电力系统电压突降的预测分析
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作者: 刘东
摘 要 本文有效结合与联系电力系统在运行的过程中电压发生突降现象，在采用相关理论方法分析电压突降预测的方法以及算法的基础上，推出了采用分层思想预测复杂电力系统的电压突降现象。
关键词 电力系统；电压突降；预测
中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)122-0197-01
电压突降的概念是持续时间最短为半周波，最长为1 min的电压值瞬间下降的现象。电压突降是判断电能质量好坏的一个重要方面，随着当今科学技术的不断发展，各种先进的灵敏设备被不断的开发出来，一旦发生电压突降，就会导致这部分设备运行终端或者错误运行，从而造成不可估量的损失。所以，有必要采取各种措施探究其发展规律，之后采取相应的解决办法来减少或者避免电压突降的发生，即电压突降预测。
1 电压突降预测的基本原理
电压突降预测的基本原理是通过电压突降幅度的计算、对于突降持续时间的运算和针对突降发生次数的计算三个步骤来显示电压突降的可能发生的次数和发生时的持续时间。
1.1 预测中突降幅值的计算
通过电力系统故障的相关计算理论可以有效解决电压突降相关的计算问题，在具体的预测计算过程中，适当忽略电压在突降中的暂态过程，在幅值的选择上采用最低电压。当然，这些计算过程都收在满足一定精度的前提下进行的。
而在较为完整的计算过程中，还需要考虑到多种因素的作用，比如：三相故障，两相短路、单相接地、两相短路接地故障，和故障前电压、故障点阻抗值等。
1.2 预测中突降持续时间的计算
在预测突降持续时间的计算中，要考虑到该时间是由故障电流被保护设备切断的时间来决定的，因此，在相关预测时间计算的过程中，要合理依据网络保护设备的详细数据和配置，结合动作时间，来对故障电流的可持续时间进行预估，也就是预测电压突降的可持续时间。
1.3 预测某幅值电压突降的发生次数（频率）
本文以10 kV的配电网络作为例子分析和说明电压突变的预测过程。根据某配电网络设计，使用电势为1.0 p.u.阻抗为j0.5的电势源进行替代，在F1之路上面分布的负荷点即我们需要关心的负荷，F2馈线的长度为12 km，标幺值电抗为0.4 p.U./km。我们假设的前提是即发生三相短路故障，馈线的相关故障率为0.15次/km・年。
根据相应的计算原理和方法，我们可以在平行馈线上分别寻找40％、50%、60％、70％、80％、90％突降幅值所对应的故障点的位置。分别是距离母线1为0.83 km、1.25 km、1.88 km、2.90 km、5.00 km、11.25 km的点，可以依此将它们标记为a-f。我们可以看到，在a点对应的电压突降的幅度值为40%，如果从a点到母线1之间的任意一个点出现三相短路的状况时，那么其负荷点产生的电压突降现象为40%以上，馈线故障率为0.15次/ km年，便可得负荷点40%以上的电压突降每年约发生0.83×0.15次。
我们可以采用相同的理论和计算方法，计算出在50％-90％之间发生突降幅值的次数。总体预测结果详见表1。
2 电力系统实用预测方法
要提高运算的效率和客观性，就要面向整个电力网络进行运算和预测。如果对于相对比较发杂的电力网络，其网络系统由多电压等级构成，那么在运算和预测的过程中就要对上文阐述的原理进行扩展。
我们可以采用以下步骤对任何网络电力系统进行预测。
1）要根据电压的不同等级，把复杂的网络系统分为若干层，将具有不同的电压等级的网络分配在相应的不同平面上，每层之间都有变压器进行联系，因此，在分层之后，整个网络系统的结构和功能并未发生变化。在进行合理分层之后，每层中的输电网络的参数基本类似，而且被均匀分布。而且由于在每一层中，各类故障的故障率相同，就可以用距离乘以故障率来预估突降发生的次数。
2）对每一层分别进行计算，根据实际情况和需要将突降幅值以区间的方式进行划分，比如可以分为0.6、0.6-0.75、0.75-0.85、0.85-0.9几个区间。按照区间的方式进行分类，并别对于每一类的结果，要能够估计出负荷点和他们之间的平均距离，查的相应层输电线路每种故障对应的故障率，乘以估计距离。
3）在经过分层计算之后，综合各层运算所得的结果，此时，关于配电网络电压突降可能发生次数的计算到此结束。之后要对相关电力设备在运行中的故障率进行分析和统计，以变压器为例，使用上文中的系统短路的相关计算程序计算每个变压器在发生故障时相关负荷点得突降幅度值，将结果进行区间分类。
3 电压突降预测作用
根据以上所论述的相关理论，可以看出，只要根据网络故障率以及网络组成结构，同时有效结合相关的短路计算程序就可以完整和精确的预制网络电压突降的发生规律，对于广大用户来说，这无疑是一个有效地工具，可以帮助他们检测网络结果对于电压突降的影响。用户可以根据自身需求，以及自身设备的特点，有效运用电压突降的预测方法，在引入电源的过程中合理分配方向，使得由于电网故障造成的电压突降被控制在合理的范围内，保证企业的相关效益不受损害。作为供电企业来说，在进行电网的相关改造和规划过程中，要将对于电压突降的预测结果作为衡量供电企业经济值的一个重要因素。
4 结束语
在本文中所运用的相关理论和计算方法的主要面向对象是电力系统，所预测的对象是由电网系统故障所引起的电压突降，根据对比，运用本文中方法的预测结果同用户使用专用变一次侧监测得到的结果是一样的。而且，该预测方法基本可以通过计算机程序来进行运算，不但可以节约大量的人力，还可以保证数据的准确性。
参考文献
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