电压频率（精选六篇）
电压频率 篇1
关键词：小水电,线路电压频率保护,应用,优点
1 前言
随着电力工业发展以及用户对供电质量要求的提高, 人们对供电稳定性、安全性提出了更高的要求。电压和频率是电力系统运行的重要状态量, 其不仅是电能质量的重要指标, 同时也是电力系统安全的重要指标。因此, 高性能新型电压频率保护装置的研究和应用已成为社会各界广泛关注的热点。
2 小水电站电压频率保护装置功能和优点
文章以MIVⅡ线路电压频率保护装置为例, 该线路电压频率保护装置的优点主要表现为:其一, 降低故障检修与维护的成本, 并且具有事故记录、事故模拟分析、数字录波等功能, 事故记录的事件可以定义为大范围状态改变的出现, 例如自检、报警、接点操作、跳闸、动作等状态, 该线路电压频率保护装置可以储存最近24个故障的发生事件, 时间标记为毫秒, 事件记录是确定事故发生顺序的重要信息, 对于诊断电器的运行状态以及判断事故原因具有至关重要的作用;其二, 设计的灵活性, 使用简便的可编程逻辑, 信息方位通讯可配置LEDS、数字I/O、曲线、逻辑以及用于现场升级的闪存存储器, 包括两个定值设置组, 就地操作保护, 能够自动显示故障历史信息以及最新故障信息;其三, 提供电压、频率以及电压频率三种保护方案, 通过前面板键盘或者通讯连接的访问, 兼容Enervista软件、隔离RS232端口, 能够用于任何电压等级的自动切换, 进而实现母线、线路、发电机、系统的电压、频率或者电压频率保护;三相过电压、欠电压、接地过电压保护、电压不平衡、过频率、欠频率保护, 其中频率保护功能根据型号的不同, 提供2个-4个独立的定时限频率元件, 并且通过一个单独可调的欠电压元件进行监视;其四, 提供以下可供选择的配置, 断路器控制可以配置6个I/O输出, 其中两个为跳闸与报警输出, 4个为可配置的输出;4个独立的延时相欠/过电压元件, 其中2个为独立固定延时的接地过电压元件;4个频率保护元件;其五, 监视与测量, 能够实现24个事故记录、模拟以及数字录波, 每周进行8次采样, 总共能够记录24个周波频率以及每相电压, 通过显示频幕能够监视和查询最近5次跳闸信息;其六, 用户端有6个LED指示灯, 其中4个LED指示灯的功能与颜色是可以配置的, 当LED指示灯为绿色, 表示准备就绪, 表示指示保护元件的状态, 当LED指示灯处于亮状态时, 继电器被激励并准备执行保护动作, 当跳闸指示的LED为红色时, 则表明故障发生;其七, 前面板的RS232与后面的RS485端口采用Mod Bus规约, 速度能够达到19200bps;其八, 为了防止断路器处于分闸并且电压互感器位于线路侧时出现永久性欠压跳闸, 需要为断路器处于分闸位置时设置一个单独的整定值, 该整定值能够实现欠电压保护元件的取消和启动, 根据型号的不同, 继电器的保护动作电压范围设置为2V-60V或者10V-250V, 延时范围控制在0s-600s之间。由此可见, MIVⅡ是一种先进的数字式线路电压频率保护装置, 被广泛的推广应用。
3 小水电线路电压频率保护的实例分析
3.1 事故分析
文章以笔者所在地的10k V线路为例, 由于该地小水电资源发达, 但大部分为径流式开发, 由于单机容量小 (≤500KW) , 且开发时间较早, 未架设10k V专线到变电站, 采用发电机出口电压经升压变后直接与10k V供电线路联网运行, 丰水季节小水电满发, 小水电除可满足此线路用户用电负荷外, 还向变电站倒送电, 且造成线路后端电压超过额定值10%-20%运行;枯水季节又由变电站向用户供电。2011年6月, 该供电线路发生故障跳闸, 跳闸后供电所接到大量用户电话, 反映家里的电气设备损坏, 供电所指派技术人员到居民家中检查, 发现烧坏的电气设备多为音响、电视机、冰箱等, 且电器损坏分布在此供电线路上的大部分配变台区。
3.2 事故原因分析
根据现场勘查, 线路发生故障跳闸时, 该线路向变电站倒送电, 且倒送负荷不多, 造成该线路联网小水电站出口开关没有发生跳闸, 发电机依然处于运行状态, 但是机组出现电压升高现象, 导致线路电压过高, 烧坏用户的电气设备, 导致故障的发生。该小水电站的机组保护按照最简单的保护原则进行配置, 即仅采用了电压保护、过流保护, 并没有事故预警信号, 再加上运行人员缺乏经验, 对事故的应急处理不及时, 导致机组未立即停机, 最终导致用户端电压过高而烧坏电器设备。
3.3 事故处理
该小水电站并网的10k V线路为了防止再次出现上述事故, 原有的过压保护装置不能够满足实际需求, 因此决定采用MIVⅡ线路电压频率保护装置, 该种线路电压频率保护装置具有提供电压、频率以及电压频率保护等多种保护模式, 并有事故指示灯提醒、事故检测与查询等功能, 经过技术人员的测试, 正常电网运行频率偏差都在0.1HZ以内, 小水电站直接联网供电线路故障跳闸后, 小水电站频率瞬间偏差在2-5HZ左右, 而频率继电器整定值为0.2HZ, 因此保护灵敏性和可靠性非常高, 又能够满足小水电站投资少、安装调试方便、运行可靠等要求, 随后在全县所有的小水电站都安装了该种电压频率保护装置, 运行三年以来未再发生此类过压事故。
4 结束语
总而言之, 线路电压频率保护装置具有众多的优点, 通过将线路电压频率保护装置应用在小水电站中, 当电压、频率超过整定值后, 保护能够及时可靠动作并发出报警信号, 对于保证小水电站安全以及供电可靠性具有非常重要的作用。
参考文献
[1]陈家智.浅析小水电站线路电压频率保护装置[J].科技资讯, 2011 (23) :142.
