在電壓暫降的檢測(cè)方面，國(guó)內(nèi)外的學(xué)者也進(jìn)行了大量相關(guān)的工作。對(duì)于DVR來(lái)說(shuō)，電壓暫降的檢測(cè)要同時(shí)保證準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，從而更快更好的將已經(jīng)跌落的電壓恢復(fù)到正常的狀態(tài)。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要包括幅值檢測(cè)和幅值、相

30、位檢測(cè)兩個(gè)方面。其中包括有效值檢測(cè)方法、FFT檢測(cè)算法、缺損電壓法、單相電壓變換平均值法、瞬時(shí)小g變換檢測(cè)算法及其改進(jìn)算法和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法等等。這一部分內(nèi)容將在第二章詳細(xì)敘述。</p><p>　　1．5本文開(kāi)展的主要工作內(nèi)容</p><p>　　(1)結(jié)合現(xiàn)有電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀器在某些狀態(tài)下無(wú)法給出電壓瞬時(shí)值的情況，提出一種基于有效值的電壓暫降源識(shí)別方法，能夠利用有限暫降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，準(zhǔn)確度

31、能夠滿足工程需要。</p><p>　　(2)詳細(xì)分析研究現(xiàn)有的電壓暫降檢測(cè)方法，并針對(duì)主要的傳統(tǒng)檢測(cè)方法進(jìn)行了論述。將現(xiàn)有的電壓暫降檢測(cè)方法分為只能檢測(cè)幅值和能夠同時(shí)檢測(cè)幅值和相位跳變兩類(lèi)，介紹了各種檢測(cè)方法的理論及特點(diǎn)。</p><p>　　(3)針對(duì)能夠得到電壓瞬時(shí)值的電壓暫降事件，建立適用于電壓暫降源識(shí)別的模糊推理模型，提出了基于Mamdani型模糊推理的電壓暫降源識(shí)別方法。從分析

32、得出的三種不同的暫降現(xiàn)象的特點(diǎn)，建立輸入輸出關(guān)系。利用大量PSCAD仿真結(jié)合Matlab編程，實(shí)現(xiàn)暫降源的識(shí)別分類(lèi)。</p><p>　　第二章 電壓暫降檢測(cè)算法</p><p>　　一般情況下，用來(lái)描述電壓暫降特征的參數(shù)主要有三個(gè)：一是電壓暫降的幅值，即電壓發(fā)生突然下降后的電壓幅值大小，常用電壓暫降幅值()來(lái)表示，其中指暫降前的電壓有效值，表示電壓暫降時(shí)的有效值，發(fā)生不對(duì)稱(chēng)電壓暫降時(shí)，指

33、電壓基波正序分量的有效值。二是電壓暫降時(shí)的相位跳變，指電壓暫降前后相位角的變化，不對(duì)稱(chēng)電壓暫降時(shí)，指電壓基波正序分量的相角變化；三是電壓暫降起止時(shí)刻，即電壓暫降的持續(xù)時(shí)間。</p><p>　　已有的電壓暫降檢測(cè)算法大致可分為兩種情況：只能進(jìn)行幅值檢測(cè)；能夠同時(shí)檢測(cè)幅值和相位跳變。</p><p><b>　　2．1．幅值檢測(cè)</b></p><p

34、>　　2．1．1有效值計(jì)算法</p><p>　　電壓瞬間跌落是指供電電壓有效值在短時(shí)間突然下降的變化情況，有效值計(jì)算的方法可衡量電壓的瞬間跌落程度。</p><p>　　已知，連續(xù)電壓周期信號(hào)v(t)的有效值定義為：</p><p>　　= 2-1</p><p>　　其中T為信號(hào)的周期。

35、</p><p>　　對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理后，積分運(yùn)算可采用下面的求和運(yùn)算實(shí)現(xiàn)：</p><p>　　= 2-2</p><p>　　式中N為一個(gè)或半個(gè)周期的總的采樣點(diǎn)數(shù)。</p><p>　　有效值的計(jì)算常采用滑動(dòng)平均值法。當(dāng)采集到新的樣本點(diǎn)時(shí)，順序?qū)⒆钤绮杉臉颖军c(diǎn)去除，然后用一個(gè)周期的滑動(dòng)平

