面向现代工业园区的电压暂降综合防治方案

面向现代工业园区的电压暂降综合防治方案

徐勇

国网湖南综合能源服务有限公司 湖南长沙 410007

摘要：电压暂降问题会造成工业界较为严重的损失，因此研究和防治工业园区的电压暂降问题格外重要。基于此，本文对工业园区的电压暂降防治进行了探讨，首先介绍了电压暂降的影响因素和评估方法，然后简述了检测方法，最后详细阐述了如何防治电压暂降问题的一些措施，以供参考。

关键词：工业园区；电压暂降；防治技术

引言：电压暂降是供电电压的均方根值短时间内突然下降的一种现象，这会导致供电质量明显下降，特别是在工业园区中，电压暂降带来的负面影响更为明显。目前，电压暂降已成为现代电力系统中的一个主要的质量问题，为此，如何通过一系列防治方案来降低电压暂降发生的几率就显得格外重要。由于电压暂降的防治工作较为复杂，因此，应当通过评估、识别、监测和应用等多个环节同时入手完成这项工作。

1电压暂降的影响因素及评估

1.1电压暂降原因分析

电压暂降的原因涉及到电力系统和用户两方面，一方面，电力系统在运行中可能遭遇到自然灾害，如雷击等，或因为误操作导致开关、变压器或电容器组等模块出现一系列故障而引发电压暂降；另一方面，在工业园区中，大型电机设备的启动和耗电量较大的工业设备产生冲击性负荷等情况也都会引发电压暂降。整体来看，引发电压暂降的三个最主要原因是短路故障、感应电机启动和雷击^[1]。

1.2电压暂降的评估指标

对于电压暂降进行评估时，通常会选用最为简单直观的负荷耐受曲线法，这种方法能够清晰描述敏感负荷的工作状态与电压暂降耐幅值和持续时间之间的关系。负荷耐受曲线通常采用实测方式获得，在数据采集时，通过计算机对扰动发生源进行控制，就可以输出不同的电压暂降事件，再通过观察不同电压暂降情况下设备的运行状态，利用逼近法，逐步找到设备的临界值，记录下测试结果，就绘制出了负荷耐受曲线。整体来看，这种方法对于单一设备的研究效果较好，但当需要采集的特征值过多时，耐受曲线的局限性就有所显现。

实际上，由于电网中存在着不同种类的大量设备，对于每个单一设备进行单独测试以生成曲线的做法存在着很大的难度，即使对于同一类负荷，其由于不同的参数、制造水平和老化程度等各种原因，电压暂降的耐受能力也各不相同，因此，如何对这些不相同的数据组成的不确定区域进行描述，成为必须解决的问题。

1.3电压暂降耐受能力评估方法

由于“不确定区域”这个因素的存在，使得对电压暂降方面的评估难度进一步加大，实测法和不确定性评估方法各存在着优缺点，为此，就应当将二者进行适当的融合，具体来看，可通过对敏感负荷分类建模的方式，再利用已有的数据进行修正，就可实现对相关数据信息的获取。在获取数据后，采用空间坐标系来直观描述模型。在坐标系中，x轴代表电压暂降持续时间，y轴代表电压暂降的幅值，z轴代表负荷故障率^[2]。

2电压暂降检测识别技术研究

2.1一般检测方法

一般检测方法主要包括有效值检测法、峰值电压检测法和基波分量法三种，在这三种检测方法当中，有效值检测法应用相对较为广泛，只需要根据每个周期的采样数和每个时间域内的采样电压，就可以快速计算出检测电压的有效值。但这种方法也不无缺陷，由于其计算有效值所采用的是滑动平均值法，因此会出现明显误差，误差主要集中在暂降持续时间上，这也会导致电压暂降的起止时刻和相位跳变角两个数据出现明显的误差。

峰值电压检测法通过对多个周期的电压采样，再加以比较和分析，来找出电压峰值，通过对比得到的电压峰值和理论电压峰值，就可以发现是否出现了电压暂降现象。但这种方法耗时相对较长，而且由于这种方法需要对电压的特征量数据进行实时捕捉，因此也容易导致出现较大的误差。

