第五章电压暂降与短时间中断(1).ppt

1、第五章 电压暂降与短时间中断 VOLTAGE SAGS AND SHORT INTERRUPTIONS,稳态电压质量：频率偏差、电压偏差、 不平衡度、电压谐波、欠电压过电压等 暂态电压质量：冲击振荡、电压暂降 、 短时中断、短时电压波动、 快速变化谐波等,电流谐波、间谐波、次谐波、 相位超前与滞后、通讯干扰等,电流质量,服务质量2,服务质量1,电压质量,用电质量,电 能 质 量,供电质量,电能质量体系构成与分类示意图,按照电压变动细化分类图,1）跌落幅值 2）持续时间 3）发生次数 4）相位跳变 多参数描述,电压暂降(Sags/Dips)的基本概念,一、电压暂降概念与定义 1）电压暂降现象并不

2、是电力系统中的新问题，电网运行伊始就已经存在。它主要是由于系统发生短路故障或者重负荷启动引起的。 2）电压暂降不同于电压偏差，是指电压方均根值的大幅度、快速、短时间下降的突发事件。,电压快速短时突然变动示例,电压暂降(Sags/Dips)的基本概念,一次暂降电磁扰动用两维特性，即电压跌落的幅值大小（即残压或暂降深度）和时间（即持续时间）（见图）来描述。 残压是电压暂降或短时间停电过程中电压方均根值的最小值，残压可用伏特值或相对参考电压的百分比值或标幺值表示。而暂降深度仅从字面理解，是指电压丢失的部分，与残压含义相反。,Dip,Sag,有专家这样定义,在美国常用voltage dips；而在欧洲

3、常用voltage sags,额定电压值,1,暂降持续时间2,电压暂降事件的波形瞬时值与均方根值对比示意图,Voltage dip,Voltage Sag,注：由于引发电压暂降的原因不同，电压变化过程形式多样，尤其是下降和上升沿应引起注意,电压变动分布图,电压暂降(Sags/Dips)的基本定义,3）在电压暂降的分析中，通常将暂降时的电压有效值与额定电压有效值的比值定义为暂降的幅值，将暂降从发生到结束之间的时间定义为持续时间，将单位时间内发生电压暂降的次数定义为暂降频次。 4）国际电工委员会（IEC）将其定义为下降到额定值的90%至1%，国际电气与电子工程师协会（IEEE）将其定义为下降到额定

4、值的90%至10%。,电压 RMS,B,A,短时间中断,时间,电压暂降,图5-4 重合闸时故障线路（实线）和非故障线路（虚线）电压均方根值 A故障切除时间 B重合闸重合时间,暂降发生过程简要分析,变电站,重合闸,主馈线,1,2,线路1发生1次电压暂降，1次短时间中断 线路2只发生1次电压暂降 图5-3 带有熔断器和重合闸的架空线路配电系统,故障切除电压恢复,重合成功 电压恢复,1,2,保护和自动重合闸动作时间的的整定原则及一般整定值,继电保护动作时间的整定原则：正确可靠，相互配合，并尽可能快速的将线路或设备的故障点清除在外。 故障切除时间等于保护装置和断路器动作时间之和； 保护装置动作时间为

5、0.040.08s， 最快0.010.04s; 断路器动作时间为 0.060.15s,，最快 0.020.06s; 切除故障的最快时间为 0.030.1s 重合闸时间整定原则：在保证故障线路绝缘恢复后尽可能快地重新供电。考核指标是，瞬时故障重合闸成功率。 单端电源三相一次重合闸：整定值为0.3-0.4s;但考虑到两端保护动作的不同时性，一般取整定值为1.0-1.5s; 例如，图5-4中，A = 暂降时间（故障切除时间 0.1s)，B = 中断时间（1.5s),电压暂降和中断的发生过程,1）由分支线路熔断器保护与主干线路重合闸的配合关系可以知道，电压暂降、短时电压中断和长时电压中断的出现是与故障

6、类型和发生点、保护方式的配合以及恢复供电时间相关联，并且电压事件的形式可能发生转变。 2）由于故障性质、重合闸设定等因素影响，一次故障可能引发多次电压事件。以图5-4线路1为例，假设为永久性故障， 从一次电压暂降和一次短时间中断，发展到二次电压暂降和二 次短时间中断，直至长时供电中断。,重合闸可能使长时间停电次数减少，而使短时间中断和电压暂降次数增加,电压 RMS,B,A,短时间中断,时间,电压暂降,故障切除电压恢复,重合成功 电压恢复,如果重合不成功， 第二次保护动作,1、2号线发生二次电压暂降,1、2号线 恢复正常,1号线恢复正常，2号线停电,如果上一级 保护动作。,短时间中断的随机预估数

