电压暂降评估指标(Ⅰ)——电网薄弱环节指标

电压暂降问题给电力用户带来巨大经济损失,需要供电企业和用户双方共同努力加以解决.采用合适的评估指标,有利于为双方解决问题提供依据.电网薄弱环节识别指标是从供电企业的角度提出.利用蒙特卡洛模拟方法,获得网架改造后电压暂降幅值的期望值.仿真结果与实际统计的差别,表示故障地点对电压暂降幅值的影响;故障发生次数则表示电网故障对电压暂降发生频次的影响.综合二者形成电网薄弱环节识别指标,可综合体现出电网故障对电压用户电压暂降事件的影响,从而表征电网中的薄弱环节.通过指标计算,为供电企业电网改造地点提供更加明确的指导.     

基于蒙特卡洛的电网节点电压暂降风险分析

阐述电压暂降问题及成因,介绍电压暂降的主要评价指标,并指出引起电压暂降的重要原因是电网发生短路故障。基于标准化短路计算方法实现单次短路故障的节点电压暂降幅值计算,并输出算例结果。为了定量评估电网内各节点发生电压暂降的风险,采用蒙特卡洛法,基于C语言程序模拟发生短路故障的几种影响因素并进行随机取样,统计在多次随机短路故障下各节点不同电压暂降幅值的频率分布,并进行节点电压暂降风险排序。通过程序绘制节点电压暂降概率统计图,直观表现出电网中哪些节点受到电压暂降的影响程度较大,对防范节点电压暂降有重要价值。     

基于蒙特卡罗方法的大型电力用户电压暂降评估

为评估和解决用户节点的电压暂降问题，采用蒙特卡罗随机模拟方法对节点电压暂降进行评估，在不同的线路故障概率模型下，运用HyperSIM仿真工具计算和分析故障对用户节点电压暂降的影响程度，判断电网的薄弱环节，从而为电网改造和确定缓解装置的安装位置提供思路。通过对实际电力系统进行仿真，计算得到了负荷节点电压暂降幅值的期望值，找到了对负荷节点电压影响最大的环节，为进行电网规划调度提供了参考。     

不确定条件下计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估

线路保护的动作时限将直接影响电压暂降的重要指标之一——持续时间。针对线路发生故障的情况,对不同动作时限特性的线路保护装置对电压暂降幅值与持续时间的影响展开了研究。计算线路单端跳闸而故障未消除时的多级电压暂降幅值,并根据线路保护的动作特性和故障位置确定电压暂降幅值区间以及不同线路、相同电压暂降区间内的电压暂降持续时间。基于蒙特卡罗模拟法研究不确定条件下的故障信息概率模型,结合保护动作特性对电压暂降幅值及持续时间的影响提出了不确定条件下的计及线路保护动作特性的电压暂降频次评估计算模型,同时考虑故障信息随机性及线路上不同保护类型动作特性对目标节点进行分析,给出包含电压暂降持续时间信息的年均预期电压暂降频次。标准IEEE 14节点系统的仿真结果证明了所提计算方法的正确性和有效性。     

基于最大熵的电压暂降幅值概率分布评估

暂降幅值概率分布评估是电压暂降评估中的重要环节。针对电网中监测装置配备滞后,监测样本不足等问题,运用最大信息熵原理,提出一种适用于小样本的电压暂降随机评估方法。根据电压暂降样本数据,构建基于各阶中心矩约束下暂降幅值分布的最大信息熵模型,约束条件中充分考虑了数据典型特征量的影响,并进一步研究模型参数的设定,对模型约束条件中中心矩最高阶数进行详细分析。利用最大信息熵原理求解暂降幅值的概率分布,该方法无需多次模拟,计算时间短,具有客观性,能够避免主观误差。最后以IEEE39节点系统为例进行电压暂降评估,与基于蒙特卡洛法的评估结果对比,证明本文方法的有效性。     

基于随机预估和模糊评判的电压暂降风险评估

在电压暂降发生时,电压暂降起始点和相位跳变的测量难以在实测中实现,给基于实测法的电压暂降评估带来了阻碍,而且在传统的电压暂降评估中也忽略了这两个特征量.针对这一缺陷,提出了一种基于随机预估和模糊评判的电压暂降风险评估方法.首先,对线路故障概率评估方法和系统短路故障模型进行了改进;然后,结合该方法和模型,在PSCAD/EMTDC平台构建IEEE-14节点系统模型进行了仿真计算,得出系统每个节点在每次仿真中的电压暂降幅值、电压暂降持续时间、电压暂降起始点和相位跳变这4个特征量数据,并考虑将电压等级在内的5个影响因素依据各自的影响度区间进行严重程度等级划分,根据划分结果和仿真数据通过模糊统计法得出各节点各指标对评价等级的隶属度;最后,通过模糊运算得出电压暂降风险评估结果.评估结果表明了该评估方法的科学性和有效性.     

