SP-DVR动态电压恢复技术在敏感性电力负荷的研究和应用.pdf

电力电 DOI ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 9 - 9 4 9 2 2 0 1 4 0 9 0 1 8 S P D V R动态电压恢复技术在敏感性电力负荷的 研究和应用 郑威 ( 云南三环中化化肥有限公司， 云南海口 6 5 0 1 1 3 ) 摘要 ：电压跌落 、瞬时 中断 问题 随电力 系统的出现就存在 ，现在 已经成 为电能质量问题 中对用户影 响最 大的首要问题。动态电 压恢复是 目前针对电压质量问题的相对经济、安全可靠的补偿装置。在对D V R的工作原理分析和研究的基础上，结合变频器 实际运行情况对电压补偿策略进行了应用分析。 关键词：电压跌落；瞬时中断 ； 动态电压恢复 中图分类号 ：T M7 1 4 2 文献标识码 ：A 文章编号 ：1 0 0 99 4 9 2( 2 0 1 4)0 90 0 6 70 3 S P- DVR Dy n a mi c Vo l t a g e Re s t o r e r Te c h n o l o g y Re s e a r c h a n d Ap p l i c a t i o n i n El e c t r i c Po we r Lo a d S e n s i t i v i t y ZHENG W e i ( Y u n n a n T h r e e C i r c l e s S i n o c h e mF e r t i l i z e r C o ，L t d ，Ha i k o u 6 5 0 1 1 3 ，C h i n a ) Ab s t r a c t ：Th e v o l t a g e d r o p， wi t h mo me n t a r y i n t e r r u p t i o n o c c u r s o n t h e p o we r s y s t e m e x i s t s ， h a s nO W b e c o me a p r o b l e m i n t h e p o we r qu a l i t y i mp a c t o n t h e u s e r ma x i mu m p r i o r i t y Dy n a mi c Vo l t a g e Re s t o r e r i s t h e r e l a t i v e e c o n o mi c p mb l e m f o r t h e v o l t a g e q u a l i t y， s a f e a n d r e l i a b l e c o mp e n s a t i o n d e v i c e B a s e d o n t h e D V R w o r k s O i l a n a I y s i s a n d r e s e a r c h，c o mb i n e d w i t h t h e a c t u a l o p e r a t i o n o f t h e i n v e r t e r v o l t a g e c o mp e n s a t i o n s t r a t e g y f o r t h e a p pl i c a t i o n o f t h e a n a l y s i s Ke y wo r ：v o l t a g e d mp；mo me n t a ry i n t e r r up t i o n；Dy na mi c Vo l t a g e Re s t o r e r O引言 D VR是针对电压跌落 、瞬时中断等动态电能 质量问题的补偿装置。D V R串联于电源和负载之 间 ，在电源电压出现瞬时变化时 ，它把直流电压 转换成相应幅值和相位的动态交流电压并与故障 的电网电压叠加 ，使得负载侧电压保持稳定、完 美的波形。 