7、据比较,表所示为有重合动作和无重合动作条件下，长时间 电压中断和短时间电压中断次数的比较结果。,电动机启动引起的电压跌落变化,6倍左右,t=数秒至1min,事件型电能质量电压暂降实测波形,电压短时间中断、电压暂降的实例波形记录,电压短时间中断（方均根值、瞬时波形）记录,不平衡故障引起的电压暂降记录,三相系统中电压暂降的持续时间,电压暂降的持续时间取决于设定阈值。 最先发生相的电压低于阈值的时刻起，只有当各相电压都等于或高过暂降结束阈值时，三相电压的暂降才结束。因此，三相电压暂降的持续时间等于或大于单相电压暂降持续时间。 电压短时间中断是电压暂降的极端情况，即当所有相的电压下降到阈值（残压）为1

8、0%（IEEE)，或1%(IEC)时为电压短时间中断。,阈值与电压暂降持续时间的关系,电压暂降的持续时间取决于设定的阈值,三相系统中持续时间要以设定阈值为准则,只有一相电压跌落超过设定阈值,电压暂降的特性参数变化,电力系统是一个自成一体的强耦合动态系统。任意 一点的电压、电流或者阻抗发生变化都将引起系统其他 地方的电参数发生不同程度的变化。 一、电压暂降持续时间 电压暂降的持续时间主要是由熔断器、断路器和保护装置的动作时间决定。 传输线路的短路故障清除时间较短，约60150ms; 配电故障的清除时间较长，MV, 0.52s, LV则取决于熔丝的特性。,电压暂降的特性参数变化,二、电压暂降幅值

9、泛泛而论，电压暂降的跌落程度是随机的；实际上它取决于电网内观察点（PCC）相对于短路点的位置（距离）。 观察点离短路点越近，残压越低； 观察点离电源（电源、电容器组、蓄电池等）点越近，电压跌落的越小； 输电系统的故障会导致大范围（数百公里远的地区）发生电压暂降； 配电网短路故障的影响范围较小；但用户设备内部故障引起的附近观察点的电压暂降更严重； 短路类型和变压器绕组的连接方式会改变电压暂降深度（可参见陶顺博士发表的论文）。,变压器原边发生单相接地故障时副边的电压,三相电压暂降的类型,电压暂降三特征量示意图,可采用三维图形展示 电压暂降三特征量（即 暂降幅值 持续时间 暂降次数 的分布图）。这是

10、完整描述 电网发生电压暂降的图示化 方法。此外，在某些用电设备 （可调速驱动装置）由于电压 暂降引起的供电电压相位跳变 亦很敏感。 的相位 相位跳变,电压暂降协调图描述观察点信息的二维形式,根据监测记录的数据，描绘出电压暂降事件的等高线（通常以每年发生的电压暂降次数为等高线），也可采用二维方法提供供电电压质量的完整信息。 在把设备敏感度叠加在等高线上后，可掌握设备运行状态与供电性能的比较结果。,例如，设备A的敏感度为：残压65%，持续时间 0.2s。从图可知，该供电监测点这样的电压暂降每年发生5次，由此考虑设备是否可以耐受。而在该连接点，没有发生低于设备C敏感度的暂降事件记录，因此，设备C不会

11、受到暂降影响。,不能承受区,南非PQ标准（ESKOM）：NRS048-2，2004中采用在一定的规定条件下限值发生次数的办法,暂降幅值、持续时间和暂降频次是标称电压暂降严重度的最重要的三个特征量电压的相位跳变是其次特征量,反映出电压暂降发生的基本规律,某工业用户端电压暂降幅值分布图,图所示为一家115kV 工业用户电压暂降幅值的实 测结果（监测期为1年）。 可以看到，该工厂供电系统 中电压暂降绝大多数处在 低于额定值的10%-30% （或表示为0.9pu 0.7pu） 范围内。电压暂降大于50 的几乎为0. （注：按照IEEE定义，低于额定值0-10%的电压变动不属于电压暂降）,某工业用户端电