电压频率 篇2
1 概述
在利用单片机设计的自动测量和控制系统中，经常要将电压信号转换为频率信号或将频率信号转换成电压信号。这里要介绍的V/F和F/V转换器件BG382就可实现电压和频率的相互转换，而且具有较高的精度、线性和积分输入特性，利用它可以抑制串扰干扰。如果将其输出的信号调制成射频信号或光脉冲，还可在不受电磁影响的情况下进行无线或光纤等远距离通信传输。
2 BG382的封装及引脚
图1所示是BG382的外型封装形式。其引脚及功能如表1所列。
表1 BG382的引脚功能
管脚12345678功能恒流源Io输出端Io大小控制端输出频率端地Io充电时间选择端门限控制端信号输入端电源端
3 BG382的V/F和F/V转换
3.1 V/F转换电路(本网网收集整理)
图2所示是由BG382组成的简单V/F变换器，其输入为10mV~10V，输出为10Hz~10kHz，满刻度线性精度的典型值为±0.5%。
影响上面电路线性精度的原因是恒流源1端的电压会随输入端输入电压的变化而变化，从而使恒流源的性能变差，Io约为137μA。如果输入电压由10mV变为10V，由此所引起的Io变化约为1μA，即对Io的影响为1/137。而Io的变化将影响输出频率的变化，从而使线性精度的曲线上端向上翘;另外，由于集成电路内比较器的输入端，即6、7脚存在失调现象，影响了线性精度的低端;同时由于比较器的增益较低，也影响了其灵敏度，增大了误差。
以上电路仅适用于精度要求不高方面的应用，图3所示是由BG382组成的高精度V/F转换电路，其精度可达±0.05%，该电路采用了由运放BG305和积分电容C1组成的有源积分电路，这个积分电路将负载输入电压变为正斜坡电压，当积分器输出达到BG382 内部比较器的比较电平时，单稳电路被触发，恒流源的电流Io从1端流出，使积分器的.输出急剧下降，单稳输出结束时，斜坡输出电压上升，重复以上转换周期。
由于信号从运算放大器的反相端输入，因此要求输入信号为负值，如果信号从运算放大器同相端输入，则输入信号应为正。
该电路线性精度高的原因在于：恒流源的1端接在运算放大器的虚地端，使恒流源总是处在电位上，这样恒流源电流Io的大小不再受输入电压变化的影响。可选择低失调电压、低失调电流的运算放大器，如OP07，同时，也要求选择稳定性好、温度系数低的电容。
3.2 F/V转换电路
图4是由BG382组成的F/V转换电路。其线性精度可达±1%，当输入频率一方波时，其输出经过后面的运算放大器构成了一级低通滤波器。
为了获得到较好的效果，电路中的阻容元件就采用低温度系数的稳定器件，如金属膜电阻和绝缘介质高的聚苯乙稀或丙稀电容。
4 典型应用电路
图5是由BG382构成的V/F转换器与单片机8098的接口电路。图中，通过光电耦合器件4N28的隔离措施，可以减少转换通道及电源对单片机的干扰。CD4049用于削弱残留电压对8098单片机HIS口的影响。
图5
电压频率 篇3
【关键词】：光伏发电站 低电压穿越 频率扰动
【中图分类号】：TM0 【文献标识码】：A
1 目的
为促进光伏发电技术的发展，保障光伏发电站安全稳定并网运行，光伏发电站需通过有资质的检测机构进行并网检测，光伏发电并网检测包含并网关键设备检测和光伏发电站并网性能检测两个部分。通过测试确保光伏发电站的各项并网性能指标满足标准要求，减小了光伏发电大规模接入电网后对电网带来的影响，提高电网的安全稳定性。新建光伏发电站的并网检测须在试并网运行期进行，实际并网结构发生重大变化的光伏发电站，按新并网光伏发电站标准重新检测。已投运的光伏发电站也应在规定时间内通过并网检测，对技术指标不符合相关标准规定的光伏发电站须通过技术改造满足要求。
2 编制依据
1）Q/GDW 617-2011《光伏发电站接入电网技术规定》
2）Q/GDW 618-2011《光伏发电站接入电网测试规程》
3）《青海电网光伏发电站调度运行管理规定》
4）《西北区域光伏发电站并网管理暂行规定》
5）《青海省电力公司光伏发电站入网检测技术导则》
6）《光伏发电站低电压穿越与频率扰动测试作业指导书》
3 测试内容
本次检测内容如下：
1）低电压穿越能力测试
2）频率异常（扰动）响应特性测试
4测试设备
1）逆变器出口升压变低压侧：功率分析仪1台、示波器两台。
2）逆变器出口升压变高压侧：电网故障模拟系统、电网扰动模拟系统、功率分析仪1台、示波器两台。
3）其他测试器材：万用表、对讲机、验电器、放电棒。
5 工程质量目标
对已具备测试条件的设备依据相关标准进行测试，保证设备在良好的状态下投入生产运行。
6 安全措施
6.1 检测人员要求
1） 从事现场检测的人员，必须身体健康。经《国家电网公司电力安全工作规程》考试合格并持有国家劳动安全监察部门认可的《电工操作上岗证》才能进行电气操作。
2） 必须熟练掌握触电急救方法。
3） 现场检测人员应思想集中，电气设备在未经验电器确定无电前，应一律视为“有电”，不可用手触摸，应视为带电操作。
4） 工作前应详细检查自己所用工具是否安全可靠，穿戴好必须的防护用品，以防工作时发生意外。
6.2 测试过程注意事项
1）现场测试过程中，应严格按照《电业安全工作规程》、《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》、《电气装置安装工程电气设备交接测试标准》GB50150-91的要求、《继电保护和安全自动装置技术规程》、《电力系统和安全自动装置反事故措施要点》、《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》继电保护实施细则的要求开展并网检测工作。
2）测试负责人应督促并检查电站做好完备的现场安全技术措施。
3）现场测试过程中，在开关手把上或线路上悬挂“有人工作、禁止合闸”的警告牌，防止他人中途送电。
