基于敏感用戶的電壓暫降治理設備控制策略

王曉穎，韋鐵權

（廣州風神汽車有限公司鄭州分公司動力科，河南鄭州 450000）

0 引言

隨著經濟活動不斷發展，城市建設規模逐步擴大，各行業的用電量在持續增長的同時，電氣化也得到相應的發展，在電氣化行業不斷發展的過程中，出現越來越高科技新技術，得到大企業用戶們的青睞，雖然這些設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，尤其是大工業企業需要穩定可靠的電能質量保證生產過程連續，以確保各項產品品質及生產過程成本達標。各國研究學者對電壓暫降設備進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定性發展等問題。電能質量問題，是電力系統的主要研究方向，其中電壓暫降是電力系統運行過程中，發生最頻繁的電能質量問題。進而為了使得整個敏感用戶的電壓暫降治理設備的有效性問題，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

隨著電力電子技術的發展，直流系統在配電網絡的應用加強，電力質量管理設備的應用，也已經在基于電力電子技術上成為當今電網運行的主流。電壓暫降的發生，是偶然中以及持續很短的時間內發生的。通常情況下，很難滿足上述用戶的電能質量需求，一般都只有通過網絡結構和運行方式，來對現有的網絡進行分銷。所以，此時必須采取一些相應的特殊措施，來解決此現象。

首先，直流系統能夠直接的隔離或控制各種故障的發生，比如：當交流系統出現短路或者是不平衡的現象發生，就會直接引起電壓暫降，需要提高敏感負荷的電能質量。其次，電壓源轉換器通常都是基于d-statcom 和DVR，來實現快速無功補償的，并以提高整個配電網的電壓水平為主。同時，它還能夠抑制電壓波動引起的大規模，可再生能源的并網操作。基于此，研究電壓暫降控制設備，需要依據新的電力電子裝置，并且具有廣闊的應用前景，滿足工業配電網絡對電能質量的高需求。而最終真正影響電壓暫降的主要因素，則是以下2 點。

（1）大型電機啟動導致電壓暫降。通常情況下，因為大型電機的起動電流，導致線路的電壓暫降不斷的增大，而負載側電壓不斷的減小。因為，在正常情況下，一般電機的啟動電流控制在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載電壓。另外，變壓器容量的大小，也是能夠感應到電機的，如果一旦啟動成功，那就會直接導致一個大電壓凹陷。如果電壓凹陷的嚴重程度與感應電機的參數和系統網絡的等效阻抗有關。那么，勢必將會引起電壓凹陷的一個大型感應電動機出現相同的振幅，而通常情況下，只要＞0.85 pu，凹陷的復蘇過程就會變得平滑，且不會突然出現變化。因此，可以從中看出，電壓暫降的嚴重程度，由感應電機的啟動電流、變壓器的剩余容量和系統的等效阻抗決定。

（2）遠端網絡短路故障導致電壓暫降。多數的電力系統電壓下降，是因為受到相近或相鄰遠程網絡短路故障引起，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，在此時間內故障點網絡電源側將出現同等及以上時間的電壓暫降出現，相鄰的或相近的負荷將受到影響，并且還需要3～6 周期的瞬時保護斷路器完全開放后，才能持續時間與保護設置。

2 電壓暫降治理設備控制策略研究

（1）以STATCOM 基本原理為主來進行研究。STATCOM 的基本拓撲結構，主要分為電壓源型和電流源型兩種，而直流側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、直流側電容抑制器件過電壓、應用廣泛等特點。拓撲結構如圖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，達到無功功率的目標。

圖1 STATCOM 的基本拓撲結構

（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 占的空比就應該保持不變，并且應該通過并聯電源，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到后，再通過控制PWM 占空比來控制逆變器電壓幅值和穩定的直流側電壓。一般情況下，STATCOM 調制模式，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 結束語

隨著社會經濟的不斷發展，獨立電力系統的穩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據的分析和比較后，能夠看出，以典型負荷特性為依據建立的負荷模型，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過程中的，同時還能有效反映出其沖擊、脈動等特性。可以看出這兩者，對系統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，導致電力系統受到影響，應該重點做好電力系統的控制，其次，相關人員還需要對其加大研究力度，并采取科學合理的措施來解決該問題。