电能质量问题的研究和技术进展（六）——电能质量控制技术进展杨洪耕，肖先勇，刘俊勇（四川大学电气信息学院，四川成都６１００６５）摘要：首先．提出电能质量的一般控制途径，列出了谐波、电压波动与闲变、三相不平衡与电压凹陷的通常控制方法，对比了各种控制装置的性能、优缺点与应用进展。然后，介绍了定制电力技术的概念和实现方法。分析了电能质量控制中心ＱＣＣ（ＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｔｒｏｌｃｅｎｔｅｒ）的组成和运行模式。指出电能质量控制应有相应的法规协调。关键词：通用滤波器；定制电力；质量控制中＿中图分类号：ＴＭ７６１；ＴＭ９２文献标识码：Ａ文章编号：ｌ００６—６０４７（２００４）０３—０００ｌ一０４（ＤＹｎａｍｉｃＶｏｌｔａ即Ｒｅｓｔｏｒｅｒ）、配电不间断电源Ｄ．ＵＰＳＯ引言现代电网中负荷结构已发生质的变化，应用电力电子技术的新型负荷迅速增加。在发达国家几乎占了配电负荷的５０％…。造成了大量的电能质量问题；另一方面。电力电子技术又提供了新型的电能质量控制手段。现在．对电能质量的控制已不仅仅是传统上对频率、电压偏差和可靠性的要求，而是要求控制和减轻诸如谐波、电压波动与闪变、三相不平衡、电压迭落（凹陷）、电压上升、瞬间过电压等电能质量扰动的危害。其中，电力电子技术扮演了重要的角色。电力电子技术在电力系统中的应用始于晶闸管投切电容器ＴｓＣ（．ｎｌｙｒｉｓｔｏｒＳｗｉｔｃｈｅｄｃａｐａｃｉｔｏｒ）与晶闸管控制电抗器７ｒｃＲ（ＴｈｙｒｉｓｔｏｒＣｏｎｔｒｏⅡｅｄＲｅｓｉｓ．ｔｏｒ）等静止无功补偿器ＳＶＣ（ＳｔａｔｉｃｖＡＲｃｏ唧ｅｎｓａ．ｔｏｒ）。前者解决了机械开关不能频繁投切的问题：后者与电容器（或滤波电容器）配合用于动态无功补偿。抑制电压波动与闪变、三相不平衡与谐波。由于一些新型辅助技术，如密闭纯水冷却系统（不需要冷却水塔）或热管自冷系统的使用，采用基于ＤｓＰ的全数字化控制器以及光电触发方式．运行维护工作量较少，可靠性大为提高。目前。这一类静止补偿装置已经能在３５ｋＶ以下电压等级直接接人电网．容量可做到８０ＭＶ・Ａ以上。电力电子技术的另一个发展是脉宽调制技术ＰｗＭ（ＰｌｌｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）的应用。这一技术被广泛用在有源滤波ＡＰＦ（ＡｃｔｉｖｅＰ０ｗｅｒ（Ｄｉｓｔ曲ｕ６０ｎ．ｕｎｉｎｔｅ删ｐｔａｂｌｅＳｕｐｐｌｙ），形成新型的电能质量控制技术。大功率高压开关器件的开发使之有了可靠保证。可控整流器ｓｃＲ（Ｓｉｌｉｃｏｎ—ｃｏｎ．ｔｒｏｌｌｅｄＲｅｃｔ墒ｅｒ）、可关断晶闸管ＧＴ０（ＧａｔｅＴｕｍ．ｏｆｆｎｙｒｉｓｔｏｒ）、ＭＯＳ控制晶闸管ＭＣＴ（ＭｏｓＣｏｎｔ“ｌｅｒＰｏｗｅｒｎｖｒｉｓｔｏｒ）、绝缘门极双极性三极管ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａ【ｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等大功率高压开关器件的开断能力不断提高。