一种精确确定电压暂降凹陷域的算法

提出一种基于节点阻抗矩阵确定电压暂降凹陷域的算法,根据电压暂降幅值与传输线故障距离的解析关系式,计算得到各种短路故障情况下各电压限值对应的临界故障点.对任意给定网络参数的电力系统,可确定各种短路故障情况下不同电压限值对应的电压暂降凹陷域.并在此基础上考虑电压暂降持续时间、相位跳变等因素,对电压暂降凹陷域进行修正,从而更...     

考虑不确定性的电压暂降不兼容度和影响度评价指标及方法

随着敏感性用电设备的大量使用,电压暂降已经成为最重要的电能质量问题之一。合理、准确评估电压暂降的严重程度和电压暂降对敏感设备造成的影响,不仅能够用来衡量系统供电质量的优劣,而且也是电力市场环境下电能按质论价的前提。为合理、准确地评估电压暂降的严重性,将不确定性表示方法应用于电压暂降严重性评估中。采用云模型描述电压暂降幅值特征和设备电压耐受能力;将正态云模型的期望曲线作为隶属函数,采用模糊安全事件隶属函数方法描述设备受电压暂降影响可能出现的故障状态。建立了一种用云模型表示和计算的电压暂降不兼容度和影响度指标,以反映电压暂降的严重性和对设备造成的影响程度。用配电网电压暂降仿真模型进行仿真分析,给出了评估结果,验证了方法的可行性和合理性。     

考虑系统峰谷时变区间特性的电压暂降频次评估

故障前电压是影响系统电压暂降频次评估的重要原因之一。现有电压暂降频次随机评估方法,通常假定发生故障前系统母线电压为额定值,而实际故障前电压在电压曲线区间范围内变化,且不同运行方式下随着峰谷变化有不同区间边界。针对故障前电压实际特征,建立故障前电压的数学模型———幅值区间矩阵和时间权重点值矩阵,体现了故障前电压峰谷、时变、区间三大特征。在此模型基础上提出用区间分析的方法评估电压暂降频次的一般步骤。通过对实际区域电网仿真分析,并与故障前电压为额定值和实际截面电压评估结果比较,证明了该模型和算法的正确性和有效性,采用提出方法对电压暂降进行评估,更符合工程实际。     

电压暂降随机预估的非序贯蒙特卡罗方法研究

针对电压暂降随机预估中蒙特卡罗法计算效率低、耗时长的缺陷,提出基于非序贯蒙特卡罗法对电压暂降进行随机预估。研究建立了电压暂降故障状态变量的数学模型,并利用Matlab/Simulink建立了IEEE-9节点测试系统模型,得到了故障模型的状态变量。通过分析电压暂降幅值的概率分布,并用非序贯蒙特卡罗法和蒙特卡罗法分别对电压暂降指标进行仿真计算。IEEE-9节点算例表明,该算法较蒙特卡罗法可快速收敛,提高了计算速度,具有良好的稳定性。     

感应电动机动态特性与电压骤降的相互影响

基于不对称电压骤降推导了感应电动机电磁和机械回路方程,并结合电压骤降过程,分析了感应电动机动态特性和电压骤降的相互影响。运用电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（power systemcomputer aided design and electric magnetic transient in DC system,PSCAD/EMTDC）建立仿真模型来计算感应电动机的动态特性对电压骤降波形、电压骤降幅值和持续时间等特征参数的影响,以及不对称和对称电压骤降对感应电动机的母线电流、转速和电磁转矩等特性的影响。仿真结果表明感应电动机动态特性与电压骤降之间是一种动态的关系：感应电动机的动态特性会使电压骤降波形发生畸变,造成电压骤降幅值和持续时间等特征参数发生变化,而电压骤降也会造成感应电动机母线电流、转速和电磁转矩等特性发生变化。     

基于互近似熵的电压暂降波形匹配方法

随着越来越多电压暂降敏感设备接入电网,因电压暂降干扰带来的直接及间接经济损失日趋严重,这对供电质量提出了更高要求,准确识别暂降源是治理电压暂降问题中必不可少的步骤。文中分析了各类短路故障引起的电压暂降类型及其经变压器传变后暂降波形的变化情况,并根据理论分析建立各类暂降的标准样本波形。提出了一种基于互近似熵原理的电压暂降源辨识方法,通过计算实测波形与样本波形之间的互近似熵,直接进行相似度匹配,实现故障暂降类别的准确识别,并利用电网实测数据对该方法进行验证。结果表明该方法与实际工程相贴合,具有很强的实用性。     

