1、電壓暫降科普之四：電壓暫降特征從物理現象看，電壓暫降是母線電壓方均根值下降至額定電壓的90%10%持續0.5周波1min的擾動事件。相對于諧波、三相不平衡、電壓波動與閃變等平穩電能質量擾動，電壓暫降、短時電壓中斷、電壓暫升等為非平穩擾動。前者需外部人為干預后才能消失，后 者會自動消失。因此，前者被稱作擾動現象或連續型擾動，后者被稱作擾動事件或事件型擾動。區分兩者的關鍵在于是否需要人工干預才能消失，這樣，便于工程技術人員理解。為了理解和分析電壓暫降事件，用恰當的電壓暫降特征刻畫暫降事件是基礎。1、刻畫形式電壓暫降事件的本質特性是電特性，表現為電壓突然降低然后自動恢復的電壓事件，表現為事件過程中電

2、壓隨時間在持續較短時間內發生突然降低，然后突然恢復兩次變化，可用三相電壓瞬時值、有效值隨時間變化的波形圖、相量圖、三相電壓表達式等形式刻畫。以三相對稱電壓暫降為例，表現形式如圖1、圖2。2000100(3-1000-2000時間倜圖1三相對稱電壓暫降瞬時值波形圖和有效值波形圖I；圖2三相對稱電壓暫降相量圖三相對稱電壓暫降的數學表達式如下，其中，V為發生電壓暫降相的電壓幅值。匕-V - -jv 7s其中，電壓暫降事件的瞬時值波形圖和有效值波形圖，均能直觀地刻畫電壓暫降事件 中電壓隨時間的變化，而相量圖和數學表達式是對電壓暫降事件中某瞬間電壓的描述。2、暫降特征暫降特征是人們對暫降事件的客觀理解和

3、認識，是由人定義的用于描述和刻畫電壓暫 降事件的物理量。根據刻畫目的、認知程度的不同，刻畫電壓暫降事件時采用的特征也不同。根據需要和認知程度，用于刻畫電壓暫降事件的特征有多個，通常可用合理的特征向量刻畫。刻畫電壓暫降的特征向量中的特征主要有：暫降幅值（剩余電壓）、暫降持續時間、暫降頻次等。其中，暫降頻次是對某母線或系統暫降次數的統計，是對單一暫降事件的統計量，很多文獻和著作中未當作電壓暫降特征，但從全面刻畫電壓暫降事件的角度，尤其是需要分單一事件、節點和系統等不同層面進行電壓暫降及其嚴重程度的刻畫時，將暫降頻次作為特征之一，具有一定的合理性。在2014年IEEE頒布的標準IEEEStd1564

4、中，定義了單一電壓暫降事件指標、節點指 標和系統指標等，這些均是用于刻畫、描述和分析電壓暫降事件及其嚴重程度的特征。2.1 暫降幅值暫降幅值通常用剩余電壓的方均根值表示，定義為電壓暫降事件中，三相電壓方均根值中電壓最低一相的電壓值。根據時域采樣進行計算：式中J V為每周波（或半周波）采樣次數M匕為時域內采樣電壓值.當電壓暫降過程中的波形畸變嚴重時，通常首先進行FFT變換，并用基波值進行計算。根據需要，采用可采用半周采樣或全周采樣，且采樣點數對于不同情況下電壓暫降特征的計算結果有影響。2.2 持續時間持續時間是電壓暫降事件從發生時刻到結束時刻經歷的時間。三相系統中，任一相電壓方均根值低于給定閾值

5、（一般取90定值）的時刻為三相電力系統電壓暫降事件的發生時刻，所有相電壓方均根值均高于給定閾值的時刻為三相系統電壓暫降事件的結束時刻。圖2給出了三相電壓暫降的有效值示意圖。«余電壓加圖2暫降幅值和持續時間由定義可知，電壓暫降事件除了暫降幅值和持續時間兩個基本特征外，相角跳變、波 形起始點、能量損失、波形畸變等也是電壓暫降事件的特征，在實際刻畫和分析理解電壓暫降時，需根據實際需要選取恰當的特征。描述電壓暫降事件時，需考慮研究目標、對象、要求和表現形式等。通常可將電壓暫 降影響敏感設備或過程的事件，定義為電壓暫降響應事件，根據響應事件的后果狀態、可接受程度等，分析導致設備或過程受影響的因

