2024年4月23日发(作者：东方璇)
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第３ｏ卷第２期
２００７年ｏ４月
四川电力技术
Ｓｉｅｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ０１．３０。Ｎｏ．２
Ａｐｒ．。２００７
基于ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ的电压跌落评估方法
王淑慧 。余锐 ，安莲淑 ，肖凤
（１．清华大学电机与应用电子技术系，北京 １０００８４；２．西昌电业局，四川西昌 ６１５０００；
３．国电成都热电厂四川成都 ６１００５１；４．四川电力试验研究院，四川成都 ６１００７２）
摘 要：电压跌落概率评估的结果可以用于预测系统性能及测试各种用于解决电压骤降影响的设备和技术对系统性
能的改善作用。现在很多对电压跌落的评估仅仅使用简单的技术对电压跌落进行估计。相对来说很少采用随机评估
方法来得到电压跌落的最大幅值和持续时间期望值。首先利用蒙特卡罗方法对故障率进行随机评估，然后再利用
ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电磁仿真程序对电压跌落进行仿真评估。针对评估结果采取措施后。再评估。如此循环，最终达到优化
整个电网的目的。
关键词：电压跌落；评估分析；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ；经济性
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＩｌｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ￣ｅｌｄｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｃｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｐ．Ｂｕｔ ｉｎ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ，ｏｎｌｙ ｓｉｍｐｌｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇｓ，ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｅｌｄｏｍ ｕｓｅｄ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｅｘ—
ｐｅｃｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘ．ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌａｇｅ ｓｔａｇｓ．Ｆｉｒｓｆｌｙ，Ｍｅｎｔｏ Ｃａｒｌｏ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎ ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇｓ，ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａ—
ｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｖｏｌａｇｅ ｓａｔｇｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ。ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｇａｉｎ ｕｎｔｉｌ ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｉｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｏｗｅｒ ｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌａｇｅ ｓａｇ；ｅｖａｌｔｕａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ；ｅｃｏｎｏｍｙ
中图分类号：ＴＭ７１１文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６９５４（２ｏｏ７）ｏ２一ｏｏ２５一ｏ４
电能质量问题的监测、分析与治理已经成为电能
供应与利用领域的重要课题ｌｌ Ｊ。据统计，在影响电能
质量的诸多因素中，用户对电压跌落问题的投诉占到
全部投诉的８０％以上 ，而且由于电压跌落的传播
界距离法［ ］［ 。前者的不足在仅利用几个选定点的
特定故障来仿真整个电力系统的特性是不够的。因为
故障是一个随机过程，可能发生在系统的任意处，后
者的不足在于该方法仅适用于辐射型的网络。而仿
真方法是通过数学模型或电路模型来描述整个电力
系统，进而得到整个电网的特性。当然不同的仿真程
序由于其仿真模型的不同所得到的结果也不尽相
同［８～ 。
性，往往造成的经济损失要高于其它电能质量问题，
所以对电压跌落的分析研究势在必行。
关于电压跌落的研究方法有很多，主要分为以下
两类：基于数学模拟的预测方法和基于实测数据的方
法 Ｊ。基于实测方法主要靠电能质量检测仪来测量 概率评估的结果可以用于预测系统性能及测试
数据，进而得到整个电网的平均结果。由于电压骤降
频率很低从而对其检测并进行评估比较困难，因而实
测方法在其研究的时间段（文献中一般只有几个月的
