XXXX年4月11日電能質(zhì)量第四講

1、第四章 電壓暫降與短時(shí)中斷四川大學(xué)電氣信息學(xué)院 肖先勇2011年4月本章主要要參考資資料1、四川大大學(xué)碩士士論文及及這些同同學(xué)發(fā)表表的論文文：馬超超陳陳武武李李皖皖陳陳衛(wèi)東徐培棟李李政光光王王希寶寶2、國(guó)際上上BollenMH J、MilanovicJV等研究團(tuán)團(tuán)隊(duì)的成成果；3、我國(guó)大大陸肖湘湘寧教授授和我們們學(xué)校等等、我國(guó)國(guó)臺(tái)灣盧盧展南教教授等所所在研究究團(tuán)隊(duì)的的成果。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用第一節(jié)電電壓暫暫降現(xiàn)象象與特征征1、電壓暫暫降現(xiàn)象象重合閘時(shí)時(shí)故障線線路（實(shí)實(shí)線）和和非故障障線路（虛線）電壓有有效值，A故障切除除時(shí)間B重合閘重重合時(shí)間間

2、：主饋線變電站重合閘1分支線路熔斷器2F1F2電 壓BA短時(shí)間中斷時(shí)間電壓暫降2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用電壓暫降降和短時(shí)時(shí)間中斷斷現(xiàn)象波波形：故障開(kāi)始保護(hù)動(dòng)作開(kāi)關(guān)跳閘開(kāi)關(guān)重合短時(shí)中斷暫降如圖，F(xiàn)1和F2接入同一一配電母母線，假假設(shè)F2上發(fā)生三三相金屬屬性短路路，則：V1c為F1上用戶電電壓發(fā)生生短時(shí)間間暫降；V2c為F2上用戶電電壓發(fā)生生短時(shí)間間電壓暫暫降直至至中斷。1、電壓暫暫降現(xiàn)象象2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用如果發(fā)生生瞬時(shí)性性故障并并重合閘閘成功，故障線線路上的的用戶經(jīng)經(jīng)歷一次次暫降和和一次短短時(shí)間中中

3、斷，非非故障線線路經(jīng)歷歷一次暫暫降。如如下圖：1、電壓暫暫降現(xiàn)象象2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用若發(fā)生永永久性故故障，重重合不成成功，則則故障線線路用戶戶經(jīng)歷兩兩次暫降降、一次次短時(shí)間間中斷和和一次長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間中中斷，非非故障線線路經(jīng)歷歷兩次暫暫降。如如下圖：1、電壓暫暫降現(xiàn)象象2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用2、電壓暫暫降的概概念1）電壓壓暫降不不同于電電壓波動(dòng)動(dòng)或欠電電壓，是是指母線線電壓有有效值大大幅、快快速下降降，持續(xù)續(xù)時(shí)間極極短的突突發(fā)事件件。2）IEC將其定義義為下降降到額定定值的90%至至1%，IEEE將其

4、定義義為下降降到額定定值的90%至至10%，其典型型持續(xù)時(shí)時(shí)間為0.51min。u (p.u.)t (s)0.150.100.050.0210.500.250.20(a)-0.5-1URMS (p.u.)t (s)0.150.100.05010.80.250.20(b)0.60.4瞬時(shí)值和和有效值值波形：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用3、電壓暫暫降的特特征在電壓暫暫降的分分析中，常將暫暫降時(shí)的的電壓有有效值與與額定電電壓有效效值的比比值定義義為暫降幅值值；將暫降降從發(fā)生生到結(jié)束束之間的的時(shí)間定定義為持續(xù)時(shí)間間；將單位位時(shí)間內(nèi)內(nèi)（評(píng)估估時(shí)通常常一年）發(fā)生電

5、電壓暫降降的次數(shù)數(shù)定義為為暫降頻次次。0%20%40%60%80%100%電壓RMS(%)暫降幅值值=45%持續(xù)時(shí)間間=5周波時(shí)間（周周波或s）主要電壓壓暫降特特征其他特征征量還有有：波形形點(diǎn)、相相位及其其跳變等等。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用3、電壓暫暫降特征征采用三維維圖形展展示電壓壓暫降典典型特征征：持續(xù)時(shí)間暫降頻次暫降幅值2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用3、電壓暫暫降的起起因引起電壓壓嚴(yán)重暫暫降的主主要原因因是系統(tǒng)元件件或線路路故障。(雷電等等惡劣天天氣影響響)特征：暫暫降幅度度大、近近乎矩形形曲線、持續(xù)時(shí)

