汪 清，游奕弘，趙譽(yù)洲，朱明星，焦亞東，高 敏

暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)引發(fā)電壓變動(dòng)對(duì)閃變檢測(cè)的影響

汪 清1，游奕弘1，趙譽(yù)洲1，朱明星2，焦亞東2，高 敏2

(1.南方電網(wǎng)公司新型智慧城市高品質(zhì)供電聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(深圳供電局有限公司)，廣東 深圳 518020；2.安徽大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院，安徽 合肥 230601)

隨著電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的深入，IEC規(guī)定的數(shù)據(jù)標(biāo)記已不能應(yīng)對(duì)暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)在傳播過程中引發(fā)的電壓變動(dòng)對(duì)閃變檢測(cè)的不利影響，給閃變?cè)炊ㄎ环矫娴募夹g(shù)監(jiān)督工作帶來巨大挑戰(zhàn)。針對(duì)該現(xiàn)狀定義了暫態(tài)電壓變動(dòng)并給出刻畫其電壓均方根值形狀的特征量，而后基于IEC閃變儀分析各特征量變化對(duì)閃變檢測(cè)結(jié)果的影響特性及程度，實(shí)現(xiàn)考慮背景的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變水平的量化，給出幅值差的限值建議，并通過實(shí)例驗(yàn)證。最后面向不同場(chǎng)景在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)長時(shí)閃變?cè)纶厔?shì)數(shù)據(jù)分布特征，提出應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)準(zhǔn)則的四分位數(shù)判別方法，分析結(jié)果表明了該方法的有效性，為暫態(tài)電壓變動(dòng)造成閃變超標(biāo)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)快速篩查提供可選方法。

暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)；暫態(tài)電壓變動(dòng)；特征量；閃變；四分位數(shù)法

0 引言

電力系統(tǒng)中各種電能質(zhì)量擾動(dòng)可分為穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)[1-7]，后者具有發(fā)生隨機(jī)性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短和幅值突變劇烈的特性，對(duì)依托自動(dòng)化和電力電子技術(shù)的各種新型設(shè)備的影響最為突出[8-9]，其中電壓暫降和暫升作為重點(diǎn)研究對(duì)象，在特征提取、檢測(cè)、識(shí)別與溯源[10-15]，敏感設(shè)備耐受力[16-18]，傳播規(guī)律與凹陷域[19-20]等方面都取得較多的成果。

對(duì)于暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)監(jiān)測(cè)方面的研究不多，且集中在考慮成本、數(shù)據(jù)冗余及監(jiān)測(cè)盲區(qū)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)優(yōu)化配置方面[21-22]，鮮有涉及暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)對(duì)其他穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)影響方面的研究。盡管標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-30[23]給出了數(shù)據(jù)“標(biāo)記”的規(guī)定，來避免暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)(電壓暫降、暫升及中斷)數(shù)據(jù)在穩(wěn)態(tài)電能質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)過程中被重復(fù)使用，消除測(cè)量結(jié)果的不可靠性。但隨著各省級(jí)電力公司電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)投資建設(shè)范圍的不斷擴(kuò)大，當(dāng)電網(wǎng)中某處發(fā)生暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)時(shí)，其沿著輸電線路和變壓器向外圍不斷衰減傳播的過程將被多個(gè)不同位置的監(jiān)測(cè)終端記錄到，其中必然存在測(cè)量電壓未達(dá)到閾值的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，導(dǎo)致“標(biāo)記”功能的失效，而同時(shí)段內(nèi)這些監(jiān)測(cè)點(diǎn)閃變的測(cè)量也出現(xiàn)了異常偏大甚至超標(biāo)的情況，說明兩者之間存在某種關(guān)聯(lián)性。實(shí)際上，該問題已在監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布密度較高的局部地區(qū)多次出現(xiàn)，這給閃變?cè)吹亩ㄎ患柏?zé)任劃分帶來困擾，應(yīng)該引起足夠的重視。

