声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《电压凹陷预测与评估》，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果据本人所知，除了文中特；％／J l ：l 以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意学位论文作者签名盘i 耋：圈日期洲‘{ 、1 牛关于学位论文使用授权的说明本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容 涉密的学位论文在解密后遵守此规定)作者签名：壶i 薹：! 亟日期：趟! ：i ：! ’导师签名：日期扭≥莛夏沙6 ．；·／U - -华北电力大学硕士学位论文1 ．1 课题的目的和意义第一章引言随着现代工业及高科技产业的快速发展，一些新兴电力负荷如变频器供电的工业设备等对电压短时波动比一般电气设备更加敏感，对供电质量的要求更加苛刻，需要保证幅值偏差很小的基波正弦电力的可使用性。
当电压下降到敏感电压门槛值以下，持续时间超过一定时问就会导致一些敏感设备运行中断，造成巨大的经济损失，主要表现在以下几个方面⋯：( 1 ) 幅值下降大于1 0 ％，持续时间大于l O O m s 的电压凹陷，可引起一些计算机系统紊乱，数据丢失；( 2 ) 生产半导体器件的工厂，在发生电压凹陷时，会使制冷机停止工作，而冷却装置是给芯片生产和检测设备提供水源的，其运行的中断使大量产品报废，造成的经济损失可达数百万美元；( 3 ) 对于工业过程控制来说，P L C S 是非常重要的装置，当电压低于O ．9 p Ⅲ，持续时间超过几个周期，远端I ／0 单元就可能跳闸；( 4 ) 对于机器人控制的精密加工器具，当电压低于O ．9 p ．u ．、持续时间达到4 0 ～6 0 m s ，就会跳闸；( 5 ) 对变频调速器，当电压低于O ．7 p ．u ．、持续时间超过1 2 0 m s 时，可能被退出运行总体来说，随着电力敏感用户的增多，电压凹陷造成的损失也显著增多在国外，关于电压凹陷的投诉占电能质量投诉的8 0 ％，电压凹陷已经成为最重要的电能质量问题电压凹陷所引起的问题远远超出其它电能质量问题，主要是由电压凹陷自身的特点决定1 2 】j 3 l ：( 1 ) 远距离的故障也可能会引起敏感负荷点电压凹陷，如输电网中的短路故障就会造成其连接的供配电网中的电压凹陷：( 2 ) 同一母线的平行馈线故障或者是大容量用电负荷的启动会造成相邻馈线电压凹陷；( 3 ) 发生频率远高于其他电能质量问题，并且其发生具有突然性和偶然性，常常使电力用户在瞬间造成重大的经济损失。
所以，其他电能质量问题( 供电电压偏差，电力谐波，三相电压不平衡度，电力系统频率偏差和电压波动与闪变) 所使用的测量方法就不适合于电压凹陷，只能采用统计手段，利用以往的历史数据，对电压凹陷进行预测和评估当前，我国经济飞速发展，电压凹陷的敏感用户越来越多，为其提供一套切实可行的解决方案，包括对电压凹陷的预测评估和初步解决方案，有着重要的意义，华北电力大学硕士学位论文但是电压凹陷对敏感用户的影响，在我国还没有较为清晰和全面的了解，而对电压凹陷的预测和评估更是滞后在现实生产中，由于电力用户不断受到电压凹陷的干扰，经济损失很大，所以一些有敏感负荷的电力用户向当地的供电公司反映，希望能够对电压凹陷进行调研和预测评估，进一步给出解决方案本论文所研究的内容就是这样的一个相关课题电力系统总体上来说是动态的，而作为产生电压凹陷的主要原因的短路故障更是具有随机性，从供电部门的角度上来说，需要综合评价电压凹陷的整体情况，以便在电网的设计和运行中考虑系统接线，变压器接线，保护的整定等，而从电力用户的角度来说，需要电压凹陷出现的概率( 频次) ，电压幅值，持续时间等特征量，以便采用治理手段( 如应用动态电压恢复器) 时有一个可靠的依据，达到经济和有效的治理。