6、時(shí)間短（即故障障在線時(shí)時(shí)間）。引起電壓壓暫降的的另一主主要原因因是重型負(fù)荷荷啟動(dòng)。特征：暫暫降幅度度小、非非規(guī)則矩矩形、持持續(xù)時(shí)間間長(zhǎng)。線路短路路大型電機(jī)機(jī)啟動(dòng)就現(xiàn)象而而言,電壓暫降降不是新新問(wèn)題。但由于于其危害害和影響響十分突突出,近年來(lái)成成為了最最重要的的電能質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題題。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用4、電壓短短時(shí)中斷斷當(dāng)電壓有有效值降降低到接接近于零零時(shí)，稱稱為電壓壓中斷。由于對(duì)“接近近于零”的定義義不同，概念有有些區(qū)別別：IEC定義“接接近于零零”為“低于標(biāo)標(biāo)稱電壓壓的1%”；IEEE定義為“低于10%”IEEEStd.1159-1995。電壓

7、中斷斷還可按按持續(xù)時(shí)時(shí)間進(jìn)一一步分類類，但原原則尚未未統(tǒng)一。IEC標(biāo)準(zhǔn)中：長(zhǎng)時(shí)間中中斷3分鐘短短時(shí)間中中斷3分鐘IEEEStd.1159-195:1分鐘1分鐘由于故障障自動(dòng)恢恢復(fù)裝置置（重合合閘和備備自投裝裝置）在在系統(tǒng)中中的應(yīng)用用，才出出現(xiàn)了短短時(shí)中斷斷。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用5、電壓暫暫降與短短時(shí)中斷斷的區(qū)別別電壓暫降降和短時(shí)時(shí)電壓中中斷一般般是相伴伴發(fā)生的的動(dòng)態(tài)電電壓質(zhì)量量問(wèn)題，共同點(diǎn)點(diǎn)是：電電壓有效效值短時(shí)時(shí)下降。在分析析和評(píng)估估時(shí)，可可將短時(shí)時(shí)中斷當(dāng)當(dāng)作是特特殊暫降降，但又又不同。一般，單單一暫降降事件的的損失小小于1min電壓中斷斷損

8、失，大于1s短時(shí)中斷斷損失。但由于于暫降次次數(shù)遠(yuǎn)大大于中斷斷次數(shù)（約6倍到600倍），因因此，電電壓暫降降損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電電壓中斷斷損失，成了最最嚴(yán)重的的電能質(zhì)質(zhì)量問(wèn)題題。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用5、電壓暫暫降與短短時(shí)間中中斷的差差異電壓中斷斷一般只只發(fā)生在在故障線線路上，而電壓壓暫降則則可能發(fā)發(fā)生在較較大范圍圍內(nèi)，如如：可能能由于數(shù)數(shù)百公里里外的輸輸電系統(tǒng)統(tǒng)故障引引起，因因此，電電壓暫降降比電壓壓中斷更更具有全全局性。在采取抑抑制方措措施面，為減少少電壓中中斷，一一般僅需需改造一一個(gè)饋電電系統(tǒng)，而為了了減少暫暫降次數(shù)數(shù)，往往往需改造造多個(gè)系系統(tǒng)，甚

9、甚至需改改造遠(yuǎn)方方輸電系系統(tǒng)。因因此,解決電壓壓暫降的的困難更更大，要要求更高高。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用本節(jié)作業(yè)業(yè)1、請(qǐng)查閱閱最新IEC和IEEE關(guān)于電壓壓暫降、電壓短短時(shí)中斷斷的定義義，寫(xiě)出出詳細(xì)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、發(fā)布時(shí)時(shí)間、發(fā)發(fā)布單位位，并分分析存在在不同定定義的原原因。2、請(qǐng)根據(jù)據(jù)現(xiàn)有電電力系統(tǒng)統(tǒng)知識(shí)，分析一一個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)電壓壓暫降與與電壓短短時(shí)中斷斷的嚴(yán)重重程度存存在什么么差異，并分析析影響電電壓暫降降的因素素。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用第二節(jié)短短時(shí)中中斷監(jiān)測(cè)測(cè)與隨機(jī)機(jī)預(yù)估一一般方法法短時(shí)電壓壓中斷是是指

10、線路路由于故故障或檢檢修而被被斷路器器斷開(kāi)，但在極極短時(shí)間間內(nèi)又重重新恢復(fù)復(fù)供電的的電壓中中斷現(xiàn)象象。與長(zhǎng)時(shí)間間電壓中中斷相比比，短時(shí)時(shí)間電壓壓中斷發(fā)發(fā)生的頻頻次高，在技術(shù)術(shù)處理上上也有不不同。一、短時(shí)時(shí)中斷與與長(zhǎng)時(shí)中中斷的差差異2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用短時(shí)中斷斷與長(zhǎng)時(shí)時(shí)中斷的的差異1.瞬時(shí)性故障清除，故障相線路經(jīng)歷短時(shí)中斷；2.保護(hù)誤動(dòng)，非故障相也會(huì)經(jīng)歷短時(shí)中斷；3.運(yùn)行人員誤操作。手動(dòng)切換到正常母線1.重合斷路器，主要用于架空配電線；2.自動(dòng)切換到正常供電母線，多用于工業(yè)用電系統(tǒng)具體措施手動(dòng)恢復(fù)自動(dòng)恢復(fù)故障恢復(fù)方法1.永久性故障；2.瞬時(shí)性故障