實(shí)際上，國外電能質(zhì)量研究領(lǐng)域已經(jīng)認(rèn)識(shí)到該問題，在標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-30中定義快速電壓變動(dòng)(Rapid Voltage Change, RVC)指標(biāo)來包含這一現(xiàn)象。文獻(xiàn)[24-25]基于IEC閃變儀的原理，開展了RVC事件與閃變之間相關(guān)性研究，并結(jié)合一些電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行論證，結(jié)果表明RVC對(duì)閃變具有顯著影響。IEC和EN的標(biāo)準(zhǔn)也初步開始限制RVC的數(shù)量和大小，用以控制電網(wǎng)系統(tǒng)的兼容性，進(jìn)而減少其對(duì)閃變的影響[26]。但該指標(biāo)還未得到國內(nèi)相關(guān)研究者的重視，僅有少數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)解讀[27]。

面對(duì)國內(nèi)相關(guān)指標(biāo)及研究的缺失，本文首先定義暫態(tài)電壓變動(dòng)來表示暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)的這種影響，并給出刻畫其電壓均方根值形狀的特征量。而后基于IEC閃變儀分析各特征量變化對(duì)閃變檢測(cè)結(jié)果的影響特性及程度，實(shí)現(xiàn)考慮背景的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變水平的量化，給出幅值差的限值建議，并通過實(shí)例驗(yàn)證。最后面向不同場(chǎng)景在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)長時(shí)閃變?cè)纶厔?shì)數(shù)據(jù)分布特征，提出應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)準(zhǔn)則的四分位數(shù)判別方法，以實(shí)現(xiàn)因暫態(tài)電壓變動(dòng)造成閃變超標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的快速篩查，對(duì)彌補(bǔ)當(dāng)前在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的缺陷，減小閃變?cè)炊ㄎ桓蓴_具有重要意義。

1 暫態(tài)電壓變動(dòng)的定義與特征

暫態(tài)電壓變動(dòng)指由電壓暫降、暫升及中斷等暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)在傳播過程中引起的電力系統(tǒng)中某點(diǎn)的半波刷新電壓均方根值處于0.9～1.1 p.u.內(nèi)的現(xiàn)象，彼此關(guān)系如圖1所示。暫態(tài)電壓變動(dòng)一般由電網(wǎng)短路故障和負(fù)荷沖擊(如電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、電容器組投切及變壓器空載合閘等)造成[28]。

圖1 暫態(tài)電壓變動(dòng)定義

在工頻為0、相電壓為m的交流系統(tǒng)中，發(fā)生單次暫態(tài)電壓變動(dòng)的典型數(shù)學(xué)模型可用式(1)表示。

其中，

圖2 電網(wǎng)短路故障引起的暫態(tài)電壓變動(dòng)示意圖

綜上所述，暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)引發(fā)的暫態(tài)電壓變動(dòng)可以通過控制電壓幅值差、變化率、間隔時(shí)間、變動(dòng)方向來刻畫其電壓均方根值的形狀。

2 暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)閃變檢測(cè)的影響

2.1 IEC閃變檢測(cè)方法

閃變是衡量特定頻率、幅值的電網(wǎng)電壓波動(dòng)引起的燈光變化對(duì)人視感產(chǎn)生影響的參數(shù)，為量化該指標(biāo)，IEC 61000-4-15標(biāo)準(zhǔn)[29]建立了以白熾燈為參考的燈-眼-腦模型，進(jìn)而確定了閃變儀的組成功能模塊及各模塊設(shè)計(jì)規(guī)范，如圖3所示[30-33]。

圖3 IEC閃變儀結(jié)構(gòu)

模塊1基于半波有效值來適配調(diào)整(縮放)輸入電壓。模塊2、3、4組成燈-眼-腦環(huán)節(jié)的模擬部分，其中模塊2采用平方檢測(cè)法，測(cè)出調(diào)制工頻的電壓波動(dòng)，模擬白熾燈的行為。模塊3由提取引起閃變頻率成分的0.05～35 Hz帶通濾波器和模擬人眼對(duì)燈光變化反應(yīng)的視感度加權(quán)濾波器組成。模塊4模擬了人腦中視覺神經(jīng)對(duì)眼睛看到的反映和記憶效應(yīng)，其中平方是為了模擬人腦的非線性反映過程，一階低通濾波器是為了模擬人腦對(duì)視覺感知的記憶效應(yīng)，最終輸出瞬時(shí)閃變值inst，其單位值對(duì)應(yīng)于人類閃變可感知度閾值，即有50%的人會(huì)感知到這種閃變水平，但在時(shí)間角度，這不代表不可容忍。