所以，电压凹陷预测评估具有重要意义，在敏感用户较多的地区，电压凹陷的评估结果是一个衡量供电服务的重要标准本论文的目的在于借鉴以往电压凹陷预测评估方法，结台实际调研的结果和用户的建议进行扩充和完善在电压凹陷方面，本文采用了短路故障计算中的阻抗矩阵的方法来解决电压分配器只用于辐射状电网的弊端，可以更加具体且方便的描述电压凹陷域的范围；在电压凹陷评估方面，针对我国敏感负荷的抗干扰能力和国外具有差异性的问题，采用更加灵活的电压凹陷评估方法，引入了电能质量中的电压偏差指标和负荷运行时消耗的功率两个影响因素对设备的敏感曲线改进，以其更加适用于实际情况1 ．2 电压凹陷预测评估的国内外研究现状国外关于电压凹陷的研究起步较早，但是敏感用户日益增多，其特性各自不同，所以关于电压凹陷的研究仍然处于不断发展之中国际电工委员会在其颁布的I E C6 1 0 0 0 —2 ．8 标准中，给出了关于电压凹陷的基本概念及量化指标文献『2 卜[ 7 】中主要研究了电压凹陷对敏感设备的影响文献[ 2 】介绍了可调速电机是一种对电压凹陷十分敏感的用电设备，分析了三相交流可调速电机在对称和不对称电压凹陷中的情况，特别是重点研究了其中直流侧电容电压下降对调速电机速度造成的影响。
文献【3 ] 主要讨论了可调速电机因为受到电压凹陷和电压短时中断的表现，特别指出了电压凹陷类型的影响远远大于电压凹陷的形状，另外计算机的运行状态也决定了其抗干扰能力的不同文献【4 】主要讨论了计算机因为受到电压凹陷和电压短时中断的表现，指出了计算机的运行状态决定了其抗干扰能力的不同文章特别提出了电压偏差和电压谐波的影响，其中当电压偏差为正，则敏感负荷的抗干扰能力会增强文献[ 5 】主要讨论电压凹陷的一般特华北电力大学硕士学位论文征量对可调速电机的影响，这其中主要包括电压凹陷的电压幅值和持续时间另外，文章也指出了电压凹陷的类型，如对称与否，这些都会明显影响可调速电机的抗干扰能力可调速电机的抗干扰能力主要由电容的储能能力和其运行时的消耗能力来决定文献[ 6 】指出电压凹陷往往是上一级电压水平的短路故障造成的，并对对称和不对称的电压凹陷进行了理论计算和实际测量文献[ 7 l 介绍了感应电机和同步电机在电压凹陷中的表现，指出了两者的运行状态会对电压凹陷的敏感度产生重要的影响文献【8 】[ 9 】分别阐述了电压凹陷对A C 电机的影响以及感应电机对电压凹陷的影响文献『8 1 中指出不但电压凹陷幅值和持续时间对A C 电机有影响，电压凹陷其他特性如不对称性、相角偏移等对A C 的影响也有一定的影响。
研究结果表明电机对电压凹陷的承受能力与电机速度、惯性、负荷消耗的能量以及电机跳闸点的设置有关系文献【9 1 研究了感应电机故障后对电压凹陷的影响由于故障后的重加速行为增加了故障后电压凹陷文献【1 0 ] - 1 2 4 】主要是从系统、设备和补偿等方面讲到减少电压凹陷的方法文献[ 1 0 】中通过T C S C 在故障情况下高感抗限制短路电流而达到较小电压凹陷文献【1 1 ] 中讲述了通过改变配电系统设计达到隔离电压凹陷影响的目的文献[ 1 2 1 中提到设备的敏感曲线与能量守恒方程相似，根据这一点运用限流熔断丝来减小电压凹陷的影响文献[ 13 1 中提出在考虑经济效益的同时选择合适的电压凹陷减少方法并对各种方法所造成的经济效益进行了比较文献[ 1 4 1 1 15 1 中提出多种关于减少电压凹陷的措旌文献[ 1 6 ] 提到电压凹陷对半导体制造业的影响，研究了网络拓扑结构和变电站变压器绕组接地情况对电压凹陷的影响，提出通过重构网络以达到减少电压凹陷的目的文献f 17 1 中通过仿真研究A S V C 在减小电压凹陷的作用，同时分析了系统阻抗、D C 电容器容量以及起始工作点对A S V C 的影响。
