我发现了另一个有趣的文章，我想与大家分享.

作者: 尼古拉斯·佩雷斯Louzán, 曼努埃尔·佩雷斯Donsión^{1 1}系电气工程E.T.S.I.I.的, 维哥大学Lagoas - Marcosende, 36202 维哥 (西班牙) 电子邮件:donsion@uvigo.es

文章提出了在可再生能源国际会议和电能质量 (ICREPQ'03)

1. 介绍

古典中断中存在的分销网络及工业厂房内, 数字计算机的涌入和其他类型的电子控制系统产业实现最大的生产力, 基于可再生能源和减少冗余线路和变电站的功率的增加, 在中，低压配电网电能质量有负面影响, 以及工业客户安装的.

为了提高两个电压等级的电能质量, 至少对于那些客户工作过程易受电压骤降和短时中断, 市场目前广泛的产品提供, 基于传统技术的改进，或在使用功率半导体转换技术. 然而, 在未来, 经济上更具吸引力的解决方案将要面对的竞争力和无管制的电力市场. 信息技术将发挥重要的作用，在这个新的场景.

2. 定义

电压骤降 (图 1) 是一个短持续时间的减少对电力系统故障引起的电压有效值和大负载起动, 如电机[1].

图 1: 电压暂降.

这是说，电压骤降的电气网络点已经发生时，在一个或多个阶段中的电压突然下降一个既定的限制之下 (一般是 90% 的正常电压), 和恢复后很短的一段时间内 (通常在 10 MS和一些秒)[2].

图 2: 短时中断.

这一时期的最高限额的电压骤降的定义可能是最有争议的问题: 一些学者认为，存在一个电压骤降时，其持续时间达到 1 分钟[3], 甚至是 3 分钟. 在10和一千预期的事件数量在一年内可以振荡[3].

短时中断 (图 2) 造成完全丧失的电压和一个共同的结果由公用事业所采取的行动，在他们的系统中清除瞬态故障[1]; 就是说, 当供应点的电压不超越时， 10% 的正常电压. 可以预期的事件数量在一年内十几百之间振荡[3].

3. 来源暂降和短时中断

电源系统具有非零的阻抗, 因此每增加导致相应减少电压电流. 平时, 这些削减是足够小的电压保持在正常公差. 但是，当有一个大的电流增加, 或者，当系统阻抗高, 电压可以显著下降. 因此，在概念上, 来源有两种电压骤降:

1. 大电流的增加.
2. 在系统阻抗增加.

作为一个实际问题, 大多数电压跌落所造成的电流增加.

认为这是可能的动力系统为一棵树, 与客户敏感的负载连接到的树枝. 树干上的任何电压骤降, 或导致客户的一个分支树枝, 将导致其负载电压骤降. 但在一个遥远的分支，可能会导致短路出主干电压降低, 因此，即使在一个遥远的故障树的一部分可以导致用户负荷骤降[4].

大多数电压骤降的原因是内正在考虑或工业设施的效用系统发生短路故障. 主要是由发生故障的总线和负载之间的阻抗的电压暂降的幅度, 和变压器绕组的连接方法[6]. 电压暂降持续，只要它需要保护的移动设备以清除过流条件 (通常高达 10 周期)[5], 的电压跌落的持续时间，因此，该保护系统的故障清除时间是由通过. 而且, 如果实用程序使用自动重合闸, 电压骤降​​的情况可能会发生永久性故障的情况下，反复. 最后, 根据它的幅度和持续时间, 凹陷可以导致设备跳闸, 从而成为电能质量问题[6].

设施采购的电压骤降的最常见的原因是:

1. 开始的一个大负载的, 诸如电机或电阻加热器.
2. 松动或接线有缺陷, 如箱螺丝拧得不够紧电源导线.
3. 其他设施故障或短路 (树, 动物, 风或雷击等恶劣天气).

电压骤降​​也可以起源于公用事业的电力系统. 最常见的类型，实用的电压骤降:

1. 在遥远的电路故障, 造成电路上的电压相应减少.
2. 电压调节器故障 (远远低于常见).

