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GB/T30137-2013电能质量电压暂降与短时中断1范围本标准规定了电压暂降与短时中断的指标及测试、统计和评估方法。本标准适用于交流50Hz电力系统。2规范性引用文件下列文件对于本标准的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本标准。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本标准。GB,T19862电能质量监测设备通用要求3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1电压暂降邮德筑电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.~0.9p.u.·并在短暂持续10ms~1min后恢复正常的现象,3.2短时中断short interruption电力系统中某点工频电压方均根值突然降低至0.1p.u.以下,并在短暂持续10ms~1min后恢复正常的现象。3.3电压暂降(短时中断)阔值voltage dip(short interruption)threshold用于判断电压暂降(短时中断)开始和结束而设定的电压门槛值。3.4电压暂降(短时中断)持续时间duration of a voltage dip(swell、short interruption)达到电压暂降(短时中断)阈值的电压暂降(短时中断)事件的持续时间。3.5电压相位跳变voltage phase-angle jumps事件发生前后,电压波形在时间轴上相对位置的突然变化。3.6暂降(短时中断)频次voltage dip(short interruption)frequency一定时间内电压暂降(短时中断)发生的次数。3.7半周波刷新电压方均根值RMS voltage refreshed each half-cycleUm1/2)测量数据窗为一周波的电压方均根测量值,每半个周波更新一次。莲素村网Z.Z沁.ET
GB/T30137-20133.8每周波刷新电压方均根值RMS voltage refreshed each cycleUrm(1)测量数据窗为一周波的电压方均根测量值,每个周波更新一次。3.9残余电压residual voltageUre电压暂降或者短时中断过程中记录的电压方均根值的最小值。3.10暂降深度depth of voltage dip标称电压与残余电压的差值。3.11系统平均方均根值变动频率指标(SARFI指标)system average RMS frequency index发生电压暂降(短时中断)事件次数的平均值,是用来反映特定时间内某系统或某单一测点电压暂降(短时中断)发生频度的主要量化指标。3.12公称输入电压declared input voltageUain系统标称电压除以电压互感器变比后确定的电压值。3.13滑动参考电ereyon某特定时间段内的电压方均根值的平均值,用以表示某一电压变化事件(如电压暂降)之前的电压。3.14迟滞电压hysteresis voltage起点电压阙值与终点电压阙值之间的差值。注1:本标准中迟滞的定义和电能质量(PQ)测量参数有关。该定义不同于国际电工词汇(IEV)的定义,IEV的定义是与铁芯饱和度有关。注2:在PQ测量中引进迟滞术语的目的是为了避免参数的幅值在阙值范围附近振荡时造成事件的多次统计。4电压暂降与短时中断事件统计及推荐指标4.1电压暂降与短时中断事件统计电压暂降与短时中断事件统计表可以直观地反映一段时期内,监测点电压暂降与短时中断事件的发生情况,主要反映事件发生的次数,见表1。表1电压暂降与短时中断事件统计表残余电压持续时间(U=U./U.)%0.01131090≥U≥8080>U≥702理素时网Z.Z.WE1