11、，重合閘拒動(dòng)；3.線路故障檢修。起因長(zhǎng)時(shí)中斷短時(shí)中斷中斷類型2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用二、短時(shí)時(shí)電壓中中斷監(jiān)測(cè)測(cè)與長(zhǎng)時(shí)間間電壓中中斷不同同，短時(shí)時(shí)中斷是是在無(wú)法法預(yù)知的的情況下下發(fā)生的的，因此此，檢測(cè)測(cè)需自動(dòng)動(dòng)進(jìn)行。對(duì)于短短時(shí)電壓壓中斷，應(yīng)在系系統(tǒng)的所所有分支支回路或或重要節(jié)節(jié)點(diǎn)上裝裝設(shè)必要要的監(jiān)測(cè)測(cè)裝置。與長(zhǎng)時(shí)電電壓中斷斷相同，短時(shí)中中斷檢測(cè)測(cè)的記錄錄內(nèi)容應(yīng)應(yīng)包括日日（年）電壓中中斷頻次次等，并并常按發(fā)發(fā)生頻次次與持續(xù)續(xù)時(shí)間之之間的關(guān)關(guān)系的形形式給出出結(jié)果。某典型短短時(shí)壓中中斷統(tǒng)計(jì)計(jì)結(jié)果如如下圖：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化

12、化專業(yè)2011年用中斷平均次數(shù)計(jì)算式：在檢測(cè)期間Ti內(nèi)，檢測(cè)裝置i觀測(cè)到的在r范圍內(nèi)的事件次數(shù)。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用由上圖還還可計(jì)算算出持續(xù)續(xù)時(shí)間概概率密度度函數(shù)f(r)和概率分分布函數(shù)數(shù)F(t)連續(xù)隨機(jī)變量離散隨機(jī)變量 可見(jiàn)，對(duì)于僅能承受中斷持續(xù)時(shí)間為20c的敏感用戶設(shè)備來(lái)說(shuō)，該設(shè)備每年將平均發(fā)生14次中斷事故。 若需將設(shè)備每年平均發(fā)生跳閘事故的次數(shù)降低為4次，則該設(shè)備應(yīng)具有承受30s持續(xù)時(shí)間中斷的能力。 注意：短時(shí)中斷次數(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果隨監(jiān)測(cè)位置的不同而不同，越靠近負(fù)荷側(cè)，短時(shí)中斷次數(shù)會(huì)越多。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化

13、化專業(yè)2011年用三、電壓壓短時(shí)中中斷次數(shù)數(shù)的預(yù)估估對(duì)重要輸輸配電線線路的短短時(shí)電壓壓中斷次次數(shù)進(jìn)行行估計(jì)是是很重要要的研究究?jī)?nèi)容，也是度度量現(xiàn)代代供電質(zhì)質(zhì)量的重重要內(nèi)容容。當(dāng)架空線線配電系系統(tǒng)故障障時(shí)，相相鄰非故故障線路路可能承承受的電電壓暫降降或電壓壓中斷，與自配配置的動(dòng)動(dòng)重合閘閘裝置密密切相關(guān)關(guān)。因此，在在隨機(jī)預(yù)預(yù)估配電電系統(tǒng)中中用戶承承受的短短時(shí)中斷斷次數(shù)前前，必須須準(zhǔn)確掌掌握重合合閘裝置置、熔斷斷器等的的安裝位位置、重重合閘裝裝置多次次重合的的第一次次成功率率和第二二次成功功率，此此外，還還需了解解配電主主饋線和和分支線線路的長(zhǎng)長(zhǎng)度以及及線路故故障率等等參數(shù)，這些都都是影響響評(píng)估結(jié)結(jié)

14、果的重重要參數(shù)數(shù)。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用例：評(píng)估估下圖0所示配電電系統(tǒng)的的電壓中中斷次數(shù)數(shù)。假設(shè)：主主饋線故故障率為為0.1次/(年km)，分支線線路故障障率為0.25次/(年.km)，重合閘閘裝置第第一次重重合成功功率為75%，第二次次成功率率為故障障數(shù)的10%，因此，有15%的故障二二次重合合不成功功，屬于于永久性性故障，將導(dǎo)致致長(zhǎng)時(shí)間間中斷。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用第一步：重合閘閘過(guò)程分分析(1)由于短路路時(shí)過(guò)電電流使線線路保護(hù)護(hù)動(dòng)作，斷路器器瞬時(shí)斷斷開(kāi)。(2)斷路器斷斷開(kāi)時(shí)間間為1s，在此期期

