新時期電壓暫降及短時中斷治理技術研究

摘要：隨著新能源大規模接入、電網負荷復雜化和分布式發電比例的持續提升，電能質量治理面臨新的技術挑戰，電壓暫降和短時中斷問題對電網運行提出更高要求。[A1]"分析電壓暫降和短時中斷的產生機制，在此基礎上，重點探討動態電壓恢復器（Dynamic Voltage Restorer，DVR）、靜止無功補償器（Static Var Compensator，SVC）、儲能系統等治理技術及其應用措施，有助于全面提升電壓暫降和短時中斷治理技術的實際效果。

關鍵詞：新時期 電壓暫降 電壓短時中斷 [A2]"治理技術

Research on Voltage Sag and Short-Term Interruption Governance Technology in the New Era

LI Guodong

State Grid Xuyi County Power Supply Company， Huaian， Jiangsu Province， 211700 China

Abstract： With the large-scale integration of new energy， the complexity of power grid loads， and the continuous increase in the proportion of distributed generation， the governance of power quality is facing new technological challenges， and the problems of voltage sag and short-term interruption pose higher requirements for the operation of the power grid. By analyzing the mechanisms of voltage sag and short-term interruption， and based on this， focusing on the treatment technologies and application measures of Dynamic Voltage Restorer （DVR）， Static Var Compensator （SVC）， energy storage system， etc.， it is helpful to comprehensively improve the practical effectiveness of voltage sag and short-term interruption governance technologies.

Key Words： New era; Voltage sag; Voltage short-term interruption; Governance technology[A3]

電壓暫降和短時中斷均是電力系統中常見的電能質量問題，其中，電壓暫降通常指電壓在短時間內（通常為幾百毫秒至幾秒鐘）下降至規定值以下的現象，短時中斷是指電力供應在幾毫秒到幾分鐘內的完全中斷^[1]。當上述兩種情況發生后，會對電力系統的穩定性與終端用戶的設備運行構成嚴重威脅，導致電力設備的保護性停運、生產線停滯、數據丟失等不良后果，進一步加劇經濟損失和安全隱患^[2]。隨著工業化進程加速和信息化技術廣泛應用，電力系統面臨越來越復雜的負載結構，大規模可再生能源接入和高效能設備對電能質量的高要求使電壓暫降和短時中斷問題更加突出。因此，與其相關的治理技術的發展已成為確保電力系統安全穩定運行、提升電能質量的關鍵環節。

1新時期電壓暫降和短時中斷原因分析

1.1 電壓暫降的原因分析

目前，造成電壓暫降的原因多與負荷波動、故障發生、電網結構等因素相關。啟動或停運電動機、冶金爐、沖擊負荷設備等大功率設備時，電力需求的劇烈變化會引起電網電壓短暫下降。數據顯示，當大功率設備（功率超過500 kW的電動機）啟停時，電壓下降幅度可達到10%～[A4]"20%，并可能持續1～2 s[A5]"^[3]。此外，當發生單相接地故障時，線路上的電壓可能會瞬時下降50%左右，并且在一定時間內無法恢復。

除上述原因外，電網結構設計和運行方式也是電壓暫降的重要原因。電網結構通常由主干網和支線網組成，當支線網負荷過重或存在供電半徑過長的情況時，電流損失和電壓衰減將加劇電壓暫降發生。

1.2短時中斷原因分析

與電壓暫降低相比，短時中斷是一種更為嚴重的電能質量問題。短路故障（如三相短路或單相接地短路）會引發系統瞬間失穩，進而導致供電中斷^[4]。此外，在檢測到電網故障后，電力設備的保護裝置會自動斷開電路，以防止故障擴展，這一過程中會產生短時中斷現象。約70%的短時中斷事件源自電網發生短路故障^[5]。在開關設備操作方面，變電站和配電網中的電氣設備（如斷路器等設備）故障也可能引發短時中斷。