12、压暂降幅值分布图,电压暂降特征量的统计规律,美国EPRI-DPQ电压暂降 统计调查分布结果 暂降幅值为0.7p.u0.9p.u 的电压暂降占70%。; 持续时间不超过1s的约占90%， 不超过0.1s的约占60%; 发生频次平均低于0.7p.u.的 为18.422次/年，低于0.9p.u 的为56.308次/年。电压暂降发生 次数很分散。,电压暂降发生次数的统计例,调查结果显示： 美国电压暂降幅值低于0.7p.u.的典型值为18-20次/年，低于0.9p.u.的次数为50-60次/年。 加拿大对工业用户的调查结果是每个用户侧监测点每相每月平均暂降38次。 英国某造纸厂年电压暂降事件次数约36次

13、。 杭州东信通讯移动电话公司2003年上半年就发生了6-7次暂降事件。,电压暂降现象的起因总结,引起电压严重暂降的最主要原因是系统元件或 线路的故障。(雷电等恶劣天气影响居多的线路短路) 特征：暂降幅度大、近乎矩形曲线、持续时间短（即故障在线时间） 引起电压暂降的另一主要原因是大容量负荷的 投切。（大型电机、电弧炉、焊接设备等） 特征：暂降幅度小、非规则矩形、持续时间长,图a：线路短路,图b：大型电机启动,就现象可见,电压暂降并不是新问题。但是,由于其危害和影响十分突出,它却成为近年来日益引起电工界关注的最重要的电能质量问题.,电压短时间中断 (Short-time Interruption)

14、,二、短时间中断的定义 1）当电压有效值降低到接近于零时，则称为中断。 由于对电压暂降下降幅度定义的不同，对“接近于零”也有不同的定义 IEC定义“接近于零”为“低于额定电压的1%”； IEEE定义为“低于10%”IEEE Std.1159-1995。 （之所以此时规定电压不为，是有系统储能元件电压反馈的原因）。 2）中断可按其持续时间长短进一步分类，但分类原则也尚未 统一。 IEC定义长时间中断持续时间最少为3分钟，小于3分钟的中断称为短时中 断。 IEEE标准IEEE Std.1250-1995中将大于2分钟的中断称为持续中断（而 在 IEEE Std.1159-1995中则将大于3秒钟的

15、中断称为持续中断，见下 表）。,IEC/IEEE关于中断持续时间的标准,（注意到，上表中各种电压中断现象的用语仍未统一。）,0.5周波3秒,现象分类,IEEE 1159-1995标准对电压暂降和短时间中断按持续时间特征进行分类。,短时间与长时间中断的区别,虽然两者的起因相同，即多是由于短路故障清除、保护误动等引起的，但持续时间的长短是由于在技术处理上有区别，见下表， 能自动恢复的 中断时为短时间中 断，需要手动才 能恢复的中断为 长时中断。,短时间与长时间中断的区别,电压暂降与中断问题的不同点,1）暂降造成的总损失可能大于中断造成的损失 虽然看起来一次电压暂降对电力用户的危害不象一次长/短时间

16、电压中断那么严重，但是由于供电系统中发生电压暂降的频次远比电压中断次数多的多，暂降造成的总损失可能大于中断造成的损失。 2）电压暂降问题比电压中断更具有全局性 短时间中断和长时间中断的起因一般都发生在当地的配电线路上，而设备端电源出现的电压暂降则可能是由于数百公里外的输电系统的短路故障引起的。因此上，电压暂降问题比电压中断更具有全局性（a “global” problem）。 3）解决电压暂降问题更困难 在消除影响上，为减少发生的电压中断次数，一般仅仅需要改造一个馈电系统，而为减少电压暂降次数则往往需要改造多个馈电系统，甚至需改造远处的输电系统。,引起电压暂降与短时间中断的主要责任方,当输配电

17、线路发生短路故障、配电网中感应电机启动， 用电设备内部故障、开关操作、变压器以及电容器组的投切 等，均可引起电压暂降。其中，架空线路发生短路故障和大 型感应电机启动是主要的两个原因。 在对大量发生的事件 统计分析后，许多学者认为，电压暂降的多数起因是电网故 障引起的，并且其影响严重，这一质量的主要责任方应当是 供电部门。由用户引起的电压暂降深度和影响面不及输配电 线路故障，但电压暂降的发生频次却很高。,电压暂降对供电条件的影响,电压暂降的起因是由于事件引起的功率（尤其是无功功率）大幅度变化，其波及面较大。 电压暂降的直接技术性影响取决于暂降幅值和持续时间。 设备不能发挥应有的功能，或只能在有限