目前，已经生产出６ｋＡ，１０ｋｖ的ＧＴｏ，单个元件的开断功率可达到６０Ｍｗ。在发达国家电能质量控制技术应用较为普遍：日本投入运行的并联型ＡＰＦ的最大容量已达到５０ＭＶ・Ａ…；一些大公司已系列生产基于ＩＧＢＴ与ＰＷＭ的串并联电能质量调节器；生产的ＤＶＲ已达到１２０Ｍｖ・Ａ。国内对有源补偿装置的研究正在深入，某些装置，如清华大学开发的２０ＭＶ・Ａ的ｓｖＧ已在河南电网并网试运行；开发的低压小容量ＤＶＲ样机也在重要的计算中心试运行。西安交通大学开发的ＡＰＦ样机，容量达到１２０ｋｖ・Ａ【２］。ｌ电能质量一般控制途径与灵活交流输电相比，电能质量控制技术主要是针对电力用户及配电系统（或称之为灵活交流配电系统），控制电网公共联接点的电压幅值、波形、电压电流相位，例如对谐波、电压波动与闪变、三相不平衡、瞬间过电压、电压跌落和短时电压中断等电能质量参数的控制。１．１谐波谐波治理的基本方法是使用滤波器（无源滤波与有源滤波）。无源滤波器以单调谐滤波器与高通滤波器为主，分支数依据要滤除的谐波次数定。无源滤波器基波时作无功补偿，故安装容量受到限制，谐波滤波率不易做得很高。另外，滤波器容易和系统形Ｆｌｏｗ）、静止无功发生器ｓｖＧ（ｓｔ８ｔｉｃｖＡＲＧｅｎｅｒａｔｏｒ）、静止补偿器（ｓｌｗｒｃＯＭ）、统一电能质量控制器ｕＰＯＣ（Ｕｎｉ．ｔｅｄＰ０ｗｅｒＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ）、动态电压恢复器ＤＶＲ收稿日期：２００４—０ｌ—１３：修回日期：２００４—０２—０３万方数据成并联谐振点．可能在某次谐波产生放大作用。但无源滤波器的安装与运行费用最低．故能得到广泛应用。无源滤波器领域的新进展是一种通用滤波器ＵＨＦ（ｕｎｉｖｅＴＢａｌＨ锄ｏｎｉｃＦ认协）或平滑器（１沁ｅ帅ｒ）ｍ。该方法采用带小容量平滑电容器的多绕组星形电抗器反极性接入电源与负荷之间，通过参数设计可以获得较为平滑的宽频带滤波性能。同时又不增加负荷与电源之间压降。如图ｌ所示。ＵＨＦ已在北美、巴西获得广泛应用，作为变频装置类的谐波抑制和功率因数改进手段。（ａ）三相ｕＨＦ电路１５０．１００ｅ鼍５００５０１００１５０２００２５０３００，／Ｈｚ（ｂ）ｕＨＦ幅额特性６００一≮一６０嘻一１２０—１８０Ｕ５０ｌ【ｌｏ１５０２０【Ｊ∞Ｏ３【ｌｏｆｆⅦＬ（ｃ）ＵＨＦ相频特性田ｌ三相ＵＨＦ电路爰频率特性Ｆｉｇ．１１ｈｅ。ｐｈａ眈ＵＨＦａｎｄ池ｆ陀ｑｕｅｎ。ｙｃｈａｍｃｔ耐就ｉｃｓ根据相对于负荷的连接方式．有源滤波器分并联补偿和串联补偿两种。并联补偿谐波电流，串联补偿谐波电压。有源滤波器有出色的滤除谐波的效果，谐波滤波率可以做得很高．且不会与系统产生并联谐振。但目前尚难直接使用在高压大功率场合，且设备投资很高。一种低成本的滤除谐波方案是使用混合有源滤波器…．如图２所示。滤波率为争ｌ：害黔ＪｈＩ船。