不平衡运行

2024-12-06

不平衡运行（通用8篇）

不平衡运行篇1

随着经济水平的不断提升, 电网改造规模不断扩大, 低电压的配电系统实现了电能的转换, 使用电系统得到有效的保障, 增强配电压系统的稳定性。但是部分地区由于自然因素和人为因素的影响, 负载不平衡的情况时有发生, 即使将低压配电线路的损耗降到最低, 但是还会出现负荷不平衡的情况, 给广大用户造成一定的困扰。因此需要结合实际情况, 对变压器负荷分布进行适当的调整, 降低电能的损耗, 进而促进电力系统的平稳运行。

1 变压器负荷不平衡对应用系统的影响

变压器负荷不平衡不仅对用户造成严重的影响, 同时对应用系统也带来很多不便。以下将对变压器负荷不平衡对应用系统的影响进行分析。

1.1 增加配电网的电能消耗

由于电网线路比较长, 尤其是在偏远地区, 经常出现很长一段距离才会有变压器, 如果出现变压器负荷不平衡的情况, 会导致导线截面得不到有效的应用, 增加线路损坏率。此外用户的用电设备得不到安全保障, 会造成设备出现故障[1]。

1.2 影响用电设备安全

如果配电变压器的技术要求和用电安全受到威胁, 变压器电压超过5% 后, 会对设备安全造成一定的不利影响[2]。一旦出现变压器不平衡的情况, 致使电压值逐渐升高, 超出规定范围值, 会增加用电的安全隐患。

1.3 工作效率低

变压器负荷的稳定性对配电系统有一定的作用, 如果没有按照既定的程序对其进行控制管理, 电机线圈容易出现烧毁的情况, 受到磁场压力的影响, 会出现负荷不平衡的情况, 超过固定值, 造成电机功率随之降低。

2 配电变压器负荷不平衡的原因

2.1 电网格局不合理

在电网设计阶段, 对用电量需求较大, 需要考虑到当地发展特色, 保证设计理念满足现有的发展要求。但是很多地区采用单相供电, 造成局部供电压力大, 如果调整不及时, 会无法满足供电需求, 进而出现负荷不平衡的情况。

2.2 季节性用电影响大

临时用电和季节性有一定的差异。如果用电时间掌握不好, 会出现管理监测不到位的情况, 造成用电量差距大, 出现负荷不平衡的情况。此外和用电位置有一定的联系, 要想保证负载平衡, 要强调调节力的作用, 避免出现无法满足实践需求的情况, 从而出现用电差距大的现象。

2.3 管理系统不合理

在配电变压器实践中, 供电系统受到其他因素的影响, 要对供电环节进行适当的监督和管理。但是在实际管理中, 存在配电变压器负荷不平衡的情况, 管理系统对各个管理细节没有明确的规定, 缺乏严格的审核标准, 进而达到部分管理体系无法落实到实处, 出现负荷不平衡的情况。

3 如何解决配电变压器负荷不平衡运行的问题

针对变压器负荷不平衡对应用系统的影响及配电变压器负荷不平衡的原因, 需要相关工作人员对其引起重视, 解决实际问题。以下将对如何解决配电变压器负荷不平衡运行的问题进行分析。

3.1 从格局上进行规划

对于变压器管理存在的问题, 要制定严格的管理制度, 必要时建立负荷管理等级评价制度。工作人员要具备一定的责任心, 将各种制度落实到实处, 不能存在侥幸的心理。为了提升工作人员的技术操作能力, 要定期对其进行适当的培训, 掌握技术性规范的同时, 提升大家的工作责任感, 做好配电变压器的监测工作, 对监测中存在的问题进行系统的分析, 及时进行处理, 达到调整负荷结构的目的[3]。同时需要对当期的用电情况进行充分的了解, 按照技术要求设置变压器, 按照实际格局要求, 建立计算机控制系统, 根据变压器的实际工作情况, 对其进行实时监控和监测。

3.2 加强对用户的管理

电网运行是以变压器为媒介的, 变压器的负荷和用户有直接的联系。在日常管理中, 供电部门要在根据季节性差异和用户类型合理对用电量进行分配。按照用户需求及其在应用中存在的问题, 采用合理的管理模式进行系统的管理, 包括制定用电策略、实现用户用电量和变压器平衡等。由于用户是配电变压器的主体, 在操作过程中有重要的地位, 如果管理不到位, 会出现变压器负荷不平衡情况加重的现象。

3.3 进行无功补偿管理

配电变压器负荷受到多种因素的影响, 要根据实际情况, 对其进行无功补偿管理, 达到提升电网供电量的目的。根据技术规范要求, 由于供电线路的传输距离较长, 在供电过程中要适当增加供电量, 用过无功补偿的方式, 保证负荷就地平衡。线路供电会受到其他因素的影响, 出现磨损的情况, 因此在统计信息方面, 要计算好线路应用周期, 对变压器进行实时跟踪, 对用电信息进行反馈和调整, 保证各相之间负载量的平衡。无功补偿管理的形式可以提升变压器的利用效率, 对故障处用电量进行计算, 进而明确负荷不平衡的故障原因。

4 结束语

针对配电变压器负荷不平衡运行的现状, 相关工作人员要对其引起重视, 明确变压器的操作方式及应用类型, 结合实际情况, 采取正确的措施, 保证变压器的平稳运行。在本次研究中分别列举了促进负荷平衡的措施, 包括从格局上进行规划、加强对用户的管理、进行无功补偿管理等, 保证电网按照既定的程序运行。用户要了解配电系统的应用当时, 尤其对单相设备申请用电, 要进行合理搭接, 提升电网运行效率的同时, 解决变压器负荷不平衡的问题。

参考文献

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[4]张志宇, 王丽欢.配电变压器负荷不平衡运行问题分析[J].技术研发, 2012.

不平衡运行篇2

开展保持共产党员先进性教育活动，是党的十六大作出的重要部署，是贯彻“三个代表”重要思想的重大举措，是新阶段党的建设的基础工程，是推动全面建设小康社会的重要保证。这次教育活动规模大、范围广、层次深，是一次自我加压、自我完善、自我提高的良好机遇。按照行政审批服务中心开展保持共产党员先进性教育活动《实施方案》的安排部署，自己充分认识到先进性教育活动的重大历史意义和现实意义，以饱满的热情、积极的态度自觉主动地投身到先进性教育活动中去。认真遵守“中心”关于先进性教育活动的各项规章制度，在按时参加“中心”组织的集体学习活动的同时，注重利用业余时间和休息时间进行自学。学习教育培训阶段共写学习心得3篇，自我剖析1篇，笔记20000余字。学习内容既包括毛泽东、周恩来、邓小平等老一辈无产阶级革命家的著作理论、“三个代表”重要思想，又包括现代化管理知识和业务知识。充分利用“中心”现代化的电脑设施和网络，通过观看录像资料、与同志们上网交流等形式在学深学透上下工夫。通过学习，用科学的理论武装头脑，个人素质、工作能力和业务水平等各方面都有了较大的提高，尤其加深了对“三个代表”的理解。按照把整改贯穿始终的要求，在活动中注重有针对性地查摆自己在人生观、世界观、价值观、理想信念、宗旨观念等方面存在的突出问题，边学习、边查摆、边整改、边提高。

三、下一步的整改措施

首先要持之以恒、坚持不懈地抓好学习。学理论，要抓住实质，在提高理论素养上下工夫，加深对建设有中国特色社会主义及“三个代表”重要思想的理解。学科技，要在市场经济规律和现代化管理知识方面下工夫，解放思想，与时俱进，使自己能够适应形势发展的需要。学业务，在专业法律法规方面下工夫，努力提高自己的服务能力和服务水平。其次，抓住这次先进性教育活动的契机，进一步提高认识，从我做起，从现在做起，从一切能够做的事情做起，切实通过活动使自己思想能有大的提高，作风能有大的转变。第三，自觉遵守各项规章制度，规范自己的行为。第四，向先进典型和先模人物看齐。第五，时时刻刻记住自己是一个共产党员，用党章的标准严格要求自己，在日常工作学习生活中注重发挥模范带头作用。

三、下一步整改措施

1、加强学习，提高政策理论水平。全面认真系统地学习党的方针政策，毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”的重要思想，认真学习“十六大”精神，深刻领会新的历史条件下保持共产党员先进性教育活动的精神实质和深远意义，扎扎实实地投入到活动中去，按照合格共产党员的标准严格要求自己。认真学习国家产业政策，提高业务水平，不断提高为人民服务的本领。与时俱进，牢记“两个务必”。

2、强化服务，时刻牢记党的宗旨。把全心全意为人民服务和人民的需要放在第一位，把人民愿意不愿意、高兴不高兴，作为工作的出发点和落脚点，简化办事程序，提高办事效率，最大限度地满足人民的需要。要把实现党的最高纲领与日常工作融合贯通起来，把为人民服务落实到我们具体工作的每一个程序中。