18、的范围内运行。 设备性能降低，在极端情况下完全停止工作。 更为严重的是，工艺流程重启动造成的连带影响； 由此，造成的经济损失是相当大的：1）原材料损坏； 2）生产劣质或废品；3）部分设备损坏；4）延期交货；5）员工收入损失等 对于供电部门而言，劣质电能（电压暂降等）对其影响 主要是失去用户和降低在电力能源市场上的地位。,影响用户工作的故障点位置统计,因内外对故障引起用户不能正常工作的故障点统计情况（图a）。 从所显示的数据统计分析可知： 非本线路故障引起电压暂降影响用户设备不正常工作所占比例可达463177%。 输电系统和配电系统故障引起暂降都会影响用户正常工作，且配电线路故障引起电压暂降的比

19、例大于输电线路故障原因。 由故障点位置统计结果（图b）。,图a,图b,国际供电界关于电压暂降的认识,CIRED KL2002国际供电会议主席指出，把电能质量问题列为当前国际 供电界关注的首要问题。而电能质量的首要问题是电压骤降，应该作为研 究解决的重点（在用户电能质量问题投诉中，90%以上是电压骤降引起 的。据统计和案例反映，造成用电设备异常运行或停电的绝大部分因素是 电压骤降问题）。 供电可靠性反映的是供电中断程度。一般只考虑持续时间5分钟以上， 有的国家规定为小于1分钟的电压中断不予计算。电压骤降发生频率高， 有统计数据表示，数十次或上千次/年，暂降深度多为40%（0.8-0.6p.u.)

20、 以内，持续时间多小于1秒钟。 暂降是与短时间中断伴随发生，且暂降发生频度高，事故原因不易察觉。,现代电气设备对电压暂降愈加敏感,当保护装置因该线路发生短路故障而跳闸，切断某一用户的供电时，将 出现电压中断，而相邻的非故障线路上将出现不同程度的电压暂降。 因此，电压暂降发生的次数远比电压中断发生次数多。如果用电设备对电 压暂降也很敏感，则由此引发问题的次数将显著增加。一方面我们要了解 系统故障的常见类型和特点，从而知道电压暂降的基本规律。另一方面， 还需要了解电气设备对电压暂降的敏感程度或耐受能力（知己知彼，相互 兼容）是十分重要的。 举例：计算机与电子设备对电压暂降的敏感度， 一台计算机若在

21、70直流额定电压 时掉电，且正常电压纹波为1时，小于 13个周期的电压暂降是可以容忍的。,电压暂降对电气设备及控制系统的影响,广泛应用于控制系统的微处理器对电压暂降尤为敏感。电压暂降引起的最常见的影响为传输损失和信号传输错误（例如，PLC的4个基本功能的执行周期需要10ms左右的时间要得到保证；逻辑信号0与1的阈值电压并非标准化带来的逻辑错误等） 多数的接触器和继电器制造商规定为电压为0.5pu，持续时间超过1个周期就会退出和断开。且各厂家标准并不统一和规范。 当供应感应电动机的电压跌落深度大于30%时，电动机转矩会小于负荷转矩，电动机转速降低，汲取电流增大。 可调速驱动装置对电压暂降极为敏感

22、，因为，1）控制系统的供电电压水平要求高，否则必须关闭以免失控；2）功率驱动环节的换相失败；3）驱动转速和力矩控制精度差，严重影响工艺流程的进程；此外，对相位跳变、不平衡及谐波的综合反应敏感。 高压气体放电照明持续2个周期的短时间停电或电压低于0.45pu（且随着使用老化，甚至残压为0.85pu）会熄灭，之后需要几分钟冷却后才能重新启动。,设备不能正常工作的原由,电压暂降往往引起用户电气设备不能正常工作,究其原因主要有： 交流电压不足，供应电能不足，导致设备停运；如典型的桥式整流的电源电路。 电压低引起设备电源监视回路跳闸，设备停运； 电压低引起紧急关闭电路等的速动继电器动作切断电源； 电压暂