36、均值法進(jìn)行方根運(yùn)算即可求出一個(gè)新的有效值。</p><p>　　采用的數(shù)據(jù)可以為一個(gè)周期或半個(gè)周期。這種歷史數(shù)據(jù)會(huì)使暫降幅值產(chǎn)生一個(gè)或半個(gè)周期的過(guò)渡時(shí)間。半周期計(jì)算方法只能取半個(gè)周期的整數(shù)倍的采樣數(shù)據(jù)量，否則將受到頻移振蕩分量影響。這種有效值計(jì)算法實(shí)時(shí)性較差，但計(jì)算簡(jiǎn)單，幅值精度也可以滿足工程上的需要。</p><p>　　2．1．2基波分量法</p><p>　　

37、以時(shí)間t為自變量的基波電壓的計(jì)算公式為</p><p><b>　　2-3</b></p><p>　　式中,To為基波周期。</p><p>　　電壓的基波分量可利用FFT進(jìn)行計(jì)算，其變化特性與整周期有效值計(jì)算結(jié)果非常相似。若要快速得到電壓的變化，則可利用半個(gè)周期的電壓采樣值虛構(gòu)一個(gè)周期的數(shù)據(jù)序列進(jìn)行付氏變換，從而得到基波電壓。從半個(gè)周期數(shù)據(jù)

38、獲取基波分量的方法顯然要求電壓對(duì)稱(chēng)，否則將使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差。</p><p>　　2．1．3峰值電壓法</p><p>　　峰值電壓是時(shí)間t的函數(shù)，公式為</p><p><b>　　2-4</b></p><p>　　式中u（t）是采樣電壓波形，O<t<T，T為半個(gè)周期的整數(shù)倍。</p>&

39、lt;p>　　電壓峰值檢測(cè)方法檢測(cè)到的暫降幅值有較大變化，與實(shí)際值相比多數(shù)情況下偏大。</p><p>　　2．1．4基于無(wú)功功率理論的dq0變換</p><p>　　對(duì)ABC三相電壓進(jìn)行park變換</p><p>　　式中= 2-5</p><p>　　將ABC坐標(biāo)系下三相電壓轉(zhuǎn)換成dq0坐標(biāo)系下的相應(yīng)分量。經(jīng)過(guò)par

40、k變換后，ABC坐標(biāo)系下的基波分量對(duì)應(yīng)與D坐標(biāo)系下的直流分量，通過(guò)濾波將直流分量提出，再進(jìn)行park反變換：</p><p>　　= 2-6</p><p>　　這種方法可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓幅值，但只適用于三相對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)，也不能檢測(cè)相位跳變。</p><p><b>　　2．1．5小波分析</b></p><p>

41、;　　小波分析可在時(shí)頻局部化，而且時(shí)窗和頻窗寬度可調(diào)節(jié)，故可以檢測(cè)到突變信號(hào)。當(dāng)取小波母函數(shù)為平滑函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)時(shí)，信號(hào)的小波變換模在信號(hào)的突變點(diǎn)取得局部極大值；在多尺度小波分析時(shí)，隨著尺度的增大，故障引起的小波變換模的極大值得以顯露，故小波分析也可用來(lái)檢測(cè)電壓的跌落信號(hào)。在小波的基礎(chǔ)上又引進(jìn)了小波包，其均等劃分頻帶的特性使特征量的呈現(xiàn)更加明顯，它只需提取與特征向量有關(guān)的頻帶信息，就可以得到信號(hào)的特征描述。通過(guò)對(duì)概貌系數(shù)的分析，就可以準(zhǔn)

42、確提取電壓跌落幅值，細(xì)節(jié)系數(shù)體現(xiàn)的奇異性特征的兩點(diǎn)即為電壓跌落發(fā)生和結(jié)束時(shí)刻，從而得到暫降的持續(xù)時(shí)間。</p><p>　　但小波的應(yīng)用比較復(fù)雜，可概括為以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1．小波函數(shù)的選取直接影響檢測(cè)結(jié)果，如果選取不當(dāng)會(huì)使其產(chǎn)生很大誤差甚至錯(cuò)誤；2．小波變換對(duì)各類(lèi)噪聲和微弱信號(hào)的識(shí)別都非常敏感，故在實(shí)際應(yīng)用中必須和其他有效的去噪方法相結(jié)合，因此實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜；3．小波變換