2新時期電壓暫降和短時中斷治理技術

2.1零損耗深度限流技術

零損耗深度限流技術是一種基于超導限流器的電能質量控制方法，主要用于防范短路故障引發的短時中斷問題。該技術利用高溫超導材料的臨界電流特性，在短路電流超過閾值時，超導體瞬時轉變為高阻態，從而限制電流幅值并減少故障電流的沖擊，保護電網設備和用戶負荷。零損耗深度限流器通常由高溫超導線圈、冷卻系統和限流控制器組成，在正常運行狀態下幾乎不消耗能量，因此具有高效節能的優勢。在短路故障發生后，超導限流器能夠在2～5 ms[A6]"內將電流限制至額定值的50%左右，并在故障解除后自動恢復至低阻態^[6]。這種技術在減少故障沖擊、提高電網穩定性方面表現出色，尤其適用于高壓輸電線路和大型工業負荷場景。

2.2動態電壓恢復器技術

動態電壓恢復器（Dynamic Voltage Restorer，DVR[A7]"）技術是一種串聯型電能質量治理設備，能夠有效解決因短路故障、負荷波動等引起的電壓暫降問題^[7]。其主要工作原理是在檢測到電網電壓下降后，利用儲能裝置和逆變器快速注入補償電壓，使供電電壓恢復至額定水平。具體而言，DVR技術的關鍵在于實時檢測算法、快速觸發機制和高效逆變器設計。其中，實時檢測算法能夠在數毫秒內檢測電網電壓的異常，并通過數字信號處理技術判斷補償需求；逆變器則通過精確的脈寬調制控制生成補償電壓。

隨著新時期下的科技發展，DVR的響應時間通可以控制在[A8]"5～20[A9]" ms范圍內，進而有效消除90%以上的電壓暫降影響，適用于高敏感負荷的工業領域，如半導體制造、數據中心和精密機械加工等。此外，DVR還可以與儲能系統或分布式電源結合，進一步提升其對復雜負荷需求的適應性，在新型電力系統中扮演重要角色。

2.3靜止無功補償器與靜止同步補償器技術

靜止無功補償器（Static Var Compensator，SVC）和靜止同步補償器（Static Synchronous Compensator，STATCOM）技術也是[A10]"目前[A11]"治理電壓波動與暫降的重要技術手段。SVC技術主要是通過可控電抗器（Thyristor-Controlled Reactor，TCR）和可控電容器（Thyristor-Controlled Capacitor，TSC）的[A12]"協同工作，實現對無功功率的動態補償，從而穩定系統電壓。具體而言，當系統電壓降低時，SVC會通過投切TSC增加無功功率輸出，支撐電壓水平；當系統電壓升高時，SVC會通過調節TCR吸收無功功率，從而抑制電壓升高相關。相比之下，STATCOM是基于電壓源型逆變器技術，能夠更加精準地調節無功功率，且其補償能力不受電壓幅值限制，因此，其在低電壓或高負載情況下表現出更高的穩定性，適用于風電、光伏等分布式能源接入比例較高的場景。

2.4儲能系統技術

儲能系統作為一種新興的電能質量治理技術，在治理電壓暫降和短時中斷問題中起到輔助作用。其核心原理是通過快速調節電能的釋放與存儲，實現對電網電壓的動態穩定。儲能系統的主要構成部分包括儲能單元（如鋰離子電池、鈉硫電池或超級電容器）、電力變換器和控制系統。

當電網發生電壓暫降時，儲能系統能夠實時感知電壓下降幅度，并通過逆變器快速釋放儲存能量，將電網電壓恢復至額定水平。在短時中斷情況下，儲能系統可以充當備用電源，在斷電期間為負荷供電以維持關鍵設備連續運行。其響應時間通常在20～50[A13]" ms范圍內，能夠有效彌補電網短期內的能量缺口，避免因電壓異常而導致設備停運或生產中斷。此外，儲能系統可以與智能調度平臺聯動，通過優化充放電策略，實現電能在時間和空間上的動態分配，進一步提升電網的穩定性。當前，儲能技術已被廣泛應用于微電網、分布式發電系統與高敏感負荷的供電場景，并能與動態電壓恢復器、STATCOM等設備協同工作。