GB/T30137-2013表1(续)残余电压持续时间(U=U/U,)8%0.011310<1≤202070>U≥6060>U≥5050>U≥4040>U≥3030>U≥2020>U≥1010>U≥0表1填写说明如下:)表格内为在相应的残余电压和持续时间所对应的各种事件次数。b)对1min内发生的数次电压暂降应归并为一次进行统计,如由于二次重合闸引发的两次电压下降应仅统计为一次电压暂降,其残余电压应取为1mi内数次电压暂降的最小残余电压,持续时间应取为1min内最小残余电压所在那次电压暂降的持续时间。42电压教药短时中所雅彩销标4.2.1概述SARFI指标用来描述特定周期内某系统或某单一测量点电压暂降(短时中断)事件的发生频度。SARFI指标包括两种形式:一种是针对某一阙值电压的统计指标SARFIx;另一种是针对某类敏感设备的容限曲线的统计指标SARFICURVE。4.2.2 SARFIx本标准中SARFIx推荐采用以下两种形式,分别为利用事件影响用户数进行统计的SARFIx.c和仅利用事件发生次数进行统计的SARFIxT,分别如式(1),式(2)所示:∑NSARFIxc…………(1)NT式中:X一一电压方均根阚值,X可能的取值为90、80、70、50或10等,用电压方均根值占标称电压的百分数形式表示,即为X%;当X<100时,n,为第i次事件下承受残余电压小于x%的电压暂降(或短时中断)的用户数;<>N,一所评估测点供电的用户总数。SARFIxT-NX D……………(2)DT式中:X一电压方均根阙值,X可能的取值为90、80、70、50或10等,用电压方均根值占标称电压的百分数形式表示,即为X%;当X<100时,n为监测时间段内残余电压小于x%的电压暂降(或短时中断)的发生次数;<>3理览素村网Z.ZC.ET
GB/T30137-2013D:一监测时间段内的总天数;D一指标计算周期天数,可取值30或365,对应指标分别表示每月或每年残余电压小于X%的电压暂降(或短时中断)的平均发生次数,D≤Dx。4.2.3SARFLcURvESARFLCURVE指标是统计电压暂降(短时中断)事件超出某一类敏感设备容限曲线所定义的区域的概率,不同的容限曲线对应不同的SARFLCURVE指标。例如,对于IT类设备,可按SARFLCBEMA、SARFLrTIC指标统计;对于半导体类设备,可按SARFLSEMI指标统计。只有在CBEMA、ITIC曲线包围区域外部或SEMI曲线下方的电压暂降(短时中断)事件才考虑计入SARFLCURVE指标。具体内容可参见附录A5电压暂降与短时中断的检测5.1电压方均根值的计算方法5.1.1概述为了检测电压暂降和短时中断,需要计算各相电压方均根值。电压方均根值有两种计算方法,分别是:半周波刷新电压方均根值(Um1/2,)和每周波刷新电压方均根值(Um)。512半周波薪电强方简高J.NE丁计算Uma/2的公式(3)如下:(+1)gUm1/2m,(k)=u2(i)…(3)i+-1)2式中:N—每周期的采样点数;u(i)一第i次被采样到的电压波形的瞬时值;k一一被计算的窗序号(k=1,2,3,…),即第一个值是在一个周期内(从样本1到样本N)获得的,下一个值则从样本2N+1到样本号N+N,依次计算。5.1.3每周波刷新电压方均根值(U1))计算Um,的公式(4)如下:1NUmx(1)(k)=u2(i)……(4)N6=1+(1)N式中:N一一一每周期的采样点数;u(i)一第i次被采样到的电压波形的瞬时值;k一被计算的窗序号(k=1,2,3,…),即第一个值是在一个周期内(从样本1到样本N)获得的,下一个值则从样本N+1到样本2V,依次计算。罚Z.Z沁.ET