IEC給出兩個(gè)不同的觀察時(shí)段(10 min和2 h)內(nèi)累積的inst，來反映短時(shí)閃變嚴(yán)重程度(短時(shí)閃變，st)和長時(shí)閃變嚴(yán)重程度(長時(shí)閃變，lt)，在模塊5中實(shí)現(xiàn)。首先對(duì)10 min內(nèi)的inst做分級(jí)統(tǒng)計(jì)(不小于64級(jí))，獲得各級(jí)inst的概率分布直方圖，通過累加計(jì)算得到累積概率函數(shù)(CPF)曲線，然后按照表1取CPF曲線上不同時(shí)間百分位數(shù)處經(jīng)平滑處理的瞬時(shí)閃變值P及其對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)k，按式(3)計(jì)算st。

表1 加權(quán)系數(shù)及對(duì)應(yīng)時(shí)間百分位數(shù)處瞬時(shí)閃變值

2.2 暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)瞬時(shí)閃變檢測(cè)的影響特性分析

在Matlab/Simulink中按圖3建立閃變檢測(cè)仿真模型，進(jìn)行不同電壓幅值差、變化方向、變化率及間隔時(shí)間的暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)閃變檢測(cè)影響的定性分析，因暫態(tài)電壓變動(dòng)的短時(shí)突然性，故采用inst指標(biāo)的變化情況來描述其影響特性，結(jié)果如圖4所示。

圖4 暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)瞬時(shí)閃變的影響特性

由圖4可以看出：

1) 暫態(tài)電壓變動(dòng)幅值差的大小影響著inst，幅值差越大對(duì)應(yīng)的inst曲線最大值越大。需要注意，盡管inst曲線上升最大值取決于電壓幅值差的變化，但其下降則由燈-眼-腦模型函數(shù)的記憶效應(yīng)決定，因此，inst曲線始終具有相同的下降趨勢(shì)。

2) 在相同初始電壓和幅值差的情況下，電壓向上變動(dòng)時(shí)對(duì)應(yīng)的inst最大值大于向下變動(dòng)。

3) 暫態(tài)電壓變動(dòng)的變化率也是影響inst的重要因素，在相同的電壓幅值差情況下，電壓變化率越大，對(duì)應(yīng)inst曲線最大值越大，同時(shí)達(dá)到最大值的時(shí)間也越短。

4) 兩個(gè)連續(xù)的暫態(tài)電壓變動(dòng)(先向下后向上)在不同間隔時(shí)間下影響情況不同。當(dāng)兩個(gè)暫態(tài)電壓變動(dòng)之間時(shí)間足夠長，即間隔時(shí)間大于等于臨界時(shí)間，則對(duì)inst的影響將分離；當(dāng)兩個(gè)暫態(tài)電壓變動(dòng)之間時(shí)間足夠接近，即間隔時(shí)間小于臨界時(shí)間，則對(duì)inst的影響將疊加。而臨界時(shí)間由人腦的記憶效應(yīng)決定，IEC標(biāo)準(zhǔn)以時(shí)間常數(shù)為0.3 s的一階低通濾波器來模擬該過程，故臨界時(shí)間約為4倍的時(shí)間常數(shù)，即1.2 s。相同幅值差條件下，間隔時(shí)間越短，inst曲線最大值越大。

不難發(fā)現(xiàn)，刻畫暫態(tài)電壓變動(dòng)的特征量的變化從數(shù)量大小和時(shí)間長短維度對(duì)inst產(chǎn)生不同規(guī)律的綜合影響。而以inst為基礎(chǔ)，通過不同時(shí)間累積而來以反映閃變嚴(yán)重程度的st和lt也必然受到不可忽視的影響。