43、得出的檢測(cè)信號(hào)難以迅速被識(shí)別，而且要實(shí)時(shí)使用復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行識(shí)別也是不可能的；4．很多母小波還會(huì)有延時(shí)。多分辨率實(shí)小波分析不能檢測(cè)相位跳變。</p><p>　　2．2同時(shí)檢測(cè)電壓暫降幅值與相位跳變</p><p>　　2.2.1單相電壓變換平均值法</p><p>　　電壓暫降幅值的求解，也可采用如下的單相電壓變換平均值法。</p><p&g

44、t;<b>　　設(shè)電壓信號(hào)為</b></p><p><b>　　=，式中</b></p><p>　　設(shè)和是與暫降前電壓同相位的正、余弦信號(hào)，則可得</p><p><b>　　2-7</b></p><p><b>　　還可寫(xiě)成</b></p&g

45、t;<p><b>　　2-8</b></p><p>　　對(duì)以上兩個(gè)新信號(hào)取基波半個(gè)周期(或其整數(shù)倍)的平均值，則可由、的平均值求出Y、X，從而得到暫降幅值為，相位跳變?yōu)椤?lt;/p><p>　　但這種方法至少有半個(gè)周期的延時(shí)。</p><p>　　2．2.2傅立葉算法</p><p>　　采用電壓基波分量

46、幅值監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中是否發(fā)生了電壓暫降。這種方法能夠算出系統(tǒng)電壓幅值，而且能夠算出電壓暫降中是否發(fā)生了相移。</p><p>　　傅里葉算法有如下不足之處：</p><p>　　1由于三角函數(shù)填滿空間的本性，它在物理空間是雙向無(wú)限延伸的正弦波，因此Fourier變換是先天非局限的，它對(duì)信號(hào)中的任何局部信息的處理都是相同的；</p><p>　　2為了從信號(hào)中提取譜信息用鋤

47、就要取無(wú)限的時(shí)間量，使用過(guò)去與將來(lái)的信號(hào)信息只為了計(jì)算單個(gè)頻率的頻譜，不能反映隨時(shí)間變化的頻率。</p><p>　　3當(dāng)信號(hào)只在某一局部變化時(shí)，會(huì)影響到每一個(gè)譜值的變化，從而使局部化特征平淡化。電壓暫降實(shí)際上是電壓隨時(shí)間變化的非周期性質(zhì)的暫態(tài)信號(hào)，這與Fourier變換的基本定義是相悖的。</p><p>　　根據(jù)采樣定理，為了防止頻譜混疊和頻譜泄露，傅立葉算法所用的數(shù)據(jù)窗長(zhǎng)度為信號(hào)周期

48、的整數(shù)倍。同時(shí)，計(jì)算的幅值也有一個(gè)周期的延遲，不能及時(shí)準(zhǔn)確給出相移大小。</p><p>　　2．2．3缺損電壓法</p><p>　　缺損電壓定義為期望的順勢(shì)電壓和實(shí)際的瞬時(shí)電壓之間的差值。期望的瞬時(shí)電壓可通過(guò)對(duì)事件發(fā)生之前的電壓進(jìn)行外推得到，類(lèi)似于鎖相環(huán)(PLL)法。將期望的瞬時(shí)電壓設(shè)為，受擾動(dòng)的波形為，任一瞬時(shí)電壓為=-。</p><p>　　由三角函數(shù)的特性

49、可知，兩個(gè)正弦波的和或差為另一個(gè)可能具有不同相位的正弦波，因此，只要暫降電壓波形為正弦波，缺損電壓也將為正弦波。</p><p><b>　　=</b></p><p>　　= 2-9</p><p>　　設(shè)兩電c壓頻率相同，則可以表示為，為缺損電壓。</p><p>　　瞬時(shí)電壓波形