＋ｚＦ＋置（１）…万方数据产簟吗玛（ａ）原理图（ｂ）等值电路圈２混合有源滤波电路Ｆｉ９２Ｈｙｂ耐ａｃｔｉｖ。ｐ…ｅｒ脚ｔｅｒ有源逆变部分在各次谐波消耗功率近似为Ｐｃ。＝置∑，ｌ＝Ｋ∑［以。／（＾ｘ，）］（２）＾＾混合有源滤波的主要特点是有源部分不直接与负荷并联．相比直接并联的ＡＰＦ功率小了很多．可小到１／ｌＯ以下。由式（１）可见Ｋ值的增大有助于提高滤波率．但式（２）显示随着Ｋ值增大有源部分承受的功率也相应增加。另外．通常要求ＡＰＦ装置对电压波动与闪变及三相不平衡有综合抑制功能，这时就不如并联ＡＰＦ有效。１．２电压波动与闪变目前．抑制电压波动与闪变常用手段仍是ＴＣＲ型ｓｖｃ。但由于相控电抗器的滞后控制特性及使用传统控制策略只对基波分量补偿，调节过程比较长，使用单支滤波器达到８０ｍｓ以上。多支滤波器超过１００ｍ，对电压波动与闪变的抑制能力有限。近年来将非线性控制理论与方法用于灵活交流输电系统中的ＳＶＣ的控制器设计。采用非线性控制比传统方法具有较好的阻尼特性““，如图３所示（图中１为常规ＰＩＤ控制；２为考虑非线性负荷时非线性控制；３为不考虑非线性负荷时非线性控制）。ｌｌＯ９０｝７０岫５０３００圈３发生故障时各种控制器的控制效果比较Ｆｉｇ．３Ｃｏｎｈｌｅ船ｃｂｃｏ“ｐａｉｓｉｏｎａｍｏ。ｌｇｔｈｒｅｅｃｏｎｔｒｏＵｅｒｓ抑制电压波动与闪变的另一个主要方式是ＳＶＧ，现称作ＳＴＡＴＣＯＭ。但ＳＴＡＴＣＯＭ比ｓｖＧ有更多的含义，如对电压中断的补偿５。ｓＶＧ依据逆变器直流侧的电压作参考值对电网公共联接点的电压变化进行补偿。可输出超前或滞后的无功分量，也可直接输出有功分量。ＳｖＧ反应速度比ｓｖｃ快．在故障中有更好的支撑电压的效果。但难以应付系统的不平衡问题。这是因为系统不平衡时产生的负序电流要经过直流侧电容器．增大了ＳＶＧ承受的容量；ｓｖＧ在不平衡时产生的负序电流扰乱了系统的正常运行㈦。另外，ＳｖＧ的造价太高，阻碍了推广。１．３兰相不平衡抑制三相不平衡的主要手段是ＴＣＲ型ＳｖＣ。现在所用的平衡方式基于Ｓｔｅｉｎｍｅ乜原理。现代控制技术的发展．有可能动态地进行平衡化修正，随时用ｓｔｅｉｎｍｅ乜公式计算。南非和澳大利亚的电气化铁路用有平衡化功能的ＳｖＣ系统消除负序电流，取得很好的效果【６］。目前，开发的ＡＰＦ有很灵活的控制功能。根据瞬时无功功率理论作矢量变换可确定要补偿的无功、谐波和不平衡分量．然后加以选择补偿。市场上已有用于低压（６００Ｖ以下）的系列化ＡＰＦ产品，可综合选择想要补偿的扰动分量。１．４电压凹陷有多种方法控制电压凹陷川，ＤｖＲ，ＵＰｓ，ＣＶＴ（ＣｏｎｓｔａｎｔＶ０１ｔ８醇Ｔｒａｌｌｓｆ０珊ｅｒ）和Ｍ．Ｇ（Ｍ０ｔｏｒ－Ｇｅｎｅ．ｒａｔｏｒ）。在它们之中，ＤＶＲ被认为是性价比最高的。文献［７］对它们的容量一投资成本作了比较，如图４所示。由于ＤＶＲ是串联接人电网，且只对电压跌落的那一部分进行补偿。所需要功率相对较小。市场上已有用于１０ｋＶ以下的ＤＶＲ和ＵＰｓ产品。