3新時期電壓暫降和短時中斷治理技術實施

3.1構建電能質量監測系統

構建覆蓋廣泛、響應迅速的電能質量監測系統，是提升電壓暫降和短時中斷治理技術實施效果的重要基礎。具體來講，可以結合現代化技術手段，通過全面布置智能電能表、高精度電壓傳感器和電能質量監測儀，實現對電網運行狀態的實時采集和分析。其中，重點需要關注電壓波動、短時中斷頻率、持續時間、故障恢復特性等關鍵指標，確保對電網中電壓異常情況的快速捕捉與識別。

通過大數據分析和機器學習算法的深度融合，可以高效處理海量監測數據，挖掘歷史運行模式，為電業異常趨勢的提前預警和異常點精準定位提供強有力的技術支持。在系統架構設計上，應采用分布式數據采集與集中處理相結合的模式，以毫秒級響應速度實現對電壓暫降和短時中斷事件的實時記錄，為后續補償裝置的響應提供關鍵數據支持。同時，在負荷變化劇烈或季節性電網波動較大的區域，可以增加監測密度，通過子區域聚類分析手段，優化電能質量治理技術的區域分布策略。

3.2加強技術人員的專業培訓

電壓暫降和短時中斷治理技術的高效實施離不開技術人員的專業支持與團隊協作。為確保治理技術的正確應用和維護效果，應從多個層面加強對技術人員的專業培訓與協同合作機制建設。

首先，應組織系統化的專業技術培訓，使技術人員深入掌握電壓暫降與短時中斷治理技術的理論基礎、應用流程與關鍵操作要點。例如：針對動態電壓恢復器等設備，重點培訓其運行原理、參數調整方法與應急處理方案。同時，加強對故障診斷、數據分析與電能質量監測技術的培訓，使技術人員能夠快速識別和應對電壓異常問題，提高現場響應效率。其次，建立多部門協同合作機制，促進不同技術團隊之間的信息共享與資源整合。具體來講，可以通過定期組織跨部門技術研討和案例分析活動，總結治理技術實施過程中的成功經驗和常見問題，進一步優化技術實施流程。最后，需要推動技術人員與科研機構、設備制造商的合作交流，及時了解電壓暫降和短時中斷治理領域的最新技術動態和研究成果，將新理論、新方法快速應用到實際工作中。

3.3推進技術標準化與多技術協同實施

推動治理技術的標準化與協同實施，是確保技術大規模推廣應用的重要保障。

在技術標準化方面，通過制定電壓暫降與短時中斷的技術評價指標體系，對治理效果進行量化評估。例如：制定電壓暫降恢復時間、電壓波動抑制率與短時中斷恢復時長的統一標準，確保不同類型的治理裝置在性能上能夠實現無縫銜接。此外，還需要對設備的響應時間、補償能力與容錯性能設定技術門檻，以規范市場中的設備質量，推動行業內設備的技術進步。在標準化工作中，還應關注不同區域電網的差異性需求。對于工業負荷集中的區域，應針對高靈敏度負荷制定更嚴格的電壓質量標準；在分布式能源接入比例較高的地區，應明確治理裝置對新能源波動的適應性指標，例如：制定針對分布式能源接入的諧波含量抑制率與動態無功調節能力標準，以增強標準的適用性和針對性。

在實施層面，可以采用多技術協同策略，將動態電壓恢復器、儲能系統、SVC、超導限流器等多種裝置進行系統化聯動，并通過智能調度平臺實現協調控制。例如：動態電壓恢復器與儲能系統的聯合應用可以在電壓暫降發生時迅速提供補償電壓，同時儲能裝置為負荷持續供電，進一步提升治理的連續性與穩定性。

4結[A14]"語

電壓暫降和短時中斷治理技術是保障電能質量與電網穩定性的核心環節，通過動態電壓恢復器、STATCOM、儲能系統、分布式電源協調控制等技術手段，有助于提升電網對異常電壓的快速響應能力與故障恢復能力。同時，在建立高效電能質量監測系統、優化設備配置、加強技術人員的專業培訓等措施下，能夠進一步增強治理技術實際應用效果。隨著智能電網與清潔能源接入規模的不斷擴大，治理技術將更加依賴于協同優化與創新升級。未來需進一步完善治理技術標準化體系，推動多技術協同發展。

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