Cross-phase voltage sag compensator for three-phase distribution systems

Voltage sags are one of the most important and frequent problems in distribution systems. Voltage sags lead to huge financial losses all over the world which makes them more important for sensitive load centers. In this paper, a three-phase voltage sag compensator is proposed. The proposed voltage sag compensator is based on the ac–ac conversion eliminating the energy storage elements and dc link capacitors in the conventional voltage sag compensators such as dynamic voltage restorers (DVRs). The proposed topology in this paper energizes the compensator of each phase from the other two phases. Regarding that the single-phase voltage sags are the most frequent types of voltage sags, the faulted phase will be supplied by the two healthy phases in the most cases of voltage sags. This results in a more successful operation under very deep single-phase voltage sags. Even if one phase is lost, the proposed compensator will continue to supply all three phases of the sensitive load. Beside the single-phase voltage sags, the compensator can compensate for any balanced and unbalanced voltage sag accompanied with phase jump. The proposed voltage sag compensator is validated using digital simulation case studies with PSCAD/EMTDC software and experimental results from a laboratory-scale prototype.     

基于DSP的电压暂降检测方法研究

电压暂降是一种严重的电能质量问题,基于DSP电能质量在线监测装置可以对电压暂降进行实时的检测分析。介绍了电压暂降幅值的检测方法,研究了有效值检测方法、瞬时电压dq分解法以及其改进后的αβ-dq变换检测法,并将其在DSP中进行验证,验证结果证明了这几种检测方法的有效性。这些方法均在检测上存在一定的延时,研究发现,不同的暂降深度对应的检测延迟时间有所不同,通过计算得出了电压暂降起始时刻的延时误差曲线,可以利用该曲线进行误差修正,进而得到更为准确的电压暂降起始时刻。仿真结果证明了该曲线能够修正误差时间。     

考虑保护配合动作随机性的电压暂降频次评估

电力系统元件发生短路故障时,保护的动作决定了电压暂降持续时间。传统电压暂降频次评估重点研究了故障类型、故障位置、故障前电压、变压器绕组联接方式以及故障阻抗对电压暂降频次的影响,仅简单假设故障由主保护清除,未考虑保护配合动作对电压暂降持续时间的影响。为了更准确刻画电压暂降持续时间,从实际电网保护配置和定值的固有属性出发,基于马尔可夫状态空间法,建立了主保护与后备保护配合清除故障的概率模型,并根据电网保护定值定量确定各暂降持续时间的概率,提出一种考虑保护配合动作随机性的电压暂降频次评估方法。对IEEE-30节点系统和250节点系统进行了仿真分析,结果证明所提方法符合实际,原理简单且适用性强。     

Bag the sags

This article describes the vulnerability of variable speed drives (VSD) to voltage sags on a theoretical basis. Then, three embedded mitigation methods are addressed in theory which protect textile processes against voltage sags, and practical measurements with a sag generator are shown. The use of embedded solutions such as kinetic buffering and boost convertor or an active front end will increase the voltage sag immunity of the process. Finally, two processes in the textile industry are described, and a brief cost-benefit analysis of the solutions is made. Experiments with a sag generator show that the voltage sag behaviour can be well described by theoretical models.     

Effects of symmetrical voltage sags on squirrel-cage induction motors

This paper analyzes the symmetrical voltage sag consequences on the induction motor behavior when single- and double-cage models are considered, namely current and torque peaks, and speed loss. These effects depend on several variables like sag type, duration and depth. Voltage sag effects are studied by using single- and double-cage models for three motors of different rated power. The double-cage model always predicts torque and current peaks higher than those of the single-cage model. The single-cage model predicts that voltage sags can produce motor instability, whereas the double-cage model is always stable. Therefore, the double-cage model must be used for the simulation of the squirrel-cage induction motor, because the single-cage model can give erroneous results in some situations.     

Experimental and simulation based study of an adaptive filter controlled solid state transfer switch

The most common power quality problems in electrical distribution systems are related to single phase to ground faults causing unbalanced voltage sags. One of the most widely used methods for sag detection is conventional method based on d–q transformation. However, this method has the disadvantage of missing the detection of single phase-to-ground faults, because this method uses a voltage sag level signal obtained from the average of three phase voltages for sag detection. In this paper, an adaptive filter based sag detection method is proposed for solid state transfer switch (SSTS). Simulation models of the SSTS using the adaptive filter based proposed and d–q transformation based methods are developed by PSCAD/EMTDC program. Simulation results show that, the SSTS using proposed method is able to detect three phases and/or single phase voltage sags, correctly. To validate the simulation model and results, a three-phase experimental SSTS prototype is successfully constructed and experimental results are presented.     

利用遗传支持向量机进行电压暂降信号识别

针对传统电力信号识别算法中特征选取的随意性,提出了一种基于遗传支持向量机(GA-SVM)的电压暂降信号识别方法。首先通过S变换时频分析法提取该信号识别需要的可能特征集,然后利用遗传算法的全局搜索特性得到优秀特征,最后通过多分类支持向量机实现暂降信号识别并验证选取特征的有效性。仿真结果证明,该方法能快速、有效识别出电压暂降信号类型。