２０００００８００酿）０４００２０００２５５０１００２００３００４００Ｓ／ｒｋＶ・Ａ）圈４控制电压凹陷的设鲁费用Ｆｉｇ．４Ｖｏｌｔ８铲６ａｇｍｉｔｉｇａｄｏｎ。ｑｕｉＰⅢｅｎｔｃ∞ｔ２定制电力技术定制电力技术又称定质电力技术ＣＰＴ（ｃｕｓｔ咖ｉｚｅｄＰｏｗｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ），是针对信息电力时代产生的复杂的电能质量需求问题，应用现代电力电子技术控制和改善电能质量，为电力用户提供特定需求（定制或定质）的电力供应Ⅲ。广义上说，前面提到的控制技术都具有“定质”的特征；但用更专业的术语来说，定制电力是指能提供多级别的电能质量服务（ｍｌｌｌｔｉｐｌｅｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｓｅｒｖｉｃｅｓ），应具有对谐波、闪变、凹陷、不平衡等多种电能质量问题的选择控制功能。定制电力的一个基本概念是建立电能质量控制中心ＱＣＣ（ＱｕａｌｉｔｙＣｏｎｔｍｌＣｅｎｔｅｒ）。ＱＣＣ成了灵活可靠的智能送电系统ＦｍＥＮＤＳ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＩｋｌｉａｂｌｅａｎｄＩｎｔｅＵｉ舻ｎｔＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｅ嘴ｙＤｅｌｉｖｅＩｙＳｙｓｔｅｍ）韵重要组成部分【Ｂ１。如图５所示。万方数据一Ｑｃｃ叫婴！厂＿————、］本卓ｆ怛静Ｌ』ｌ本章ｌ＿；；＋＋∞）掣能ＬＬ—Ｊ“ｏ（８）Ｑｃｃ电路结构陌厕常规Ｉ—＿一Ｉ固定Ｉ——广一——厂一‘ＴＩ电压ｌｉ玉谐波｜Ｉ无间断ｉＩ直流任意组合电力用户（ｂ）定制电力概念圈５ＱＣＣ体现的定质电力概念Ｆｊｇ．５ＣｏｎｃｅｐｔｏｆｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄｐｏｗｅｒｂａｓｅｄｏｎＱＣＣ每个电力用户可以根据自己的需要通过ＯＣＣ自主选择用电质量。“定制电力服务”专门向用户提在ＱＣＣ中备有大量的静止开关保证高、低电压Ｍａ印ｅｔｉｃＥｎｅ卿图６显示基ｕＰｓ结构的ＯＣＣ。能提供３种级别普通优质特级直流圈６ｕＰｓ类型的ＱｃＣ结构Ｆｉｇ．６ｃｏｎｎｇＩ｜强Ⅱ帅０ｆｕＰ孓帅ｅＱｃｃ供这种选择。ＯＣｃ与多个配电站相联接以确保供电可靠性。它提供未经处理直接来自配电站的常规电力（ｃｏｍｍｏｄ时ｐｏｗｅｒ），也提供用定制电力技术处理的高质量电力．列出各种质量水平的电力清单供选择：常规的、无污染的、甚至是直流。线路之间的灵活联接。为了运行的可靠性和能源储备．使用了多种形式的发电系统和能量储备系统．超导储能系统ＳＭＥＳ（ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＳｔｏｍｇｅ）和燃料电池（ｆｕｅｌｃｅｌｌｓ）得到充分应用。有多种可行的ＱＣｃ结构，可通过ｕＰｓ或ｕＰＱＣ实现。２．１基于ＵＰｓ类型的ＯＣＣ的电能质量：普通、优质、特级。