隨著基于計算機和微處理器的敏感型用電設備在電力系統中的大量投入使用,電力用戶對配電系統的動態電能質量的要求不斷提高。目前,配電網中的動態電能質量問題主要包括電壓浪涌、電壓跌落以及瞬時供電中斷。
研究表明,電壓跌落問題已成為影響許多用電設備正常、安全運行的最嚴重的動態電能質量問題之一。在現代工業生產中,電壓跌落將引起廠家的產品質量下降,甚至導致全廠生產過程中斷,從而造成巨大的經濟損失。因此,如何抑制電壓跌落對敏感電力用戶的干擾、提高配電系統的動態電能質量,已成為擺在電力研究人員面前的十分迫切的問題。
傳統的調壓手段,如改變有載調壓變壓器的變比、投切并聯補償電容器等,因其響應速度慢,控制不精確,故對抑制電壓跌落問題無能為力。隨著電力電子技術的飛速發展,基于高壓大功率開關器件的動態電能質量調節技術的出現將為解決電壓跌落問題提供新的手段。該技術利用電力電子開關器件的高速開斷特性,通過向系統注入相應的補償分量來實現對系統的電壓、電流、無功潮流等參數的動態跟隨。
目前,動態電能質量調節技術已引起國內外眾多學者的關注,而該技術中關鍵的兩個環節:實時檢測評估技術和動態補償技術的工作原理及實現策略則更是成為當今研究的熱點。
電壓跌落(sags,又可稱dips)是指在某一時刻電壓的幅值突然偏離正常工作范圍,經很短的一段時間后又恢復到正常水平的現象。
目前,多數文獻都用跌落的幅值和持續時間來作為描述電壓跌落的特征量,但對幅值大小和持續時間的界定范圍還未形成統一的標準。
例如,在IEEE電能質量標準中對電壓跌落特征量的界定范圍是幅值標么值在0.1~0.9之間,持續時間為半個周期至1分鐘;而IEC標準則用跌落前后電壓的差值與正常電壓的百分比來描述電壓跌落的深度,持續時間限定為半個周期至幾十秒。此外,有的文獻把電壓相位偏移角和發生頻率也作為描述電壓跌落的特征量。
惡劣的天氣條件是引起電壓跌落的主要原因。統計表明60%以上的電壓跌落都和惡劣的天氣(如雷擊、暴風雨)有關。系統故障,尤其是系統單相對地故障是造成電壓跌落的另一個重要原因。當電力系統輸電線路發生故障時,該線路上甚至幾百米開外的電力用戶依然會受到影響,其正常工作狀態受到干擾。此外,一些大負荷(如大電機、煉鋼電弧爐等)突然啟動時伴隨的電流嚴重畸變現象也會導致該負荷所連接的母線電壓發生跌落。
可見,由于一些非人力所能及的因素的存在,電壓跌落現象是不可能從根本上加以消除的。因此,要想較好的解決電壓跌落問題,則必須從系統和負荷兩方面考慮,一方面要防患于未然,抑制不利因素對系統的影響,盡可能的降低系統電壓跌落發生的可能性,提高電網的供電質量;另一方面是當供電電壓跌落現象發生后積極采取補救措施,把電壓跌落的持續時間限制在幾個周期之內,避免或減少其對敏感電力用戶的干擾。
考慮到電壓跌落發生的隨機性和快速性,要使動態電能質量調節裝置具有良好的實時控制效果,首先要解決的是在保證能對裝置的控制信號(通常為電壓、電流)在一定檢測準確度的前提下實現快速跟蹤檢測問題。
目前可用于檢測電壓跌落并且可兼顧動態實時性和檢測準確度的方法,主要有基于瞬時無功功率理論的αβ0變換方法、dq0變換方法和小波分析法。
電壓跌落已成為影響現代社會各用電設備正常、安全工作的主要干擾,并且成為威脅配電系統電能質量的一個不可忽視的因素。為避免配電網的供電電壓跌落對敏感型電力用戶的干擾,采用基于電力電子技術的動態電能質量調節技術成為一個必然的選擇。而的檢測方法和合理的補償方式的運用將能夠使動態電能質量調節技術更加如虎添翼,從而使現有的配電網供電質量提升到一個全新水平,為現代電力工業的發展提供良好的保障。