2.3 暫態(tài)電壓變動(dòng)特征量影響敏感度分析

考慮到閃變的大小與電壓變化相對(duì)值有關(guān)，故以230 V、50 Hz電壓為例，在10 min內(nèi)通過控制單一暫態(tài)電壓變動(dòng)特征量的方式進(jìn)行敏感度仿真。間隔時(shí)間可參照電壓暫降持續(xù)時(shí)間范圍來確定，不超過60 s，具體的仿真取值見表2。當(dāng)對(duì)某項(xiàng)特征量進(jìn)行仿真時(shí)，其他變量按默認(rèn)值設(shè)置。特別注意在計(jì)算lt時(shí)，非暫態(tài)電壓變動(dòng)發(fā)生時(shí)段的st取0。

表2 暫態(tài)電壓變動(dòng)特征量仿真取值

圖5(a)表明，短時(shí)閃變st和長時(shí)閃變lt(簡稱閃變值)隨著暫態(tài)電壓變動(dòng)的幅值差增大而線性增大，同時(shí)向上變動(dòng)大于向下變動(dòng)的結(jié)果。圖5(b)顯示暫態(tài)電壓變動(dòng)的變化率增大，閃變值跟隨增大，但不同變化率區(qū)間對(duì)閃變值的影響程度各異，變化率小于200%/s時(shí)影響最為顯著，閃變值快速增大，變化率在200%/s～500%/s區(qū)間的影響次之，當(dāng)變化率大于500%/s后影響影響較小，閃變值增大緩慢，詳情見表3。

圖5 暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)閃變影響敏感度

表3 不同變化率區(qū)間對(duì)應(yīng)的閃變值增加情況

間隔時(shí)間對(duì)閃變值的影響是非線性的，見圖5(c)，隨著間隔時(shí)間的增大，閃變值先增大后減小，該結(jié)果與圖4(d)中的疊加特性相關(guān)，仿真條件下，最大值出現(xiàn)在0.3 s處，臨界時(shí)間(1.2 s)后兩個(gè)暫態(tài)電壓變動(dòng)的影響分離，結(jié)果趨于穩(wěn)定。最大值和穩(wěn)定值間Dlt不超過0.076(相對(duì)量為8.56%)，相對(duì)幅值差和變化率的影響程度較小。

3 考慮背景的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起的閃變水平及限值建議

3.1 暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變水平量化分析

為保證供電末端電壓偏差滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，并減小電壓暫降的影響，實(shí)際電網(wǎng)電壓運(yùn)行水平通常高于標(biāo)稱值。在此背景下，暫態(tài)電壓變動(dòng)的最嚴(yán)重情況是由1.1 p.u.跌落至0.9 p.u.，因此幅值差上限為系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的20%。同時(shí)根據(jù)變化率的定義，在半波刷新均方根(工頻50 Hz系統(tǒng)半周波為0.01 s)計(jì)算方式下，幅值差決定了變化率的范圍，彼此關(guān)系滿足≤D×100，即幅值差確定的情況下，變化率最大值也確定。綜合暫態(tài)電壓變動(dòng)在間隔時(shí)間D= 0.3 s處閃變值最大及幅值差與變化率越大對(duì)閃變檢測(cè)影響越大的結(jié)果，仿真考慮不同背景閃變水平下，不同幅值差的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起的閃變最嚴(yán)重情況，來量化其引起閃變水平。仿真時(shí)，設(shè)置背景閃變值在任意時(shí)刻均相等，則根據(jù)式(4)、式(5)推算此背景水平下的inst，再與暫態(tài)電壓變動(dòng)引起的inst按時(shí)間順序進(jìn)行算術(shù)疊加，仿真結(jié)果如圖6所示。