3、提高素质，弘扬先锋模范作用。切实加强自身建设，不断提高自身的政治思想觉悟、政策理论水平、业务工作能力、法制观念。自觉按照模范共产党员的标准严格要求自己，通过查找问题，细化改进纠正的办法措施，落实到具体工作中去，以新的境界、新的风貌、新的标准、新的作为弘扬共产党员的先锋模范带头作用，把党的意志转化为我们每个党员的实际行动，用我们的努力去营造良好的发展环境，用我们实际行动去促进肥城的快速发展。

四、问题的产生主要有以下几方面原因。

一是对理论学习重要性和必要性的认识不足。没有坚实的理论基础，就没有自觉地行动。工作中，只所以存在宗旨观念不牢，理论水平不高等问题，关键就在于放松了自身的理论学习，有时把学习理论当作软任务，把业务工作作为硬指标，出现了理论学习与业务工作脱节的现象。也正是由于缺乏坚实的理论的指导，才使自己在更好地为人民服务方面做到不够不到位。

二是在对发展是“第一要务”的认识和理解上不够彻底。党的十六大明确指出：“必须把发展作为党、执政兴国的第一要务”要求，各级各部门的工作都必须服从于这一要务。尽管自己对这一论断进行了认真地领会和学习，但由于在理解的程度和广度还不够彻底，致使在利用工商职能服务“发展第一要务”时，存有职能发挥的片面性，一些职能没能够及时有效地发挥好。

三是精神状态未能积极适应形势发展的需求。来中心工作业绩比较突出，群众口碑较好。但是，进取意识不同程度地有了炎化，“创”和“争”的意识不够强烈，与各窗口沟通较少，淡化了争创一流的意识，甚至是放弃。

三、下步措施

1、加强学习、提高素质。认真学习马克思列宁主义、毛泽东思想、邓小平理论和“三个代表”重要思想，学习党的路线、方针、政策及决议，学习党的基本知识，学习科学、文化和业务知识，努力提高为人民服务的本领。

2、提高服务、树立形象。要树立良好的服务观念，把创优服务视为自己的天职。切实做到热情服务，微笑服务，主动服务，耐心服务，文明服务，做到来有迎声，问有答声，走有送声。认真落实首问负责制，尽最大可能为群众提供方便。

不平衡运行篇3

由于配网中单相负荷的存在, 往往造成三相不平衡。这种不平衡运行会增加电能损耗, 但由于这种电耗涉及的因素较多, 且不易量化计算, 一直未引起足够的重视。有的人甚至认为, 只要电力负荷一定, 无论怎样分配, 其电能损失都是一样的, 但事实并非如此。

1 三相不平衡运行会增加变压器损耗

保持配电变压器的平衡运行是节约电能、提高电能质量的手段之一。三相电力变压器是按对称运行设计的, 在正常运行时, 变压器一次侧电源和二次侧负荷均应对称。但在我国城乡配电网中, 由于大量采用了三相四线制接线方式, 且配电变压器为Y/Y0接线, 存在很多的单相负载, 因而配电变压器的三相不平衡运行是不可避免的, 在这种不对称运行工况下产生的附加损耗也是不容忽视的。

1.1 附加铁损

Y/Yn0接线的配电变压器采用三铁芯柱结构, 其一次侧无零序电流, 二次侧有零序电流, 因而二次侧的零序电流完全是励磁电流, 产生的零序磁通不能在铁芯中闭合, 需通过油箱壁闭合, 从而在铁箱等附件中发热产生铁损。

Y/Yn0接线变压器的零序电阻比正序电阻大得多。如250 kVA变压器的零序电阻是正序电阻的15倍, 因而零序电流产生的附加铁损较大。

1.2 不平衡运行时绕组附加铜损

配电变压器三相不平衡运行时, 三相绕组的总损耗可按 (1) 式计算:

Pf1= (Ia2+Ib2+Ic2) R1×10-3 (1)

式中:Pf1——三相绕组的总损耗, kW;Ia、Ib、Ic——三相负荷电流, A;R1——变压器二次侧绕组电阻, Ω。

三相平衡时, 每相绕组电流为 (Ia+Ib+Ic) /3, 三相绕组总损耗为:

Pf2=3[ (Ia+Ib+Ic) /3]2×R1×10-3 (2)

三相不平衡运行带来的附加损耗为:

ΔPf=Pf1-Pf2={[ (Ia-Ib) 2+ (Ia-Ic) 2+ (Ib-Ic) 2]/3}×R1×10-3

1.3 实例分析

例如, 型号为SJ、250 kVA、10 kV/0.4 kV变压器的零序电阻R0=0.162 Ω, 零序电抗X0 =0.216 Ω, 绕组电阻R1 =0.011 1 Ω。实测某台区某时刻Ia=170 A, Ib=300 A, Ic=300 A, I0 =120 A。则:

(1) 零序电流损耗功率:P0=I02R0 =2.33 (kW) ;

(2) 附加铜损:ΔPf=0.13 kW;

(3) 总损耗功率:ΔP=P0 +ΔPf=2.46 (kW) ;

(4) 年损耗量:W=2.46×8 760=21 550 (kW·h) 。

由以上分析可知, Y/Yn0接线方式的配电变压器不平衡运行带来的损耗是很大的。在GB 50052—95《供配电系统设计规范》和DL/T 572—95《变压器运行规程》中, 规定了Y/Yn0接线的配电变压器运行时电流不能超过变压器相、线电流的25 %, 这是由变压器的结构所决定的。在实际运行中, 由于三相负载不平衡, 常使变压器处于不对称运行状态, 不但造成变压器的损耗增大, 甚至还可能导致变压器烧毁。因此, 三相不平衡运行对变电设备和线损的影响不容忽视。

2 三相不平衡运行会增加线路损耗

由于配网中单相负荷的存在, 往往造成三相不平衡, 不但会引起相线损耗的增加, 而且使中性线有电流通过, 也产生了损耗, 从而使线损大大增加。

假设某三相四线制线路的总负荷为3I, 相线电阻为R, 中性线电阻为2R (中性线的截面积通常只有相线的1/2) , 则三相平衡时的线路功率损耗为:

Pb=3I2R (4)

若三相不平衡, 假设某相负荷为2I, 另两相分别为0.5I, 则中性线电流和功率损耗分别为:

undefined

与三相平衡时相比, 功率损耗是三相平衡时的3倍, 可见三相不平衡所增大的线损是相当显著的。极端情况是全部负荷由一相供电, 其功率损耗为 (3I) 2R×3=27I2R, 是三相平衡时的9倍, 增加了8倍。

为便于量化研究三相不平衡运行对损耗增加的关系, 现引入负荷电流不平衡度β和功率损耗增量系数K:

β (%) = (Imax-Icp) /Icp×100 (5)

式中:Imax——负荷最大的一相的电流值, A;Icp——三相负荷完全平衡时的相电流值, A。

K=Punb/Pb (6)

式中:Punb——三相负荷不平衡时单位长度线路上的功率损耗, kW;Pb——三相负荷平衡时单位长度线路上的功率损耗, kW。

当三相负荷不平衡时, 不论何种负荷分配情况, 电流的不平衡度越大, 线损增量也越大。按照规程规定, 不平衡度须满足:β≯20 %。若使β=0.2, 则K1=1.08, K2=1.11, K3=1.32, 相对于三相平衡的情况而言, 由于三相负荷不平衡 (但在规程允许范围内) 所引起的线损分别增加8 %、11 %和32 %。

因此, 在三相四线制的低压网络运行中, 应经常测量三相负荷并进行调整使之平衡。对于输送距离较远的农村配电线路, 其降损节能效果尤为显著。

3 配电网三相负荷的就地平衡降损

3.1 设计中综合衡量负荷平衡分布

在设计供电系统时, 要认真采集数据, 搞好用户负荷调查与预测, 认真分析负荷的性质, 综合考虑负荷大小、漏电情况、用户用电等级, 然后均衡地分配在三相上。

3.2 在低压网络供电系统中, 尽量采用三相四线制供电方式

在负荷一定的情况下, 单相两线制供电方式的功率损耗和电压损耗为对称三相四线制供电方式的6倍, 而两相三线制供电方式的功率损耗和电压损耗分别为三相四线制供电方式的2.25倍和3倍, 可见三相四线制供电方式的损耗最小。由于农村低压配电负荷分散, 加之单相负荷功率的差异, 很难保证三相完全对称。因此, 努力使现有的三相四线制网络的三相负荷对称运行, 是降低线损、保证供电质量的重要措施之一。

