電壓波動和閃變是電網電能質量的兩個重要指標,電壓波動是指電網電壓方均根值(有效值)一系列的變動或連續的改變,閃變是指燈光照度不穩定造成的視感。下面本文主要根據GB12326 電能質量電壓波動和閃變介紹電壓波測量及閃變測量的相關內容。
電壓波動可通過電壓方均根值曲線U(t)來描述,電壓變動d和電壓變動頻度r則是衡量電壓波動大小和快慢的指標。
電壓變動d的定義表達式為:
式中:
△U——電壓方均根值曲線上相臨兩個極值電壓之差;
UN——系統標準電壓。
當電壓變動頻度較低且具有周期性時,可通過電壓方均根值曲線U(t)的測量,對電壓波動進行評估。單次電壓變動可通過系統和負荷參數進行估算。
當已知三相負荷的有功功率和無功功率的變化量分別為△Pi和△Qi,可用下式計算:
式中:
RL、XL分別為電網阻抗的電阻、電抗分量。
在高壓電網中,一般XL》RL,則:
式中:
Ssc——考察點(一般為PCC)在正常較小方式下的短路容量。
在無功功率的變化量為主要成分時(例如大容量電動機啟動),可采用下式進行粗略估算。
對于平衡的三相負荷:
式中:
△Si——三相負荷的變化量。
對于相間單相負荷:
式中:
△Si——相間單相負荷的變化量。
根據IEC 61000-4-15制造的IEC閃變儀是目前國際上通用的測量閃變的標準儀器,其簡化原理框圖如下圖所示。
圖1:IEC閃變儀模型簡化框圖
框1為輸入級,主要用來實現把不同等級的電源電壓(從電壓互感器或輸入變壓器二次側取得)降到適用于儀器內部電路電壓值,同時還產生標準的調制波,用于儀器自檢。
圖2:由S(t)曲線作出的CPF曲線示例
框2、3、4綜合模擬燈-眼-腦環節對電壓波動的反應。其中框2對電壓波動分量進行解調,獲得與電壓變動成線性關系的電壓;框3的帶通加權濾波器反映了人對60w230V鎢絲燈在不同頻率的電壓波動下照度變化的敏感程度,通頻帶為0.05Hz~35Hz;框4包含一個平方器和時間常數為300ms的低通濾波器,用來模擬等-眼-腦環節對燈光照度變化的暫態非線性相應和記憶效應。框4的輸出S(t)反映了人的視覺對電壓波動的瞬時閃變感覺水平。如圖2所示,可對S(t)作不同的處理來反映電網電壓引起的閃變情況。進入框5的S(t)值是用累積概率函數CPF的方法進行分析。在觀察期內(10min),對上述信號進行統計。圖中為了簡明起見,分為10級,以第七級為例,由圖2可得:
用CPF7,代表S值處于7級(或1.2pu~1.4pu)的時間T7占總觀察時間的百分數,相繼求出CPFi(i=1~10)即可作出圖3所示的CPF曲線。測試時實際儀器分級輸應不小于64級。
圖3:CPF曲線
由CPF曲線獲得短時間閃變值:
式中:
P0.1、P1、P3、P10、P50分別為CPF曲線上等于0.1%、1%、3%、10%、50%時間的S(t)值。
長時間閃變值Plt由測量時間段內包含的短時間閃變值計算獲得:
式中:
n——長時間閃變值測量時間內所包含的短時間閃變值個數。
經過上述數據處理,Pst和Plt可有圖1所示的框5輸出,每計算獲得一個Pst可依據上式進行遞推計算,獲得一個Plt。
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