基于敏感用戶的電壓暫降治理設(shè)備控制策略

王曉穎，韋鐵權(quán)

（廣州風(fēng)神汽車有限公司鄭州分公司動力科，河南鄭州 450000）

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)活動不斷發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，各行業(yè)的用電量在持續(xù)增長的同時，電氣化也得到相應(yīng)的發(fā)展，在電氣化行業(yè)不斷發(fā)展的過程中，出現(xiàn)越來越高科技新技術(shù)，得到大企業(yè)用戶們的青睞，雖然這些設(shè)備的使用效率非常高，但他們對于電源特性變化的敏感度也很高，會對所有類型的電源造成極大的影響，尤其是大工業(yè)企業(yè)需要穩(wěn)定可靠的電能質(zhì)量保證生產(chǎn)過程連續(xù)，以確保各項產(chǎn)品品質(zhì)及生產(chǎn)過程成本達(dá)標(biāo)。各國研究學(xué)者對電壓暫降設(shè)備進(jìn)行一系列的實驗探索，希望可以使得控制策略更加的完善，并從根本上解決電壓暫降的穩(wěn)定性發(fā)展等問題。電能質(zhì)量問題，是電力系統(tǒng)的主要研究方向，其中電壓暫降是電力系統(tǒng)運行過程中，發(fā)生最頻繁的電能質(zhì)量問題。進(jìn)而為了使得整個敏感用戶的電壓暫降治理設(shè)備的有效性問題，得到更加有效的解決。必須使得各大治理設(shè)備的實際意義與作用得到全面有效的提升，從而提高整個應(yīng)用過程中的性能與效率。

1 影響電壓暫降的主要因素分析

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，直流系統(tǒng)在配電網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用加強，電力質(zhì)量管理設(shè)備的應(yīng)用，也已經(jīng)在基于電力電子技術(shù)上成為當(dāng)今電網(wǎng)運行的主流。電壓暫降的發(fā)生，是偶然中以及持續(xù)很短的時間內(nèi)發(fā)生的。通常情況下，很難滿足上述用戶的電能質(zhì)量需求，一般都只有通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和運行方式，來對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分銷。所以，此時必須采取一些相應(yīng)的特殊措施，來解決此現(xiàn)象。

首先，直流系統(tǒng)能夠直接的隔離或控制各種故障的發(fā)生，比如：當(dāng)交流系統(tǒng)出現(xiàn)短路或者是不平衡的現(xiàn)象發(fā)生，就會直接引起電壓暫降，需要提高敏感負(fù)荷的電能質(zhì)量。其次，電壓源轉(zhuǎn)換器通常都是基于d-statcom 和DVR，來實現(xiàn)快速無功補償?shù)模⒁蕴岣哒麄€配電網(wǎng)的電壓水平為主。同時，它還能夠抑制電壓波動引起的大規(guī)模，可再生能源的并網(wǎng)操作?；诖?，研究電壓暫降控制設(shè)備，需要依據(jù)新的電力電子裝置，并且具有廣闊的應(yīng)用前景，滿足工業(yè)配電網(wǎng)絡(luò)對電能質(zhì)量的高需求。而最終真正影響電壓暫降的主要因素，則是以下2 點。

（1）大型電機(jī)啟動導(dǎo)致電壓暫降。通常情況下，因為大型電機(jī)的起動電流，導(dǎo)致線路的電壓暫降不斷的增大，而負(fù)載側(cè)電壓不斷的減小。因為，在正常情況下，一般電機(jī)的啟動電流控制在5～8 倍的額定電流和功率中。所以，只要一旦超過了，就會直接影響到附近的敏感負(fù)載電壓。另外，變壓器容量的大小，也是能夠感應(yīng)到電機(jī)的，如果一旦啟動成功，那就會直接導(dǎo)致一個大電壓凹陷。如果電壓凹陷的嚴(yán)重程度與感應(yīng)電機(jī)的參數(shù)和系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗有關(guān)。那么，勢必將會引起電壓凹陷的一個大型感應(yīng)電動機(jī)出現(xiàn)相同的振幅，而通常情況下，只要＞0.85 pu，凹陷的復(fù)蘇過程就會變得平滑，且不會突然出現(xiàn)變化。因此，可以從中看出，電壓暫降的嚴(yán)重程度，由感應(yīng)電機(jī)的啟動電流、變壓器的剩余容量和系統(tǒng)的等效阻抗決定。