15、間，75%的故障會(huì)會(huì)消除。(3)斷路器閉閉合。如如果故障障仍存在在，過(guò)電電流使斷斷路器再再次斷開(kāi)開(kāi)，這種種情況占占25%。(4)此次斷路路器斷開(kāi)開(kāi)時(shí)間為為約5s，在此期期間，10%的總故障障數(shù)被消消除。(5)斷路器再再次閉合合時(shí)間約約1s，如果故故障仍然然存在，斷路器器保持閉閉合，直直到分支支線路上上的熔斷斷器動(dòng)作作，將故故障分支支線斷開(kāi)開(kāi)。(6)熔斷器熔熔斷后，如果故故障仍然然未消失失，斷路路器再第第三次斷斷開(kāi)，并并保持?jǐn)鄶嗦窢顟B(tài)態(tài)，直到到人為恢恢復(fù)供電電。此時(shí)時(shí)整條主主饋線路路上的用用戶均承承受長(zhǎng)時(shí)時(shí)間斷電電。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用第二步：配

16、電饋饋線上的的故障次次數(shù)計(jì)算算：饋線故障障總次數(shù)數(shù)為：110.1+220.25=6.6(次/年)每次故障障都會(huì)引引起電壓壓暫降，且可能能存在四四種情況況：(1)持續(xù)時(shí)間間為1s的短時(shí)電電壓中斷斷；(2)發(fā)生兩次次短時(shí)中中斷，一一次為1s，一次為為5s；(3)發(fā)生兩次次短時(shí)中中斷，隨隨之出現(xiàn)現(xiàn)一次電電壓暫降降；(4)發(fā)生兩次次短時(shí)中中斷，隨隨之出現(xiàn)現(xiàn)一次長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)間中中斷。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用由于預(yù)估估該饋線線上發(fā)生生6.6次/年故障，所以：(1)6.675%=5.0次/年，為所所有用戶戶一次短短時(shí)斷電電；(2)6.610%=0.7次/年，為所所有用

17、戶戶二次短短時(shí)斷電電；(3)6.615%=1.0次/年，為永永久性故故障，即即用戶將將承受兩兩次短時(shí)時(shí)斷電和和隨之發(fā)發(fā)生的二二次電壓壓暫降，或隨之之出現(xiàn)的的長(zhǎng)時(shí)間間斷電。因此，由由該饋線線供電的的每個(gè)用用戶所承承受的短短時(shí)電壓壓中斷次次數(shù)相等等，即持持續(xù)時(shí)間間1s的為5.0次/年，持續(xù)續(xù)時(shí)間(1+5)s的為0.7次/年。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用 長(zhǎng)時(shí)電壓壓中斷次次數(shù)則取取決于故故障發(fā)生生位置。當(dāng)主饋饋線上發(fā)發(fā)生永久久性故障障時(shí)，所所有用戶戶都將長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)中斷斷；分支支線路上上發(fā)生永永久性故故障時(shí)，則僅有有該分支支線路上上的用戶戶承受長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)中斷斷。不同饋

18、線線的永久久性故障障次數(shù)為為：(1)分支A：80.250.15=0.3(次/年);(2)分支B：40.250.15=0.15(次/年);(3)分支C：70.250.15=0.26(次/年);(4)分支D：30.250.15=0.11(次/年);(5)主饋線：110.10.15=0.17(次/年)。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用不同饋線線上，用用戶經(jīng)受受的長(zhǎng)時(shí)時(shí)電壓中中斷次數(shù)數(shù)為：(1)主饋線：0.17(次/年)；(2)分支A：0.17+0.3=0.47(次/年)；(3)分支B：0.17+0.15=0.32(次/年)；(4)分支C：0.17+0.26=0.

19、43(次/年)；(5)分支D：0.17+0.11=0.28(次/年)。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用如果沒(méi)有有配置重重合閘裝裝置，僅僅靠熔斷斷器清除除分支線線上的故故障，可可能存在在的長(zhǎng)時(shí)時(shí)電壓中中斷次數(shù)數(shù)為：(1)主饋線：0.11(次/年);(2)分支A：3.1(次/年);(3)分支B：2.1(次/年);(4)分支C：2.9(次/年);(5)分支D：1.9(次/年)。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用在有重合合閘和無(wú)無(wú)重合閘閘裝置的的情況下下，長(zhǎng)時(shí)時(shí)電壓中中斷與短短時(shí)中斷斷次數(shù)的的比較如如下表：因此，負(fù)負(fù)荷如果果對(duì)長(zhǎng)