圖6 考慮背景的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變水平

考慮背景閃變影響下，單次典型暫降過程，所引起的暫態(tài)電壓變動(dòng)最大可造成1.81～1.91內(nèi)的lt。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 12326-2008 電能質(zhì)量電壓波動(dòng)和閃變》的規(guī)定：≤110 kV系統(tǒng)，lt限值為1；＞110 kV系統(tǒng)，lt限值為0.8，說明暫態(tài)電壓變動(dòng)可以引起超過限值的閃變。若2 h內(nèi)暫態(tài)電壓變動(dòng)產(chǎn)生多次，則lt可達(dá)到更高水平，但暫態(tài)電壓變動(dòng)屬于暫態(tài)事件，根據(jù)調(diào)研可知單個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)處每天發(fā)生概率不高于4%[10]，其短時(shí)間內(nèi)多次發(fā)生概率將更低。假設(shè)2 h內(nèi)有3個(gè)10 min時(shí)段發(fā)生了暫態(tài)電壓變動(dòng)事件，其發(fā)生概率最高為0.0064%，更高的發(fā)生次數(shù)可認(rèn)為是小概率事件，則此時(shí)仿真得到的長時(shí)閃變值甚至可達(dá)2.60～2.69。

3.2 限值建議

可通過閃變限值來管理暫態(tài)電壓變動(dòng)，通過限制幅值差來控制其影響，故在暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變水平量化仿真條件下，取出不同條件下引起閃變達(dá)到限值處所對(duì)應(yīng)的幅值差，結(jié)果如表4所示。

表4 閃變限值對(duì)應(yīng)暫態(tài)電壓變動(dòng)幅值差

注：為2 h內(nèi)發(fā)生暫態(tài)電壓變動(dòng)的10 min時(shí)段個(gè)數(shù)。

不難發(fā)現(xiàn)，隨著背景閃變水平的提升(不超過限值)及長時(shí)閃變觀察時(shí)段內(nèi)發(fā)生暫態(tài)電壓變動(dòng)的10 min時(shí)段個(gè)數(shù)增加，引起閃變超標(biāo)的暫態(tài)電壓變動(dòng)幅值差越小。當(dāng)背景l(fā)t≤0.4時(shí)，引起閃變超標(biāo)的幅值差變化范圍??；當(dāng)背景l(fā)t＞0.4時(shí)，引起閃變超標(biāo)的幅值差變化范圍大。為合理最大化限值的適用范圍并簡化其應(yīng)用條件，故以背景l(fā)t=0.4為界限，將≤110 kV系統(tǒng)的背景l(fā)t劃分為[0,0.4]和(0.4,0.9)區(qū)間，將＞110 kV系統(tǒng)的背景l(fā)t劃分為[0,0.4]和(0.4,0.7]區(qū)間，對(duì)不同區(qū)間給出不同限值建議。具體地，根據(jù)表4取小于上述背景l(fā)t劃分區(qū)間上限值且=3所對(duì)應(yīng)的幅值差，并在此值基礎(chǔ)上降低0.1%的絕對(duì)量作為最終限值，該絕對(duì)量為管理裕量，以進(jìn)一步降低閃變超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)果見表5，超過該限值的暫態(tài)電壓變動(dòng)需進(jìn)行“標(biāo)記”。

表5 不同電壓等級(jí)系統(tǒng)暫態(tài)電壓變動(dòng)幅值差限值

3.3 實(shí)測(cè)驗(yàn)證

圖7為某光伏電站35 kV并網(wǎng)母線監(jiān)測(cè)的長時(shí)閃變結(jié)果，16時(shí)處lt達(dá)到1.08左右，超過限值。為查明原因，遍歷閃變超標(biāo)時(shí)段的時(shí)域電壓波形，發(fā)現(xiàn)其發(fā)生了暫態(tài)電壓變動(dòng)，如圖8所示。

圖7 閃變實(shí)測(cè)結(jié)果

圖8 暫態(tài)電壓變動(dòng)實(shí)測(cè)情況

圖8(b)中的實(shí)測(cè)暫態(tài)電壓變動(dòng)特征量計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 實(shí)測(cè)暫態(tài)電壓變動(dòng)特征量

根據(jù)表4的分析結(jié)果，向下變動(dòng)幅值差最大值達(dá)到11%以上，在背景l(fā)t超過0.4的情況下，該實(shí)測(cè)暫態(tài)電壓變動(dòng)極易造成閃變的超標(biāo)，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)既證明了仿真分析的正確性，也表明實(shí)際電網(wǎng)中已經(jīng)存在該問題，需要得到重視。