3.3 调整三相负荷趋于平衡

在日常运行中, 定期进行公用配电变压器的三相负荷测定, 并根据低压负荷季节性变化较大的特点, 在换季和负荷高峰期严密监测, 对三相不平衡线路及时进行调整和负荷转移。

3.4 加强无功补偿, 提高功率因数

对于三相不平衡系统, 可采用对称分量法将电流分解为正序电流、负序电流和零序电流, 而三相平衡系统中只有正序电流, 故只需补偿负序电流和零序电流, 就可以将不平衡的三相电流转变成平衡的三相电流。采用星角混合接法的电容、电抗元件, 可补偿或大大减小零序电流与负序电流, 使系统转变成基本平衡系统。

在配电网中, 由于电力用户大量采用感应电动机和其他感性用电设备, 除吸收系统的有功功率外, 还需要电力系统供给大量的无功功率。这些无功功率经过多级送电线路、变压器的输送和转换, 造成无功功率的损失, 使功率因数下降, 不但降低了发供电设备的出力, 而且造成电网电压的波动, 增大了电能损耗。因此, 提高功率因数, 减少无功消耗, 对降损节能具有重要的意义。

不平衡运行篇4

本文的研究工作是针对在配电系统中, 对于公用配电变压器由于使用对象为居民区或农村电网, 不平衡现象特别严重的现状提出来的, 试图为解决配电系统中无功补偿的问题做一些应用基础性的研究工作, 将电力有源滤波器的研究向实用化迈进。本文主要仿真研究新型并联电力有滤波器的对配电系统三相不平衡负荷进行无功补偿和谐波抑制及其情况、效果及其有关问题。

有源电力滤波器 (APF) 是当今电能质量综合治理的新技术研究热点之一。因此作者也一并说明并联型有源电力滤波器的系统构成和控制方式, 得到了用于配电系统三相不平衡负荷的并联型有源电力滤波器的数学模型, 通过比较, 得出最行之有效的控制方法。

并联型有源电力滤波器系统比较复杂, 包括非线性器件, 作者通过分析其工作原理, 得到了适用于MATLAB (一种通用的基于矩阵运算的数字仿真软件包) 仿真的数学模型, 进行了各模块的参数设计, 并通过该模型对并联有源电力滤波器进行仿真, 仿真的结果表明该模型可以方便、有效地仿真并联有源电力滤波器且得到了理想的要求。

1 利用有源电力滤波器进行补偿的原理

如图1所示为最基本的有源电力滤波器系统构成的原理图。图中, Us表示交流电源, 负载为非线性负载, 它产生谐波并消耗无功功率。

有源电力滤波器系统主要由两大部分组成, 即指令电流运算电路和补偿电流发生电路 (由电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路三部分构成) 。

指令电流运算电路的功能主要是从负载电流iL中分离出谐波电流分量iLH和基波无功电流iLq, 将其反极性后作为补偿电流法的指令信号ic*= (iLh+iLq) 。电流跟踪控制电路的功能是根据主电路产生的补偿电流ic应跟踪ic*的原则, 计算出主电路各开关器件的触发脉冲, 此脉冲经驱动电路后作用于主电路, 产生补偿电流ic, 由于ic*≈ic, 所以

即电源电流is中只含有基波的有功分量iLp, 从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的。

2 用于三相不平衡电路检测的ip-iq运算方式

以三相电路瞬时无功功率为基础, 检测三相电路的三种运算方式, 分别为p-q运算方式、ip-iq运算方式和dq运算方式。介绍用于本配电系统三相不平衡的基于瞬时无功功率理论的ip-iq运算方式, 用此方法来检测谐波和无功电流之和, 如图2所示。

其中

该方法中, 需要用到与a相电压ea同相位的正弦信号sint和对应的余弦信号-cost, 它们由一个锁相环 (PLL) 和一个正、余弦信号发生器得到。根据定义可以计算出ip、iq经LPF滤波得到ip、iq的直流分量。这里ip、iq是由iaf、ibf、icf产生的, 因此由ip、iq即可计算出iaf、ibf、icf, 进而计算出iah、ibh、ich。

在本方案中, 要检测谐波和无功电流之和, 只需断开图2中计算ip的通道即可。这也是本文检测环节的思想。

在对瞬时无功功率理论进行了深入研究, 发现基于ip-iq运算方式的谐波电流检测法在对三相电流进行3/2相变换时, 三相电流ia、ib和ic中的零序分量相互抵消, 所以三相电流中的零序分量不影响该谐波电流检测法应用于三相四线制电路。数学证明如下。

考虑到三相四线制电路三相电流的一般性, 设三相电流ia、ib和ic包含基波和各次谐波的正序、负序和零序电流, 分别为

式中下脚标中的1表示正序, 2表示负序, 0表示零序, n表示谐波次数 (当n=1时表示基波) , I表示电流有效值, 表示初相角。将它们变换至α-β两相。

对比式 (1) 和式 (2) , 可见两式完全相同, 即三相电流中的零序电流分量相互抵消, 继续用基于ip-iq运算方式的谐波电流检测法的后续运算过程, 同样能够准确提取三相电流中的基波正序电流分量, 当然也不会影响对三相谐波、零序和负序电流分量的检测。至此可以得出结论, 文献[1]中介绍的适用于三相四线制电路的谐波检测方法, 要求对三相电流ia、ib和ic剔除零序分量的预处理是完全不必要的。本文提出的谐波电流检测法更加简便, 有利于实际物理系统的实现, 提高电流检测的实时性。

3 利用并联型有源滤波器对配电系统不平衡负荷进行仿真和分析

3.1 仿真模块设计

在如图3所示的仿真模块中, 电源是三相工频交流电, 相电压有效值220V, 频率50Hz, 它是由Power system blocketelectrical sources模块中的ACvoltage source信号源提供;Zs是电源阻抗和线路阻抗的等效阻抗, 此部分三相设置相同的值;负载设置成三相不平衡, 为了便于分析, 同时体现补偿的效果, 本文将各相设置成幅值不等以及各相间的相位值相当接近。图2为ip-iq运算方式的原理图, 表示了使用ip-iq运算方式求取补偿电流指令信号的方法。该方法用一个锁相环和一个正、余弦发生电路得到与a相电源电压ea同相位的正弦信号sint和对应的余弦信号-cost, 这两个信号与ia、ib、ic一起计算出ip、iq, 断开iq通道, 经LPF滤波得出ip的直流分量再以变换可以算出各相的谐波电流分量iLh和基波无功电流iLq之和。根据图和公式就可以用SIMULINK构造出如图4所示的运算电路, 具体仿真电路图如图3所示。在这个电路中, 锁相环和正、余弦发生电路采用的是Power system blocketExtra LibraryDiscrete Control Blocks中的Discrete1-phase PLL模块;C32和C23的模块要搭建, 如图5所示同时要注意断开iq通道后对整个被封装的子系统建立的影响;选择其滤波类型为:低通滤波器, 并把LPF的截止频率设为10Hz。

3.2 仿真波形及其分析

从图6中的三相负荷的电流波形, a, b, c相的电流幅值分别是4.5A, 6.5A, 2A, 幅值不等时, 三相的相位十分相近, 这与各相间相位相差120°的要求相距甚远。同此可见本文构造了一个不平衡比较严重的负荷。

图7为补偿0.2秒稳定后的波形, 补偿后三相电流波形幅值基本上相等, 同时, 补偿后的三相基本上相差120°, 补偿效果相当不错。从该图可以看到, 系统a相电压和补偿后的a相电流的相位差不多, 这说明功率因素也得到了提高。因系统三相电压是相差120°, 同理可推知b相和c相的功率因素也得到了提高。同时, 由之前的图6可知c相含一定的谐波, 补偿后谐波并不明显了。

由此可知, 补偿前电流和补偿后的电流的相位发生了变化。由图6中可知, a相负荷电流补偿前呈感性, 是滞后的, 补偿后电流的相位提前了;b相是纯电阻的, 故其补偿前后的相位是不变的;c相电流补偿前呈容性, 是超前的, 补偿后滞后了。因此, 补偿后的三相电流的相位能相差120°。

结语

该并联混合型有源电力滤波器的主电路采用IGBT, 由于IGBT具有良好的可控性, 因此, 该滤波器可以快速地反映波形的变化, 这使得该有源滤波器具有良好的跟踪性和实时的无功补偿效果。从有源滤波器的总体结构来看, 该有源电力滤波器结构简单, 根据瞬时无功功率理论设计出的电路, 不仅提高了检测和运算的速度, 而且降低了滤波器的损耗, 经济上是可行的。本文主要仿真研究新型并联电力有滤波器的对配电系统三相不平衡负荷进行无功补偿和谐波抑制及其情况、效果及其有关问题。