20、時(shí)時(shí)中斷敏敏感，顯顯然應(yīng)配配置重合合閘裝置置，因?yàn)闉檫@樣會(huì)會(huì)使長(zhǎng)時(shí)時(shí)中斷減減少85%。如果負(fù)負(fù)荷對(duì)短短時(shí)中斷斷和長(zhǎng)時(shí)時(shí)中斷都都敏感，最好不不配置重重合閘裝裝置，這這樣斷電電的數(shù)比比有重合合閘裝置置時(shí)可減減少1/21/5。但這需需視具體體而定，實(shí)際上上，有的的用戶更更愿意接接受短時(shí)時(shí)中斷而而不愿長(zhǎng)長(zhǎng)時(shí)斷電電。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用本節(jié)作業(yè)業(yè)1、你認(rèn)為為短時(shí)中中斷和電電壓暫降降的檢測(cè)測(cè)點(diǎn)該如如何選擇擇，如果果要采用用最少的的檢測(cè)裝裝置來(lái)判判定全網(wǎng)網(wǎng)的短時(shí)時(shí)中斷和和暫降情情況，應(yīng)應(yīng)解決哪哪些問(wèn)題題？2、請(qǐng)問(wèn)本本節(jié)介紹紹的短時(shí)時(shí)中斷次次數(shù)估計(jì)計(jì)方法為為什

21、么又又可稱為為隨機(jī)估估計(jì)法，其隨機(jī)機(jī)性是如如何體現(xiàn)現(xiàn)出來(lái)的的，或者者說(shuō)，在在計(jì)算式式中是通通過(guò)哪個(gè)個(gè)或哪些些參數(shù)來(lái)來(lái)體現(xiàn)的的，并請(qǐng)請(qǐng)思考，在實(shí)際際中還有有哪些因因素會(huì)影影響評(píng)估估結(jié)果，這些因因素的物物理和數(shù)數(shù)學(xué)意義義如何？2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用第三節(jié)電電壓暫暫降隨機(jī)機(jī)估計(jì)一、輻射射形配電電系統(tǒng)暫暫降幅值值與臨界界距離簡(jiǎn)單輻射射形配電電系統(tǒng)如如下圖：如果忽略略負(fù)荷電電流，并并假設(shè)電電源電壓壓Us=1p.u.，則故障障引起的的PCC點(diǎn)以及負(fù)負(fù)荷端的的電壓暫暫降幅值值如下：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用故障點(diǎn)與P

22、CC點(diǎn)間的線路阻抗；PCC點(diǎn)與電源之間的系統(tǒng)阻抗。注意：式中，因?yàn)榧僭O(shè)故障前瞬間PCC點(diǎn)的電壓為1.0p.u.，因此，式中沒(méi)有給出該值的表達(dá)符號(hào)，在理解時(shí)不能忽略。 如果假設(shè)線路阻抗均勻分布，主要取決于線路的長(zhǎng)度，即ZF=zl，z為單位長(zhǎng)度的線路阻抗，l為線路長(zhǎng)度，則：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用定義：PCC電壓降低到等于臨界電壓U時(shí)，故障點(diǎn)與PCC點(diǎn)間的距離為臨界距離。 假設(shè)線路阻抗與系統(tǒng)阻抗的阻抗比X/R值相等，則由上式可得臨界距離lcrit的計(jì)算式: 其物理意義是：在臨界距離內(nèi)發(fā)生的故障將使PCC處的敏感性負(fù)荷不正常地工作。 嚴(yán)格地講，上式僅適用

23、于單相系統(tǒng)。在三相系統(tǒng)中如發(fā)生三相故障，如果Zs和z用正序阻抗，上式仍可用；對(duì)于單相故障，就需用正、負(fù)和零序阻抗來(lái)分析，式中電壓應(yīng)為故障相相對(duì)地電壓；對(duì)于兩相故障、單相故障，應(yīng)用正負(fù)序阻抗之和，式中電壓為故障相間電壓。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用當(dāng)系統(tǒng)與與線路的的阻抗均均為復(fù)數(shù)數(shù)時(shí)，故故障引起起的PCC點(diǎn)電壓暫暫降幅值值為：其中，Zs=Rs+jXs，為PCC點(diǎn)的系統(tǒng)統(tǒng)阻抗；ZF=(r+jx)l，為故障障點(diǎn)與PCC點(diǎn)之間的的線路阻阻抗；l為故障點(diǎn)點(diǎn)與PCC點(diǎn)之間的的距離，z=r+jx為單位長(zhǎng)長(zhǎng)度線路路阻抗?？梢宰C證明，復(fù)復(fù)阻抗時(shí)時(shí)的臨界界距離lcrit為