50、稱(chēng)為“PLL波形"，寫(xiě)作。被擾動(dòng)的波形稱(chēng)為，任一瞬時(shí)的缺損電壓為:</p><p>　　=- 2-10</p><p>　　由三角函數(shù)的特性可知，只要兩個(gè)正弦波的頻率相同，則它們之間的和或差為另一個(gè)可能具有不同相位的正弦波，因側(cè)，只要瞬間跌落電壓波形為正弦波，則缺損電壓也將為正弦波。</p><p>　　令

51、 =</p><p>　　= 2-11</p><p>　　式中A，B和、分別是PLL電壓和瞬時(shí)跌落電壓的幅值和相角。表示為</p><p><b>　　2-12</b></p><p>　　式中

52、 2-13</p><p>　　故要得到缺損電壓值，必須先得到故障發(fā)生前的瞬時(shí)電壓值。但是對(duì)于離線的電壓補(bǔ)償裝置，仍然需要計(jì)算有效值或直接用上式判斷暫降事件是否發(fā)生，同樣會(huì)產(chǎn)生延遲。</p><p>　　2．2．4瞬時(shí)電壓如分解法</p><p>　　將ABC坐標(biāo)下的系統(tǒng)三相電壓變換到d-q，坐標(biāo)系下：基波正序分量變?yōu)橹绷鞣至浚?fù)序分量變?yōu)槎沃C

53、波分量，零序分量仍為零?？紤]到三相三線制電路的特點(diǎn)，以單相電源為參考電壓可構(gòu)造一個(gè)虛擬的三相系統(tǒng)，即以A相電壓為參考，將其延時(shí)，可得，然后由，可算出、，將三相電壓變換到d-q軸</p><p><b>　　2-14</b></p><p><b>　　其中</b></p><p>　　變換陣C中的和是擾動(dòng)前A相電壓相位的正

54、、余弦信號(hào)。將變換后d、q分量電壓中直流成分和提取出來(lái)，可測(cè)得：</p><p><b>　　2-15</b></p><p>　　其中以為暫降幅值，為相位跳變角。</p><p>　　由于和是通過(guò)實(shí)測(cè)(計(jì)算、濾波等方法)獲得，由上兩式即可求出暫降幅值和跳變角為</p><p>　　=，或 2-16</p>

55、;<p>　　提取直流分量有不同的方法：低通濾波法和平均值法。在低通濾波法中，將dq變換結(jié)果通過(guò)低通濾波器（LPF)進(jìn)行直流分量的提??；在平均值法中，釆用將若干個(gè)dq變換結(jié)果進(jìn)行平均的方法進(jìn)行直流分量的提取。平均值法中參與計(jì)算的點(diǎn) 數(shù)不受基波頻率半個(gè)周期（或其整數(shù)倍〉的限制，但其點(diǎn)數(shù)的選取及低通濾波法中LPF的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)考慮屏蔽掉非暫降擾動(dòng)的影響及檢測(cè)方法的動(dòng)態(tài)特性。</p><p>　　采用低通濾

56、波會(huì)使數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定時(shí)間的延時(shí)，平均值法也會(huì)相應(yīng)的產(chǎn)生最短半個(gè)周期的延遲。</p><p>　　2.2.5單相d-q坐標(biāo)變換檢測(cè)方法</p><p>　　電壓向量U在靜止坐標(biāo)系的兩個(gè)坐標(biāo)軸上的投影分別為和即為電壓的瞬時(shí)值。d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系相對(duì)于靜止坐標(biāo)系以角速度旋轉(zhuǎn)，則電壓向量U與d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系同步旋轉(zhuǎn)，其在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的投影分別為，將、變換到d-q坐標(biāo)系(見(jiàn)圖4-1)的算法如下<

57、;/p><p><b>　　2-17</b></p><p>　　圖4-l 坐標(biāo)系和d-q坐標(biāo)系間的變換</p><p>　　和可以根據(jù)實(shí)測(cè)的單相電壓來(lái)構(gòu)造，即，將超前的向量作為當(dāng)前分量，然后再進(jìn)行d-q變換，再通過(guò)低通濾波得到直流分量，從而得到基波電壓的幅值和相位跳變：</p><p><b>　　2-18<