1 电压跌落、瞬时中断问题对各类设备的影 响 ( 1 )电力 电子设备 电子设备属于典型的敏感元件 ，电压跌 落或 骤升时，整流电容不能输出平缓的电压波形或者 电容鼓包失效，当电压跌落低于到临界值时，整 流电路驱动板就不能工作 ，负载也就停止 。例如 在使用变频器调节控制电动机场合 ，如果电源电 压下降到原定额定电压的7 0 ，控制电路 自动停 止输出相关控制信号 ，信号停止后 ，驱动回路 、 整流 回路 、逆变 回路等将全部停止 ，电动机将 自 动制动 ，停止工作 。 ( 2 )交流接触器 如果电压跌落和瞬时 中断 ，原定弹簧的弹力 大于线圈对铁芯的吸引力时 ，接触器就停机 ，一 般情况下，交流接触器在电压低于线圈额定电压 的5 0 ，时间超过 2 0 m s 的时候线圈就会失去吸力 而释放 ；如果 电压低 于 3 0 或者更低 ，交流接触 器持续 1 S 线圈就会释放 。 ( 3 )不平衡相序继电器 电压的跌落通常是不对称、不平衡的，当相 序电压不平衡度大于4 就会动作停运 。 ( 4 )快速响应继 电器 收稿 日期 ：2 0 1 40 32 5 匿誓丑 电工 快速响应继 电器是通过 电压脉冲信号作为开 关控制信号，电压的瞬时跌落可能会误认为是开 关动作控制信号，切除电源使设备停运。 ( 5 )复位电路 复位电路主要起到设备启动时的正确初始化 作用 ，复位 电路控制信号通常是电压的脉冲信 号。电压跌落后到恢复原幅值 的过程中 ，复位 电 路可能会把这个 电压脉冲信 号误 认为复位信号 ， 使设备重启复位造成设备停运 。 2 S P D VR工作原理简介 动态电压恢复装置 D V R串接在电源和敏感性 负荷之问 ，可将其等效成一个受控 电压源 ，它具 有很好 的动态性能 ，D V R能够根据 电源侧动态 的 电压跌落产生响应幅值和相位的等效电压与电源 侧 电压叠加 。D V R能够 对 电压跌落 、谐波 、闪 变 、不对称等 多种 电压 质量问题 提供动态补偿 ， 当电压在跌落 的瞬间 ，D V R会在小于2 ms 的时间 内将负荷侧跌落的电压恢复至正常值 1 。如图 1 所 示 节 ，变频器属于敏 感负荷，因此硫酸 高 压 精 硫 泵 采 用 S P D VR动态 电压 恢复技术是非常有 必要 的。根 据图 1 得知 ，S P D VR处 于敏感性元件变频 器( A C S 5 1 0 ) 和 电源侧之 间 ，Q F 1 为系统 电源 ，Q F 2 为备用 补偿 电源 ， 当电动机采用工频 运 行 时 K M3通 过 二 次 回路 控 制 吸 合 ，当电动机采用 变频运行时 K M1 、K M2 通过二 图2 S P D V R动态电压恢复 精硫泵主接线原理 图 次 回路吸合 ，当 S P D V R处 于检修状态 时 ，N J I 、 卅+ L 一： 特 图 1 S P D V R动态电压恢复装置原理图 3 S P D V R在精硫泵变频调速的应用 在硫酸化工生产中 ，固体硫磺经熔化后的熔 融液液硫 由精硫泵加压经磺枪机械雾化而喷入焚 硫炉燃烧 ，焚硫所需的空气经空气鼓风机加压后 送人干燥塔 ，在干燥塔 内与 9 8 的浓硫酸逆 向接 触 ，使空气 中的水份得到吸收 。根据上述工艺分 析 ，硫酸高压精硫泵的作用至关重要 ，其直接决 定了硫酸的连续生产，又精硫泵采用变频控制调 N J 2 断开 ，移除整流 、逆变和滤 波装置对其进行检修和校验 。如 图 2 所示 。 4 S P D VR检测算法模拟仿 真 在 Ma t l a b中搭建配电网系统 的模型 ，系统 电压为 2 2 0 V 。分 别模拟单相 电压 的电压跌落 、瞬 时中断和电压骤变三相 内容 ，按 照峰值电压法 、基波分量法 、缺 损电压法 、小波变换法 、状态空 间矩阵法的算法 ，采用相位跟踪 进行模拟仿真 。 ( 1 )电压跌落 系 统 电 压 A C 2 2 0 V在 l时 间 突 然 跌 落 至 5 0 ，D V R在 T I + A 丌 2 0m s ) 时启动 D V R在 电 压跌落 的时间段 内补偿系统电压 的5 0 ，经检测 系统电压和 D V R叠加输出的电压矢量为完美 的正 弦波。