4. 保护的基本原则

几件事情可以做的效用, 客户及设备制造商的数量减少和严重程度的电压暂降，电压暂降的敏感性降低了设备. 图 3 说明了四个解决方案替代. 如该图所示, 它通常是成本更低的来解决这个问题的最低水平, 接近负载[1], 因为解决方案，如增强的设备规格花费几元钱，因为敏感的部位有非常低的电流额定值[5]. 作为解决方案，在更高的水平可用功率的受理, 通常的解决方案变得更加昂贵，[1].

图 3: 在不同层次，涉及成本的解决方案.

5. 缓解电压骤降影响工业装置的方法

一. 点选变更变形金刚

通过使用电子龙头改变科莉回晶闸管 (SCR) 与抽头转换变压器. 有一个合理的响应时间 (1 周期) 是受欢迎的中等功率应用 (>3千伏安). 然而, 高控制精度，需要大量的SCR (60 可控硅为 +/-3% 调控与 +10/-20% 输入范围); 快速响应的控制变得相当复杂. 该计划的另一个缺点是它的敏感性高瞬态电流与电机负载时改变分接头和贫困的瞬态电压抑制[7].

乙. 饱和电抗器稳压器

此方案控制的输出电压，通过改变一个饱和电抗器的阻抗: 这是简单，具有良好的线瞬变抑制. 这种技术的缺点是响应速度慢 (10 周期), 高输出阻抗与非线性负载敏感负载提供高失真功率因数, 不会处理如马达启动浪涌电流并不会抑制植物体内产生的瞬变[7].

Ç. 电动调压器

操作以维持输出电压调节电机驱动调压器. 该方案可以处理的工业环境中经常使用的重型浪涌电流，由于高浪涌能力. 另一方面, 它有一个缓慢的响应 (30 V /秒) 敏感的设备，不适合. 此外, 它有大量的维护要求和恶劣的瞬态抑制. 它的响应速度慢限制了它的有效性[7].

ð. 相控稳压器

这种技术使用与LC滤波器的相位控制晶闸管控制输出电压[8]. 它有一个缓慢的响应, 高失真，特别是非线性负载, 超过大小的过滤器, 非常差的输入线路谐波和浪涌电流不会处理如电机开始. 该方案具有良好的线路瞬态抑制，但不会抑制植物内部产生的瞬变[7].

它. 电子式电压调节器

他们是一类新的高频开关逆变技术的基础上自动电压调节器. 它可以提供快速的响应 (1-2 毫秒), 正弦电压, 和紧凑的设计. 这一类的稳压器可能提供最高性能的解决方案. 然而, 适当的过载能力设计，可以使整体的成本高得无法接受. 为了实现快速的响应和高性能的电子式电压调节器，用较低的成本，更常规的方案, 使用有源和无源器件，可用于混合配置[7].

F. 软开关线路调节器

这些线路调节器相结合的快速响应和更传统的解决方案成本较低的高性能有源线路调节器. 的电力线调节器的心脏是一个IGBT[9] 基于软开关逆变器技术, 如谐振直流环节逆变器, 高效率和高性能逆变器. 工业级自动电压调节器的功率提高到 1 MVA可以使用软交换的方法实现. 这些单位也是基于一种混合配置使用有源和无源元件，以获得一个具有成本效益的解决方案[7]. ，能保持输出电压范围内 1% 具有宽输入电压变化面值. 输入或负载波动的响应可能被认为几乎是瞬间的工业负荷担任. 随着非线性负载敏感负载，需要快速的瞬态响应, 电子电压调节器可以提供具有成本效益的解决方案. 此外, 使用这些方案，也能够实现先进的功能，例如有源滤波[7].

ĝ. 静态电压调节器 (SVR)

此设备, 通过使用静态的抽头变换器, 简单地调节电压，设备运行水平. 不同于传统的载分接开关, 都配有一个时间延迟的机械分接开关, 通过选择合适的电压抽头静态换水龙头设计，瞬间响应, 一个子周期的基础上, 而不需要较低的电压抽头，通过一系列的进展[2].

图 4: 静态电压调节器.

SVR的不需要的能量储存使用[11], ，它有一个相对较小的负荷量，它可以保护足迹. 还, 它被设计为安装在室外，因此它不会在制造空间侵入. SVR是能够纠正电压骤降条件 (一 55% 正常电压最大深度) 在一个周期的四分之一 (4 毫秒), 让即使是最敏感的制造设备，渡过实用程序中的分布或传输系统故障引起的电压骤降条件[2].