其定义参照见表１。电网本身的各项电能指标应满足标准要求，对电压偏差有完全的补偿能力。对电压上升和电压凹陷有部分补偿能力。正常情况下电网直接提供普通水平和优质表ｌ电能质量定义ＴａｂｌＰ０ｗｅ。ｑｕａｌｉｔｙｄｅ６１１ｉｔｉｏｎ注：Ａ为完全补偿：Ｂ为部分补偿：Ｃ为不补偿。水平的电力，通过ＵＰＳ的交一直一交逆变器提供特级水平的电力。ＤＧ是燃料电池或直流发电机组，可通过静止断路器ＳＳＢ３（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅｃｉｒｃｕｉｔＢｒｅａｋｅｒ）向用户提供直流电力。在故障情况下电网不能供电时，断路器ＱＦ跳闸，ＤＧ通过ＰｗＭ，，Ｔｌ和ｓｓＢ：提供优质电力，通过ＰＷＭ：，Ｔ：提供特级电力。由于ＤＧ容量有限，这时ＳＳＢ。应断开。２，２基于ＵＰＯＣ类型的ＯＣＣ图７显示基于ＵＱＰＣ结构的ＱＣＣ。普通优质特级图７ＵＰＱＣ类型的ＱＣＣ结构Ｆｉ９７ｃｏ埔ｇＬｌｒａｔｉｏｎ０ｆｕＰＱｃ－１ｙｐｅＱｃｃ在正常情况下ｓｓＢＩ，ｓｓＢ３，ｓｓＢ４和ｓｓＢ５闭合，ｓｓＢ：断开。ＰＷＭ．交流侧串联接入电网，补偿电压凹陷、电压上升、闪变和过电压等；ＰｗＭ：与负荷端并联，吸收用户的谐波电流，并补偿功率因数。当故障造成电网不能正常供电时，ＳＳＢ．，ｓｓＢ３和ＳＳＢ。断开，ＳＳＢ２和ＳＳＢ５闭合，ＤＧ通过ＰｗＭ２和Ｂｓｓ２可提供特级和优质电力。ＦＲＩＥＮＤＳ作为最有发展前景的面向将来的送电系统的一种设想。其ＯＣＣ所采用的各种技术今天已大部分能实现。３结论传统意义上电力发展是以电能平衡为出发点．现代电网负荷结构的质变突出了控制电能质量的意义。对污染源的治理必须遵循“谁污染谁治理”的原则，但对公用供电设施引起的电能质量也应当及时处理。因此，采取电能质量控制措施是供、用电双方的事情。虽然无源滤波器、喝ｃ及ＴＣＲ仍在抑制电万方数据能质量扰动中起主导作用，但是一些新型的电能质量控制技术不断出现。将有助于进一步提高电能质量。电能质量一般控制途径倾向于将控制装置安装在污染源源头或敏感负荷的供电端；定制电力技术ＯＣＣ通常将控制装置安装在系统侧，因此存在投资运行费用的分摊问题，需要有相应的法规保证。参考文献ｆ１］ｖＯＬＫ０ｖＬＵｎｉｖｅ璐８ｌｈａｍｍｎｉｃ矗１ｔｅｒ“鹏矾ｏｒＴ”：ｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔ０ｈａｍｏｎｉｃｍｉ咄撕ｏｎ［Ａ］．删ＥＩＣＨＱＰｘ［Ｃ］．ＲｉｏｄｅＪａｎｅｉｍ：ｌＥＥＥ／ＰＥｓ．２００２．４６０＿４“．［２］董其国．电能质量技术问答［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００３．ＤＯＮＧＱｉ－ｇｕｏ．Ｑｕｅｓｔｉｏｎｓａｎｄａｎｓｗｅ硌ｏ“ｐｏｗｅ‘ｑｕ日ｌｉｔｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［Ｍ］．