基波分量法通过基波周期和电压采样数据对暂降的电压幅值进行计算，由于计算量相对较大且计算方式较为复杂，因此该方法实用性相对较差，在实际的检测识别工作中很少采用。

2.2可检测到相位跳变的检测方法

目前，这种方法的主要应用体现是单相电压变换平均值检测法，这种方法能够直观地检测出系统暂降的电压幅值和相位跳变角，但同时也存在着半个周期延时的情况，进而导致这种方法的应用受到了一定的限制。

2.3求导检测法

在以往的求导检测法当中，通过对相电压的求导，得到电压的余弦信号，再利用得到的电压信号进行检测，这种方法与可检测到相位跳变的检测方法相比，已经有了较好的实时性，但由于求导运算中不可避免地受到噪声和谐波量的影响，因此这种算法仍具有一定的误差。

为了降低误差，当前的求导检测法多为改进后的延时小角度检测法，利用延时变化计算的方式，能够实现对电压暂降各个特征量的较为准确的检测，同时，其有着计算量小的优点，因此也得到了推广应用。

3工业园区电压暂降的防治策略

3.1治理用户侧设备的性能

使用暂降治理设备是防治电压暂降的有效方法，从运行原理角度来说，现有的暂降治理设备可分为切换型与补偿型两种设备，前者依靠外部的两个电源来实现暂降支路通断状态的快速切换，而后者则利用设备本身的性质来降低负荷端受到的暂降影响。由此可见，两种设备的治理效果和应用场景也有着很大不同。

对于切换型设备而言，在其运行后，无论电压暂降的幅值如何，该种设备都能够确保电压幅值尽可能接近额定水平，并且对于较长时间的暂降现象也能够起到很好的应对，但在工作中，其切换时间相对较长，在切换过程中，该设备没有治理效果。目前，HSMTS和固态切换开关是较为成熟的两种切换型设备。

而对于补偿型设备而言，由于电源逆变器一直处于工作状态，因此其对暂降事件能够做到瞬时响应，并且其储能能够长期支撑电压暂降时间段内的电能供给。当该设备安装在线式UPS之后，对于所有类型的电压暂降都能起到很好的应对作用。但补偿型设备的性能受制于储能单元的数量和性能，如储能单元数量少或性能较差，那么补偿型设备的额定电压补偿时间也会相应缩短。

整体来看，这两种设备各有优缺点，在实际应用中，应当尽量采取结合使用的方式，以达到更好的克服电压暂降的效果^[3]。

3.2电网侧的电压暂降预防

现代工业园区中，用户数量和类型相对较少，接线也较为清晰，这非常有利于电网侧的改造升级。根据有关的研究和统计，在输配电线路上安装避雷器和改造电缆等方式可以有效避免外部环境的变化造成的电压暂降。根据相关统计数据表明，在输电线路上安装避雷器，可以使输电线路因雷击而造成的电压暂降情况的发生几率降低35%以上，而对配电线路进行电缆改造，更是可以将电压暂降的发生几率降低近90%。由此可见，安装避雷器和改造电缆的方式对于预防工业园区电压暂降的发生是非常有效的。

3.3其他预防措施

除了上文提到的预防措施之外，以下的几种预防电压暂降的措施同样行之有效：第一，减少与敏感负荷同一母线上的馈线回路数量；第二，架空线外要做好绝缘防护，必要时可替换为电缆线路；第三，要加强巡视，如发现输电线路上的植物过多，就要做好修剪作业；第四，要做好敏感负荷的全线速动保护；第五，要在用户端积极应用动态电压恢复器和不间断电源。

结束语：随着电网环境的日趋复杂，引起电压暂降的因素已不再简单易见，电压暂降问题的处理难度也相应上升，为此，研究人员应当使用科学合理的方法，对电压暂降的情况进行评估、检测和解决，同时，要在实践中不断对解决方法加以优化和创新，进而不断提高电网建设水平。

参考文献

[1]何娟，刘晓波，张明浩，等.电压暂降影响因素的聚类分析[J].新型工业化，2018，8（09）：9-13+23.

[2]肖先勇，谭亚欧，胡文曦，等.电压暂降系统指标的监测节点数量选择与评估方法[J].电力自动化设备，2020，40（10）：8-14.

[3]王昕，杨东海，徐凯，等.基于数据加载的电压暂降智能分析系统设计与应用[J].供用电，2020，37（09）：29-34.

作者简介：徐勇（1990.09--），男，汉族，内蒙古赤峰市人，博士学历，研究方向为电能质量分析与控制。