Ĥ. 铁磁共振变压器 (CVT)

铁磁共振变压器, 也被称为恒压变压器 (CVT), 可以处理大部分的电压骤降条件 (总是下方 20 千伏安). 其实, 他们是特别有吸引力的不变, 低功率负载. 可变负荷, 尤其是在高浪涌电流, 提出对输出的金属带式无级变速器的调谐电路，因为更多的问题[1]. 铁磁共振的变压器磁芯结构被设计成使得二次工作磁通饱和度和次级绕组中产生共鸣的调谐电路中的电容器. 作为一个结果，这个饱和的操作模式, 改变伯或线电压有可能发生变化的电流，但不会发生变化的磁通或二次的感应电压[11]. 输出波形不是正弦曲线 (高次谐波含量的方波) 特别是与非线性负载[7]. 正确选择中和绕组取消了大部分的输出电压的谐波含量，并达到令人满意的低失真度的正弦波[13].

图 5: 磁谐振恒压变压器.

变压器运行可以敏感电路中的电容和频率偏差, 并可以折叠重型荷载下. 这种技术提供了良好的线路瞬态抑制，但不会抑制植物内部产生的瞬变[7].

铁磁稳压器具有响应时间约 25 ms或 1.5 周期, 可靠性好, 最小的维护要求, 合理的成本, 良好的正常模式下的冲动衰减, 良好的调节. 由于对输出的调谐电路, 它是敏感的频率变化 (1% 频率变化的原因 1.5% 输出电压的变化), 但是这不是太大的问题，紧公用网络频率控制. 更重要的是其高输出阻抗 (再次最多 30% 负载阻抗), 领先和落后的负载功率因数的敏感度, 在部分负载时的效率低. 综上所述, 铁磁稳压器是非常有用的小系统，不包含大型电机[14].

我. 磁性合成

磁性合成器一般用于大负荷 (50 kVA或更[15]). 他们利用大型计算机及其他电子设备电压敏感. 这是一个需要输入电源的电磁装置和再生干净, 的三相交流输出波形的谐波失真较低, 无论输入电源质量[1]. 该装置, 从交流市电线路供电, 在生成过程中使用没有机械运动部件的, 并利用半导体元件在电源路径. 输出波形完全隔离，​​除了两个独立的输入的所有参数: 的相位旋转和频率. 该设备的输出的相位旋转是由输入的相位旋转的方向, 而输出频率精确键控输入线路频率. 有没有电气连接的输入和输出设备之间的[16]. 它由纯粹的饱和铁芯电抗器和变压器, 与电容, 并采用铁磁其操作原则[1].

Ĵ. Uninterrumpible电源供应器 (UPS); 电池存储)

公用事业通常使用电池提供不间断的电力供应，电力变电站开关，启动备用电源系统. 他们还增加了供电质量和可靠性住宅, 广告, 和工业客户在停电时提供备份和穿越. 储存能量的应用中使用的是标准的电池是铅酸蓄电池. 铅酸电池反应是可逆的, 允许重复使用的电池[16].

有三种类型的UPS使用电池储存能量. 在一个在线式UPS, 的负载总是经由UPS供给. 输入的交流电整流成直流电源, 银行电池充电. 然后倒回此直流电源与交流电源为负载供电. 如果传入的交流电源出现故障, 从电池供给的逆变器. 该模型提供了非常高的隔离关键负载从电源干扰, 但它可以是相当昂贵. 随着后备式UPS (离线式UPS也被称为), ，直到检测到干扰和开关负载转移到用电池供电的逆变器，用于为设备供电的法线. 传输时间为 4 MS将确保操作的连续性，为关键负载. 最后, 混合动力UPS采用电压调节器的输出提供稳压转让从正常到UPS电源负载和瞬时穿越[1].

