基于敏感用户的电压暂降治理设备控制策略

王晓颖，韦铁权

（广州风神汽车有限公司郑州分公司动力科，河南郑州 450000）

0 引言

随着经济活动不断发展，城市建设规模逐步扩大，各行业的用电量在持续增长的同时，电气化也得到相应的发展，在电气化行业不断发展的过程中，出现越来越高科技新技术，得到大企业用户们的青睐，虽然这些设备的使用效率非常高，但他们对于电源特性变化的敏感度也很高，会对所有类型的电源造成极大的影响，尤其是大工业企业需要稳定可靠的电能质量保证生产过程连续，以确保各项产品品质及生产过程成本达标。各国研究学者对电压暂降设备进行一系列的实验探索，希望可以使得控制策略更加的完善，并从根本上解决电压暂降的稳定性发展等问题。电能质量问题，是电力系统的主要研究方向，其中电压暂降是电力系统运行过程中，发生最频繁的电能质量问题。进而为了使得整个敏感用户的电压暂降治理设备的有效性问题，得到更加有效的解决。必须使得各大治理设备的实际意义与作用得到全面有效的提升，从而提高整个应用过程中的性能与效率。

1 影响电压暂降的主要因素分析

随着电力电子技术的发展，直流系统在配电网络的应用加强，电力质量管理设备的应用，也已经在基于电力电子技术上成为当今电网运行的主流。电压暂降的发生，是偶然中以及持续很短的时间内发生的。通常情况下，很难满足上述用户的电能质量需求，一般都只有通过网络结构和运行方式，来对现有的网络进行分销。所以，此时必须采取一些相应的特殊措施，来解决此现象。

首先，直流系统能够直接的隔离或控制各种故障的发生，比如：当交流系统出现短路或者是不平衡的现象发生，就会直接引起电压暂降，需要提高敏感负荷的电能质量。其次，电压源转换器通常都是基于d-statcom 和DVR，来实现快速无功补偿的，并以提高整个配电网的电压水平为主。同时，它还能够抑制电压波动引起的大规模，可再生能源的并网操作。基于此，研究电压暂降控制设备，需要依据新的电力电子装置，并且具有广阔的应用前景，满足工业配电网络对电能质量的高需求。而最终真正影响电压暂降的主要因素，则是以下2 点。

（1）大型电机启动导致电压暂降。通常情况下，因为大型电机的起动电流，导致线路的电压暂降不断的增大，而负载侧电压不断的减小。因为，在正常情况下，一般电机的启动电流控制在5～8 倍的额定电流和功率中。所以，只要一旦超过了，就会直接影响到附近的敏感负载电压。另外，变压器容量的大小，也是能够感应到电机的，如果一旦启动成功，那就会直接导致一个大电压凹陷。如果电压凹陷的严重程度与感应电机的参数和系统网络的等效阻抗有关。那么，势必将会引起电压凹陷的一个大型感应电动机出现相同的振幅，而通常情况下，只要＞0.85 pu，凹陷的复苏过程就会变得平滑，且不会突然出现变化。因此，可以从中看出，电压暂降的严重程度，由感应电机的启动电流、变压器的剩余容量和系统的等效阻抗决定。

（2）远端网络短路故障导致电压暂降。多数的电力系统电压下降，是因为受到相近或相邻远程网络短路故障引起，其中距离故障点越近电压暂降的程度越深，距离故障点越远电压暂降程度越浅，遭受损失较小。其主要原因也是在通常情况下，故障点出现短路情况时，断路器从接到跳闸命令至电弧熄燃时间过程需要40～140 ms，在此时间内故障点网络电源侧将出现同等及以上时间的电压暂降出现，相邻的或相近的负荷将受到影响，并且还需要3～6 周期的瞬时保护断路器完全开放后，才能持续时间与保护设置。

2 电压暂降治理设备控制策略研究

（1）以STATCOM 基本原理为主来进行研究。STATCOM 的基本拓扑结构，主要分为电压源型和电流源型两种，而直流侧分别又采用电容或者电感两种形式。电压源型STATCOM 具有损耗小、直流侧电容抑制器件过电压、应用广泛等特点。拓扑结构如图1 所示。

STATCOM的控制方法，主要以电流控制、间接电流控制为主。通常情况下，直接电流控制是通过控制换流器输出电流的幅值及相位，以稳定接入电压为主。而间接电流控制，则是通过控制换流器输出电压的幅值及相角，达到无功功率的目标。

图1 STATCOM 的基本拓扑结构

（2）控制策略分析。STATCOM 控制变量，一般主要是相位角和周期PWM 波的输入，根据不同的控制变量，把STATCOM 控制策略分为单变量控制和双变量控制。对于控制策略方面，则采用的无功以及成正比的特性来控制无功功率。基于此，PWM 占的空比就应该保持不变，并且应该通过并联电源，使直流电压保持恒定，最后通过控制PWM 占空比，控制逆变器电压的幅值，直到控制无功功率的目的达到后，再通过控制PWM 占空比来控制逆变器电压幅值和稳定的直流侧电压。一般情况下，STATCOM 调制模式，还可分为磁滞控制模式和三角波比较法。一方面用来实时控制，基于其反应快，又不需要载体，且还含有特定频率的输出电压暂降分量，所以，电流跟踪误差的范围也就成为了固定的，其控制速度还快，灵敏度也高，能真正的满足用户的要求。

3 结束语

随着社会经济的不断发展，独立电力系统的稳定性逐渐得到人们的高度重视。通过对某IPS 运行全过程的实测数据的分析和比较后，能够看出，以典型负荷特性为依据建立的负荷模型，是可以用于模拟具体IPS 供电，母线上的电压和电流波形暂态过程中的，同时还能有效反映出其冲击、脉动等特性。可以看出这两者，对系统的影响有很大的不同。但就近年的实际情况来看，其在工作的过程中仍存在有许多的问题。因此，为了避免因电压暂降，导致电力系统受到影响，应该重点做好电力系统的控制，其次，相关人员还需要对其加大研究力度，并采取科学合理的措施来解决该问题。