6、素，根據影響因素以及對這些影響因素的認知程度，確定用于刻畫電壓暫降事件的更恰當的電壓暫降特征。刻畫電壓暫降事件，除考慮被分析對象外，還需考慮產生原因、導致暫降的故障類型、 故障位置等，因此，基于實際測量和仿真所得電壓暫降事件中隨時間變化的電壓值后，根據需要進行單一暫降事件的特征提取，用恰當的電壓暫降特征刻畫暫降事件，這是認識、理解和研究電壓暫降的基礎，在此基礎上，可進一步獲得節點指標、系統指標，以及暫降源、暫 降類型、暫降信息等，并可進一步獲得所需知識和規律。由此建立一套認識和研究電壓暫降的“數據-特征-指標-信息-知識（DCIIK） ”體系，或許發展的趨勢之一。多數情況下，電壓暫降幅值、持續

7、時間和發生頻次是刻畫電壓暫降的主要特征，用三 維坐標系中的柱形圖刻畫，是最常見方法。遺憾的是，三維坐標系中難以反映相位跳變、波 形點、波形畸變等其他特征。2.3 相角跳變短路是導致電壓暫降的主要原因。短路時，如果系統阻抗與故障阻抗的阻抗角不同，可能引起相位跳變。相位跳變定義為電壓暫降事件發生瞬間， 電壓相位角的突然改變，通常 用瞬時電壓過零點的改變量度量。 在國際上，對相位跳變物理機理的理解和認識， 目前還存 在爭議，計算方法也還值得進一步探討。導致相角跳的原因是系統與故障饋線阻抗比X/R不同。圖3給出了角跳變+45。的電壓暫降瞬時波形，故障后電壓超前故障前電壓；故障前電壓以虛線延續畫出。電壓

8、相量圖上， 相角跳變表現為復平面上的角度突變。0.5(nd)田出-0.5-1 012345時間（周期）2.4 波形起始點電壓暫降的波形起始點特征，定義為電壓暫降開始時刻基波電壓波形的相位角，對應 于短路故障發生時刻的角度。波形點起始點的量化需選取一個參考點，一般以基波電壓向上過零點為參考，如圖4。電壓暫降事件開始于暫降前最后一個向上過零點的一個周波，波形大約起始于275。，波形點在276 和280°之間。電壓披形的龜度（度）圖4暫降波形點變化2.5 三相特征三相系統內，電壓暫降作為一種電壓事件，存在三相特征。三相電壓暫降，尤其是三相不對稱電壓暫降，可通過對稱分量法獲得三相電壓暫降特征

9、，包括：特征電壓和PN （正負序）系數等特征。特征電壓（CharacteristicVoltage,CV ）是三相電壓暫降的重要特征。基于三相相電 壓，特征電壓定義為三個相電壓變換所得三個線電壓、三個去除零序分量后的相電壓的有效值最小的那個電壓。若三相電壓為碩）、為、四川零序分量為：去除零序分量后的三個相電壓為:%=匕%，%8）=匕（。一右（。（4）|匕0二匕一取。三個線電壓為；Lo=Fm（0=m） LW首頁上一頁123由式（4）、（5）可得6個電壓有效值，特征電壓為有效值最小的那個電壓。事實上，定義特征電壓的直接目的是分析和理解三相電壓暫降在系統內的傳播，因為 系統內的變壓器對系統內三相電壓有效值有影響，尤其是變壓器繞組的不同連接方式和中性點接地方式的影響。三相系統內的電壓暫降在不同聯接方式的變壓器原、副邊繞組的電壓變化有三類典型 情況：電壓相量不變；去除零序電壓；交換線電壓和相電壓。 可見，特征電壓考慮的問題是， 一個電壓暫降發生后， 經