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摘要：伴随着电网大功率负载的发展，现代大功率电力电子装置瞬时接入、大型异步电机启动、电网发生短路故障等情况都会导致电网电压跌落，对于电网电压跌落的研究显得很有意义。
关键字：电力系统；电压跌落；传播特性；配电网
1绪论
电力系统节点电压跌落的问题是随着电网的诞生而产生的，只要存在输电网络，就有可能发生电压跌落的问题，电力系统传统负荷对节点电压跌落程度敏感度很低，所以人们一直以来往往忽视电压跌落问题，但是随着现代电力电子设备大规模的应用，电力系统节点电压跌落引起的电能质量下降才逐渐得到人们的重视。曾有报道欧洲用户投诉的电能质量问题80%以上是由于电力系统节点电压跌落引起的，然而只有不到20%的投诉是因为电能质量问题等引起的。
2电压跌落的分析以及传播规律的研究
2.1电压跌落基本概念
2.1.1电压跌落的原因
电力系统短路故障造成的电压跌落幅度最大，这点将在后面的仿真模型得到体现，其波形近似矩形曲线，并且持续时间短，影响最大。短路故障严重影响工业生产之中对电压比较敏感电气设备的正常运行，使得生产流程中断，直接造成生产单位产生巨大的经济损失。根据数据统计显示，配电网中有80%以上的电压跌落事件是由输电线路发生短路故障造成的，所以重点研究配电网在输电线路发生短路故障下各个节点电压跌落随机预估的问题显得很有意义。
2.1.2电压跌落发生过程
图2-1所示为一变电站经过架空线配电输电系统向负荷供电的配电系统图，图2-1中分支输电线路采用的是慢速熔断器来隔离故障点，当输电主线路中快速断路器的重合闸装置能够快速清除瞬时故障时，慢速保护的熔断器不发生动作来切除故障点。
如果输电线路发生的故障为瞬时性，即故障后立刻清除，则保护正确动作，并且断路器装置重合闸成功动作，则电力系统用户只会承受一次电压跌落。实线部分表示带有自动重合闸装置时发生故障的输电线路电压有效值的随时间变化曲线，同理，则虚线部分表示非故障输电线路电压有效值的随时间变化曲线。
如果断路器的自动重合闸装置发生第一次重合闸动作后，如果线路中的故障依然存在，那么认为线路发生了永久性故障，输电线路不能再接入系统，电力系统用户将承受永久性电压跌落事件。
2.2电压跌落的评估指标
SARFI指标具体来说可以概括为两种表现形式，一种是设定一个阈值电压，针对这个阀值电压进行的统计指标，即SARFIX；另外一种是针对某类电压敏感电力设备的曲线进行的统计指标，即SARFI-curve。
SARFIX指标具体可以按照下面这个公式来计算
式中X为电压有效阀值，用电压幅值占基准电压百分数表示，即X%。根据电力系统电压跌落统计情况，X%可能的取值基本上为90%、80%、70%、50%、10%这五类；Ni为第i次电压跌落事件下承受电压幅值低于X%电压跌落的用户数，NT为整个配电网络用户总个数。
SARFI-curve指标是指统计电压低于电压敏感电力设备所容限曲线的概率，不同的容限曲线则对应不同的SARFI-curve指标，如计算机行业的设备可选用SARFI-itic指标进行统计，半导体设备则可选用SARFI-semi指标来进行统计。
2.3电压跌落传播规律
电压跌落一般来说主要是由系统发生故障引起的。当输电系统发生故障，那么用户侧母线必然会受到由系统故障引起的电压跌落，即使这些母线离故障点距离非常远，仍可感受到不同程度的电压跌落。用户侧的电压跌落不仅与PCC点电压跌落情况有关，还与用户变压器接线的方式和设备电源的接入方式有关。
3电压暂降仿真评估数学模型
3.1临界距离法
临界距离法的产生是建立于阻抗分压公式上面的，当电力系统发生故障时，忽略负荷电流的影响，并假设发生故障前电力系统电压都是额定值。故障发生后的公共母线接入点PCC处的电压可以表示为
式中，z为输电线路单位阻抗，l为输电线路公共接入点PCC至故障点的距离，Zs为公共接入点PCC点与电源之间的等效阻抗。根据式可得求得发生故障点到公共接入点PCC的距离为
临界距离法的优点是所需的电力系统数据较少,只需要提供公共接入点PCC处的短路容量，输电线路的条数及线路单位阻抗等基本信息，具有计算模型简单，比较适合于计算辐射性网络电压跌落的情况。但是，临界距离法的缺点是仅考虑了电力系统电压幅值跌落的影响，从而无法得到电力系统电压跌落的持续时间长短等特征量。
3.2故障点法
故障点法的基本思想是假定电力系统发生多处短路故障，根据数学模型计算这些短路故障所引起的节点电压幅值的跌落情况、持续时间的长短以及发生的频次等特征量。
故障点法在编程上面可以较为方便的实现，也可借助计算机对节点电压跌落进行快速计算，通过有效的选取大量短路点来得到比较精确的计算结果。短路点选取得的数量越多，计算出的结果也就越准确，同时计算量也就会越大，计算时间也会越长。故障点法的缺点是需要提供详细的电力系统参数和故障录波仪器记录故障数据。
3.3蒙特卡罗法
蒙特卡罗法是一种数学模拟方法，又称统计试验法。其基本原理通常是利用数学工具或物理样机的方法产生（0，1）之间的均匀分布随机数，然后利用数学变换从而可得到服从任何其它概率分布的随机抽样值。
4结束语
从选题的背景出发，研究了电压跌落的问题提出，对国内外相关文献在电压跌落问题中所取得的研究成果进行了总结，指出了本文所做的工作。传统电压跌落统计法是基于事件持续时间统计法，过高估计了用户感受电压跌落事件，仅仅适合对整个系统电压跌落评估。建立电压跌落仿真数学模型。根据故障变量概率的分布，建立故障变量的数学模型，用蒙特卡罗（Monte-Carlo）法产生故障变量随机值，模拟电力系统短路随机过程发生。在MATLAB/simulink中建立了IEEE14节点的电压跌落仿真模型，研究了故障点及其周边节点的三相电压跌落情况，得到了故障点及其周边节点的正序、负序、零序电压。
参考文献
[1]林海雪.论电能质量标准[J].中国电力，1997,30(3):7～10
[2]肖遥，李澍森.供电系统的电压下凹[J].电网技术，2001，25(1)：73～77
[3]韩英铎，严干贵，姜齐荣，等.信息电力与FACTS及DFACTS技术[J].电力系统及其自动化，2000:1～7
[4]王宾，潘贞存，徐丙根.配电系统电压跌落问题分析[J].电网技术,2004，28(2):56～59