4 面向在線監(jiān)測(cè)的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變異常值判別方法

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)是電網(wǎng)公司一項(xiàng)重要工作，隨著投資建設(shè)范圍的不斷擴(kuò)大，監(jiān)測(cè)點(diǎn)密度的提升將進(jìn)一步凸顯暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)閃變檢測(cè)的不利影響，造成某些無波動(dòng)負(fù)荷的監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)閃變超標(biāo)問題，給閃變?cè)炊ㄎ环矫娴募夹g(shù)監(jiān)督工作帶來干擾，甚至造成后續(xù)物力和人力的無效投入與浪費(fèi)，需要一種可快速高效判別出因暫態(tài)電壓變動(dòng)造成閃變超標(biāo)的方法。

圖9為存在波動(dòng)負(fù)荷和暫態(tài)電壓變動(dòng)的2個(gè)35 kV母線監(jiān)測(cè)點(diǎn)一個(gè)月以內(nèi)的lt實(shí)測(cè)趨勢(shì)情況。相對(duì)于圖9(a)中l(wèi)t超標(biāo)情況，圖9(b)中的lt趨勢(shì)具有正常運(yùn)行時(shí)段水平低，但在某時(shí)刻會(huì)“突然”孤立地出現(xiàn)超過限值的極大值的特征?？紤]以月為單位的每相長時(shí)閃變測(cè)試數(shù)據(jù)量(數(shù)據(jù)量=每月天數(shù)×每天小時(shí)數(shù)/2，每月28天、29天、30天及31天分別對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)量為336、348、360、372)及實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)的不確定性，長時(shí)閃變的測(cè)試數(shù)據(jù)服從的分布形式不明確，而四分位數(shù)法在應(yīng)用過程中無需事先假定數(shù)據(jù)服從某種特定的分布形式[34]，具有更廣的適用范圍。故本文基于長時(shí)閃變?cè)纶厔?shì)的數(shù)據(jù)分布特征提出應(yīng)用四分位數(shù)的判別方法，通過統(tǒng)計(jì)學(xué)準(zhǔn)則來實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的初步快速篩查，具體實(shí)現(xiàn)過程如下。

圖9 以月為單位的不同類型長時(shí)閃變趨勢(shì)

步驟1：取每月各相l(xiāng)t數(shù)據(jù)，按相分別進(jìn)行從大到小的降序排列；

步驟2：從每相排列完成的lt數(shù)據(jù)中取得上四分位數(shù)1和下四分位數(shù)2；

步驟3：計(jì)算每相上下四分位數(shù)間距=1-2；

步驟4：求取每相最大偏離值=1+1.5×；

步驟5：判斷每相l(xiāng)imit＞成立情況，limit為長時(shí)閃變限值。若三相都成立，則判斷閃變超標(biāo)由暫態(tài)電壓變動(dòng)造成；如任意一相不成立，則無法判斷閃變超標(biāo)原因，需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析。

應(yīng)用四分位數(shù)的閃變異常數(shù)據(jù)判別方法對(duì)圖9中監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果如圖10所示。圖10(a)中由波動(dòng)負(fù)荷引起的閃變超標(biāo)其三相最大偏離值都超過限值，相對(duì)的圖10(b)最大偏離值都遠(yuǎn)小于限值，證明了應(yīng)用四分位數(shù)的判別法可以有效反映出暫態(tài)電壓變動(dòng)引起的閃變超標(biāo)的數(shù)據(jù)特征，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的快速有效的篩查，為相關(guān)技術(shù)管理人員提供了一種應(yīng)對(duì)途徑。

圖10 四分位數(shù)判別結(jié)果

5 結(jié)語

面對(duì)暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)所引起的未觸發(fā)“標(biāo)記”閾值的暫態(tài)電壓變動(dòng)對(duì)閃變檢測(cè)的影響，本文給出刻畫暫態(tài)電壓變動(dòng)的特征量，并分析其對(duì)閃變檢測(cè)的影響特性及程度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)考慮背景的暫態(tài)電壓變動(dòng)引起閃變水平的量化，并給出限值建議，最后基于長時(shí)閃變?cè)纶厔?shì)數(shù)據(jù)分布特征提出應(yīng)用四分位數(shù)的判別方法，得到以下結(jié)論：