参考文献

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不平衡运行篇5

1 三相不平衡运行的危害

1.1 影响电能质量、危及安全

对电能质量的影响主要体现在由于中性点漂移引起三相电压不对称。当配电变压器在三相负荷不对称运行时, 变压器次级线圈发生三相电流运行异常, 异常现像导致中性线产生零序电流。此类现状下, 使得三相电流电压对称性出现异常, 三相电流中性点产生位移, 这时将出现三相电压不对称的电能质量问题[1]。

当配电变压器长期处于不平衡运行时容易造成如下问题:1) 低压相电用电户电器设备, 因电压异常现象无法正常应用。高压相电用电户, 电器设备则因电压变动存在设备烧坏的可能性。2) 三相电流运行异常, 造成中性线出现零序电流。零序电流的移动, 导致中性线产生电流。最终造成中性线路熔断, 相电压运行失效, 转换为线电压。此类现状下, 对于用电设备以及操作人员的人身安全, 都造成了较大的危害。3) 电流负荷较大区域, 最终用电线路在供电的过程中, 产生了大量的热能。热能现象使得用电线路绝缘性快速降低, 最终造成人员触电等危害。4) 三相电流不平衡运行时间加长, 超负荷区域负载超限。最终造成相电导线熔断, 电器设备烧毁。严重时可能造成变压器设备的爆炸等后果, 严重影响电网的安全运行。

1.2 供电稳定性较差

三相电相较于两相电, 其运行中产生的电流较大。对于三相运行的稳定性要求较高, 因此一旦次级线圈出现零序电流, 导致三相运行失衡。此类现状下, 三相运行自行调整零序电流从配电变压器的导电部件通过。此类现象的持续, 最终造成变压器导电部件发热, 设备整体热量随之上升。变压器内部温度快速升高, 最终产生恶性循环, 导致变压器烧毁, 最终影响了供电的稳定性。

1.3 增加变压器损耗

配电变压器在运行时会产生铁损和铜损, 如上所述, 当配电变压器处于三相不对称运行时, 其内部初级线圈未产生零序电流, 但在次级线圈上产生了零序电流。此类现状下零序电流需进行对外传导, 最终通过配电变压器油箱进行传导。此类现象长期出现, 对于配电变压器的损耗较大[2]。最终造成较大铁损现象, 并且在其持续的过程中, 也同时增加了变压器内部的铜损。

1.4 增加输电线路损耗

电流流过导线会产生电能损耗, 其损耗与电流平方成正比。当配电变压器三相不平衡运行, 结果不仅引起相线损耗增加, 而且使中性线有电流通过, 也会产生损耗, 增加了输电网的线路损耗。

1.5 导致配变出力减少

在配变设计时, 其绕组结构是按负载平衡运行工况设计的, 其绕组性能基本一致, 各相额定容量相等。配变的最大允许出力要受到每相额定容量的限制[3]。

假如当配变处于三相负载不平衡工况下运行, 负载轻的一相就有富余容量, 从而使配变的出力减少。其出力减少程度与三相负载的不平衡度有关。三相负载不平衡越大, 配变出力减少越多。

2 解决三相不平衡措施

2.1 调整三相负荷

通过配变监测计量系统, 查询配变的三相电压、电流等数据, 并以此分析三相不平衡的情况, 制定出调整负荷的方案, 可以在计划性停电时对配变进行三相负荷的调整。

2.2 加强新增负荷管理

1) 首先, 对于申请新增计量点的用户, 供电所必须认真审查其用电性质、负荷大小及所属台区等基本情况, 然后通过配变监测计量系统了解该配变的运行数据, 结合配电变压器负载情况、三相不平衡度等方面分析判断能否增加用户所申请的负荷。2) 对申请新增计量点的负荷超过10k VA的用电客户, 建议其采用三相四线供电方式, 保证对配电变压器的三相不平衡度不产生影响。3) 如用户申请满足要求, 则依据相关原则制定用电负荷方案, 明确新增计量点的所属相别, 保证新增计量点后配电变压器的三相不平衡度满足规定。4) 要求用户在变更用电业务时要及时与供电所联系, 需要顾及到三相平衡的问题。

2.3 合理规划低压配电网

1) 合理规划低压线路走向, 合理选择配电变压器的安装地址, 尽量做到分区分片供电, 减少线路损耗。

2) 合理选择中性线截面, 对于一些残旧的台区, 中性线截面一般偏小, 这使中性线上电能损耗增大, 应该加大中性线, 减少中性线的电能损耗和避免烧断中性线。

3) 严格规定A、B、C三相线路颜色分别为黄、绿、红。这有利于三相负荷的调整工作顺利进行, 对部分未能按此标准进行的台区, 应该对A、B、C三相作一个顺序规定, 并记录在案, 这有得于新增负荷的管理及三相负荷的调整, 降低接错相序的可能性。

2.4 加强对配变的监测, 形成闭环管理

加大配变监测终端的覆盖率, 通过配变监测计量系统, 及时查获配电变压器的三相电压、电流、有功功率、有功电量、负载率和不平衡度等实时数据, 经过统计分析得到相应的结果, 可以为三相不平衡的整改提供所需的数据, 根据这些数据, 可以及时做出整改措施[4]。也能够对调整以后的配电变压器运行状况时时刻刻进行跟踪监测, 及时发现配电变压器运行过程中存在的问题并上报上级部门, 形成闭环管理。

3 结语

因各种客观因素的存在, 配电变压器运行时三相负荷没有绝对的三相平衡, 所以, 如何降低三相不平衡度是很重要的。通过各种渠道使配电变压器趋于三相平衡运行, 提高供电可靠性的同时, 也提高了供电企业的效益, 因此, 降低三相不平衡度, 有着很重要的意义。

参考文献

[1]陈复忠.三相负荷不平衡对低压线损的影响[J].农村电工, 2005, 13 (5) :36.

[2]林志雄, 陈岩, 蔡金锭, 等.低压配电网三相不平衡运行的影响及治理措施[J].电力科学与技术学报, 2009, 24 (3) :63-67.

[3]刘靖, 刘明光, 屈志坚, 等.不同地形条件下架空配电线路的防雷分析[J].高电压技术, 2011, 37 (4) :848-853.

不平衡运行篇6

由于瓦克夏变电站线路长、电缆用户多造成电容电流大,因此投运了2台消弧线圈。消弧线圈投运后,变电站相电压不平衡度加大,造成消弧装置无法正常运行。消弧线圈投运前,三相相电压的不平衡度约为7.0%,投运后,不平衡度增加到百分之十几甚至更高,并随消弧线圈档位的上升而上升,具体数据见表1。

从表1可知,投运消弧线圈后,电压的不平衡度超过了允许范围。

2 不平衡电压产生原因分析

2.1 系统相电压不平衡原因

消弧线圈接地系统正常运行时的等值电路如图1所示。

假设三相电源电势对称,且各相泄漏电阻均为R,那么以Ra为参考相量,中性点位移电压为:

式中,KC。为电网不对称度(也称导线对地电容的不对称系数);d为电网阻尼率;v为电网脱谐度。即位移电压为:

式中,UN为消弧线圈未投入时中性点不平衡电压值。

由此可知,三相线路导线对地电容不同造成线路每相压降不同,所以相电压不平衡。

2.2 消弧线圈投入后不平衡电压产生和加剧原因

从式(1)、式(2)可知,在电网阻尼率一定的情况下,消弧线圈接地系统中性点电压与脱谐度有关。脱谐度越小,中性点电压越高;脱谐度为0,即谐振补偿时,中性点电压最高。脱谐度愈小,放大作用愈强。因此,加装消弧线圈放大了中性点位移电压,造成系统电压不平衡。如果消弧线圈投入前系统电压已不平衡,那么投入后,将加剧系统的不平衡。

3 相电压不平衡解决办法

3.1 解决思路

从以上的分析可知,为保证正常运行时中性点电压不致过高,消弧线圈应尽量在较大的过补偿或欠补偿状态下运行,即增大脱谐度或采取措施增大系统的阻尼率。但是消弧线圈在较大的过补偿或欠补偿状态下运行,在系统接地时将达不到降低接地电流的目的,失去了投入的作用。增大系统阻尼率就是降低线路对地电容和消弧线圈有功损耗电阻,一旦线路运行、消弧线圈定型,将难以增大系统阻尼率。因此解决消弧线圈投运后电压异常的最好办法是降低10kV系统中性点电压或解决10kV系统三相对地电容不相等的问题。

3.2 解决办法

方案一:加大中性点接地阻抗,降低中性点电压。这种方法实施简单,但不能完全消除相电压不平衡,只能得到一定的改善。

方案二:在电容值最小相加装并联电容器以增加该相的电容值,使三相电压平衡。这种方法是通过选择合适的电容,使不平衡电压降到最小。

比较方案一、二,最终选择了方案二。

3.3 电容值及电容量的计算

三相电压:UA=6.1kV;UB=5.80kV;UC=5.70。总电容电流Ic=65A(实测值)。因此有:KC=U0/Ue=(6.10—5.70)kV/5.77kV=7.0%(3)式中,KC为不平衡度;U0为不对称电压;Ue为额定相电压,。