如图3 所示 。 ( 2 )瞬时中断 系统 电压 AC 2 2 0 V在 1 时间瞬时中断 ，系统 电压为 0 ，D V R在 T 1 + A T ( A T e2 0 m s )时启动 郑 威：S P D V R 动态电压恢复技术在敏感性电力负荷的研究和应用 一 电力电 T E K 囝 S T O P 厂、 厂、 厂、 厂、 厂 、 厂、 V V s i mul a t i o n T E K 囝 S T O P f V V V s i m u l a t i on 图3 电压跌落模拟仿真图 D VR在 电压 跌 落 的 时 间 段 内补 偿 系统 电压 的 1 0 0 ，经检测系统电压和 D VR叠加输出的电压矢 量 为完美 的正弦波。如图4 所示。 T E K 图 S T O P I1 一 U 一 V s i mul a t i o n T E K 圉 S T O P f 厂、 n 厂、 厂、 V V U U s i mul at i on 图4 瞬时中断模拟仿真图 ( 3 )电压骤降 系统电压A C 2 2 0 V在 l 时间骤降，系统电压 呈 不规 则 的跌 落 ，D V R在 7 1 1 + A T ( 2 0 m s ) 时启动D V R 在电压跌落的时间段内动态补偿系统 电压 ，经检测系统 电压和 D VR叠加输 出的电压矢 量为完美的正弦波 。如 图5 所示。 T E K 国 S T O P f h ， 、 一 ， 、 一， 、厂 、 厂 、 V 一 V V s i m u l a t i o n T E K 囝 S T O P 1 n 厂、 厂、 n ，、 V V V V V s i mul at i on 图5 电压骤降模拟仿真图 T E K 圉 S T O P f h A A n A n f A V V V V V V V V s i reu l a t i on 故 障引起 的不平衡 电压跌 落 、 瞬 时 中 断 事 件 ， S P D V R装 置采 用 了双 控 制器热备用 、主回路三旁 路无缝切换 、控制 电源 四 冗余等一系列高可靠的设 计方案 ，在正常工作时一 直处 于热备用状态 ，整机 消耗 0 5 额定容量 。 6 结束语 S P D V R动态电压恢复装置作为一种有效的 电能 质 量 调 节 装 置 ，可 以有 效 降低 电 能质 量 恶 化 而 造 成 的 生 产 中 断 、 设 备 损 坏 和 电力 事 故 等 带来 的 经 济损 失 ，尤 其 是 在 化 工 连 续 生 产 关键 敏感 设 备 的使 用 上起 到 了重要 的作用 。 参考文献 ： 1 王同勋，薛禹胜 ，s S C HO I 动态电压恢复器研 究综 述 J 电力系统自动化 ，2 0 0 7 ，3 1( 9 ) ：1 0 1 1 0 7 2 于音波，唐立华 ，傅砚 ，等 一种动态电压恢复器 D V R的仿真模型简介 J 供用电，2 0 0 7 ，2 4 ( 6 ) ： 73 -75 3 周晖，齐智平，何飚 ，等 单相D V R快速电压补偿控 T E K 国 S T O P I A A A A A A A V V V U U U V V s i mul at i on 制的 实现 J 电力 系 统 自 动 化 2 0 0 7 ， 3 1 ( 6 ) ：6 1 6 4 4 肖小兵 ，何 肖 蒙 ，陈 波，等 基于配电网电压 跌 落 的 D V R研 究 J 电 气 开 关 ，2 0 1 1 ( 3 ) ： 2 3 - 2 6 5 S P D V R性能特点 9 8 4 年生，山西忻州人， 硕 S P- DVR F = ! 砉 钮甜讹档 补 偿 电 压 跌 落 、供 电瞬时中断在 内的全范 围电压 。 ( 编辑 ： 向飞) 失稳事件 ，可 以实现 2 ms 以内的整机快速 响应 ， 整个补偿过程负荷侧 电压波形完美 ，无凸凹现 象，可补偿因系统单相故障、相见故障等非堆成