Ķ. 飞轮和电动机，发电机 (M-ĝ的) 集

飞轮是一种机电设备，夫妇电动发电机旋转质量在短时间内储存能量. 传统的飞轮通过积分电动机 - 发电机的充电和放电. 电动机 - 发电机绘制由电网提供的电力旋转的飞轮的转子. 在停电期间, 电压骤降, 或其他干扰的电动机 - 发电机提供电源. 存储在转子中的动能转化为直流电能，由发电机, 通过一个反相器和一个控制系统在一个恒定的频率和电压的和能量传递[16]. MG集由一个电动机驱动的交流发电机或交流发电机，使负载完全处于电隔离从电源线. 有各种各样的尺寸和配置的这些集[1].

传统的飞轮的转子通常是用钢建造的，并限制为几千RPM旋率. 高级构造的碳纤维材料和磁轴承飞轮在真空中旋转速度高达 40,000 至 60,000 RPM. 飞轮期间实用程序提供的电源之间的损失和市电电源恢复或启动足够的后备电源系统提供电源. 飞轮提供 1-30 s的骑通过时间, 和备用发电机通常在网上 5-20 小号[16].

“. 超导磁储能 (中小企业)

利用一个SMES的超导磁体了UPS使用的电池储存能量，以同样的方式储存能量[1]. 该系统存储在超导线圈的能量 (Nb-Ti)[18]. 的制冷系统和氦容器保持在超导状态的导体，以保持线圈的冷 (在 4.2 ºK)[19]. 实用系统的电源馈送的电源开关和调节设备提供能量充电线圈, 从而储存能量. 当电压跌落或瞬时停电发生, 通过开关和调节设备的线圈放电, ，喂养空调向负载供电[18].

图 6: 基本SMES系统原理图.

中小企业在设计 1 至 5 MJ范围被称为微SMES, 区分它们，从大的功率大小. 微SMES的主要优点是大大降低的物理空间所需的磁体相比，在电池中. 到UPS相比，较少的电气连接涉及用微SMES, 所以可靠性应更大和维护的要求较少. 初始微中小企业设计，目前正在测试在几个地方使用效果良好[1].

超导储能系统是大，持续时间短，一般用于, ，如公用事业切换事件[16]. 他们还可以减少或消除使用对环境不友好, 铅酸电池系统，并没有任何退化的磁铁，可以重复序列数千次充放电[20]. 由液氦冷却的低温SMES是市售. 高温超导磁储能 (HTS: 线圈达到超导状态 -175 ºC) 用液氮冷却仍处于发展阶段，并可能在未来成为一个商业上可行的能源存储源[16].

中号. 使用电容器的能量存储. 超级电容器

超级电容器 (也被称为超级电容器) 直流能源，并且必须是与一个静态的功率调节器连接到电网. 超级电容器提供电力在很短的时间中断和电压骤降. 通过结合一个超级电容器与基于电池的UPS系统, 的电池的寿命可以延长. 电池提供动力，只在较长的中断, 减少对电池的循环税[16]. 小超级电容器是市售延长电池寿命的电子设备, 但大型超级电容器是仍处于发展[17].

Ň. 压缩空气蓄能 (CAES)

CAES使用作为能量存储介质的加压空气. 一个电动马达驱动式压缩机，用于使用非高峰的能源和空气从贮存器被释放期间通过一个涡轮机onpeak小时来产生能量存储积存加压. 该涡轮机基本上是一个修改的涡轮机，也可以与天然气或馏分燃料焙烧.

大型压缩空气能源储存库的理想地点含水层, 传统的矿山在坚硬的岩石, 和液压开采的盐穴. 空气可以被存储在加压罐中的小型系统[16].

“. 动态电压恢复器 (DVR)

DVR将检测和补偿, 几乎是在瞬间, 电压骤降. 在其制造, 功率范围从 3 至 50 MVA时下, IGCT用于; 它设一个快速的响应时间 (< 1 毫秒), 较少的导通损耗和开关损耗, 以及更好的电子特性[22]. 该系统可提供附近的穿越能力 90% 电网中的每一个干扰[23].

图 7: DVR的计划.

DVR注入, 三相, 电压的的可控幅度和频率通过耦合变压器 (促进). 因此，DVR能够在负载上的电压以提高质量 (考虑到容量的DVR: 注入电压, 存储容量, 和带宽) 当质量电压超出指定的限制范围之内. 对于大的电压骤降, DVR可以提供到负载的能量存储系统的有功功率的一部分, 通过网络在正常的条件下，将充电[24]. 该系统包括骤降, 膨胀和过压补偿, 电压谐波补偿和平衡电压不对称系统[22].