Ｂｅ巧ｉＩｌｇ：ｃｌｌｉｎａＥｌｅｃｔ血Ｐ０ｗｅｒＰＩｅｓｓ，２００３．［３］苏建设，陈陈考虑非线性负荷的静止无功补偿器控制研究［Ｊ］．电力系统自动化，２００２，２６（１７）：１２－１５ＳＵＪｉａｎ＿ｓｈｅ，ＣＨＥＮＣｈｅｎ．ｓｔｕｄｖｏｎＳＶＣｃｏｎｔＩｄｆｏｒＤ０ｗｅｒｇｖ８ｔｅｍ８ｗｊｔｈｎｏｌｌｌｉｎｅａｒｌｏａｄｓ［Ｊ］．Ａｕ协ｍ峙蚰ｏｆＥＩｅｃ恤Ｐａｍｒｓｙｓｋｍｓ，２００２，２６（１７）：１２＿１５．［４］马幼捷．ｓｖｃ与发电机励磁协调非线性控制［Ｊ］．电工技术学报，１９９８，１３（４）：１—４．ＭＡＹｏｕ．ｉｉｅ．Ｔｈｅｎｏｎｈｎｅ盯ｃｏｎｔｍｌｏｆＳＶＣｃ咖ｅｒ８ｔｅｄｗｉｔＩ｜ｔｌｌｅｏｆＥｋｃｔ珈蛐ｌｌ王ｃａＩｅｘｃｉｔ撕ｏ“ｓｙｓｔｅｍ０ｆｇｅｎｅｒａｔｏｒ［Ｊ］’ｒｒａｎ轴删ｏｎＣＭ眦Ｓ雠叠ｅｔｙ，１９９８，１３（４）：１—４．［５］ＲＯＢＥＩ汀ＡｓｕｐｐｌｙｑｕａＨｔｙｉ８ｓｕｅｓａｔｔｌｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔ—ｗｅｅ“ｐｏｗｅｒ８ｙ虬ｅｍａｒＩｄｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｎｓｕｒｒ地陪［Ａ］．ＩＥ雌ＩＣＨＱＰＶⅢ［ｃ］．Ａｔｈｅｎ：ＩＥＥＥ／ＰＥｓ，１９９８．１８２—１８９．［６］赵贺．电力电子学在电力系统中应用［Ｍ］．北京：中国电力出版社．２００１．ＺＨＡ０Ｈｅ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＢ０ｆｐｏｗｅｒｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｉｎｐｏｗｅｒ８ｙｓｔｅｍ８［Ｍ］．Ｂｅ玎ｉ“ｇ：ｃｈｊｌｌａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｅＢｓ，２００１．［７］ＤＥＧＥＮＥＦＦＲＣ，ＢＡＲＳＳＲ，ＲＡＥＤＹ曼ＲｅｄｕｃｉｎＥｔＩ”ｅＦｆｅｃｔｏｆｓ８铲卸ｄｍｏｍｅｎｔ８ｒｙｉｎｔｅｒｒｕｐ吐ｏｎｓ：ＡｔｏｔａｌｏｗｎｉｎｇｅｏＢ‘ｐｍ８ｐｅｃｔｉｖｅ［Ａ］．ＩＥＥＥＩＣＨＱＰⅨ［Ｃ］．Ｏｄａｎｄｏ：ＩＥＥＥ／ＰＥＳ．２０００３９７—４０３．［８］ＮＡＲＡＫ，ＨＡＳＥＧＡｗＡＪ，ＯＹＡＭＡｔＦ—ｅｎｄ８一ｆｏｒｗａｒｄｉｎｇ吣ｆｕｔｕｒｅｐｏｗｅｒｄｅｌｉｖｅｒｙ８ｙ８Ｉｅｍ［Ａ］．ｍ髓ＩＣＨＱＰⅨ［Ｃ］．０ｄ明ｄｏ：ＩＥＥＥ／ＰＥＳ．２０００．８—１８．（责任编辑：柏英武）作者简介：橱洪耕（１９４９一），男，四川成都人．教授。四川省电能质量与电磁环境学重点实验室主任，比剃时列日大学工学博士．长期从事谐波模型与分析方法、电能质量分析与控制技术等方面的教学与科研工作：肖先勇（１９６８一），男，四川宜宾人，副教授．四川省电能质量与电磁环境学重点实验室常务副主任．