4）装设接地线：检测平台接地体之间应良好连接，最终从集控车引出地线与现场接地点可靠连接。
5）送电前必须认真检查电器设备，和有关人员联系好后方能送电。
6）装设临时遮栏和悬挂标志牌：测试过程中，将检测平台四周装设临时遮拦并悬挂“高压危险”警告牌。
7）使用验电棒时要注意测试电压范围，禁止超出范围使用，验电：分相逐相进行，在对断开位置的开关或刀闸进行验电的同时，对两侧各相验电。
8）对停电的电线路进行验电时，若线路上未连接可构成放电回路的三相负荷，要予以充分放电。
9）高压测试时必须戴绝缘手套。
10）工作中所有拆除的电线要处理好，带电线头包好，以防发生触电。
11）遇有雷雨天气时，检测人员应立即停电工作，并做好检测平台防雨措施。
12）发生火警时，应立即切断电源，用四氯化碳粉质灭火器或黄砂扑救，严禁用水扑救。
13）工作完毕后，必须拆除临时地线，并检查是否有工具等物品遗留在运行设备上。
14）工作结束后，必须全部检测人员撤离工作地段，拆除警告牌，所有材料、工具、仪表等随之撤离，原有防护装置随时安装好。
7 测试各单位职责
7.1 运行机构职责
电厂负责测试期间的组织协调工作。
负责测试期间现场运行设备的各项操作工作，确保各项操作步骤正确。
当班值运行人员对运行表计按方案要求记录各项数据。
电厂在测试期间提供必要的协助，保证测试顺利完成。
7.2测试单位职责
技术负责人负责本项目的测试方案、测试步骤、测试报告等，专业项目工作成员负责具体测试工作的实施。
7.3逆变器厂家职责
依据现场测试要求，提供设备的技术数据和指标，配合现场测试工作，确保设备按测试要求正常运行。
7.4业主职责
测试时光伏发电站业主单位应派人参加，光伏发电站业主单位应派人负责测试过程中的协调工作。
8 测试质保体系
nlc202309042049
光伏发电站并网检测实验工作是执行ISO9001-2008版质量管理体系期间的测试项目，将严格按照合同的要求，执行质保体系要求，严格质量管理，作好相关的衔接工作，圆满完成各项测试工作任务。
9 质量目标
1）人员责任性电力生产事故零次。
2）人员责任性检测质量事故零次。
3）仪器设备合格。
4）按合同完成测试
10 质检体系
在质保部门的指导下，严格按照质保体系程序运转，严格按 “质量方针”和“质量目标”进行测试，满足测试的要求。项目工地的测试质量，由现场工作负责人负责质量控制。
11 测试流程及方法
11.1 车辆入场
观察一次设备室四周场地及道路情况，制定车辆入场路线及停放方案。
11.2 现场抽签
统计电站并网单元的数量并根据逆变器型号的不同分别进行编号，采用电脑随机摇号的方式选出被测并网单元。被测并网单元一旦选定将封锁并网单元小室，测试期间不允许对逆变器进行任何改动。
11.3 测试流程
参照《光伏发电站逆变器电压与频率响应检测技术规程》。
党的十八大报告提出“把生态文明建设放在突出地位，融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设各方面和全过程，努力建设美丽中国，实现中华民族永续发展”，可见，生态文明建设是党和政府兼顾当前与长远、统筹人与自然、权衡各方利弊得失而为人民百姓谋取福祉的战略举措。笔者认为，当务之急是要找到一条与基层实际相吻合、与当地经济发展水平相适应、与城乡统筹发展相协调的生态文明建设新路子，这需要各级政府的高度重视和大力投入，更需要基层群众，尤其是基层妇女的生态觉醒和行动。
一、基层妇女参与生态文明建设的现状
改革开放三十多年来，我国经济、政治、文化、社会建设都取得了显著成绩，但生态文明建设进展相对迟缓，有些地方甚至一直在走下坡路，环境污染、生态破坏等生态问题日益加剧。期间我们欣喜地看到，广大基层妇女能主动开展生态文明建设。她们在环保相关的工作岗位上认真履职，积极投身防控环境污染、修复生态环境等环境保护事业。在城市，基层妇女们主动践行低碳生活、绿色消费理念，为“两型社会”建设做出了巨大贡献；在农村，留守妇女们积极参与农村清洁、改水改厕等工程，农村面貌大为改观。这些绿色行为是值得充分肯定的。然而，受传统经济社会发展模式的影响，基层妇女对环境的认识还没有得到根本的转变，她们尚未生态觉醒，也缺乏生态文明建设能力，她们无法遏制不断恶化的环境形势。换言之，基层妇女并未撑起生态文明建设的“半边天”。
二，基层妇女参与生态文明建设的制约因素
制度保障乏力。尽管我国的环境保护立法越来越完善，但是执法情况并不乐观，例如，在环境信息公开层面，我国环保行政机关和责任企业也并未认真履行公开义务，相关规定被束之高阁；在妇女参与方面，比如环境影响评价和环境许可中的参与，大多流于形式，并未真正让基层妇女参与进去。政策方面，在唯GDP的价值导向下，在政策文件中，生态环境一度被“规定”为经济发展的“牺牲品”，基层妇女参与生态文明建设并不受重视。除此之外，在生态补偿、废旧垃圾无害化处理、土壤污染防治等领域，我国尚无统一法规政策安排。
配套设施不足。生态文明建设需要投入大量的配套设施，但由于长期投入不足，污染物得不到妥善处理，受损生态得不到有效修复，我国大多数地方的环境承载已接近或超过极限，有些地方已经开始对外转移污染，比如面对“垃圾围城”问题，很多城市不得不向周边转运垃圾。在农村，由于缺乏垃圾处理设施，村民们只好随意处理垃圾，有的将垃圾倒在门前空地上，有的倒在路边上，有的倒在田埂上，有的干脆倒入村前的池塘或水沟里，导致“垃圾围村”。
参与能力欠缺。生态自觉是生态文明建设者的应有素质，由于参与生态文明建设的收益不高和生态教育的缺失，基层妇女大多没有生态觉醒，也就不可能养成生态自觉。基层妇女在现阶段只在意短期的眼前的物质利益，对长远的生态利益漠不关心。另一方面，受自身知识储备、经济条件等因素的制约，基层妇女难以承担生态文明建设重任，也无法承受高额的生态文明建设投入。