58、;/b></p><p>　　即得到電壓暫降的幅值和相移的特征量，且這種方法計(jì)算量較少，但由于和構(gòu)造不同時(shí)，實(shí)時(shí)性不夠好且容易引起短時(shí)擾動(dòng)，影響精度。</p><p>　　第三章 電壓暫降的仿真</p><p>　　3.1有效值計(jì)算法仿真</p><p>　　利用MATLAB仿真，程序?yàn)椋?lt;/p><p><

59、;b>　　正周期法計(jì)算</b></p><p>　　t=0:0.0002:0.2</p><p>　　y=cos(100*pi*t);</p><p>　　y1=0.5*cos(100*pi*t);</p><p>　　y(200:600)=y1(200:600);</p><p>　　for i=1

60、:1:901;</p><p>　　u(i)=sqrt(sum(y(i:i+99).^2)/100)</p><p><b>　　end</b></p><p><b>　　plot(u)</b></p><p>　　xlable('采樣點(diǎn)數(shù)');</p><p&

61、gt;　　ylable('u');</p><p>　　圖 3.1(a)是一典型電壓暫降波形，暫降幅值是50%。持續(xù)時(shí)間大約三個(gè)周波圖 (b)是數(shù)據(jù)窗采用一個(gè)周波的電壓暫降有效值計(jì)算結(jié)果。由圖中的可以看出：在電壓暫降值達(dá)到0.5 之前，圖3.1 (b)有一個(gè)周期的過(guò)渡時(shí)間，同樣在暫降終止之前也有一個(gè)周期的過(guò)渡時(shí)間。過(guò)渡時(shí)間是由于滑動(dòng)平均值法中近一個(gè)周期的“歷史”數(shù)據(jù)所引起的。因此，如果僅從均方根值

62、判斷，則電壓暫降持續(xù)時(shí)間約為四個(gè)周波，與實(shí)際持續(xù)時(shí)間相比約有一個(gè)周波的誤差。同時(shí)，均方根值計(jì)算結(jié)果也不能明確地給出電壓暫降起止時(shí)刻，更無(wú)法給出電壓暫降發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的相位跳變的大小。</p><p>　　(a) 電壓暫降波形</p><p>　　(b) 正周期法計(jì)算結(jié)果</p><p>　　圖3.1 電壓暫降波形及有效值計(jì)算結(jié)果</p><p&g

63、t;　　為了提高實(shí)時(shí)性，可以采用半個(gè)周期的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)平均處理，如圖3.2所示，此時(shí)，與正周期法相比所有的延遲時(shí)間減半，但僅此而已，半周期法仍然存在上述正周期法的不足。</p><p><b>　　半周期法計(jì)算</b></p><p>　　t=0:0.0002:0.2</p><p>　　y=cos(100*pi*t);</p>

64、<p>　　y1=0.5*cos(100*pi*t);</p><p>　　y(200:600)=y1(200:600);</p><p>　　for i=1:1:901;</p><p>　　u(i)=sqrt(sum(y(i:i+49).^2)/100)</p><p><b>　　end</b><

65、;/p><p><b>　　plot(u)</b></p><p>　　xlable('采樣點(diǎn)數(shù)');</p><p>　　ylable('u');</p><p>　　圖4.2 電壓暫降波形及有效值計(jì)算半周期結(jié)果 </p><p><b>　　第五章

66、結(jié)論</b></p><p>　　隨著科技不斷進(jìn)步，尤其是現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，隨之而來(lái)的是越來(lái)越多復(fù)雜、精密的儀器和設(shè)備進(jìn)入人們的生活，因此，電能質(zhì)量問(wèn)題所帶來(lái)的影響也就引起更多人的關(guān)注。其中電壓暫降問(wèn)題占很大的比重。能夠更好的預(yù)防和治理電壓暫降將帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。</p><p>　　電壓暫降以其對(duì)敏感負(fù)荷巨大的危害性，在國(guó)際上引起了廣泛的關(guān)注，許多發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)一些