近年感兴趣的研究领域包括电力市场、电能质量、配电网络蕊其自动化：刘傻勇（１９６３一），男．四川成都人，教授，博士研究生导师．四川省电能质量与电磁环境学重点实验宣学术委员套主席．英国市鲁耐尔大学工学博士．主要从事曼活交流输电、电力市场度电压稳定厦控制方面的研究等（Ｂｍ蝴：ｌｉｕ５６５６＠】ｍ且ｉＪ．ｃｈｉｎ丑ｃｏⅢ）。基于小波变换的高压电动机定子绕组匝问短路故障在线检测新方法张征平１，任震２，杨楚明１，管霖２（１．广东省电力试验研究所．广东广州５１０６００；２．华南理工大学电力学院．广东广州５ｌＯ“Ｏ）摘要：基于小波变换的分析方法，提出了基于定子三相电流之间相位对称度检测的定子绕组匝间短路故障在线检测新方法。分析表明．该方法计算结果稳定、灵敏度高，能有效地检测出匝问短路故障。关键词：高压电动机：定子绕组；匝问短路；小波分析；故障检测中图分类号：ＴＭ９３文献标识码：Ａ文章编号：１００６—６０４７（２００４）０３—０００５—０６电动机仍然能够运行一段时间”］。由于匝间短路故障对电动机的运行状况影响甚微．因此不易被继电保护装置检测出来．这也是目前还没有针对匝间短路故障有效的保护措施的原因【ｌｍ。传统的定子绕组故障检测是采用离线的方法．通过向定子绕组中注入一个上升沿陡峭的电压短脉冲作为激励源，从示波器上检测其响应波形。并与正常电动机的响应波形进行比较。从而确定电动机定子绕组是否有故障，但这种方法不适合对电动机定子绕组故障的在线监测。电动机定子绕组故障在线监测方法是由Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ与Ｍｉｒｚｏｉ∞于１９８５年在文献［９］中首次提出的．目前关于匝间短路故障的在线检测方法主要有负序电流或负序阻抗法【ｌｓ・ｍ】、轴漏磁通法［１１１和Ｐａｒｋ矢量法［１２ｍ】。但研究表明．无论是负序电流分量还是负序阻抗，都不能作为定子匝间短路故障的可靠判据“”。利用探测线圈检测轴漏磁通时．探测线圈极易受周围电磁干扰影响．导致诊断结果产生误判。Ｐａｒｋ矢量法根据Ｐａｒｋ方程将定子三相电流合成为２个矢量，根据这２个矢量在空间合成的轨迹由圆畸变为椭圆的程度判断定子故障。但它不能区分这种变化是由定子故障引起的．还是由转子故障引起的，甚至电动机的工作电压或电流不完全对称。或Ｏ引言高压电动机（简称电动机）广泛应用在电力系统的发电厂以及其他工业领域中．如发电厂的给水泵、送风机、磨煤机等。电动机常见的故障主要有定子、转子、轴承及气隙偏心等部分的故障，其中定子绕组部分的故障率占到很大的比例，达到电动机故障总数的３０％。４０％…。电动机定子绕组的绝缘系统无论是在机械强度、耐热性、对环境的抵抗能力以及耐久性等方面．都是电动机结构中最为薄弱的环节之一，因此其发生故障的几率也较高ｏ］。当匝间短路的匝数较少时．对电动机运行的影响较小，故障征兆表现不明显。但短路处温度较高，长期发展下去将引起周围绝缘破坏．导致更为严重的匝间短路，甚至发生相间短路、单相对地短路等严重故障”］。