从三相相电压值来看,A相最大,B、C两相接近,说明三相配电线路中,A相电容偏小。

由UB=Uc,Cc=Cb,有:

式中,C△为相电容差值;CΣ为线路电容总和。

根据式(3)有:

又由于

故三相电容值为:

因此:

则增加电容量Q为:

由于电容制造标准规定额定电压为11kV,因此将Ue更换为6.062kV,得出Q为29kvar,经与生产厂家协商,最终定为30kvar。

在瓦克夏高压室10kV系统A相并联1只2.51μF,容量为30kvar的电容器,即可实现10kV系统三相对地电容完全平衡,从而使三相对地电压完全平衡,中性点电压接近于0,问题彻底解决。

4 结束语

加装电容解决了由系统三相对地电容不对称导致的相电压不平衡问题,一方面避免了某相长期对地电压高对设备造成的潜在危害,另一方面使消弧线圈能顺利投入并正常运行,避免了由外线单相接地产生的弧光过电压对电气设备及电力系统造成的危害。

摘要：针对变电站三相相电压不平衡引起消弧线圈无法投运的问题,通过在电容值小的相并联合适的电容器后,问题得以解决。

关键词：相电压,不平衡,消弧线圈,电容值

参考文献

[1]平绍勋.电力系统内部过电压保护及实例分析[M].北京:中国电力出版社,2006

不平衡运行篇7

近年来,由于全球能源危机以及化石能源消耗带来的环境问题日益严重,风力发电、光伏发电等新能源在电力结构中比重逐步增大[1,2,3]。作为新能源发电设备与电网之间的接口,并网逆变器由于具有高品质输出电流、有功和无功功率独立可控等优异性能,正被越来越多地接入电网[4,5]。

由于中国新能源基地与能源主要消耗地之间呈远距离逆向分布的特点,能量的远距离传输是新能源利用的主要途径[6],远距离传输线的阻抗已不能忽视。当出现单相、多相短路故障以及不平衡负载接入时,逆变器并网点电压和电流以及电网等效阻抗都会出现不平衡特性[7]。由于并网逆变器的滤波电感为非线性,实际运行时电流不平衡会导致滤波电感也会出现不平衡。因此,并网逆变器往往工作在电网电压、电网阻抗和逆变器滤波电感均不平衡的复杂工况下。而较高的电网阻抗易导致并网逆变器产生谐振甚至不稳定[8],并网点电压不平衡也会引起锁相环(PLL)锁相不准、逆变器输出电流不平衡等问题[9]。因此,研究并网逆变器在不平衡运行工况下的稳定运行能力十分重要。

目前,并网逆变器系统稳定性分析方法主要有两类:基于状态空间模型的时域方法和基于阻抗模型的频域方法[10]。在时域方法中,首先建立电源和负载系统的统一模型,再通过根轨迹分析并网系统的动态响应和稳定性[11,12],主要适用于并网逆变器及所连电网系统组成较为固定的情况。对于电网组成变化频繁的新能源并网系统,阻抗稳定性分析方法将互联子系统等效为理想电源与阻抗的串联或并联,对于分析并网逆变器的运行稳定性更有优势。

阻抗稳定性分析最先由Middlebrook在研究直流系统输入滤波器设计时提出[13],目前基于阻抗分析的直流互联系统稳定性研究已较为成熟[14,15]。对于交流系统,文献[16]提出基于广义奈奎斯特稳定性的阻抗分析法,通过研究在dq坐标下阻抗比矩阵的特征根来判定逆变器系统稳定性。文献[17]通过考虑PLL参数、控制环参数等因素,推导了三相并网逆变器在dq坐标下的阻抗模型,进而优化系统稳定。由于dq轴下的阻抗模型不便于不平衡电网下的稳定性分析[10],基于谐波线性化方法,文献[18]给出了在静止坐标下并网逆变器的正、负序阻抗表达式,并给出了在正、负序情况下的阻抗稳定性分析方法。文献[19]研究了电网不平衡情况下并网逆变器阻抗稳定性分析方法,但忽略了电网电压不平衡时逆变器阻抗正、负序耦合项,同时未考虑可能出现的逆变器滤波电感不平衡对逆变器稳定运行的影响。

本文研究了并网逆变器在不平衡运行工况下的阻抗建模和阻抗稳定性分析方法。本文首先建立在并网逆变器并网公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压不平衡和滤波电感不平衡情况下的并网逆变器解析输出导纳模型,并仿真验证了模型的准确性。然后给出不平衡工况下并网逆变器阻抗稳定性分析方法,并通过实验验证了使用此不平衡导纳解析表达式来判定逆变器和电网互联系统稳定性方法的有效性,以及通过应用现有阻抗分析方法说明此不平衡工况下阻抗分析方法的必要性。

1 不平衡工况下并网逆变器阻抗模型

本文重点讨论不平衡工况对于阻抗模型以及阻抗稳定性分析的影响,因而选择基于L滤波器的并网逆变器作为研究对象[17,18,19]。并网逆变器系统基本框图如图1所示,其中SVM表示空间矢量调制。

在运行过程中,图1(a)中逆变器滤波电感La,Lb,Lc,电网阻抗Zga,Zgb,Zgc,以及电网三相电压vga,vgb,vgc都可能出现不同程度的不平衡,从而改变系统的运行工作点并引起逆变器输出阻抗的变化,给系统稳定性带来影响。对于并网逆变器阻抗模型而言,不平衡对其带来的影响是由PCC电压和滤波电感的不平衡产生。因此,在并网逆变器阻抗建模中不考虑电网阻抗,根据谐波线性化方法,假设电网和逆变器的PCC存在特定频率的正、负序电压和电流谐波分量,通过建立正、负序电压和电流谐波分量之间的关系,从而得到并网逆变器的正、负序及耦合阻抗解析表达式。为简化分析过程,本文在建立阻抗模型时,忽略了高频开关过程。由于直流侧电容一般较大,且控制带宽很窄,直流电压Vdc在本文模型中简化为定值。

1.1 并网逆变器基本电路模型

在图1(a)中,va,vb,vc和ia,ib,ic分别为并网点三相电压、电流;via,vib,vic为逆变器输出电压。由此可列出逆变器系统在abc坐标下的电路方程为:

为方便应用谐波线性化方法,根据对称分量法将上式转化成正、负、零序表达式,可得:

式中:运算子a=ej2/3π;i1,i2,i0分别为并网点电流正、负、零序分量;v1,v2,v0分别为并网点电压的正、负、零序分量;vi1,vi2,vi0分别为逆变器侧电压的正、负、零序分量。

由于并网逆变器中没有零序电流通路,因而在谐波线性化推导阻抗的过程中只考虑各变量的正、负序分量。

在不平衡运行工况下,电网和逆变器PCC电压包含额定基频正序电压和基频负序电压,为推导逆变器输出阻抗,假设PCC电压还含有正序谐波电压和负序谐波电压,此时a相电压在时域的表达式可以写为:

式中:V1和V2分别为电网正、负序基波电压幅值;Vp和Vn分别为正、负序谐波电压幅值;ω1=100πrad/s,为基频角频率;ωp和ωn分别为正、负序谐波的角频率;φv2,φvp,φvn分别为V2,Vp,Vn的初始相角。

一个时域正序谐波电压分量Vcos(2πf0t+φ)转到频域可表示为2πV/2[δ(ω-2πf0)ejφ+δ(ω+2πf0)e-jφ],现将其简写为。通过此方式,将式(3)写成频域的表达式,如式(4)所示。

同理,假设与电压相序和频率对应的电流在时域和频域的表达式如式(5)和式(6)所示。

式中:I1和I2分别为电网正、负序基波电流幅值;Ip和In分别为正、负序谐波电流幅值;φi1,φi2,φip,φin分别为I1,I2,Ip,In的初始相角;,为基频正序电流,其中Idref和Iqref分别为dq轴电流指令值。

逆变器通过对PCC电压锁相和电流调节的过程来得到逆变器电压输出指令。因此在阻抗建模过程中,必须考虑PCC电压、电流在PLL和电流控制环节的传递过程,进而建立耦合点各谐波分量同逆变器输出电压谐波分量之间的关系,并得出对应频率的逆变器阻抗。

1.2 PLL

三相电压经过PLL得出dq轴坐标系的坐标变换角度θPLL,PLL基本框图如图1(b)所示。为了滤除基频负序电压引起输出相角产生的二倍频波动,在PLL环路滤波部分增加了二倍频陷波器[20]。因而在PLL输出的旋转参考角θPLL中,只包含由基频正序电压产生的正转相角θ1,以及谐波电压分量对应的扰动 Δθ,可表示为θPLL=θ1+Δθ。