P. 动态电压暂降补偿 (DySC)

DySC系统是一个新的设备，而无需电池和移动件，纠正电压跌落下来 50% 名义, 提供正弦波输出. 通过绘画功率从剩余电压, DySC注入了一系列的电压来调节输出电压低至 50% 额定持续3-12个周期. 这些单位可以配备电容以及允许有限的停运穿越. 本产品分为单相和三相设计中的功率电平范围从1.5- 2000 千伏安. 可用的操作电压电平是 120, 208, 240, 277, 和 480 吸尘器取决于所使用的模型. 此产品的开发，以配合SEMI标准，目标是向半导体行业[12]. 来自从专利的电压升压电路的单相DySC. 凹陷的时间来检测, 整流晶闸管, 并开始补偿通常小于 1/4 周期[21].

Q. 其他的方法来提高电压跌落抗扰度前安装附加设备

这是可能的，举一些简单的修正，可以增加电压跌落抗扰度[25]:

1. 查找和解决问题 (凹陷发生器).
2. 开关电源设置，以适应不同的电压范围.
3. 将您的单相电源相相.
4. 降低电源的负载.
5. 您的电源供应调高评级.
6. 使用一个单相电源的三相电源，而不是.
7. 从直流母线运行电源.
8. 改变行程设置.
9. 向下慢继电器.
10. 购买时，最终用户设备的规格.

6. 可能公用事业采取的初步措施

实用程序可以适用于一些初步行动，打击电压骤降和短时中断[28]:

1. 数量减少的电压骤降, 采取行动对这些装置的故障率很高，检查保护系统.
2. 减少检查电压骤降故障清除时间的持续时间.
3. 进行分段系统, 分离中共 (客户连接点) 从这些区域中这是很暴露故障.
4. 上升的SCC, 故障的影响逐渐减小面积, 减少的数量和深度的电压暂降.

7. 实用系统故障结算问题

公用事业有两个基本的选择，继续在他们的系统，以减少故障的数量和严重性:

一. 防止故障

1. 修剪树木.
2. 绝缘子清洗.
3. 屏蔽线.
4. 改善极理由.
5. 改性导体间距.
6. 树线 (导体绝缘/覆盖).
7. 线路避雷器.
8. 地下电缆.
9. 动物卫士.

乙. 修改故障结算的做法

考虑过流协调的原则, 这两种类型的主设备以清除故障, 保险丝和重合器, 有可能使用不同的策略, 之间的保险丝的节水战略和消除保险丝节省一选择[1]. 重合器的使用往往是参与短暂故障 (在使用两种最常见的序列之间的四杆重合器选择: 一个快速的操作, 三种延时; 和两个快速, 两种延迟), 而使用的保险丝是比较合适的打击永久性故障[32]. 但也有一些案件中，重合器的使用可能会损坏电能质量 (例如, 当它被结合使用节省熔丝的做法)[6].

另一个解决办法是增加sectionalising, 主馈线线路重合 (从变电站断路器), 重新配置馈线平行subfeeders或关闭一个高度可靠的主馈线设计的进纸器，多个三相subfeeds的的[1]. 高冗余水平可以通过并行操作, 无论是与两个并联操作的进料器或与环路系统: 负载将永远不会看到在一个平行的进料器或循环的一个分支上的故障中断. 另一方面, 两种设计降低的阻抗之间的负载和供给变电站, 因而使其他负载连接到相同的变电站更严重的电压骤降[6].

的这些和其它的设计可应用于具有快速转换开关组合: 极快的固态开关允许操作一个季度内一个周期向负载供电恢复. 这样的结果在一个非常有效的方法减轻短时中断和电压骤降的影响, 不限制其规模, 但其持续时间[6].

固态断路器，电能质量的改善，通过近瞬时电流中断, 从传统的机电式破碎机的干扰不能消除的行动提供保护敏感负载. 国家统计局的目的是进行几个周期的浪涌电流和故障电流, 并断开故障源侧供料器在少于一个半周期的. 高电压固态