GB/T30137一20135.2检测阅值5.2.1电压暂降的检测阑值检测电压暂降的阙值一般依据电压暂降的定义设置为0.9Pu.,单相系统中,当Um2,或Um)低于暂降阈值时,电压暂降开始;当Um/2或Um,等于或者高于暂降阈值与迟滞电压之和时,电压暂降结束。多相系统中,当一相或多相的Um2或Um)低于暂降阙值时,电压暂降开始;当所有相的Um1/2,或Um)等于或者高于暂降颜值与迟滞电压之和时,电压暂降结束。5.2.2短时中断的检测阑值检测短时中断的阈值-一般依据短时中断的定义设置为O.1pu.。单相系统中,当Um/2或Um)低于短时中断阅值时,短时中断开始;当Um1/2或Um,等于或者高于短时中断阙值与迟滞电压之和时,短时中断结束。多相系统中,当一相或多相的Um:,或Um,低于短时中斯阈值时,短时中断开始;当所有相的Um/2或Um,等于或者高于短时中断阈值与迟滞电压之和时,短时中断结束。6电压暂降与短时中断的监测6.1监测仪器的分类监测仪器根据性能不同卧为两类务别定文如:J.NEA级性能一能精确测量残余电压、相位跳变及持续时间等主要参数,每个测量通道均能测量半周波刷新电压方均根值(Um:,),具有至少记录长度不少于1s的事件波形数据的记录存储功能。该级仪器适用于进行精确测量的场合,例如标准符合性检查、解决争议、电能质量合同仲裁等。S级性能一能较精确测量残余电压及持续时间等主要参数,每个测量通道均能测量半周波刷新电压方均根值(Um/)或每周波刷新电压方均根值(Um),具有至少记录长度不少于0.5s的事件波形数据的记录存储功能。该级仪器适用于电能质量调查统计、排除故障以及其他不需要较高精确度的应用场合。应根据具体应用场合来选择合适的仪器性能等级。本标准推荐监测仪器的采样率不低于6.4kHz。6.2监测仪器技术要求6.2.1基本功能6.2.1.1监测功能仪器应能够进行电压暂降(短时中断)主要参数的监测,包括残余电压、持续时间等。6.2.1.2显示功能、通讯接、权限管理功能、设置功能、统计功能均应满足GB/T19862要求,并具备阅值设置功能。6.2.1.3记录存储功能仪器的事件波形记录应能准确还原记录时间段内的电压波形变化的过程,并包括事件发生前至少5个周波与事件结束后至少5个周波的波形。5理蜀素前网Z.JZ沁.ET
GB/T30137-20136.2.2仪器准确度A级性能仪器的电压幅值测量误差不应超过公称输入电压的士0.2%:S级性能仪器的电压幅值测量误差不应超过公称输人电压的土1%,A级性能仪器的持续时间测量误差不超过1个周期:S级性能仪器的持续时间测量误差不超过2个周期。A级性能仪器的相位跳变测量误差不超过1度。6.2.3电气性能要求、正常使用条件、外壳、机械性能、安全性能、电磁兼容性(EMC)应满足GB/T19862中要求。6.3监测要求电压暂降与短时中断都是突发东件,因此对其的监测需要在线长时间进行,应在需要监测的位置装设在线监测装置进行监测,议监测时长至少1年。监测记录内容应包括事件特征、发生时刻、发生位置等,并按照上文中表1要求统计结果。7电压暂降与短时中断的评估7.1评估步骤为了评估电压暂降和短时中斯对电树电能质量水平的影响,宜采用以下三个步骤进行:第一步:用统的采样速率和方法来采集电压,并据此确定电压暂降与短时中断的事件特征参数,包括电压暂降(短时中断)的持续时间、残余电压等。第二步:在一定时间周期内从所测量的所有事件的单一事件特征参数中计算单测点指标(可选用4.2中的推荐指标)。单测点指标可用于敏感设备和供电电源之间的兼容性评估。不同地方的单测点指标可为敏感负荷安装地点的选择提供帮助,并可为当地用户提供电压质量方面信息。第三步:基于某个地区电网的全部监测点的单测点指标计算系统指标。该系统指标需要更长的监测周期(至少一年)。系统指标能够用于评估计及电压暂降和短时中断的区域电网的电能质量状况。7.2单一事件特征参数确定7.2.1电压暂降的特征参数确定电压暂降的特征参数包括:残余电压(U、持续时间等。残余电压为暂降过程中所有相上测得的最低Um,值。电压暂降的开始时间应为触发电压暂降记录的Um,值的计算结束时间,电压暂降的终止时间应为电压暂降结束时的U,值的计算结束时间,暂降结束U,值由阚值和迟滞电压之和决定。电压暂降的持续时间是指从电压暂降起始到结束所用的时间。注1:电压暂降的包络曲线并不一定是矩形,因此,对于一个给定的电压暂降,测量持续的时间取决于所选定的电压暂降阙值。可使用多个暂降阔值(在电压暂降和电压短时中断阅值范围内设定)来估计电压暂降的包络曲线。注2:迟滞电压通常为Um的2%。注3:在故障检修或统计分析中的应用,暂降假值通常为固定参考电压的85%一90%.注4:残余电压通常对终端用户有用,同时因为残余电压是参考零电位,所以可能被优先加以利用。相比之下,深度通常对电气供应方有用,尤其是高压系统或者当使用滑动参考电压时.注5:在电压暂降过程中可能会出现相位移。注6:当超过阙值时,可记录一个时间标记。6興尚罚Z.Z心