从早期轻微的定子匝间短路故障发展成为迫使电动机必须停机的严重故障，这一过渡时间的长短尚未有定论。研究表明，定子绕组内部发生早期匝间短路故障后（ＰｗＭ控制的调速型电动机除外“３），收稿日期：２００３—０６—１３基金项目：国家自然科学基金项目（５００７７００８）广东省自然科学基仝项目（９８０６０８）Ｊ止Ｊ止“址“Ｊ止“Ｊ止Ｊ．ＬＪ止“Ｊ止舢““扯舢舢Ｊｍ掣舢舢掣舢舢舢舢舢且且且舢Ｊ＾Ｊ止舢舢Ｊ止Ｊ‘Ｊ止“舢“Ｊ＾舢舢・¨－Ｉ鹪ｕｅｓａｎｄｔ凹ｈ呻１０９ｙ舶戳姗ｅｎｔｑ呻ⅡｔｙｏｎｐＯｗｅｒｑｕａＵｔｙＰａｎ６：Ａｄｖａｎ∞０ｆｐ０唧ｅｒＹＡＮＧＨｏｎｇ－ｇｅｎｇ，ＸＩＡ０ｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＸｉ蚰－ｙｏｎｇ，ＵＵＪｕｎ－ｙ０“ｇ（ｓｉｃｈｕ阻ｕｎｉｖ吣ｉｔｙ，ｃｈｅｎｇｄｕ６１００６５，Ｃｈｉｎ８）Ａｂｓｔ聃ｃｔ：Ｔｈｅｃｏｍｍ叫ｅｏｎｔｒ０１ａｐｐｒｏａｃｈｅＢｆ０‘ｐｏｗｅ。ｑＬｌａｌｉｔｙｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｆｏｒｈ眦ｎｏｎｉｃ，ｖｏｌｔａｇｅｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｎｉｃｋｅｒ，ｔｌｌｒｅ。ｐｈ８ｓｅｕｎｂａｌａｎｃｅ粕ｄｓａｇｓａｒｅｃｏｍｐ耐ｓｏｎｎｏｌｏｇｉｅｓｉｓａｍｏｎｇｔｈｅｎｌｅｃｏｎｔｒｏｌｍ讪０ｄｓｔｅｃｈ・ｌｉｇｔｅｄ．Ｂａｓｅｄｔｈｊｓ，ａｃｏｎｔｒｏｌｐｅ血ｎｎａｌｌｃｅｓ，ａｄＶａｍａｇｅＢｔｈｅａｎｄｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ０ｆｔｈ。ｐｒｏｐｏｓｅｄｐｏｗｅｒｇｉｖｅｎ．Ａｆｋｒｃｏｎｃｅｐｔａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｃｕｓｔｏｍｉ髓ｄｔｅｃｈｎ０１０盱ｉｓｄｅ８ｃｒｉ－ｂｅｄ，ｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄｏｐｅｒａｔｉ“ｇｐａｕｅｍ８０ｆｔｏＱｃｃ（ＱｕａＨｔｙｃｏｎｔｒｏｌｃｅｎｔｅｒ）ａｒｅｆｏｒｅｃ鹪ｔ．Ｉｔｉｓｎｅｅｅ昭ａｒｙｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈｃｏｎｃｅｍｅｄｒｅｇｌｌｌａｔｉｏｎｓｔｏａｔｔｕｎｅｃｕｓｔｏｍｅｒ８ｗｉｔｌｌｕｔｉｌｉｔｉｅｓｃｏｎｔｍｌＰｏｗｅ。ｑｕａｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｕｎｉｖｅｒｓａｌｈａｍｏｎｉｃ矗ｌｔｅｒ；ｃｕｓｔｏｍｉ趵ｄｐｏｗｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＱＣＣ（Ｑｕａｌｉｔｙｃ帅ｔｍｌＣｅｎｔｅｒ）万方数据