67、動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題如電壓暫降進(jìn)行了多年的監(jiān)測(cè)，為抑制和改善電能質(zhì)量獲取了直接的信息；而我國(guó)在這方面的工作做得還很不夠。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電壓暫降已經(jīng)并將越來(lái)越會(huì)成為一個(gè)影響用戶(hù)電能質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的嚴(yán)重問(wèn)題，因此，盡快在我國(guó)開(kāi)展電壓暫降的監(jiān)測(cè)和其它工作是非常必要的。電壓暫降檢測(cè)是其中的一個(gè)重要方面，是進(jìn)行補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)和前提。</p><p>　　相對(duì)于其它的電能質(zhì)量檢測(cè)方法，電壓暫降的檢測(cè)實(shí)時(shí)性要求高，涉及到

68、暫降幅值、起止時(shí)刻和相位跳變角，對(duì)檢測(cè)算法的要求較高，目前的檢測(cè)方法都或多或少有這樣那樣的不足。因此，對(duì)電壓暫降檢測(cè)方法進(jìn)行研究具有重要的理論意義和實(shí)際意義。</p><p>　　本文系統(tǒng)地闡述了電壓暫降的檢測(cè)傳統(tǒng)方法，包括有效值計(jì)算法、基波分量法、峰值電壓法、基于無(wú)功理論的dq0變換法、小波分析法、單相電壓變換平均值法、傅里葉算法、缺損電壓法、瞬時(shí)d-q 變換法、和單相d-q坐標(biāo)變換法等，并對(duì)其中一些方法進(jìn)行了

69、仿真。 </p><p>　　有效值計(jì)算法、基波分量法、峰值電壓法、基于無(wú)功理論的dq0變換法、小波分析法只能用于檢測(cè)電壓暫降的幅值。有效值計(jì)算法實(shí)時(shí)性較差，但計(jì)算簡(jiǎn)單，幅值精度也可以滿足工程上的需要。從半個(gè)周期數(shù)據(jù)獲取基波分量的方法顯然要求電壓對(duì)稱(chēng)，否則將使計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生誤差。電壓峰值檢測(cè)方法檢測(cè)到的暫降幅值有較大變化，與實(shí)際值相比多數(shù)情況下偏大。基于無(wú)功功率理論的dq0變換法可以實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓幅值，

70、但只適用于三相對(duì)稱(chēng)擾動(dòng)，也不能檢測(cè)相位跳變。</p><p>　　單相電壓變換平均值法、傅里葉算法、缺損電壓法、瞬時(shí)d-q 變換法、和單相d-q坐標(biāo)變換法可以同時(shí)檢測(cè)電壓暫降幅值與相位跳變。單相電壓變換平均值法至少有半個(gè)周期的延時(shí)。傅立葉算法計(jì)算的幅值也有一個(gè)周期的延遲，不能及時(shí)準(zhǔn)確給出相移大小。在缺損電壓法中，要得到缺損電壓值，必須先得到故障發(fā)生前的瞬時(shí)電壓值。但是對(duì)于離線的電壓補(bǔ)償裝置，仍然需要計(jì)算有效值或直

71、接用上式判斷暫降事件是否發(fā)生，同樣會(huì)產(chǎn)生延遲。瞬時(shí)d-q變換法能同時(shí)檢測(cè)電壓暫降的幅值和相位跳變但無(wú)法檢測(cè)電壓暫降的起止時(shí)刻。單相d-q坐標(biāo)變換方法實(shí)時(shí)性不夠好且容易引起短時(shí)擾動(dòng)，影響精度。</p><p>　　因此，每一種傳統(tǒng)方法中都有些許不足，這些方法只是簡(jiǎn)單的檢測(cè)電壓暫降的方法，對(duì)電壓暫降信號(hào)的處理只是應(yīng)用研究的初步，尚需進(jìn)一步理論探討和研究。</p><p><b>　　

72、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 肖湘寧. 電能質(zhì)量分析與控制. 北京：中國(guó)電力出版社, 2004，114-162 </p><p>　　[2] Melhorn C J, Davis T D, Beam G E. Voltage sags：their impact on the utility and</p><p>　　industrial