1) 暫態(tài)電壓變動(dòng)是指電壓均方根值處于0.9～ 1.1 p.u.內(nèi)的現(xiàn)象，其形狀可以通過控制幅值差、變化率、間隔時(shí)間及變動(dòng)方向來刻畫。

2) 暫態(tài)電壓變動(dòng)特征量的變化會(huì)對(duì)inst的數(shù)量大小和時(shí)間長短維度產(chǎn)生不同規(guī)律的綜合影響，進(jìn)而影響短時(shí)閃變st和長時(shí)閃變lt檢測(cè)結(jié)果，其中幅值差和變化率越大，暫態(tài)電壓變動(dòng)引起的閃變值越大且影響顯著，而間隔時(shí)間對(duì)閃變影響較小。

3) 以閃變限值為依據(jù)給出暫態(tài)電壓變動(dòng)幅值差限值建議：對(duì)于≤110 kV系統(tǒng)，背景閃變＞0.4的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，幅值差不超過3.5%，背景閃變≤0.4的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，幅值差不超過6.6%；對(duì)于＞110 kV系統(tǒng)，背景閃變＞0.4的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，幅值差不超過3%，背景閃變≤0.4的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，幅值差不超過5%，超過該值的暫態(tài)電壓變動(dòng)需進(jìn)行“標(biāo)記”。針對(duì)該建議限值的適用性還需更多的電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的支撐和驗(yàn)證。

4) 根據(jù)長時(shí)閃變?cè)纶厔?shì)數(shù)據(jù)分布特征，可應(yīng)用基于統(tǒng)計(jì)學(xué)準(zhǔn)則的四分位數(shù)判別方法，實(shí)現(xiàn)因暫態(tài)電壓變動(dòng)造成閃變超標(biāo)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的快速高效的篩查。但運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)剔除方法不具有唯一性，其他合適方法也可選擇應(yīng)用。

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Influence of voltage variation caused by transient power quality disturbance on flicker detection

WANG Qing1, YOU Yihong1, ZHAO Yuzhou1, ZHU Mingxing2, JIAO Yadong2, GAO Min2

(1. New Smart City High-Quality Power Supply Joint Laboratory of China Southern Power Grid (Shenzhen Power Supply Co., Ltd.), Shenzhen 518020, China; 2. School of Electrical Engineering and Automation, Anhui University, Hefei 230601, China)

With the development of an online power quality monitoring system, the data flagged stipulated by IEC can no longer cope with the adverse impact of voltage variation caused by transient power quality disturbance on flicker detection. This brings great challenges to the technical supervision of flicker source location. Given this, this paper defines the transient voltage variation and gives the characteristic quantity to describe the shape of RMS voltage. Then, based on the IEC flicker meter, it analyzes the influence characteristics and degree of each characteristic quantity variation on flicker detection results, realizes the quantification of flicker level caused by transient voltage variation considering the background, and gives limit value suggestions of amplitude difference. This is verified by an example. Finally, the distribution characteristics of monthly trend data ofltare summarized based on the data of online monitoring in different scenarios, and a quartile discrimination method using statistical criteria is proposed. The analysis results show the effectiveness of the method. It provides an optional method for rapid screening of monitoring points with flicker exceeding the standard caused by transient voltage variation.

This work is supported by the Science and Technology Project of China Southern Power Grid Company Limited (No. 090000KK52190169/SZKJXM2019669).

transient power quality disturbance; transient voltage variation; characteristic quantity; flicker; quartile method

10.19783/j.cnki.pspc.210748

南方電網(wǎng)公司科技項(xiàng)目資助(090000KK52190169/ SZKJXM2019669)

2021-06-24；

2021-10-08

汪 清(1987—)，女，碩士，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)；

游奕弘(1995—)，女，碩士，助理工程師，研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)；

焦亞東(1990—)，男，通信作者，碩士，工程師，研究方向?yàn)殡娔苜|(zhì)量分析與控制。E-mail: jiao12345ya@163.com

(編輯 葛艷娜)