23、降恢复时上升脉冲引起设备的复位电路不正确动作，设备重启； 电压相角跳变或不平衡电压暂降引起不平衡保护继电器动作，设备停运。,整流滤波波形,速动继电器,复位电路,平衡保护继电器,短时间中断对设备的影响,显见的影响有：失电，无灯光，屏幕空白，电机减速等。更为严重的是破坏生产过程，计算机丢失内存信息，建筑体的火灾报警系统失灵，无控制启动造成的危险等。 在大多数敏感设备中，暂降与中断的影响并无直接区别或分界，中断可以视为严重暂降。因此在谈危害时，两者可以同等看待。例如，调速驱动在秒或甚至在个周波的中断都会掉电。,电压暂降与短时间中断造成的危害与损失,二十世纪80年代以来数字式自动控制技术在工业生产中的

24、大规模应用，如变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等敏感性用电设备的大量使用，对供电系统的电压质量提出了更高的要求，该问题才引起各有关部门与研究人员的广泛关注。 由于一次电压暂降而使某生产线重新启动需花费50,000美元； 某玻璃制品厂工频5个周期的电压中断，造成损失约200,000美元；某计算机中心2秒的供电中断引起约600,000美元的损失。,电压暂降的危害-EPRI的调查,据美国电力科学研究院EPRI的调查报告， 美国每年因可靠性和电能质量问题造成工业的生产力和停工损失达1500-1900亿$。且据其DP项目研究发现，只有3%的事件是由于电力供应中断造成的，而其余

25、大部分都是由于短时动态电力干扰引起的。关于停电和劣质电能造成的经济损失划分仍然需要具体分析，尚待明确。,电压暂降的危害具体例子,（1）某个主要生产光纤电缆的厂商监测7年的电能质量，虽然没有发生过一次停电，但每年要经受6-10次电压暂降，每次损失达15-50万$； （2）塑制品聚合加工业、造纸业、玻璃制造业等都是电力消耗大户，暂降导致现代化生产线突然停止意味着重启前需要数小时清除设备内的垃圾。某玻璃制品厂工频5个周期的电压间断，造成损失（含停工）约200,000$；,电压暂降的危害具体例子,（3）英国某造纸厂由于持续仅23个周波0.9p.u.的电压暂降造成关键负荷可调速驱动装置跳闸，生产线作业中

26、断，一次事件的直接损失达14万英镑。 对石化工业来说，生产线的连续性也是非常关键的。国内有资料统计，一次短时的电压暂降有可能造成整个生产线长时间停运，将会造成数百万美元的损失。国内石化行业把电压暂降俗称“晃电”现象。,电压暂降的危害-行业举例1,。,汽车制造业灵活的自动控制和链式供应生产线管理 由于无序断电和上电,暂降导致损坏部件或加工设备以及数字控制设备需重新设置控制流程； 暂降影响机器人电焊工的焊接质量，甚至需要重新回炉或电焊程序的重启； 暂降使得喷漆线突然停止，在火炉控制重启前，需要30min净化空气控制系统。 暂降导致停产的更多时间是花费在整个生产线再启动上（有报道讲，由于4个周波的电

27、压暂降，需要72min才能恢复生产线工作，造成损失可达700，000$）,暂降造成商业与民用建筑中的电梯、自动消防与报警系统中止工作,电压暂降危害-行业举例2,塑制品聚合加工业、造纸业、玻璃制造业电力消耗大户 暂降导致现代化生产线突然停止意味着重启前需要数小时清除设备内的垃圾。 某玻璃制品厂工频5个周期的电压间断，造成损失约200,000$； IT、通讯业高价值端客户需要超高可靠性 某计算机中心2秒的供电中断引起约600,000$的损失。杭州东信通讯移动电话公司一次暂降造成损失达3，000，000￥。 医疗器械暂降引起设备不正常工作影响诊断、治疗、手术进行，甚至危及到病人的生命。,电压暂降危害

28、-平均损失统计,美国电力公司调查统计：,加拿大电气协会对电能质量的调查报告,1991年起，加拿大电气协会（CEA）开始的一项为期三年的电能质量调查，调查的主要目的是了解加拿大电能质量的现有状况。共有22个电力公司参加了本次调查，选择了550个地点（工业、商业和民用）进行了监测。 工业用户组的调查结果： 用户侧监测点每相每月平均发生38次暂降，电源侧为4次。 用户侧85的监测点每相每月平均发生过1020次电压暂降，电源侧为5-6次。 商业和民用用户组的调查结果： 用户侧70的监测点每相每月平均发生过23次电压暂降，电源侧为12次。,电压暂降与短时间中断已成为最重要的电能质量问题,据统计，在欧洲电