三，基层妇女参与生态文明建设的有效路径
在建设生态文明，实现美丽中国梦的征程中，应该充分保障妇女参与，积极探索基层妇女参与生态文明建设的有效路径。
提高环保意识。充分利用电视、报纸、网络等媒体广泛深入宣传，增强基层妇女对美丽中国建设的认同感、参与度，进一步加大环保知识和卫生常识的宣传力度，提高基层妇女的环境卫生意识。组织基层妇女自觉保护生态环境，自觉为绿色发展、循环发展、低碳发展作贡献。大力开展健康教育，普及卫生常识，改变基层妇女，尤其是农村妇女的落后观念，应着重向农村妇女宣传改水、改厕、改环境的重要性，让她们掌握水与环境卫生、个人卫生与健康的关系等信息，通过开展农村改水、改厕和健康教育“三位一体”工程，促使农村妇女彻底改变旧观念、旧习惯，激发她们参与改水改厕的热情。
强化制度保障。制度建设是根本，针对法律与政策层面的问题，为切实保障妇女充分参与生态文明建设，应继续完善环保相关法律，以环保与经济协调发展为原则进行法规政策制定，保证“有法可依”； 应切实保障公众参与权、知情权等合法权利的实现，保证“执法必严”；同时，各级政府应适时转变对生态文明的态度，按照“五位一体”的要求统筹经济发展与生态环境保护，改变“唯GDP”发展理念，坚决查处环境违法行为人，保证“违法必究”。
加大配套投入。各级政府应加大生态设施建设力度，统筹城乡生态建设，保证生态公共服务均等化。对于亟需的“三废”处理、农村沼气、农村改水改厕、废旧垃圾无害化处理等设施，各地应优先投入。在节能减排领域，政府和相关企业也应积极为基层妇女创造条件，提供相应的设备，比如LED灯泡、光伏设施等。有条件的地方，可尝试推广城乡环境卫生管理“物业化”。针对改水工程，可在经济条件差的乡村，由政府资助或者集体、群众筹资在村里打符合饮用水标准的深井，先确保农民群众的饮水安全；在有条件的乡、镇可以采取招商引资、群众筹资、政府资助等形式，大力推进小型自来水厂建设，以小城镇为中心，逐渐向周边农村辐射。针对改厕工程。可选用不同的厕所样式，如三格化粪池厕所、改良双瓮厕所、沼气式厕所等，当前尤其要大力发展沼气式厕所，既清洁卫生，又节约能源，对于人口较多的家庭或养殖大户，可推荐使用沼气式厕所。
创新活动载体。一是组织“美丽家园”创建活动，引导基层妇女从家庭做起，从身边小事做起。农村妇女应努力治理好柴草乱垛、粪土乱堆、垃圾乱倒、污水乱流、禽畜乱跑等老大难问题，促进农村生产生活环境的净化、绿化和美化。二是开展家庭节能行动。精心策划家庭节能行动的目标、内容和措施，充分发挥妇女在家庭工作中的优势，掀起广泛深入的家庭节能行动。三是组织“巾帼绿色行动”、“共建绿色家园”等活动，引导妇女参与植树造林、垃圾分类、抵制白色污染等活动，在保护生态环境中发挥积极作用。
引入绩效管理。为加强基层生态文明建设监督管理，应制定相应的生态文明建设绩效考评办法。针对农村地区，可考虑制定农村环境卫生整治绩效考评办法，将环境卫生整治按照百分制形式细化为机构制度健全、主次街道硬化、路肩铺砖、设施建设、垃圾治理、乱搭乱建乱堆乱放治理、污水治理、村民活动广场、绿化工作等八项内容，每季度考核一次。考评采取随机抽样的方法确定考评村，各乡镇各抽3-5个村进行考评，被考评的3-5个村总得分即为乡镇得分。考评结果分为优秀、良好、一般、较差四个档次，考评成绩记录单位年终考核，成绩末位的要作出书面检查，并制定出整改措施。
总之，基层妇女参与生态文明建设，不仅能发挥基层妇女的生态作用，也能进一步推进妇女事业的发展，积极投身“建设美丽中国”必将给基层妇女带来更加美丽的未来！
作者简介
于水，女， （1987-），汉族，吉林永吉人，大学本科，江西赣州市委党校信息网络处助教，主要从事电子政务、信息化建设研究
袁芳，女，（1972-），汉族，江西南康人，大学本科，江西赣州市委党校机关党委专职副书记、副教授，主要从事行政法学、社会学研究
电压频率 篇4
压电陶瓷是一种可实现机械能与电能互相转换的功能材料, 具有结构简单、体积小、重量轻、分辨率高等优点, 作为微操作器驱动中的主流材料, 已被广泛应用于航空、航天飞行器的精密制导、激光陀螺、自适应光学、精密机械加工、自动控制、半导体集成、生物医学工程等技术领域[1,2,3,4]。压电陶瓷驱动器的控制通常采用PI或PID控制器[5]。文献[6]针对含有压电智能结构的柔性机械臂, 提出了基于模糊PID融合控制理论的柔性机械臂振动主动控制方法, 搭建了悬臂梁和平面1R、2R柔性机械臂实验装置, 并设计了相应的控制系统, 通过实验实现了柔性机械臂振动的主动控制。采用Preisach控制模型是压电陶瓷控制的有效方法之一, 但是采样数据的不稳定性仍然会对控制过程带来较大的影响和误差。为进一步提高在实现过程中的定位控制精度及稳定性, 文献[7]将积分分离PID控制应用于压电陶瓷定位过程, 达到了预期的控制精度和效果。但由于PI或PID控制器的控制参数需要进行反复调试才能确定, 因此控制器的设计是一项耗时的工作。为缩短控制参数的调试时间, 了解压电陶瓷驱动器的工作特性, 特别是研究驱动电压对驱动器运行的影响十分必要[8]。
文献[9]针对一种新型的可直线运动的压电陶瓷驱动器, 通过实验对其性能进行了测试, 给出了驱动电压及其频率与驱动器速度的关系曲线。由于曲线都是通过将离散的实验数据点连接起来得到的, 因此忽略了相邻两个数据点之间频率与驱动器速度的真实关系以及不连续点的存在性。其次, 由于实验数据必然存在的误差, 文献[9]只是根据显然不在同一直线上的三个数据点连成的折线, 断言驱动电压与驱动器速度基本成线性关系, 而未对驱动电压与驱动器速度成线性关系给出确定的结论。为给出精确的频率与驱动器速度关系曲线, 并确定驱动电压与驱动器速度的关系, 本文将从压电陶瓷的应力应变关系出发, 导出压电驱动器位移的微分方程, 由此获得驱动电压及其频率与驱动器速度关系的解析表达式, 并根据这些表达式研究压电驱动器电压及其频率对驱动速度的影响。