24、:較前面式子多出部分2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用上式中，Zs=|Rs+jXs|，z=|r+jx|，a為系統(tǒng)阻阻抗與線線路阻抗抗在復(fù)平平面上夾夾角，即即阻抗角角：假設(shè)系統(tǒng)統(tǒng)和線路路的X/R值相等，則a=0，盡管這這些假設(shè)設(shè)并不一一定總成成立，但但在多數(shù)數(shù)情況下下，這樣樣計(jì)算是是可以得得到較滿滿意的結(jié)結(jié)果的，特別是是在沒(méi)有有足夠數(shù)數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)計(jì)算阻抗抗角的情情況下，這些假假設(shè)是有有意義的的。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用下圖給出出某條11kv架空線路路不同a角時(shí)，臨臨界距離離與臨界界電壓之之間的關(guān)關(guān)系曲線線。其中中，系統(tǒng)

25、統(tǒng)阻抗為為0.663p.u.，線路阻阻抗為0.278p.u./km?？梢?jiàn)，只只有當(dāng)阻阻抗角較較大時(shí)，采用簡(jiǎn)簡(jiǎn)單方式式的計(jì)算算所得結(jié)結(jié)果的誤誤差才較較大，一一般情況況下，簡(jiǎn)簡(jiǎn)化是可可以接受受的。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用比較臨界距離的簡(jiǎn)化計(jì)算式：與考慮阻抗為復(fù)阻抗時(shí)的臨界距離：不同之處在于存在一個(gè)系數(shù)：為簡(jiǎn)化計(jì)算，可將k做如下近似處理：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用當(dāng)阻抗角角較大時(shí)時(shí)，按下下式進(jìn)行行計(jì)算，即可得得到較精精確的臨臨界距離離：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用二、非

26、輻輻射形配配電系統(tǒng)統(tǒng)暫降幅幅值與臨臨界距離離上述暫降降幅值與與臨界距距離確定定法，僅僅適用于于輻射形形網(wǎng)絡(luò)的的配電系系統(tǒng)，用用于非輻輻射形配配電系統(tǒng)統(tǒng)時(shí)，需需進(jìn)行一一些修正正。以下圖中中帶有本本地發(fā)電電機(jī)組的的配電系系統(tǒng)為例例： 圖中，Z1為PCC點(diǎn)系統(tǒng)阻抗，Z2為故障點(diǎn)與PCC點(diǎn)間的阻抗，Z3為PCC和發(fā)電機(jī)母線間阻抗，Z4為負(fù)荷側(cè)機(jī)組暫態(tài)電抗。Z1Z2Z3Z42011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用負(fù)荷端的的電壓暫暫降幅值值由下式式確定: 忽略負(fù)荷電流，并假設(shè)兩發(fā)電機(jī)的端電壓相同，可得PCC電壓為： 因此：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化

27、專業(yè)2011年用令Z2=zl，臨界電電壓為U，可得臨臨界距離離為： 又如下圖，由同一電源經(jīng)兩條支路配電的系統(tǒng)。采用這樣的結(jié)構(gòu)可使電壓中斷次數(shù)大大減少，但會(huì)使較嚴(yán)重的電壓暫降次數(shù)增加。 由雙回線路供電的等值電路2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用 假設(shè)Z1和Z2為兩條線路的阻抗，Z0為系統(tǒng)阻抗。線路1在距電源p處發(fā)生故障，則負(fù)荷母線電壓暫降幅值為： 當(dāng)p=0或p=1時(shí)，電壓暫降幅值為0。通過(guò)合理的假設(shè)，也可對(duì)臨界距離作出描述。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用例：如圖圖132kV環(huán)網(wǎng)配電電系統(tǒng)，132kV供電變電電所的短短路容

28、量量為5000MVA，提供給給敏感性性負(fù)荷用用電的變變電所到到132kV供電變壓壓所的線線路長(zhǎng)度度分別為為25km和100km。單位長(zhǎng)長(zhǎng)度線路路阻抗為為z=0.3W/km，請(qǐng)畫(huà)出出在兩線線路不同同地點(diǎn)發(fā)發(fā)生故障障時(shí)負(fù)荷荷母線電電壓暫降降幅值曲曲線。132kV環(huán)網(wǎng)配電系統(tǒng)2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用解：可求求出系統(tǒng)統(tǒng)阻抗：當(dāng)25km線路上發(fā)發(fā)生故障障時(shí)： 100km線路上發(fā)生故障時(shí)： 可得：2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用下圖給出出了用標(biāo)標(biāo)么值表表示的負(fù)負(fù)荷母線線電壓暫暫降幅值值與兩條條線路不不同位置置故障時(shí)時(shí)的關(guān)系