29、力部门与用户对电压暂降的关注程度比其它有关电能质量问题的关注程度要强得多，其中一个重要的因素是在电能质量的诸多原因中，由电压暂降引起的用户投诉占整个电能质量问题的80%以上，而由谐波、开关操作过电压等引起的电能质量问题投诉不到20%。 专家们认为，电压暂降与中断已上升为最重要的电能质量问题之一，已成为信息社会对供电质量提出的新挑战。,国际供电界关于电压暂降的标准,国际上有一些国家已经制定和颁布了针对本国电网的电压暂降标准，例如，德国、南非、但还没有正式的国际标准。而在对电气设备方面，机电制造业用电设备耐受或过渡低电压（Low Voltage Ride ThroughLVRT，也称之为低电压穿越

30、，通常是指电压暂降现象）的能力，制定了许多相关标准。 为此，计算机行业组织制定的CBEMA曲线、国际半导体生产商组织制定的 SEMI F47标准等已经被广泛采用。 在我国，对电能质量问题的把握不够全面，主要集中在电压合格率和谐波方面，对电压骤降及电压短时间中断引起的电能质量问题、危害以及反措施认识不足。 我校多年来一直在开展对电压暂降检测算法、统计评估方法、指标设定和治理技术等方面的研究，为国家标准的制定奠定了基础。,电压暂降对电气设备及 控制系统影响的描述方法,将每一次电压暂降和受影响结果以2维图描述可获得设备的工作特性曲线，工作特性曲线反应出多数用户要求计算机或其他设备制造商要达到的耐受标

31、准 。 现在，设备敏感度曲线也称之为设备免疫力(immunity)曲线。,早期采用的CBEMA曲线,现实采用的ITIC曲线,暂降敏感曲线与暂降特征分布图,电压暂降事件次数 = 不正常工作区内发生频次之和亦可另外统计.,实际上，将不计事件次数的系统电压暂降特征分布图与用户设备的电压暂降敏感曲线对应起来，就可得到用户设备因电压暂降而不能正常工作的完整描述。,CBEMA曲线,20世纪80年代，美国计算机和商用设备制造商协会（CBEMA）出于大型计算机对电能质量的要求提出了电压容限曲线并作为对其制造商产品设计的技术要求，以防止电压扰动造成计算机及其控制装置误动和损坏。容限曲线见下图，包络线内部为合格电

32、压，外部为不合格电压。该曲线已为IEEE采纳作为IEEESTD446-1980的一部分。,ITIC曲线,美国CBEMA改称为信息技术工业协会(ITIC)后，其所属的第三技术委员会（TC3）对上图的曲线作了修订，如下图所示，称作ITIC曲线，表明了适用于所有类型设备的电压容限的幅值和持续时间，亦有人仍称之为CBEMA曲线。ITIC曲线的边界由以下七种可能的电压扰动围成:高频脉冲和振荡、低频衰减振荡（140200）、电压凸起（120）、稳态容限（10）、幅值为80的电压暂降、幅值为70的电压暂降、电压间断。,高频脉冲和振荡,低频衰减振荡,电压凸起,稳态容限,电压间断,典型设备的暂降敏感曲线,耐受或

33、过渡电压暂降的能力（voltage sag ride-through capability，又称为电压暂降承受值或容忍值）是指确保设备正常运行所能容忍的最低电压值与承受时间。 用户设备对电压暂降的容忍性，表现为设备的最小暂降承受值与持续时间的函数关系，即电压暂降敏感曲线，如图所示。,设备电压暂降敏感曲线举例,暂降记录分布图 - ITIC_1997标准,ITIC: Information Technology Industry Council（IT业委员会）,暂降事件分布图 - SEMI F47_1998标准,SEMI: Semiconductor Equipment and Materials