1 压电片位移的数学模型
压电片的坐标如图1所示, 电压或电场沿y轴方向穿过其表面后, 在x轴方向产生应变和应力, 驱动前面的载荷直线运动。应力应变关系为[9]:
其中σc是压电片产生的应力, Ec是压电片的弹性模量;εc是压电片的应变;d31是与施加在压电片上的电场相关的压电常数;V是沿y轴方向施加的电压;tc为压电片的厚度 (沿y轴方向) 。
若定义V=0时压电片前面的位置为坐标原点, 则压电片的应变εc可以表示为εc=x /L, 其中L为压电片沿x轴方向的长度。压电片的应力σc用于使载荷产生加速度, 因此其中m为载荷质量与压电片垂直于x轴方向一面的面积的比值。于是应力应变关系可以表示为:
或
2 电压与速度的关系
微分方程 (1) 相应的齐次方程的通解为:
式中:利用常数变易法, 设微分方程 (1) 的通解为:
其中c1 (t) , c2 (t) 是满足方程组:
的待定函数。解上述方程组得:
因此:
利用初始条件x (0) =0, x′ (0) =0得c1=c2=0, 因此:
令V=A sin (ωt) , 其中A为电压幅值, ω为电压的频率, 则:
当ω≠λ时, 由式 (2) 得:
当ω=λ时, 由式 (2) 得:
因此:
由于:
因此等式 (3) 给出的压电陶瓷速度x′在ω=λ处为可去不连续点, 采用等式 (3) 的定义之后在区间 (0, +∞) 内是连续的, 而且, 对于任何确定的时间t和频率ω/ (2π) , 它与输入电压的幅值成线性关系。
3 频率与速度的关系
对于任何确定的时间t, 由于式 (3) 给出的曲线是一条连续曲线, 因此在曲线:
上找出有限个ω≠λ的点, 只要这些点足够稠密, 连接这些点的曲线就可以反映频率与速度的关系。
以边长为L=0.1 m的正方体压电陶瓷为例, 设
Ec=6.6×10N m, d31=24.5×10m V, tc=0.1 m, A=10, 并设载荷重量为1 kg, 则可以求得:
固定t=1, 频率与驱动器速度的关系曲线如图2所示。
曲线达到峰值的频率为:
对于不同的时间t, 曲线达到峰值的频率将发生改变。随着时间t的增大, 曲线的波动频率t/ (2π) 也将增大。
4 结论
综上所述, 对于任何固定的时间t, 压电驱动器的速度与输入电压的幅值成线性关系;频率与驱动器速度的关系是一条幅值不断变化的连续余弦曲线, 曲线的峰值在λt (2π) 处达到, 余弦曲线的频率为t (2π) 。随着时间t的增大, 曲线的峰点逐步远离纵坐标轴, 余弦曲线的频率也将增大。
由图2可以看出, 电压频率与驱动器速度的关系是比较复杂的, 通过一些实验数据点根本无法找到曲线的极值点, 特别是随着时间t的增加余弦曲线的频率也逐步增大, 在同样的频率区间内极值点也逐步增加。借助应力应变关系导出的解析式, 可以准确地反映驱动器速度随频率的变化过程, 克服实验数据测量干扰对实验结论的影响。通过实验数据对应力应变关系式中的参数进行辨识, 再利用经参数辨识后的应力应变关系式研究压电驱动器电压及其频率对驱动速度的影响是一个需要进一步研究的问题
摘要：为探究压电陶瓷驱动器电压及其频率与驱动速度的关系, 利用压电陶瓷的应力应变关系导出了位移的二阶微分方程。通过解该微分方程, 得到了基于输入电压的压电陶瓷驱动器位移和速度的解析表示。利用压电陶瓷驱动器速度的解析表示, 证明了对任何给定的时间, 压电驱动器的速度与输入电压的幅值成线性关系;频率与驱动器速度的关系是一条幅值不断变化的连续余弦曲线, 随着给定时间的增大, 曲线的峰点逐步远离纵坐标轴, 余弦曲线的频率也逐步增大。
关键词：应力-应变关系,压电驱动器,频率,输入电压
参考文献
[1]BERMEJO R, DELUCA M.Mechanical characterization of PZT ceramics for multilayer piezoelectric actuators[J].Journal of Ceramic Science and Technology, 2012, 3 (4) :159-168.
[2]DICK A J.Characterizing effective d31 values for PZT from the nonlinear oscillations of clamped-clamped micro-resonators[J].Journal of Mechanical Engineering, 2013, 59 (1) :50-55.
[3]SUN D, MILLS J K, SHAN J J, et al.A PZT actuator control of a single-link flexible manipulator based on linear velocity feedback and actuator placement[J].Mechatronics, 2004, 14 (4) :381-401.
[4]王皓, 凌宁, 曾志革.一种高分辨力大行程微驱动压电马达[J].光电工程, 2003, 30 (4) :50-52.
[5]赖志林, 刘向东, 耿洁, 等.压电陶瓷执行器迟滞的滑模逆补偿控制[J].光学精密工程, 2011, 19 (6) :1281-1286.
[6]余跃庆, 周刚, 方道星.基于模糊PID融合的柔性机械臂振动压电主动控制研究[J].中国机械工程, 2008, 19 (15) :1836-1841.
[7]曹荣, 秦岚, 夏含信, 等.PID控制技术在压电陶瓷精密定位过程的应用[J].仪器仪表学报, 2004, 25 (z3) :132-135.
