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电压波动和闪变是电网电能质量的两个重要指标,电压波动是指电网电压方均根值(有效值)一系列的变动或连续的改变,闪变是指灯光照度不稳定造成的视感。下面本文主要根据gb12326 电能质量电压波动和闪变介绍电压波测量及闪变测量的相关内容。

一、电压波动测量

电压波动可通过电压方均根值曲线u(t)来描述,电压变动d和电压变动频度r则是衡量电压波动大小和快慢的指标。

电压变动d的定义表达式为:

式中:

△u——电压方均根值曲线上相临两个极值电压之差;

un——系统标准电压。

当电压变动频度较低且具有周期性时,可通过电压方均根值曲线u(t)的测量,对电压波动进行评估。单次电压变动可通过系统和负荷参数进行估算。

当已知三相负荷的有功功率和无功功率的变化量分别为△pi和△qi,可用下式计算:

式中:

rl、xl分别为电网阻抗的电阻、电抗分量。

在高压电网中,一般xl》rl,则:

式中:

ssc——考察点(一般为pcc)在正常较小方式下的短路容量。

在无功功率的变化量为主要成分时(例如大容量启动),可采用下式进行粗略估算。

对于平衡的三相负荷:

式中:

△si——三相负荷的变化量。

对于相间单相负荷:

式中:

△si——相间单相负荷的变化量。

二、闪变测量

根据iec 61000-4-15制造的iec闪变仪是目前国际上通用的测量闪变的标准仪器,其简化原理框图如下图所示。

图1:iec闪变仪模型简化框图

框1为输入级,主要用来实现把不同等级的电压(从电压或输入变压器二次侧取得)降到适用于仪器内部电路电压值,同时还产生标准的调制波,用于仪器自检。

图2:由s(t)曲线作出的cpf曲线示例

框2、3、4综合模拟灯-眼-脑环节对电压波动的反应。其中框2对电压波动分量进行解调,获得与电压变动成线性关系的电压;框3的带通加权滤波器反映了人对60w230v钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度,通频带为0.05hz~35hz;框4包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器,用来模拟等-眼-脑环节对灯光照度变化的暂态非线性相应和记忆效应。框4的输出s(t)反映了人的视觉对电压波动的瞬时闪变感觉水平。如图2所示,可对s(t)作不同的处理来反映电网电压引起的闪变情况。进入框5的s(t)值是用累积概率函数cpf的方法进行分析。在观察期内(10min),对上述信号进行统计。图中为了简明起见,分为10级,以第七级为例,由图2可得:

用cpf7,代表s值处于7级(或1.2pu~1.4pu)的时间t7占总观察时间的百分数,相继求出cpfi(i=1~10)即可作出图3所示的cpf曲线。测试时实际仪器分级输应不小于64级。

图3:cpf曲线

由cpf曲线获得短时间闪变值:

式中:

p0.1、p1、p3、p10、p50分别为cpf曲线上等于0.1%、1%、3%、10%、50%时间的s(t)值。

长时间闪变值plt由测量时间段内包含的短时间闪变值计算获得:

式中:

n——长时间闪变值测量时间内所包含的短时间闪变值个数。

经过上述数据处理,pst和plt可有图1所示的框5输出,每计算获得一个pst可依据上式进行递推计算,获得一个plt。