73、 customers. IEEE Transactions on iIndustry Applications,1998,34(3):549-558</p><p>　　[3] N S Tunaboylu, E R Collins, JR PR Chaney. Voltage disturbance evaluation</p><p>　　using the missing voltag

74、e technique. Proceedings of 8th InternationalConference on Harmonics and Quality of Power. Athens Greece,1998: 577-582</p><p>　　[4] 王晶, 束洪春, 陳學(xué)允. 小波變換電力系統(tǒng)工學(xué)應(yīng)用綜述. 電網(wǎng)技術(shù)，2003， 27(6)：52-63</p><p>　　

75、[5] 劉連光，賈文雙，肖湘寧等. 用小波變換和有效值算法實(shí)現(xiàn)電壓凹陷的準(zhǔn)確測(cè)量. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2003，27(11)：30-32</p><p>　　[6] 馬振國(guó)，李鵬，楊以涵等. 基于小波多分辨率分析法的電能質(zhì)量檢測(cè). 華北</p><p>　　電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，30(3)：13-14</p><p>　　[7] 熊玲玲，劉會(huì)金，傅志偉. 基于小波包

76、變換的電壓驟降信號(hào)分析. 繼電器，</p><p>　　2004，32(11)：8-12</p><p>　　[8] 肖湘寧,徐永海,劉昊. 電壓凹陷特征量檢測(cè)算法研究. 電力自動(dòng)化設(shè)備，2002，22(1)：19-22</p><p>　　[9] 楊亞飛;顏湘武;婁堯林一種新的電壓驟降特征量檢測(cè)方法[期刊論文]-電力系統(tǒng)自動(dòng)化 2004(04)</p>

77、<p>　　[10] 肖湘寧主編.電能質(zhì)量分析與控制. 第一版. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2004</p><p>　　[11] 肖湘寧徐永海劉昊. 電壓凹陷特征量檢測(cè)算法研究. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2002, 22(1): 19 22</p><p><b>　　英文文獻(xiàn)</b></p><p>　　ENERGY SYSTEMS

78、 AND ELECTRICAL NETWORKS</p><p>　　TECHNICAL STATE OF BASIC EQUIPMENT</p><p>　　OF SUBSTATIONS AND OVERHEAD TRANSMISSION LINES</p><p>　　AND MEASURES FOR RAISING THEIR RELIABILITY</

79、p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　A brief description of the state of basic equipment employed in 110 – 750-kV power networks is presented. Problems arising in operation of this equipmen

80、t are outlined and recommendations on improving its reliability are made. Transformer equipment, high-voltage circuit breakers, disconnectors, measuring transformers, nonlinear overvoltage suppressors, and transmission l

81、ines are considered.</p><p>　　Keywords: transformer equipment; high-voltage circuit breakers; disconnectors,;measuring transformers; overvoltage suppressors; transmission lines; service life.</p><

82、p>　　The existing 110 – 750-kV power networks have been created in the Soviet Union and are now experiencing the following problems:</p><p>　　— a large volume of time-worn electric equipment at substations

83、;</p><p>　　— poor controllability of the network and inadequate volume of devices for voltage control;</p><p>　　— low design reliability of the active transmission lines;</p><p>　　—

84、 outdated design of overhead lines;</p><p>　　— use of some outdated technologies and kinds of network equipment and control systems;</p><p>　　— low level of automation of network objects and abs

85、ence of fully automated substations;</p><p>　　— inadequate performance specification and maintenance of network facilities;</p><p>　　— high operating costs.</p><p>　　A great part of

86、 the installed equipment has exhausted standardized minimum service life. It should be noted that different kinds of equipment have different load-lives. On the average, the substation equipment has been worn out by abou

87、t 40%. Requirements on reliability of the base facilities are standardized only in GOST 687–78 for ac circuit breakers rated for over 1000 V. The GOST 687–78 State Standard also includes requirements on the mechanical li

88、fe evaluated in terms of parameter N specifie</p><p>　　Transformer equipment. </p><p>　　Transformers, autotransformers (AT), and shunting reactors are reliable facilities at substations. The rel