谐波电压分量产生的 Δθ 在频域中的分量与基频正序电压和基频负序电压有关。在基频正序电压的影响下,频率为fp的正序谐波电压对应 Δθ 中的扰动频率为fp-f1,频率为fn的负序谐波电压对应 Δθ 中的扰动频率为fn+f1;在基频负序电压影响下,频率为fp的正序谐波电压对应 Δθ 中的扰动频率为fp+f1,频率为fn的负序谐波电压对应 Δθ中的扰动频率为fn-f1。受基频正序电压V1的影响,正、负序谐波电压对应 Δθ 中的扰动分量在频域中可表示为[18]:

式中:HPLL(s)为PLL中包括陷波器、比例—积分(PI)调节器、积分器在内的传递函数;kpp,kpi,kpt分别为PI调节器的比例系数、积分系数和陷波器带宽系数。

同样,受基频负序电压V2的影响,正、负序谐波电压对应 Δθ 中的扰动分量在频域中可表示为:

式中:的共轭。

由此推导出的坐标变换矩阵T(θPLL)在频域中的表达式,见附录A式(A1)—式(A3)。

1.3 电流调节器

当d轴与电网电压基频正序分量重合时,并网逆变器d轴电流为有功电流,指令值为Idref,q轴电流为无功电流,指令值为Iqref。根据PLL得到θPLL并运用附录A式(A1)将PCC三相电流变换到dq坐标下得到dq轴电流id和iq,其在频域中的分量可表示为:

可以看出,dq轴电流谐波分量的主要组成部分除了包含谐波电流p和n外,还含有由PLL带来的电压谐波分量及基频负序电压分量

电流调节器基本框图如图1(c)所示。图中,Hi(s)为电流调节器传递函数,Kdq为交叉解耦系数,Vi d和Vi q分别为逆变器dq轴电压输出给定值。在不平衡电网条件下为控制基频负序电流,采用比例—积分—谐振(PIR)控制时Hi(s)可表达为[20]:

式中:kip,kii,kir分别为电流调节器的比例系数、积分系数和谐振系数。

在电流调节器中,对于交流谐波分量,需在频域下用对应频率的电流给定值与实际电流值做差,再与电流传递函数或交叉解耦系数相乘即可得到Vid和Viq的对应频率输出。对于直流分量和基频负序分量在dq轴中形成的二倍频分量,由于电流调节器中积分环节和谐振环节的作用,直流分量和二倍频分量在开环传递函数中的增益可认为是无穷大。因此,实际正序电流分量完全跟随正序电流给定量,逆变器输出基频负序电压完全跟随PCC基频负序电压,因而基频负序电流V2可认为被抑制为零。设d轴电流调节器输出直流量为D0,q轴电流调节器输出直流量为Q0。由此可以求得电流调节器输出的并网逆变器dq轴电压指令值如附录A式(A4)和式(A5)所示,其中,直流量由直流交叉解耦项和电流调节器输出的直流量组成,二倍频分量等于基频负序电压转为dq轴的分量。

将dq轴下的电压指令再进行以θPLL为旋转相角的Park反变换得abc轴下的逆变器电压输出值,其中a相电压Via如附录A式(A6)所示。在Via中,正序谐波频率fp处同时有正序谐波分量和因基频负序电压引起的负序谐波分量,负序谐波频率fn处也同时有负序谐波分量和因基频负序电压引起的正序谐波分量。同时,谐波成分与电流调节器的直流输出量D0和Q0有关,而直流输出量D0和Q0与并网逆变器在基频正序下的运行工作点有关,因而可以通过计算基频运行工作点来求出D0和Q0,求取过程见附录A式(A7)和式(A8)。

1.4 谐波线性化阻抗表达式

为推导并网逆变器阻抗解析表达式,在同一扰动频率,同时考虑正、负序谐波分量,将附录A式(A6)中的正序、负序谐波分量分别代入式(2)中的正序、负序位置,可得附录A式(A9)。将其列成如下形式:

式中:Cpp,Cnp,Cpn,Cnn,Dpp,Dnp,Dpn,Dnn的表达式见附录A式(A10)。

式(14)可简写为矩阵形式:CpnVpn=-DpnIpn。因此,根据矩阵Cpn和Dpn可得出:

式中:Zpn为逆变器在不平衡工况下的正、负序输出阻抗矩阵,表征在不同频率下逆变器的阻抗特性,Ypn为对应导纳矩阵。

为方便分析并网逆变器阻抗特性及对应系统稳定性,在后文讨论中使用导纳矩阵Ypn,解析表达式如式(16)所示。

式中:Ypp和Ynn分别为正、负序导纳;Ypn和Ynp为耦合导纳。

为验证逆变器阻抗模型的正确性,通过谐波电压注入的方法在MATLAB中仿真验证逆变器导纳分量。仿真使用的主电路、PLL、控制器参数如下:V1=100V,V2=10V,φv2=3.14rad,逆变器a相电感La=4mH,逆变器b相电感Lb=4mH,逆变器c相电感Lc=4mH,电网侧a相阻抗Lga=2 mH,电网侧b相阻抗Lgb=2mH,电网侧c相阻抗Lgc=2mH,交叉解耦系数Kdq=1.256;PLL参数kpp=0.2,kpi=50,kpt=888;控制器参数kip=1,kii=10,kir=30;额定电流幅值I1=5A,额定电流相位φi1=0rad,开关频率为5kHz,采样频率为10kHz。

为分析不平衡电压和不平衡滤波电感对并网逆变器导纳矩阵的影响,分别给出了两种情况下逆变器导纳的解析和仿真结果。在PCC电压存在不平衡负序电压V2而三相滤波电感平衡为4mH时,逆变器导纳波特图如图2所示。在PCC电压平衡而滤波电感a相为2mH、另外两相为4mH时,逆变器导纳波特图及分析见附录A图A1。

由图2可知,在PCC电压不平衡时,并网逆变器导纳解析结果和仿真结果基本一致。正序导纳Ypp在150Hz频率处和负序导纳Ynn在50 Hz处的幅值都呈现极小值,并在附近频率出现幅值和相位的剧烈变化,这是由于dq坐标系下的电流调节器中存在谐振频率为100Hz的谐振器,其转换到abc坐标系下呈现对50Hz负序和150 Hz正序电流较大的抑制能力。正、负序导纳之间以及耦合导纳之间在20~200Hz低频段存在明显差异,主要是由于在dq轴下电流调节器传递函数转到abc坐标系下后对相同频率的正、负序分量的调节能力不同,因而呈现不同的幅值、相位特性。在频率较高时,受带宽限制,电流调节器的调节能力更弱,因而在正、负序分量之间产生的差别就更小,因此高频导纳正、负序之间以及耦合项之间幅值、相位特性基本一致。高频时,逆变器的正、负序导纳特性主要由其滤波电感特性决定,因而其正、负序导纳Ynp和Ypn主要呈现感性,相位趋近于-90°。对于PCC电压不平衡时的Ynp和Ypn,其特性主要由基频负序电压的幅值和相位决定,因而在高频处不一定呈现感性。在20~70Hz频段,由PCC电压不平衡所引起的导纳耦合项Ynp幅值相对正、负序导纳Ypp和Ynn较大,在某些频率处甚至与Ypp的幅值有交叉。当频率在200Hz以上时,耦合导纳幅值与正、负序导纳幅值差距大于40dB,此频段的耦合导纳可以忽略不计。

2 不平衡工况下系统稳定性分析

2.1 不平衡工况下的系统稳定性分析理论

本文所研究的滤波电感不平衡逆变器和不平衡电网在对称分量正、负序下的系统简化框图如图3所示。

图3中,并网逆变器简化为一个电流源Iipn并联其对应的输出导纳矩阵Ypn,电网简化为一个电压源Vgpn串联其对应的输出阻抗矩阵Zgpn[21]。输出电流矩阵Ipn可表示为:

式中:,为包含电网正、负序电压分量的2×1阶矩阵;I为二阶单位矩阵;Zgpn为电网阻抗矩阵。

Zgpn与Ypn类似,为包含正、负序及其耦合项的2×2阶矩阵,根据对称分量法可得矩阵表达式为:

式中:Zga,Zgb,Zgc为电网三相阻抗;Zgpp,Zgpn和Zgnp,Zgnn分别为正、负序下电网阻抗矩阵元素。

对系统进行阻抗稳定性分析,是在假设电流源和电压源作为独立子系统是稳定的前提下进行的[21],即逆变器的Iipn和电网的Vgpn是独立稳定的。在此前提下由式(18)可知,系统稳定性取决于输出电流表达式的分母I+YpnZgpn。根据广义奈奎斯特稳定性判据[16],当逆变器Iipn和电网Vgpn分别稳定时,逆变器和电网互联系统的稳定性取决于阻抗比矩阵YpnZgpn的两个特征根的奈奎斯特曲线是否绕点(-1,0)。设l1(s)和l2(s)为阻抗比矩阵的特征根,其计算过程见附录A式(A11)—式(A13)。在稳定性分析过程中,只需将系统中存在的不平衡分量以及系统参数代入表达式即可求出l1(s)和l2(s),并画出其对应的奈奎斯特图,就可以分析出此工况下系统的稳定性。