电压频率 篇5
我国风力场接入电力系统的数量和容量在近几年里增长迅速,在2013年我国的风电新增装机容量16 088.7 MW,装机总容量已经达到91 412.89 MW[1]。 风电场及其接入电网故障的快速正确预警和保护控制已成为保证电网安全运行的重要因素[2,3]。在风电场规模较小时候,电力系统继电保护在整定计算时没有计及风电场的影响,通常将风电场等效为一个负荷,不考虑其在短路过程中的影响。随着现代风电场规模不断扩大,要求风电场参与低电压穿越[4],即要求在外面电网故障情况下风电机组要具备不间断运行的能力[5],因此在电网故障时风电场对短路故障的影响不能再被简单忽视。因此考虑到风电机组自身的短路特性时[6,7],传统的电力系统保护便出现了一定的局限性。
风电场大规模接入时,随着风电并网的容量增大,其对电力系统频率稳定的影响也越来越大[8], 原因在于电网故障时风力发电机将向短路点提供一定的短路电流,所以在保护配置计算和整定计算时不计及风电场的影响是不合理的。很多学者对该问题进行了研究:文献[9-10]分析了风力发电机的测量阻抗,并推导出其计算公式,提出自适应距离保护的概念;文献[11-12]利用仿真得出风电场的保护特性会随着故障类型、故障点的不同而发生变化。
传统的继电保护通常默认短路时系统的电压电流频率为50 Hz,常利用工频傅氏算法提取短路电流电压的工频分量以形成电流电压向量。同样,传统的继电测试装置也是基于故障前后系统频率为工频进行设计,没有考虑到风电场大规模接入[13]后电压电流频率不一致这一特点。所以,基于工频分量的继电保护及其对保护试验装置相关指标的测试在含风电场的混合电力系统中能否准确可靠地实现系统的保护功能是非常值得研究的问题[14]。
本文以简化的电力系统网络为基础研究了短路故障发生时含双馈风机风电场电力网络保护设备安装处 电压电流 频率的不 一致特性 , 并在Matlab/Simulink中建立含双馈风机风电场的电力系统模型验证了结论的正确性。通过仿真对故障情况下风电场的距离保护进行分析,得到风电场的故障下短路电压电流特性对于传统的距离保护的影响, 分析结果对传统的继电保护测试有一定的理论参考作用。
1 双馈风机风电场短路电压电流特性
为了在故障时避免风电场大面积脱网,这就要求风电机组具备低电压穿越的能力。本文以双馈风电机组为例进行研究,因此双馈风机需配备撬棒保护电路,并假设在短路故障瞬间,撬棒保护电路立即投入运行。
1.1 含风电场电力系统输电线路短路响应特性
由于撬棒电路的作用,在电网故障时双馈风机等同于普通异步电机,普通异步电机的暂态等效电路如图1所示。
假设转子在故障前以同步转速运行,设故障发生时定子a相电压相位为α+π/2,则根据文献[15]得到此时a相短路电流的近似公式为
其中: 1 L2m/ (LsσLrσ) ;ωs表示电机的同步角速度;Ts' ,Tr' 为定转子时间常数,由Ls,Lr,Lm,Rs等参数决定。
将大电网可视为内阻为零的三相交流电源,忽略电网中的并联电容,可以得到如图2所示电网短路的等效回路。
故障情况下电路的动态响应满足式(2)。
求解式(2)可以得到
式(3)中:ω 为电压角频率;A作为非周期分量的组成部分。
1.2 过渡阻抗对风电场侧短路电压电流的影响
在风电场故障期间,短路点的电压电流会因为故障前的工况不同而表现出不同的特性。文献[16] 采用叠加定理分析计算得到电压电流频率的差异性,但没有进一步分析过渡阻抗的作用。
为了便于分析风电场输出线路的短路电压电流特性,本文采用简化电力网络图来进行分析研究。 图3表示含有风电场的等效电网示意图。图中ZW表示风电机组与送出线之间的等效标幺阻抗,Zg表示电网与送出线之间的等效标幺阻抗,Zl1与Zl2表示被短路点分隔的两部分送出线的标幺阻抗。点A,B代表保护测量装置的安装位置。
通常情况下风电机组的容量远远小于电网侧的容量,因此ZW相对较大,Zg相对较小,这里假设ZW远大于其他阻抗量,而Zg远小于其他阻抗量。
基于图3可以计算出风电场处和电网处的保护测量装置点的电压电流值为
如果Rg接近于零,可以得到
式(4)~式(7)中,Igg和IWW分别为故障时电网单独作用时候电网侧的电流以及风电场单独作用时风电场侧的电流,如式(9)、式(10)所示。
从式(6)中,可以知道保护风电场侧测量装置安装处的电流主要频率成分受Rg与ZW的相对大小影响;从式(7)中可看出电压成分主要以工频为主。
1.3 风电场短路电压电流特性仿真分析
基于Matlab/Simulink平台,建立如图3所示含风电场的混合电力系统网络, 假设在0.505 s时线路发生三相短路故障,故障前转子以35 Hz的频率运行, 并且电网的频率保持在50 Hz。相关电路参数如表1所示。
利用快速傅里叶变换将短路后0.2 s内的风电场侧保护装置安装处的短路电压电流分量IW,UW提取出不同的频率分量幅值。结果如表2所示。
从表2中可以看出当Rg=0 Ω 时,送出线上风电场侧的电流的主要组成部分为35 Hz的交流分量; 当Rg=10 Ω 时,此风电场侧电流的主要组成部分为35 Hz的交流分量,而电压的主要组成部分为50 Hz的交流成分;而当Rg=100 Ω 时,风电场侧的35 Hz的电流成分与Rg为10 Ω 比有所减小,电压分量仍然以50 Hz为主。
2 距离保护在风电场中的适应性
2.1 距离保护的基本原理
在距离保护中,测量阻抗用Zm来表示,定义为保护安装处测量电压Um与测量电流Im之比,即
式(11)中,Zm为一复数,在复平面上可以用极坐标形式表示,也可以用直角坐标的形式来表示,即
电力系统发生金属性短路时,Um降低,Im增大, Zm变为短路点与保护安装处之间的线路阻抗Zk。对具有均匀参数的输电线路来说,如果忽略影响较小的分布电容和电导,Zk与短路距离Lk成线性正比关系[17],即
式(13)中:z1为单位长度线路的复阻抗;r1,x1分别为单位长度线路的正序电阻和电抗。
对于给定的保护范围Lset,可以得到整定阻抗Zset为
根据测量阻抗Zm在不同情况下幅值和相位的差异,保护能够区分系统是否发生故障,以及故障发生在区内还是区外。
阻抗继电器在阻抗复平面动作区域的形状可以为圆形,四边形等各种几何图形,其中以如图4所示圆形动作特性最为常见。
当测量阻抗Zm在圆内部时,保护动作,在圆外部时,保护不动作。
Zm1为故障发生在区外时的测量阻抗,落在阻抗圆外部,因此保护不动作;Zm2为故障发生在区内时的测量阻抗,落在阻抗圆内部,保护动作;Zm3表示线路反向不远处发生故障,阻抗在第三象限, 测量阻抗不在圆内部,保护不动作。