GB/T30137-2013注7:滑动参考电压的计算:滑动参考电压是可选择的,不作要求。如果滑动参考电压用于检测电压暂降,应该用时间常量为1m的一阶滤波器计算滑动参考电压。滤波器计算公式(5)如下:Ut=0.9967XUt-+0.0033×Uaom…(5)式中:U一滑动参考电压的当前值:U-》一滑动参考电压的前一个值:Uam,一一最近一个10周期的r.m.5.值。测量开始时,滑动参考电压的初始值设置为公称输人电压。滑动参考电压值每10个周期更新一次。如果某10周期带有标记,则滑动参考电压值不会更新,仍使用滑动参考电压的前一个值。7.2.2短时中断的特征参数确定短时中断的特征参数包括:残余电压(U)、持续时间等。残余电压为短时中断过程中任一相上测得的最低U,值。短时中断的开始时间应为触发短时中新记录的Um,值的计算结束时间,短时中断的终止时间应为短时中断结束时的U值的计算结束时间,短时中新结束Um,值由阈值和迟滞电压之和决定,短时中断的持续时间是指从电压短时中断起始到结束的时间差。短时中断的迟滞电压大小可由用户根据用途设定,注1:在多相系统中,其中一个或多个相电压的短时中新对于连接到该系统的单相用户来说意味着一次短时中断,但这种情况并不能归为多相系统的短时中断。a定筑单个节点指标计算是对某一测点一定时间(典型值为一年)内所有事件的统计,主要包括电压暂降与短时中断事件统计表统计、SARFIx与SARFLCURVE等推荐指标的计算。7.4系统指标计算对于区域电网,包括有若干测点,在进行单个测点指标计算后,对于表1的形式可考虑将监测点单个测点指标累计求平均来计算区域电网系统指标。对于SARFIx.c指标,则可以直接基于各监测点每次事件受影响的用户数与系统总供电用户数计算系统SARFIxc指标。7筑素村网Z.Z心.WET
GB/T30137-2013附录A(资料性附录)容限曲线20世纪80年代,美国计算机商业设备制造者协会(Computer Business Equipment ManufacturingAssociation-一CBEMA,现已改称Information Technology Industry Council--ITIC信息技术工业协会)基于大型计算机对电能质量的要求,提出了电压允许的CBEMA曲线(如图A.1所示),以防止电压扰动造成计算机及其控制装置误动和损坏。该曲线是根据大型计算机的实验数据和历史数据绘制的。对于其他敏感负荷的CBEMA曲线,可参照该曲线并根据实际情况制定。CBEMA改称信息技术工业协会后,其所属的第三技术委员会对CBEMA曲线进行了修订后称其为ITIC曲线,如图A.2所示。ITIC曲线仍沿用CBEMA的基本概念,即包络线内的电压为合格电压,而包络线外的电压为不合格电压。但与CBEMA曲线相比,ITIC曲线的包络线进行了修订,将光滑曲线改为折线,使电压幅值与持续时间有明确的对应关系;稳态电压容限从106%和87%改为110%和90%;下包络线的起始时间从8.33ms改为20ms(超过60Hz系统的一个周波),表明计算机元件的断电耐受水平有了提高;横坐标既标明秒的单位,又标明60Hz系统的周波(图A.2中的c)单位,更具实用性。电压(p.u.300%林网W尖峰款冲200%-电容器切换上升100%上一电压容限包络线106%87%158%170%0%10s100s1ms8.33ms10.10.52.0时间s电动机启动电网成系统操作下珠故障断电图A.1 CBEMA曲线8理蜀Z.ZS
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