电压波动和闪变的检测与控制方法

和导纳矩阵的随机电压闪变功率潮流法，这种方法可以计算出每条母线的最大电压波动值和闪变值，也能检测出闪变源对系统电压的冲击，但这种方法在实际应用中存在很大的难度。

　 1.2 闪变值的获得

　　闪变是由于电网电压的波动，所引起的灯光闪烁对人眼视觉产生刺激的响应。它不仅和电压波动大小有关，而且和波动的频率(即对工频电压的调幅频率)、照明灯具的性能及人的视感因素有关。因此，要获得闪变值，就必须在取得电压波动信号mcos(Ωt)的基础上，根据人眼视感度曲线进行相应的处理。国际电工委员会(IEC)依据1982年国际电热协会(UIE)的推荐，给出了检测电压闪变的设计规范，其框图如图2所示。

　　框1为输入级，实现把不同等级的电源电压降到适合于仪器内部电路的电压值，此外也能产生标准的调制波用于仪器的自检。框2、3、4综合模拟了灯－眼－脑环节对电压波动的反应。其中框2反应灯光强度与电压的关系，给出与调制波幅值成线形关系的电压，具体参考前面调幅波的检测；框3的带通和视感度加权滤波器反应了人眼对不同频率的电压波动的敏感程度，通频带为0.05～35Hz；框4包含一个平方器和一个一阶低通滤波器，用来模拟人脑对光强变化的非线性响应和存储响应，框4的输出S(t)反应了人的视觉对电压波动的瞬时闪变视感度。然后对S(t)作不同处理可以反映电网电压的闪变情况[5,6]。框5为闪变的统计分析，即根据框4输出的S(t)进行在线统计分析或将其输出滤波做离线统计分析求得并输出短时闪变严重度Pst。

　　根据此原理和框图，可以设计出模拟式闪变检测仪和数字式闪变检测仪。模拟式闪变仪由于采用芯片实现滤波电路，具有处理速度快等特点，但对硬件电路要求较高，设计复杂；数字式检测仪滤波运算采用软件实现，计算量大，但结构简单，比较灵活。

　　2 电压波动与闪变的抑制

　　目前，大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置，它们也都具有抑制电压波动与闪变的功能[6-9]，如静止无功补偿器(SVC)，有源滤波器(APF)，动态电压恢复器(DVR)，以及配电系统电能质量统一控制器等。下面分析比较这些装置在抑制电压波动与闪变方面的作用。

　　2.1 静止无功补偿器(SVC)

　　电压闪变是电压波动的一种特殊反映，闪变的严重程度必将与负荷变化引起的电压变动相关，电压变动量通常按下式计算：

　　式(1)中,ΔP、ΔQ分别为评价母线上电力负荷有功、无功变化量；R、X为从电源到评价母线段供电系统等值电阻和电抗；UN为评价母线额定电压。 在10KV以上系统中，由于R远小于X，故有

　　式(2)中，SK为评价母线上的三相系统短路容量。

　　式(2)表明，在高电压或中压配电网中，电压波动主要与无功负荷的变化量以及电网的短路容量有关。在电网短路容量一定的情况下，电压闪变主要是由于无功负荷的剧烈变动所致，因此对于电压闪变的抑制，最常用方法是安装静止无功补偿装置(SVC)，目前这方面技术已相当成熟。但是，由于某些类型的SVC本身还产生低次谐波电流，须与无源滤波器并联使用，实际运行时有可能由于系统谐波谐振使某些谐波严重放大。因此，在进行补偿时，要求采用具有短的响应时间、并且能够直接补偿负荷的无功冲击电流和谐波电流的补偿器。

　　2.2 有源电力滤波器(APF)

　　对于非线性冲击性负荷，在几个周波的时间内，其电流可能出现相当大的波动，引起电压闪变。因此，要抑制电压闪变，必须在负荷电流急剧波动的情况下，跟随负荷变化实时补偿无功电流。近年来采用电力晶体管(GTR)和可关断晶闸管(GTO)及脉宽调制(PWM)技术等构成的有源滤波器，可对负荷电流作实时补偿，如图3所示。有源电力滤波器的工作原理与传统的SVC完全不同，它采用可关断的电力电子器件和基于坐标变换原理的瞬时无功理论进行控制，其作用原理是利用电力电子控制器代替系统电源向负荷提供所需的畸变电流，从而保证系统只须向负荷提供正弦的基波电流。

　　有源电力滤波器与普通SVC相比[10]，有以下优点：响应时间快，对电压波动、闪变补偿率高，可减少补偿容量；没有谐波放大作用和谐振问题，运行稳定；控制强，能实现控制电压波动、闪变，稳定电压作用，同时也能有效地滤除高次谐波，补偿功率因数。

　　我国虽然在理论上取得了一定的进展，但由于多方面条件的限制，至今未有并联型有源电力滤波器正式用于实际。而在日本和美国，已普遍使用有源电力滤波器来抑制电弧炉等引起的电压闪变。

　　2.3 动态电压恢复器

由式(1)知，在中低压配电网中，由于R与X相差不大，有功功率的快速波动同样会导致电压闪变，这就要求补偿装置在抑制电压波动与闪变时除了进行无功功率