2.2 距离保护的适应性问题
在电压电流同频的系统中,通过工频傅里叶算法得到的电压电流相位固定,在短路后的暂态过程中,测量阻抗很快收敛到一个确定的值,而风电场中,当过渡阻抗相对较大时,电压电流将呈现不同频的特征,这种特征导致测量阻抗波动,当发生区外故障时,保护可能误动。
假设330 k V送出线上发生短路故障,如图5所示。
由于过渡阻抗存在时,风电场侧电压电流不同频,会导致保护的适应性问题,因此主要研究A点处的保护。
简单假设A点处的电流电压为
由式(15)、式(16)可以计算测量阻抗为
假设010 ,r40 Hz, s50 Hz ,对A点测量阻抗进行仿真分析。按照式(17)可绘制出测量阻抗的轨迹如图6所示。
可以看出测量阻抗幅值将随时间增大,而相角不断改变,这意味着测量阻抗的轨迹将是一组螺旋线。由图6可以看出,测量阻抗振荡增大,穿越阻抗圆边界,由动作区域穿越非动作区域,体现了保护的不可靠性。
3 算例分析
本文基于Matlab/Simulink环境平台,建立含风电场的混合电力系统网络来研究含风电场电力网络保护装置安装处短路电压电流频率不一致对距离保护影响。某集中接入式风电场结构如图7所示,多台双馈风机机组通过箱变接入35 k V汇集母线,再由风电场主变通过送出线送入变电所,再次升压接入大电网。
含风电的电力系统中的各参数如下:大电网电压等级为500 k V,正序阻抗140 Ω,零序阻抗200 Ω, 集群升压变T2额定容量500 MW,额定电压330k V/500 k V,短路电压百分数Uk=24%,送出线长20 km, 正序阻抗(0.1+j0.4) Ω/km,零序阻抗(0.3+j1.2) Ω/km, 主变T1额定容量S取决于风电机组台数N,S=1.7MW·N,额定电压35 k V/330 k V,短路电压百分数Uk=20%,主变高压侧电流互感器变比800:1,集电线长10 km,正序阻抗(0.1+j0.3) Ω/km,零序阻抗 (0.3+j0.9) Ω/km,箱变额定容量1.5 MW,额定电压690 V/35 k V,短路电压百分数Uk=6%,双馈风机机组额定功率1.5 MW,额定电压690 V,转子阻抗 (0.005+j0.15) p.u.,定子阻抗(0.005+j0.2) p.u.,励磁电抗6 p.u.。系统0.505 s时发生三相接地短路故障。
1区间内故障
A点到短路点阻抗(1+j4) Ω,故障点为K,以短路前风机转差率、过渡阻抗为变量设置如下四组实验组,观察A处距离保护的动作情况。故障示意图如图5所示。
仿真结果如图8所示。
第1、3组实验,由于Rg=0,电压电流频率都为工频且共同衰减。
第2组实验,由于Rg不为0,电流频率为40 Hz, 电压频率为50 Hz,测量阻抗发生振荡,阻抗向量以 ωs-ωr的角速度逆时针旋转,由于 ωs-ωr>0, 阻抗以逆时针螺旋线的轨迹离开阻抗圆。
第4组实验,由于Rg不为0,电流频率为60 Hz, 电压频率为50 Hz,测量阻抗发生振荡,阻抗向量以 ωs-ωr的角速度逆时针旋转,由于ωs-ωr<0,阻抗以顺时针螺旋线的轨迹离开阻抗圆。
2区间外故障
以短路前风机转差率、过渡阻抗为变量设置故障,故障点为K,B点到短路点阻抗(0.2+j0.8) Ω,观察B处距离保护的动作情况。故障示意图如图9所示。
仿真结果如图10所示。
第1、3组实验,由于Rg=0,电压电流频率都为工频且共同衰减。
第2组实验,由于Rg不为0,电流频率为40 Hz, 电压频率为50 Hz,测量阻抗发生振荡,阻抗向量以 ωs-ωr的角速度逆时针旋转。由于 ωs-ωr>0, 阻抗以逆时针螺旋线的轨迹进入阻抗圆。
第4组实验,由于Rg不为0,电流频率为60 Hz, 电压频率为50 Hz,测量阻抗发生振荡,阻抗向量以 ωs-ωr的角速度逆时针旋转。由于ωs-ωr<0,短路后测量阻抗直接进入阻抗圆,但不久后即以顺时针螺旋线的轨迹离开阻抗圆。
由上述实验可以看出,在过渡电阻不为0的情况下,如果发生区外故障事件,由于保护安装处的电压电流频率的不一致性,会使得测量阻抗由进入阻抗圆的动作区域,从而造成距离保护设备的误动, 不利于电力系统的稳定。
对于传统的基于IEC61850标准的继电保护测试装置而言,在数字化采样准确度指标中均是默认电流电压为工频情况下工作的,没有考虑到风电场接入后的频率不一致特性。因此测试装置内部在计算时,产生结果的便不再是计算误差而是计算错误。 所以在含风电的电力网络中其保护测试装置需要摒弃传统的基于工频傅氏变换的思想,而采用考虑各非工频量的算法,如直接解微分方程法[9]。
4 结论
本文研究了含风电的电力系统网络在故障发生时,保护设备安装处的电压电流存在频率不一致的特性,并通过仿真分析了这种频率不一致特性给传统的距离保护在含风电的电力网络中的适应性带来的影响。
电压频率 篇6
近年来分布式发电系统发展迅速[1,2,3,4],其低污染高效率的特点得到了广泛关注。同时也存在很多电网保护问题[5,6],孤岛即为所要研究的主要问题之一。所谓孤岛是指由于故障或其他原因,分布式电源(Distributed Generation,DG)脱离大电网的控制而独立向负载供电的情况[7,8,9]。它可能会对系统的稳定运行和工作人员的安全造成危害,因此,逆变器必须具有孤岛检测功能[10]。孤岛检测方法可分为被动检测法和主动检测法[11,12,13,14]。
Sandia Frequency Shift(SFS)是一种常用的主动检测方法,具有较小的检测盲区(NDZ)[15,16]。NDZ是指DG处于孤岛运行状态时,其电压和频率均在检测阈值内,不能准确地检测到孤岛的发生。目前大多数文献在研究孤岛的检测原理和性能时,都采用并联RLC负载对电力系统中的负荷进行建模。然而电力系统中某些负载的有功和无功功率是随系统频率和电压而发生变化,因此文献[17]在考虑了负载的电压和频率特性后对无源检测方法的性能进行了研究,文献[18]只分析了负载的有功频率特性参数对SFS检测盲区的影响,没有考虑其他参数的影响。
本文根据电力系统综合负载的电压、频率特性模型,推导出DG在恒流控制方式下SFS的NDZ表达式,并在ΔP-ΔQ坐标系下研究了负载电压频率特性对检测盲区的影响,通过Matlab仿真验证了理论分析的正确性。
1 Sandia Frequency Shift和负载模型
SFS孤岛检测方法是指在频率偏移的基础上引入正反馈,加速并网公共耦合点(Point of Common Coupling,PCC)的电压频率偏离正常值[12,13]。削波系数cf0定义为死区时间tz和电压周期Tu的函数。