34、 International group（半导体设备及材料国际组织）,国家电网标准规定的风电场低电压穿越要求,时间/s,并网点电压（pu）,电网故障引起的电压跌落,风电机组可以从电网切出,时间/s,短时间中断的随机预估,分支D：3km,为了随机预估某一馈电用户所承受的短时电压中断次数，需要以下输入数据： 不同主馈线或分支线路每年米馈线故障率。 主馈线和分支导线长度。 重合成功率，多次重合的第一次成功率和第二次成功率。 重合开关和熔断器安装位置。 数据表 主馈线故障率：0.1次/年*km 分支线路故障率：0.25次/年*km 第一次重合成功率：75%， 第二次重合机率：25%， 第二次成功率是故

35、障数的10%， 因此，故障数的15%二次重合没有成功， 即属于永久性故障，导致长时间中断。 图为一个假想系统例，介绍随机预估的各项步骤。,分支C：7km,分支B：4km,分支A：8km,主馈线：11km,熔断器,系统,重合闸,短时间中断的随机预估事件过程,重合闸动作过程： 1）由于发生短路故障，过电流使线路保护动作，断路器瞬时打开。 2）开关打开1秒，期间75%故障会被消除。 3）重合闸动作，断路器闭合。如果故障仍然存在，过电流使开关再次瞬时打开，这种情况占25%(如前所述，第一次重合成功率75）。 4）此次短路器打开时间为5秒，期间10%总故障数被消除。 5）短路器闭合约1秒时间后，如果故障

36、仍然存在，开关保持闭合直到分支线路熔断器动作。 6）熔断器熔断后，故障仍然没有消失，短路器第三次打开，并保持断路状态，直到人为操作恢复供电。此时整个馈线将承受长时间电压中断。,短时间中断的随机预估故障总次数,主馈线与分支线故障总次数计算： 11km*0.1/年*km +22km*0.25/年*km =6.6次/年 每次故障都将引起电压幅值事件，并且可能存在4种不同的情况： ） 1秒持续时间的短时间电压中断。 ） 二次短时间中断，一次为1秒，一次为5秒持续时间。 ） 二次短时间中断，随之出现一次电压暂降。 ） 二次短时间中断，随之出现一次长时中断。,短时间中断的随机预估年次数,由于预估该馈线上每

37、年发生6.6次事件，所以其中， ）每年6.6次*75% =5.0次为所有用户一次短时间中断电。 ）每年6.6次*10% =0.7次为所有用户二次短时间中断电。 ）每年6.6次*15%=1.0次为永久性故障，即用户将承受二次短时断电和随之发生的二次电压暂降，或随之出现的长时中断电。 由该馈线供电的每一个用户所承受的短时电压中断次数是相等的，即， 1秒持续时间的为5.0次/年， 1+5秒持续时间的为0.7次/年。,短时间中断的随机预估永久性故障次数,长时间中断次数则取决与在馈线上的不同位置。当主馈线发生永久性故障时，所有用户都将承受长时间中断；当分支线路发生永久性故障，则仅仅是由该分支线馈电的用户

38、承受长时中断。不同馈线，永久性故障的次数为： ） 分支A：8km*0.25次/年*km *0.15 =0.30次/年 ） 分支B：4km*0.25次/年*km *0.15 =0.15次/年 ）分支C：7km*0.25次/年*km *0.15 =0.26次/年 ）分支D：3km*0.25次/年*km *0.15 =0.11次/年,短时间中断的随机预估长时中断次数,馈线上不同的连接处，经受长时间中断的次数为： ）主馈线：0.17次/年 ）分支A： 0.17+0.30 =0.47次/年 ）分支B： 0.17+0.15 =0.32次/年 ）分支C： 0.17+0.26 =0.43次/年 ）分支D： 0

39、.17+0.11 =0.28次/年 不设置重合闸动作，而仅靠熔断器清除分支线上的所有故障， 将只可能存在长时间电压中断，其次数为（线路长度故障率） ： ） 主馈线：11km（0.1次/年*km） =1.1次/年 ） 分支A： 1.1次/年+8km(0.25次/年*km)=3.1次/年 ） 分支B： 2.1次/年 ） 分支C： 2.9次/年 ） 分支D： 1.9次/年,短时间中断的随机预估数据比较,表所示为有重合动作和无重合动作条件下，长时间 电压中断和短时间电压中断次数的比较结果。,短时间中断的随机预估分析结果,分析结果 对于长时间电压中断敏感的设备或生产过程，显然应当采取有重合闸设置的系统。因为这会使长时间中断减少85%。 如果当设备