[发明专利]三相电压暂降发生器

说明书

技术领域

本发明属于自动化技术领域，尤其涉及三相系统电压暂降发生装置及其电压暂降类型、跌落幅度、持续时间的形成方法，以及精确产生三相对称和不对称电压暂降的实现方法。

背景技术

电压暂降是指电压有效值在短时间、大幅度突然下降的事件。电网中某一处电力设施发生故障或负荷突然出现大的变化，都将导致整个电网出现大面积不同程度的电压暂降，并对用电设备以及电网本身造成不同程度的危害。

故障引起的电压暂降类型可以分为A、B、C、D、E、F、G共七类，其中A为三相短路故障引起的对称性电压暂降，C、D、F、G为短路故障引起的不对称性电压暂降，B和E为含有零序分量的不对称性电压暂降。电压暂降类型在电网中的传递主要受故障发生位置、故障类型、电网结构以及电力变压器的联结方式(例如星接或角接)等四方面因素的影响。电网故障传递到公共连接点(PCC)的不同类型、不同跌落深度以及不同持续时间的电压暂降事件，对同公共连接点(PCC)相连的电气设备的影响程度是完全不同的。

例如，当电压低于81％U_N时，可变程序控制器(PLC)停止工作；当电压低于60％U_N且持续时间超过240ms时，计算机的计算工作将会受到影响，造成损坏磁盘或数据丢失。根据美国电科院的统计，90％U_N以上的电能质量问题是由电压暂降(Voltage Sag)和电压凸起(Voltage Swel1)造成的，其中电压暂降为主要事故原因。

电压暂降问题日益尖锐和复杂，已引起各国专家和学者的广泛关注。国际电气与电子工程师协会和国际电工委员会权威机构相继制定了电压暂降相关国际标准：国际电工委员会电磁兼容(EMC)标准IEC 61000电磁环境部分(即：IEC 61000-2-8)描述了电压暂降、短时中断等电磁干扰现象，讨论了供电系统电压暂降、短时中断现象对接入系统的电气设备的影响；并制定了电气和电子设备的电压暂降、短时中断以及电压变化抗扰度等级、抗扰度试验和测量方法(即：IEC 61000-4-11：2004)。国际电气与电子工程师协会制订的IEEE Std1159-1995标准则根据电压扰动的频谱、持续时间、幅值变化等特征，对供电系统典型的电磁干扰现象进行了特征分类，为准确区分电压暂态现象提供了依据。我国现行的电气设备电压暂降、短时中断和电压变化抗扰度等级、抗扰度试验和测量方法的标准为GB-17626.11-2008，等同采用IEC 61000-4-11：2004。

目前国际标准和我国国家标准对电压暂降、短时中断的试验发生器的要求主要侧重点是：①试验发生器电压暂降输出能力；例如，80％U_N下输出20A，持续时间达到5s；70％U_N下输出23A，持续时间达到3s；40％U_N下输出40A，持续时间达到3s；②峰值冲击电流驱动能力；例如，发生器最大峰值电流驱动能力不必超过1000A(相对250V-600V电源)等；③相位角的设定从0-360°，即电压暂降可以在电源电压的任意相位角上开始和停止。而对于三相系统的电压暂降试验的要求较简单，例如，对于具有中线的三相系统，只要求模拟和测试各相对中线的电压暂降和相与相之间的电压暂降，每次相线对中线的试验只对其中的一相进行；每次相线对相线的试验只对其中的一相进行；而对于不具有中线的三相系统，只要求模拟和测试相与相之间的电压暂降，每次相线对相线的试验只对其中的一相进行，其结果是：目前电压暂降试验发生器普遍只具有上述B、C两类电压暂降类型的模拟能力，从而忽视了对A、D、E、F、G等其它五类电压暂降类型的模拟生成及其对同公共连接点(PCC)相连的电气设备的影响的试验分析。

关于电压暂降问题理论研究的状况是：目前，国内外科技者研究了电压暂降分类以及变压器间的传递规律、电压暂降分析方法和检测方法、感应电机起动、负荷变化引起的电压暂降对电能质量的影响、抑制电压暂降的方法、模拟电压暂降过程试验的方法、电子设备电源电压暂降、短时中断抗扰性标准测试与改进等方面，但针对三相系统电压暂降的形成方法，以及精确产生三相对称和不对称电压暂降的实现方法的研究未见报道。

综上所述，现有的三相电压暂降发生器，也被称为三相电压暂降模拟器或电压暂降试验发生器，在电压暂降形成方法，生成电压暂降事件的准确程度以及试验测试的适用范围等方面还存在不足，具体表现为：

1.缺乏系统性的、针对三相故障电压暂降事件的形成方法，以及精确产生三相对称和不对称电压暂降事件的实现方法。