引入频率正反馈后的削波系数可表示为
式中,cf0、k、fN分别为初始削波系数、正反馈比例系数和系统的额定频率。采用SFS检测方法时逆变器输出电流和引入的相位角可表示为
不失一般性,设DG并网的系统结构如图1所示。图中的本地负载假设为电力系统的综合负载,其有功功率与无功功率将随电压和频率的变化而变化。
综合负载的模型可表示为
式中:U0和P0分别为系统额定运行时的电压和有功功率;QL0为常规感性负载的额定无功功率;U为系统运行电压;kpf、NP、kqf、NQ为负载的电压频率特性参数,其取值与负荷组成情况有关[19]。
2 检测盲区(NDZ)计算
目前DG中应用较广泛的是可再生能源发电,如光伏和风力发电等。当这些可再生能源发电并网运行时,为了充分利用它们的发电能力,常采用恒流控制方法。一般情况下并网运行时负载消耗的功率由分布式电源和大电网共同承担,DG工作在单位功率因数。通常为分析NDZ的大小,常假定DG所发出的功率和本地负载的功率相等,即
DG发出的有功功率可表示为
由式(5)～式(7)可以得到
同时,孤岛运行时DG发出的无功功率为
负载吸收的无功功率等于DG发出无功功率
由式(9)和式(10)得到
式(8)和式(11)即为SFS的NDZ表达式。从中可以看出在ΔP-ΔQ坐标下NDZ是负载的电压频率特性参数的函数,在下面的研究中将具体分析各参数的影响。本文所选取的频率检测阈值为49.5～50.5Hz,电压检测范围为0.88～1.1 pu。
2.1 kpf对检测盲区的影响
kpf为负载的有功频率特性,即负荷有功功率变化量对频率偏移的变化率,为了与文献[18]的结果对比,取NP=NQ=kqf=2,cf0=0、k=0.05,负载的品质因数为4,根据式(8)和式(11)得到的NDZ如图2。
图3为文献[18]在NQ和kqf为零,其他参数相同时得到的NDZ。对比图2和图3可知,由于文献[18]没有考虑负载无功功率的电压、频率特性,因此该文献所给出的NDZ不能适合于负载的无功功率随电压和频率变化的情况。
分析图2可知,当kpf=0时,检测盲区中对应的最大有功功率偏差为ΔP/P0=0.135,kpf=0.7对应的最大有功功率偏差为0.145,有功偏差变化范围为13.5%～14.5%。A点(ΔP/P0=0.134,ΔQ/P0=0.03)只在kpf=0的检测盲区内。在上述设定参数下,对图1所示的系统进行仿真,DG系统输出有功功率为10 kW,工作于单位功率因数,在0.6 s时孤岛发生。PCC处的电压和频率的变化情况如图4。
图4中A点的仿真结果显示,kpf取值不同,系统的频率均稳定于负载的谐振频率处,kpf对系统频率影响不显著。孤岛发生时,由于分布式电源输出有功功率小于负载消耗的功率,不能满足负载需求,所以PCC处的电压下降,只有当kpf=0的情况下,电压值没有超出阈值(0.88 pu),检测不到孤岛的发生。从图2中可知A点在kpf=0的检测盲区内,仿真结果验证了理论分析的正确性。
2.2 NP对检测盲区的影响
NP为负载的有功电压特性。当kpf、kqf为0,NP取值0、1、2时,对应负载类型分别表示恒功率、恒电流、恒阻抗特性。为了考虑不同类型负载有功电压特性对检测盲区的影响,分别在NP≤1和NP≥1范围内取不同的数值,cf0=0、k=0.005,检测盲区如图5。
由图5可知,当NP≥1时,随着NP增大,NDZ变大,检测盲区与NP成正比例关系;当NP≤1时,随着NP的减小,检测盲区也变大,NDZ与NP成反比例关系,负载的有功电压特性对检测盲区的影响较大。当NP为1.2、1.5、2时,孤岛检测失效对应的最大有功功率差额分别为5%、9%和16%。
以图5中B点(ΔP/P0=0.05,ΔQ/P0=0.01)为运行条件对图1系统进行仿真,仿真结果如图6所示。从图6中可以看出0.6 s时系统孤岛运行,系统频率上升,并且最终都稳定于负载的谐振频率处(50.1Hz)。而系统电压开始下降,在相等的功率偏差下随着NP增大,电压变化量减小。当NP为1.5、2时,电压稳定值均没有超出检测阈值(0.88 pu),孤岛检测失败,因此在研究应用中应该考虑负载的有功电压特性对检测盲区的影响。
2.3 kqf对检测盲区的影响
频率偏移对负荷无功功率变化的影响用kqf表示,在不同系统中它的数值也不同。本文中分别取值0、0.5、2,电压频率特性的其他三个参数为2,Qf0、cf0、k取值与2.2节相同,检测盲区如图7。kqf取值不同时,三种情况下的检测盲区重合,kpf对SFS检测方法的NDZ的影响可以忽略。
2.4 NQ对检测盲区的影响
NQ表示负载电压对无功功率变化的调节效应,Qf0、cf0、k取值参照2.3节,检测盲区如图8。
从检测盲区图中看出,在kpf、kqf、NP取值为2时,NQ的变化引起负载消耗无功功率的变化,NQ取值不同对应的检测盲区的大小不同,但差别很小。NQ取值不同对应的有功功率最大偏差范围为-0.1～0.15,无功功率最大偏差范围为-0.06～0.06,无功功率不平衡对系统电压频率变化的影响较大。
图9为C点(ΔP/P0=0.1、ΔQ/P0=0.02)仿真结果。从电压和频率的波形变化可以看出,断网后系统频率上升,NQ从0.5变化为2,频率变化范围为50.2～50.25 Hz,都没有超出检测阈值。由于DG发出的有功功率不足以供给负载消耗,所以系统电压下降并稳定在0.9 pu处。有功功率和无功功率差额是引起系统电压和频率变化的主要因素,NQ对电压和频率影响很小。
2.5 Qf对检测盲区的影响
一般情况下,本地负载品质因数小于2.5,电压频率特性的四个参数均取值2,cf0、k分别取值0和0.005,得到对应的检测盲区如图10。随着Qf的增大,检测盲区也增大。检测盲区的有功功率差额变化范围为-0.11～0.15,而且三种情况下的有功功率临界值几乎相等,分别为0.15和-0.11。无功功率差额的变化范围为-0.06～0.06,而且随着Qf取值不同,对应的无功功率偏差也不相等。
当本地负载的功率差额为ΔP/P0=0.05、ΔQ/P0=0.02(D点)时,仿真结果如图11所示,系统孤岛运行时,PCC处频率增大,当Qf=1时频率稳定于50.6 Hz,超出了检测阈值,SFS方法能准确检测到孤岛的发生,而品质因数分别为1.5和2.0时,频率分别稳定在50.4 Hz和50.2 Hz,不能检测到孤岛状态。有功功率的偏差导致系统电压下降,最终稳定在0.93～0.95 pu范围内。
3 结论