29、系。圖中上面面的曲線線（虛線線）對(duì)應(yīng)應(yīng)于100km線路情況況，下面面的曲線線（實(shí)線線）對(duì)應(yīng)應(yīng)于25km線路情況況。100kM線路25kM線路2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用下圖給出出了按故故障點(diǎn)與與132kV主母線之之間的距距離表示示的電壓壓暫降幅幅值與兩兩條線路路不同點(diǎn)點(diǎn)故障時(shí)時(shí)的關(guān)系系曲線。100kM線路25kM線路可見(jiàn)，在環(huán)網(wǎng)任何一處故障都將使負(fù)荷母線電壓降至額定值的50%，電壓暫降程度較嚴(yán)重。 一般，環(huán)網(wǎng)故障引起的電壓暫降總是比輻射形配電系統(tǒng)線路故障引起的電壓暫降嚴(yán)重。輻射形配電線路的情況2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2

30、011年用三、電壓壓暫降域域法臨界距離離描述了了PCC電壓降低低到等于于臨界電電壓時(shí)故故障點(diǎn)與與PCC間的距離離，當(dāng)故故障發(fā)生生在PCC與臨界點(diǎn)點(diǎn)之間時(shí)時(shí)，PCC處的敏感感性負(fù)荷荷將受到到較嚴(yán)重重的電壓壓暫降影影響。系統(tǒng)故障障會(huì)引起起母線處處發(fā)生電電壓暫降降，敏感感負(fù)荷總總是在給給定母線線處接入入系統(tǒng)，因此，所關(guān)心心的特定定敏感負(fù)負(fù)荷接入入母線處處所發(fā)生生的電壓壓暫降，如果會(huì)會(huì)導(dǎo)致該該敏感負(fù)負(fù)荷不能能正常工工作，這這些故障障點(diǎn)所在在區(qū)域就就可定義義為該敏敏感負(fù)荷荷對(duì)應(yīng)的的電壓暫暫降域，從而提提出電壓壓暫降評(píng)評(píng)估的暫暫降域法法。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年

31、用根據(jù)定義義，在暫暫降域內(nèi)內(nèi)故障所所引起的的電壓暫暫降，將將使所關(guān)關(guān)心的敏敏感負(fù)荷荷不能正正常工作作；在暫暫降域以以外的故故障引起起的電壓壓暫降，不會(huì)影影響所關(guān)關(guān)心的敏敏感性負(fù)負(fù)荷正常常工作。顯然，暫暫降域可可用臨界界距離法法來(lái)確定定。將敏敏感負(fù)荷荷所在母母線的所所有饋線線上與設(shè)設(shè)定臨界界電壓對(duì)對(duì)應(yīng)的各各臨界距距離點(diǎn)全全部包括括進(jìn)來(lái)，就可得得與所設(shè)設(shè)定臨界界電壓對(duì)對(duì)應(yīng)的暫暫降域。下圖以IEEE RBTS的母線4為例，給給出了臨臨界電壓壓分別為為額定電電壓的30%、50%、70%、80%和90%時(shí)所對(duì)應(yīng)應(yīng)的暫降降域。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用IEEE

32、RBTS測(cè)試系統(tǒng)母線4的電壓暫降域2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用用臨界距距離法確確定暫降降域，計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)單單，但缺缺點(diǎn)是僅僅考慮了了電壓暫暫降幅值值的影響響，未考考慮暫降降持續(xù)時(shí)時(shí)間等特特征量對(duì)對(duì)暫降域域的影響響。在已知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，具體步驟為： 第一步：分析各種可能故障對(duì)敏感負(fù)荷的電壓暫降影響，將系統(tǒng)粗略地劃分為若干部分，具有相同電壓暫降特征的為同一部分，各部分由一個(gè)故障點(diǎn)代表； 第二步：對(duì)各種故障進(jìn)行仿真或短路計(jì)算，得電壓暫降幅值、相位跳變和持續(xù)時(shí)間等特征量； 第三步：由各特征量準(zhǔn)確地判斷可能使所關(guān)心負(fù)荷造成影響的故障所在區(qū)域，即電壓暫降域。201

33、1-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用四、基于于最大熵熵原理的的電壓暫暫降隨機(jī)機(jī)評(píng)估1、影響因素不確定，可分別定義系統(tǒng)和設(shè)備影響因素為外因和內(nèi)因，分別進(jìn)行刻畫(huà)。 系統(tǒng)側(cè)線路上故障點(diǎn)分布的隨機(jī)性，可用其概率密度函數(shù)表征，但其分布規(guī)律如何確定是值得探討的問(wèn)題。線路k上故障點(diǎn)f到端點(diǎn)的距離線路故障引起母線m的電壓Um(l)敏感負(fù)荷接入母線故障點(diǎn)這里僅給出單端供電的情況2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用敏感設(shè)備電壓容忍曲線的隨機(jī)性：設(shè)備電壓耐受曲線 曲線1的外部區(qū)域是正常工作區(qū)域；曲線2的內(nèi)部區(qū)域是故障區(qū)域；曲線1、2之間為不確定區(qū)域。 若