2.2 不平衡工况下实验系统稳定性分析及验证

为了验证在不平衡工况下并网逆变器稳定性分析的正确性,搭建了一套基于TMS320F2812DSP的逆变器并网实验平台。实验采样频率为10kHz,开关频率为5 kHz,实验波形由YOKOGAWA DL750 示波器采集。电网不平衡电压由Chroma61704交流可编程电源提供。实验系统基本参数与1.4节参数相同。

电网阻抗采用纯电感,即Zgpn相位为90°,而从图2所示并网逆变器导纳波特图可知,逆变器导纳Ypn的主要分量在较高频率处趋近-90°,因而可知YpnZgpn的特征根高频处相位约为0°,其奈奎斯特曲线不会绕点(-1,0)。因此,在进行逆变器稳定性分析时,忽略系统采样、计算、开关等延时环节,取l1(s)和l2(s)的奈奎斯特曲线范围为10 ~2 000Hz。此外,2.1 节中并网逆变器导纳是根据PCC的基频电压、电流推导而来,在稳定性分析过程中,为简化分析,把电网正、负序电压当成PCC电压来计算并网逆变器导纳。

根据上文中阻抗比矩阵的特征根解析表达式和实验系统参数,在三相电网电压平衡只含基频正序100V、电网阻抗平衡三相都为2mH电感、滤波电感平衡三相大小都为4mH的工况下,画出l1(s)和l2(s)的奈奎斯特曲线,如图4(a)所示,绿实线表示l1(s),蓝虚线表示l2(s)。由图可知,l1(s)和l2(s)的奈奎斯特曲线均不绕点(-1,0),系统稳定,且相位裕度为8°,增益裕度为2.2dB。两条曲线在奈奎斯特图中的突出部分主要是由并网逆变器控制过程中,谐振器和陷波器在abc三相坐标下50 Hz和150Hz附近相位和幅值变化较快造成的。图中l1(s)和l2(s)曲线出现的在连续性上的突变是由在特征根的解析表达式(见附录A式(A13))中根号内的虚数过零而引起的,在计算过程中l1(s)和l2(s)数值上的交换,不影响稳定性判据。对应的PCC实验波形见附录A图A2,逆变器系统稳定运行。

改变逆变器运行工况,使电网电压包含10V的基频负序分量,电网阻抗a相电感变为6mH,bc相不变,滤波电感a相变为2 mH,bc相不变。此时l1(s)和l2(s)的奈奎斯特曲线如图4(b)所示,图中l2(s)的曲线绕点(-1,0),根据阻抗稳定性判据可知,系统此时不稳定。图5为此时的实验结果,即系统在此工况及参数下由稳定到产生谐振并逐渐失稳过程中PCC电压、电流的波形图。图中,电压、电流波形均有不同程度的谐振,对应的快速傅里叶变换(FFT)分析见附录A图A3。电压主要谐振分量为60Hz处8%的谐波,电流主要谐振分量为60Hz处10%的谐波。从图4(b)可看出,l1(s)和l2(s)的奈奎斯特曲线中接近点(-1,0)的频率为61Hz,因而此频率附近易产生对应的谐振。

在此种不平衡工况下若采用文献[18-19]的方法,判断逆变器系统稳定性时结果会不准确,具体说明见附录A图A4。将PLL比例调节系数kpp增大为0.5,此时l1(s)和l2(s)的奈奎斯特曲线如图4(c)所示。此时特征根的奈奎斯特曲线重新远离点(-1,0),根据稳定性判据可知系统稳定,相位裕度为19°。调整参数后的实验波形如图6 所示。不平衡工况下系统稳定运行,PCC电压因电网电压不平衡也呈现不平衡状态,PCC电流三相基本平衡,经FFT分析可知基频负序电流占1.4%、谐波含量为1.7%。

至此可知,系统阻抗稳定性分析方法在不平衡工况下的判定结论与实验结果相吻合,证明了在不平衡工况下阻抗稳定性分析方法的有效性。

3 结语

本文将并网逆变器PCC电压不平衡以及滤波电感不平衡运行对逆变器输出导纳的影响通过解析式表达。根据广义奈奎斯特稳定性判据,本文给出了在不平衡工况下的阻抗稳定性判定方法,验证了通过本文推导的不平衡导纳解析表达式来判定系统稳定性方法的有效性,并对比了在不平衡工况下用现有阻抗稳定性分析方法和本文中提出的方法的分析结果,证明了本文所提方法的必要性。本文拓宽了逆变器和电网互联系统阻抗稳定性分析方法在各类不平衡工况下的应用范围,使逆变器和电网互联系统的阻抗稳定性分析的方法更广泛全面。

不平衡运行篇8

艺术生产与物质生产发展不平衡, 简单理解就是, 这两者之间存在着复杂的矛盾, 不是成正比关系, 不能按这个时代生产力发展的水平去衡量文学艺术发展的水平。例如, 在生产力极不发达的古希腊, 却出现了艺术繁荣的局面。这种情况, 按照其不发达的物质生产水平和艺术繁荣的局面相比, 其发展显然是不成比例的。但我个人认为, 艺术生产与物质生产的发展的不平衡讲的是这样一种情况:一定的文学艺术, 它同处在某一发展阶段的社会形态和生产力相适合, 换句话说, 它只能在这一定的社会条件下产生, 并且在这个物质基础上有过繁荣的时期;然而, 它决不随着社会和生产力的向前发展而愈加繁荣, 相反, 它必然是日趋衰落以至枯萎了。

加拿大文学批评家弗莱认为西方文学的叙述结构, 从总体上来看, 都是对自然界循环运动的模仿。自然界的循环周期大体可以分为四个阶段:春、夏、秋、冬。与此相应, 文学叙述的结构也可以分为四种基本类型:喜剧、浪漫故事、悲剧、反讽和讽刺。神话体现了文学总的结构原则, 它包括了这四种叙事结构的全部雏形;西方文学的发展, 是从神话发端的, 然后相继转化为喜剧、浪漫故事、悲剧, 最后演变为反讽和讽刺。到这最后阶段, 则又出现返回神话的趋势。

我认为必须从两个方面考察艺术生产与物质生产不平衡关系的规律。第一, 我们应该用主客观分析的方法, 像列维.斯特劳斯一样来进行一番人类学的思考, 朱光潜先生说:“一切正确的批评理论都必须以深刻了解创造的心灵与鉴赏的心灵为基础” (1) 。所以, 我们要深入当时人的内心, 探索人类的心灵世界。简言之就是分析社会形态。第二, 我们应该用形而上学的方法进行具体的社会历史考察。丹纳说:“要了解一件艺术品, 一个艺术家, 一群艺术家, 必须正确的设想他们所属的时代的精神和风俗概况。这是艺术品最后的解释, 也是决定一切的基本原因。”简言之就是分析生产力。我重点从第一方面进行讨论, 对当时人类的心灵和社会形态加以关照。

我们遵从弗莱的意见, 围绕“神话原型”进行思考, 因为神话也是人类历史某一发展阶段的文学形式, 甚至可以说是一切文学形式的“元形式”。就像马斯洛提出的人的最低需要层次一样, 人类在原始状态时期, 所面对的世界是变幻不定的, 这就使当时的人类产生了一种难以安身立命的不安感、恐惧感, 基于这种不安, 原始人类就滋生了一种强烈的寻求安定的内在需求, 因此, 他们在文学艺术中所觅求的获取幸福的可能, 并不在于将自身潜伏到外物之中;而在于将外在世界的单个的“恐怖”事物从其神秘的虚假的变化无常的偶然性中抽取出来, 并用这种非常抽象的形式使之永恒——这就是“神话”。杜夫海纳说:“人类在制造概念或机器之前, 在制造第一批工具的同时, 就创造了。”原始人类便是创造并利用这种文学形式, 在自然的残酷打压下, 获得了心灵的栖息之所。