（2）遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)短路故障導(dǎo)致電壓暫降。多數(shù)的電力系統(tǒng)電壓下降，是因為受到相近或相鄰遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)短路故障引起，其中距離故障點越近電壓暫降的程度越深，距離故障點越遠(yuǎn)電壓暫降程度越淺，遭受損失較小。其主要原因也是在通常情況下，故障點出現(xiàn)短路情況時，斷路器從接到跳閘命令至電弧熄燃時間過程需要40～140 ms，在此時間內(nèi)故障點網(wǎng)絡(luò)電源側(cè)將出現(xiàn)同等及以上時間的電壓暫降出現(xiàn)，相鄰的或相近的負(fù)荷將受到影響，并且還需要3～6 周期的瞬時保護(hù)斷路器完全開放后，才能持續(xù)時間與保護(hù)設(shè)置。

2 電壓暫降治理設(shè)備控制策略研究

（1）以STATCOM 基本原理為主來進(jìn)行研究。STATCOM 的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，主要分為電壓源型和電流源型兩種，而直流側(cè)分別又采用電容或者電感兩種形式。電壓源型STATCOM 具有損耗小、直流側(cè)電容抑制器件過電壓、應(yīng)用廣泛等特點。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。

STATCOM的控制方法，主要以電流控制、間接電流控制為主。通常情況下，直接電流控制是通過控制換流器輸出電流的幅值及相位，以穩(wěn)定接入電壓為主。而間接電流控制，則是通過控制換流器輸出電壓的幅值及相角，達(dá)到無功功率的目標(biāo)。

圖1 STATCOM 的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（2）控制策略分析。STATCOM 控制變量，一般主要是相位角和周期PWM 波的輸入，根據(jù)不同的控制變量，把STATCOM 控制策略分為單變量控制和雙變量控制。對于控制策略方面，則采用的無功以及成正比的特性來控制無功功率。基于此，PWM 占的空比就應(yīng)該保持不變，并且應(yīng)該通過并聯(lián)電源，使直流電壓保持恒定，最后通過控制PWM 占空比，控制逆變器電壓的幅值，直到控制無功功率的目的達(dá)到后，再通過控制PWM 占空比來控制逆變器電壓幅值和穩(wěn)定的直流側(cè)電壓。一般情況下，STATCOM 調(diào)制模式，還可分為磁滯控制模式和三角波比較法。一方面用來實時控制，基于其反應(yīng)快，又不需要載體，且還含有特定頻率的輸出電壓暫降分量，所以，電流跟蹤誤差的范圍也就成為了固定的，其控制速度還快，靈敏度也高，能真正的滿足用戶的要求。

3 結(jié)束語

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，獨立電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性逐漸得到人們的高度重視。通過對某IPS 運行全過程的實測數(shù)據(jù)的分析和比較后，能夠看出，以典型負(fù)荷特性為依據(jù)建立的負(fù)荷模型，是可以用于模擬具體IPS 供電，母線上的電壓和電流波形暫態(tài)過程中的，同時還能有效反映出其沖擊、脈動等特性?？梢钥闯鲞@兩者，對系統(tǒng)的影響有很大的不同。但就近年的實際情況來看，其在工作的過程中仍存在有許多的問題。因此，為了避免因電壓暫降，導(dǎo)致電力系統(tǒng)受到影響，應(yīng)該重點做好電力系統(tǒng)的控制，其次，相關(guān)人員還需要對其加大研究力度，并采取科學(xué)合理的措施來解決該問題。