34、k為線路k的故障率，母線m發(fā)生電壓暫降的頻次為：線路k的故障概率Um在Ulow,Uup區(qū)間變化線路數(shù)2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用2、設(shè)備電壓暫降敏感度評(píng)估模型式中：P為設(shè)備故障率，f(U)、f(T)為電壓幅值和持續(xù)時(shí)間的概率密度函數(shù)；(T0，U0) 為某次電壓暫降特征。 若僅考慮內(nèi)外因素的隨機(jī)性，現(xiàn)有方法大多基于主觀概率模型，雖然可通過(guò)矩估計(jì)、最大似然估計(jì)等算法確定參數(shù)，但所需樣本數(shù)大，且不同假設(shè)對(duì)結(jié)果影響很大，在實(shí)際中很難實(shí)現(xiàn)。因此，克服主觀假設(shè)的不足，建立客觀模型是進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估的關(guān)鍵。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)201

35、1年用3、最大熵熵模型離散型隨機(jī)變量最大熵模型：Max s.t. 式中，N為隨機(jī)變量總數(shù)；H(x)、p(x)分別為隨機(jī)變量x的熵及離散概率值；gh(x)為變量x的某種函數(shù)；Egh(x)為gh(x)的數(shù)學(xué)期望。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用4、最大熵模型中約束條件的選取 選取統(tǒng)計(jì)矩（包括原點(diǎn)矩和中心矩）作約束條件，可通過(guò)絕對(duì)熵差的概念確定矩的階數(shù)。自己查其概念、代數(shù)與幾何意義！分別為對(duì)應(yīng)的絕對(duì)熵差、實(shí)際熵值、理論熵值5、系統(tǒng)側(cè)最大熵模型中隨機(jī)變量與約束條件的確定 根據(jù)IEEE定義的暫降幅值0.10.9，電壓區(qū)間可分成8個(gè)：0.1, 0.2、0.2, 0.3

36、、0.3, 0.4、0.4, 0.5、0.5,0.6、0.6, 0.7、0.7, 0.8、0.8, 0.9，對(duì)于電力網(wǎng)絡(luò)而言，不同電壓區(qū)間對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的故障距離l區(qū)間，以此可判定線路上故障距離區(qū)間大小。2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用6、暫降頻次隨機(jī)評(píng)估過(guò)程2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用7、設(shè)備側(cè)最大熵隨機(jī)變量的確定 為反應(yīng)電壓暫降的嚴(yán)重程度，可用電壓暫降幅值嚴(yán)重性指標(biāo)（MSI）、持續(xù)時(shí)間嚴(yán)重性指標(biāo)（DSI）、嚴(yán)重性綜合指標(biāo)（MDSI）來(lái)描述電壓暫降嚴(yán)重性。MSI示意圖DSI示意圖MDSI數(shù)學(xué)模型：2011-03-28

37、四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用8、基于最大熵的設(shè)備敏感度隨機(jī)評(píng)估過(guò)程2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用本節(jié)作業(yè)業(yè)1、現(xiàn)有電電壓暫降降隨機(jī)評(píng)評(píng)估方法法有哪些些？其隨隨機(jī)性是是如何表表現(xiàn)出來(lái)來(lái)的？各各自的適適用范圍圍如何？2、影響母母線電壓壓暫降的的因素有有哪些？這些因因素在實(shí)實(shí)際系統(tǒng)統(tǒng)中具有有什么樣樣的特性性，這些些特性應(yīng)應(yīng)如何描描述？3、在評(píng)估估電壓暫暫降的過(guò)過(guò)程中，除了暫暫降幅值值、頻次次外，還還有暫降降持續(xù)時(shí)時(shí)間、波波形點(diǎn)（pointonwave）、相位位角等，這些特特征是否否能準(zhǔn)確確評(píng)估，如何評(píng)評(píng)估？2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用第四節(jié)考考慮慮其他不不確定性性的暫降降評(píng)估一、故障阻抗與多級(jí)變壓器的影響1、故障阻抗隨機(jī)模型隨機(jī)統(tǒng)計(jì)特性故障阻抗概率統(tǒng)計(jì)模型2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用2、變壓器器相移模模型（1）單臺(tái)變變壓器相相移矩陣陣變壓器相移矩陣副邊原邊對(duì)稱分量矩陣變壓器相移角2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工工程及其其自動(dòng)化化專業(yè)2011年用（2）多級(jí)變變壓器等等效相移移矩陣多臺(tái)變壓器級(jí)聯(lián)等效相移矩陣2011-03-28四川大學(xué)學(xué)電氣工