随着人类的实践能力逐渐增强, 恐惧感也渐渐减弱。人类进入了一个喜剧和浪漫故事的崭新时代, 就像立普斯所说的那样, 人类对于自然的投射的目光是一种释然的移情作用。到后来, 理性的发展, 人的力量大于自然的力量, 人类彻底从对自然的被动地位转为主动, 他们竭力用透视的方法观察周围的一切, 从认识事物的表面现象深入到事物的本质。这正符合了马克思提出的“文学发展的不平衡关系”, 神话在人类发展的早期出现, 当它衰落时, 喜剧流行了, 当喜剧衰落时, 浪漫故事又兴起, 当浪漫故事衰落时, 悲剧又成了最高的文学形式, 当悲剧成为人们的回忆, 反讽和讽刺的文学又大行其道, 也许弗莱的文学理论阐明了一种普遍的文学现象, 但他提出的这五个文学模式互换互变的原因恰巧说明了一定的文学艺术, 它同处在某一发展阶段的社会形态和生产力相适合。

阐释学大师伽达默尔认为一切理解者, 都是特定时代的理解者, 就不可避免地带有时代的局限性。正因为任何理解都不可能摆脱偏见, 正因为任何理解唯有在偏见的指导下才能进行, 因此, 偏见就成为理解和解释形成的基本条件。原始人类面对神秘的自然界时, 拥有他们自己的恐惧性的抽象性的“偏见”。以此类推, 在其它时代的人们同样积累了他们自己独特的“偏见”, 当然这些“偏见”受具体的社会形态制约。这至少是“不平衡”关系的原因之一。

这样, 按照“不平衡”的规律, 在弗莱所绘的文学模式链条上, 我们会发现:我们现在是一个反讽的时代。它预示我们将要向“神话时代”复归。这时文学发展的规律, 同样也是社会发展、时代发展的必然规律。

第二方面的思考首先借助于丹纳的理论, 虽然丹纳所揭露的时代与环境, 只限于思想感情, 道德宗教, 政治法律, 风俗人情, 总之是一切属于上层建筑的东西, 有人会说他没有接触到社会的基础;他考察了人类生活的各个方面, 却忽略了或是不够强调最基本的一面:经济生活, 但不论马克思的“物质生产”一词的含义是生产力还是生产关系, 既然马克思同时强调生产力决定生产关系, 经济基础决定上层建筑, 那么, 丹纳所说的上层建筑就应该符合一定时代, 一定历史时期的“物质生产”。丹纳说:“某种艺术是和某些时代精神与风俗情况同时出现, 同时消灭的。” (2) ——例如希腊悲剧 (具体例子都和马克思不谋而合) :埃斯库罗斯, 索福克勒斯, 欧里庀得斯的作品诞生的时代, 正是希腊人战胜波斯人的时代, 小小的共和城邦从事于壮烈的时代, 以极大的努力争得独立, 在文明世界中取得领袖地位的时代, 等到民气的消沉与马其顿的入侵使希腊受到异族统治, 民族的独立

德彪西钢琴小品风格特征

朴美兰1于广壮2

(鞍山师范学院辽宁鞍山114000)

【摘要】本文宗旨是对印象派作曲家德彪西钢琴小品风格的分析和阐述。主体部分从分析钢琴小品风格特征, 同时以《前奏曲》为例对其曲式、表情记号、和声色彩、全音阶运用、踏板运用、华彩乐段进行分析以及与同时期印象派作曲家拉威尔在风格上比较等内容入手, 了解德彪西钢琴小品的风格特征, 更好的理解印象主义钢琴音乐的内涵。结论从印象主义钢琴音乐风格的形成是音乐发展史上的必然阶段, 是连接浪漫派钢琴音乐和现代派钢琴音乐的纽带, 成为二十世纪钢琴音乐的重要里程碑。

【关键词】德彪西钢琴小品;内涵诠释;风格特征

在创作的思维方式和结构处理上, 德彪西认为, 音乐的最终目的在于音响与音色给以听觉上的享受, 为了达到音色和音响的色彩和气氛, 使他在和声、调式、旋律、节奏和节拍上对传统的表现方式进行了大胆的革新.并形成他自己的一套独特的功能体系。

一、和声运用

和声是德彪西音乐艺术中最有独创意义的部分, 他的和声在继承浪漫派、民族乐派和声的基础上, 独辟蹊径, 突破了传统大、小调的和声体系。在此从平行进行、不协和和弦的写法及和声织体写法四个方面对德彪西音乐的和声手法进行简单分析。

1平行进行

德彪西和声中的平行进行手法, 少至和音平行, 多到属九、十一、十三等高置和弦平行及各种结构类型的和弦平行进行。此外对相同结构和弦的使用, 除传统和声中出现的平行六和弦、减七和弦外, 还经常用平行大、小七和弦, 小三, 大三, 增三, 大九及平行四、五度结构和弦等等。

2不协和“和弦”写法

对传统和声来说, 使用不协和和弦要给以“解决”, 而不独立使用在作品里。而在德彪西的作品中, 不协和和弦则是被作为一种独立的创作手法加以使用, 而不予以“解决”。在他的和声手法中, 对不协和和弦的写法主要有:a把不协和音程放在较高音区, 使不协和音程间有较大距离;b不协和音交错开;C不协和和弦由前后延续进 (出) ;d对增三和弦单独使用时多用平行进行。

3和声织体写法

德彪西在和声织体写法上广泛使用各种和声进行, 对和弦、调性、曲式等方面进行扩充, 高置和弦、附加音和弦、和声的对置等, 使用多种结构形式及创作手法来扩充和声织体, 用新的织体形式“加厚”音响层次, 从而更加突出了色彩和声的作用。

二、踏板运用

德彪西印象派音乐具有独特的和声色彩及音响效果, 在演奏德彪西钢琴作品时对踏板的运用也要有相应的调理。根据不同的音响色彩与音乐层次要求使用踏板。有时延音踏板可能只踩下一半或更少, 有时可能需要抬起时不完全换干净, 要保留一些必要

与元气一齐丧失的时候, 悲剧也就跟着消灭……同样, 法国悲剧的出现, 恰好是正规的君主政体在路易十四治下确定了规矩礼法, 提倡宫廷生活, 讲究优美的仪表和文雅的起居习惯的时候。而法国悲剧的消灭, 又正好是贵族社会和宫廷风气被大革命一扫而空的时候。”丹纳的这段话说明一定的文学艺术与处在某一发展阶段的社会形态相适合。

总之, 这两个方面的内容正是我运用原型批评的方法理解马克思思想所做的一点点尝试, 不敢说另辟溪经, 但我想至少是抛砖引玉, 开辟了一个新的思路, 水平有限, 望各位老师批评指正, 不吝赐教。

的音响, 有时需要快速地轻点踏板为求清晰和明快, 有时也许会在不协和的和声延续中使用同一个踏板, 有时可能为了追求特殊效果在一些休止符和断奏中使踏板贯穿。同时, 在德彪西的钢琴作品中还大量使用了弱音踏板以及中踏板, 使音响色彩变化更加广泛。

三、全音阶运用

德彪西在寻求新的调式材料的音乐创作中, 全音音阶的运用具有印象主义特征。全音音阶——全部由全音音程组成的音阶, 可以从任何一音开始, 不含有主音, 音列各音问亦无任何其他关系。由于记谱法的局限性, 其中有一个音程必须记作减三度, 但在键盘乐器上它和全音是等同的。例:全音音阶

由于相邻各个音之间都是大二度关系, 所以一个八度之内只有六个音级, 而且, 这样音阶中就缺少纯五度 (纯四度) 、小二度 (大七度) 音程。因此, 从听觉上, 就不会由于调性音阶中不稳定、稳定关系而产生的倾向与解决。同时, 也就摆脱了传统大、小调性功能的束缚, 造成飘忽不定、朦胧神秘的意境, 使音乐可以自由驰聘在想象的空间中, 完全是一种以色彩效果著称的作曲技法。这一技法在十九世纪的许多作曲家的创作中就有使用, 但都不太显著。只有到了二十世纪, 尤其在德彪西的作品中, 这种音阶的应用才日臻完善。

四、《前奏曲》风格解析

《为钢琴而作》作于1896年, 是德彪西的早期作品, 是他印象创作的转折点。从这部作品中, 可以看到很多古典方法的保留。它由前奏曲、萨拉班德舞曲、托卡塔曲三首组成。在此对其中的第一首《前奏曲》作以风格解析, 并对其演奏提一些想法。

曲式与结构

《前奏曲》是五部三部曲式, 采取17、18世纪的舞蹈组曲形式, 有很多平行和弦, 大、小三和弦, 增三和弦和全音阶。整曲

参考文献

[1].《马克思主义文艺学概论》陆贵山周忠厚中国人民大学出版社

[2].《马克思主义文艺论著选讲》陆贵山周忠厚中国人民大学出版社

[3].《美学与艺术讲演录》上海市美学研究会编上海人民出版社

[4].《哲学的探索》《中国社会科学》哲学编辑室编上海人民出版社

[5].《艺术哲学》丹纳人民文学出版社

[6].《真理与方法》伽达默尔上海译文出版社

[7].《阐释学与文学》戴维-霍伊春风文艺出版社