文献[ 18 ]提出一种基于快速有功无功串联补偿的电压凹陷补偿方法文献[ 1 9 ] 中在已有基于对称分量算法的串联电压补偿器的基础上提出一种基于R L S 的对称分量评估方法该方法不但能够补偿零序和负序分量，而且可以调节正序分量，同时该控制系统具有对参数不敏感的特点文献[ 2 0 】中提出一种关于配电系统中关键负荷的新型电压凹陷补偿器，在该补偿方法中运用了P W M A C ．A C 转换器在电压凹陷发生时，该装置补偿剩余电压，保持敏感负荷点电压的恒定性，并且该装置中没有用到能量储存设备，具有快速响应特性文献[ 2 l 】中针对低功率电压凹陷补偿器提出一种新变换器拓扑结构通过减少串联变压器数目和半导体开关数目实现新型变换器的设计，并通过仿真研究这种补偿设备的特性文献[ 2 2 】中讨论了动态电压恢复器( D V R )在电压凹陷的恢复过程中不同控制策略取得的效果文献[ 2 3 ] 中提出在低电压等级电网中通过无能量储存电压控制器进行电压凹陷补偿，根据补偿所要期望结果可以华北电力大学硕士学位论文选择不同的补偿策略和半导体设备文献『2 4 】提出通过无储能设备的静止电压调压器能够快速的调节电压凹陷的幅值。
文献[ 2 5 H 3 9 】主要研究电压凹陷的随机预测、监测以及统计分析文献【2 5 】中通过编制电压凹陷随机计算程序来预测电压凹陷的次数以及所受影响的用户区域文献【2 6 1 中运用故障点法进行电压凹陷频率计算，并通过用户数和凹陷频率来估计由此造成的经济损失文献[ 2 7 1 中在对电压凹陷进行分类的基础上分析电压凹陷对大型A S D 的影响文献1 2 8 1 中基于简单的电压分配模型建立起临界电压与临界距离之间的关系，得出l 临界距离与电压等级之间的线性关系通过临界距离法可以评估敏感负荷所受电压凹陷的次数．并将此方法推广到简单环网中压配电系统中文献【2 9 】中采用故障点和临界距离法进行电压凹陷的随机预测，并对同一系统的预测结果进行了比较文献【3 0 】中运用故障点法和临界距离法对英格兰和威尔士4 0 0 k V 电网的9 7 母线进行电压凹陷随机预测，故障点法适合计算机编程计算，并由此得出每条母线的凹陷频率及敏感区域，同时用不同的方式记录分析结果临界距离适合于计算量不是很大的系统中随机预测文章对两种预测方法所得的结果进行比较文献( 3 l j 提出了一种用于电压凹陷预测的分析方法，主要用于输电网络中。
这种方法主要基于短路故障计算的阻抗矩阵，用于对称短路故障时产生的电压凹陷预测文献f 3 2 ] 对电压凹陷进行了量化计算，引入了电网中三相故障的概率密度函数的概念，另外文章还考虑了故障点位置和发电方式对电压凹陷的影响文献【3 3 】介绍了一种快速简单的电压凹陷预测方法，即临界距离方法，主要用于辐射状电网当电网结构不是简单的辐射状时，需要更复杂的计算才能应用这种方法文献[ 3 4 1 针对通常采用的电压凹陷预测方法一临界距离法，进行了扩展，使之更加适用于不对称的电压凹陷文献【3 5 1 对目前电压凹陷的计算进行了总结和归纳，并把继电保护的影响考虑进去，给出了一般性的公式文献[ 3 6 1 在已经明确电网结构参数和电网故障历史参数的情况下，可以计算电压凹陷每年发生的次数，电压幅值和持续时间文章应用蒙特卡洛方法进行了仿真，并把仿真结果对实际中两年的测量结果进行了比较文献[ 3 7 1 主要讨论了在大型输电网络中不平衡电压凹陷的仿真问题文章[ 3 8 ] 分析了当故障概率沿电力线路并不是均匀分布时对电压凹陷预测所产生的影响，并进行了仿真计算，结果表明电压凹陷的数量和类型均有所变化在国内，随着敏感用户的增多，电压凹陷得到越来越多的重视，但是由于相关研究。