89、atively high level of quality of large transformers has been ensured in the USSR by strict specialization of producers. All large transformers have been produced by the Zaporozh’ye Transformer Plant (ZTZ). Transformers f

90、or the Russian power industry are produced by the Moscow Electric Plant (MÉZ). Operational experience shows that power transformers produced in the USSR and in the Russian Fe</p><p>　　About 30% of the t

91、ransformer equipment have served for over 25 years, and in 2005 about half of the transformers will serve for more that 25 years. Without allowance for the damage of terminals, hard damage of transformers produced prior

92、to 1970 amounts to 1%; for transformers produced later it amounts to about 0.2%. An analysis made in the last five years shows that the specific annual damageability of transformers is 0.45%. This kind of damage is for t

93、he most part severe and is accompanied by </p><p>　　Modern autotransformers have an efficiency exceeding 99.5% (in 500- and 750-kV AT the efficiency exceeds 99.7%) and very low damageability. The following m

94、easures are taken in order to raise the reliability of transformer equipment: — use of more reliable bushings, bushings with solid insulation produced by the Khotkovo Plant in cooperation with the ABB Company, bushings p

95、roduced by the “Izolyator” Plant, and imported Micafil bushings, now used seldom because of the high cost; — use of more re</p><p>　　High-voltage 110 – 750-kV circuit breakers. </p><p>　　The n

96、ational (all-Russian) power network employs over 30,000 circuit breakers rated for from 110 to 750 kV of which 80.5% are 110-kV breakers, 15.2% are 220-kV breakers, 1.2% are 330-kV breakers, 3% are 500-kV breakers, and 0

97、.1% are 750-kV breakers. Over 50% of the installed circuit breakers are tank-type oil switches rated for the voltage of 110 and 220 kV (58% are rated for 110 kV and 45% are rated for 220 kV).</p><p>　　From t

98、he 1930s to the 1980s tank-type oil switches (MKP and U) have been produced by the Uralélektroapparat Plant and then by the Uralélektrotyazhmash Production Association. Live-tank circuit breakers for 110 and 22

99、0 kV constitute 24.3% of the total number of installed breakers (27% 110-Kv and 17% 220-kV). These are VMT-110 and VMT-220 circuit breakers produced by Uralélektrotyazhmash (UÉTM), MMO-110 Bulgarian circuit bre

100、akers, and a small number circuit breakers imported from ASEA and other fo</p><p>　　Until 1996 Russian power systems had single SF6 circuit breakers in pilot operation. In 1997 it was decided to equip newly

101、erected and reconditioned 330- and 750-kV substations of the RAO “EÉS Rossii” Co. with SF6 circuit breakers. The number of such breakers increased progressively and now amounts to 4%.SF6 column-type and tank-type ci

102、rcuit breakers are supplied by UÉTM (primarily 110-kV breakers with breaking current of up to 40 kA), by the Power Mechanical Plant (110- and 220-kV tank-type bre</p><p>　　The worst reliability is repor

103、ted for the following kinds of circuit breakers: 0.100 per year for MMO-110 (Bulgaria), 0.111 per year for VVB-110, 0.134 per year for VVN-220, 0.129 per year for VVN-330, 0.242 per year for VVBK-500, and 0.065 per year

104、for VV(M)-500. These switches do not meet the requirements of modern standards, including the parameters of reliability, switching and mechanical lives, repair volume, mass, and size. Domestic circuit breakers are known

105、to be damaged for the followin</p><p>　　— design drawbacks;</p><p>　　— defects due to low quality of materials;</p><p>　　— production defects;</p><p>　　— performance an

106、d maintenance failures;</p><p>　　— presence of shunting reactors and capacitor banks in circuits for which the breakers are unsuitable;</p><p>　　— operation under conditions of short-circuit cur

107、rents and recovery voltages exceeding the rated values.</p><p>　　Problems with switching of reactor connections deserve special notice. According to the performance specification reactors can be switched sev

108、eral times a day, which requires a high mechanical strength of the circuit breaker. When a circuit breaker is switched off, overvoltages appear at its contacts. Since the GOST 687–78 State Standard does not specify the m