统计）内，得到的指标可信度不高，而长期的测量结果
（１０年以上）目前在世界各国都是难以得到的。由于
实测方法存在的明显缺陷，数字模拟是十分有效的替
各种解决电压骤降影响的设备和技术对系统性能的
改善作用，对电压跌落的幅值和持续时间的正确评估
可以帮助设计者选择合适的设备，尤其是在临界状态
下和防止事故发生的情况下。不过现在很多对电压
跌落的评估仅仅使用简单的技术对电压跌落进行估
计，相对来说很少采用随机评估方法来得到电压跌落
的最大幅值和持续时间期望值。首先采用加权重的
代方法。通过详细的数字模拟能得到与实测方法等
效的电压骤降幅值随时间变化的曲线 ］。而基于数
学模拟的预测方法又可以分为分析方法和仿真方法。
分析方法主要有两种，一种是故障点法 Ｊ，一种是临
蒙特卡罗方法对故障信息进行随机评估，而后根据故
障信息情况采用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ进行仿真从而得到
电压跌落的情况。
・
２５・
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该方法的总体流程图见图１。
图ｌ方法的总流程图
利用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ对电压跌落进行评估主要
分为以下几个步骤：①故障信息的确定；②系统模
型的建立和确定持续时间；③确定凹陷域；④寻求
最佳解决方案。下面详细介绍这几个步骤。
１故障信息的确定
故障信息的情况主要包括以下几个方面：故障率
的确定；故障线路的确定；判断该线路是否故障；判断
该故障的故障类型；判断该线路的故障位置。
采用蒙特卡罗随机评估方法的流程见图２。
图２蒙特卡罗随机评估方法流程图
由于电力系统中存在很多随机事件，仅仅靠历史
数据得到的故障信息是不可靠的，因此采用在历史数
据加权重的方法，统计电力系统的故障率主要跟以下
几个因素有关：
１）连接度较高的节点。节点的度定义为连接在
该节点上的所有边的数目，度越大，说明该节点在网
络中越重要。
２）潮流较重的线路。
３）传输功率较大的断面。
根据这几个因素设定故障发生率的权重。关于
最初线路的确定，判断该线路是否故障，如何判断其
故障类型和故障位置这些信息，可以参阅文
献［ ０’ 。
２系统模型的建立
影响电压跌落幅值的因素有以下几种：系统阻抗
故障位置、故障类型、变压器的连接方式、故障前电
压、故障阻抗、负荷情况等［２６】。
在模型搭建过程中有一些问题需要引起注意：
１）由于电压跌落问题是瞬间暂态问题，而且深
圳电网线路一般较短，丌型结构已经足够。若采用分
布式参数模型可能会引起一些问题。
２）对于变压器的参数设置，则需要考虑铜损和
铁损，如果设置为零，则有可能会出现系统矩阵的对
角线为零的问题，这样有可能会造成仿真进行到一个
阶段后发生错误的问题。
３）把外部电网看作是一个具有内阻抗的恒压
源，在暂态计算中，电压源的阻抗等于外部电网的短
路阻抗。
通过仿真得到电压跌落的副值，而电压跌落的另
一
特征量——持续时间主要通过保护装置的情况来
确定。
３ 凹陷域的确定
对整个电网电压跌落的分析还要考虑用户自身
的情况，尤其敏感负荷的情况，这样才可以结合电压
跌落幅值，持续时间以及敏感负荷所能承受的最低电
压来确定脆弱区域。所以首先需要对整个电网敏感
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负荷的情况进行调查。
３．１确定敏感负荷情况
首先确定敏感设备情况，分为以下几类：
①电子类；②纺织类；③塑料类；④橡胶类；⑤
石化类；⑥精密机械类。图３给出了这几类敏感负荷
由于电压跌落造成的损失情况。
图３敏感负荷种类
３．２确定凹陷域
确定凹陷域的流程图见图４。
图４确定凹陷域的流程图
４实例
４．１ 仿真条件
在此，利用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电磁仿真软件对深圳
电网进行了分析。
深圳电网投入运行的变电站共９５座，其中５００
ｋＶ两座，２２０ ｋＶ站ｌ７座，１１０ ｋＶ站７６座，并网地方
电厂共ｌ３座，总容量达２ ９６９ ＭＷ，运行主变有２６５
台，变压器总容量２３ ９０４ ＭＶＡ，其中５００ ｋＶ主变６
台。容量５ ２５０ ＭＶＡ；２２０ ｋＶ主变４８台，容量８ ４００
ＭＶＷ，１１０ ｋＶ主变２１１台，容量１０ ２５４ ＭＶＡ。
文中所建立的模型电压基准值分别为５２５ ｋＶ、
２２０ ｋＶ、１１０ ｋＶ、３７ ｋＶ、１０．５ ｋｖ。基准量１００ ＭＶＡ。采
用的故障为三相对称接地故障，在仿真中采用的计算
步长在５０ ｓ左右。
４．２仿真结果
最后得到凹陷域见图５、图６。
图５ 凹陷域
图６补偿后的凹陷域
图５是当深圳４００ ｋＶ发生故障时得到的凹陷
域，黑色部分代表受电压跌落影响较大的区域，白色
部分代表受电压跌落影响不严重的区域，而图６是加
入补偿装置ＤＶＲ后得到的凹陷域，灰色竖条部分代
表不是很严重的区域，其他代表有影响的部分，其中
黑色代表影响很严重的部分。从图示对比中可以看
出ＤＶＲ对系统的补偿效果，基本补偿效果很符合，从
而可以验证在此区域添加ＤＶＲ对步长电压跌落效果
很明显。
４．３分析
・
？ ７・
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Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．２
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可以看出，采用这种数学模拟的方法来仿真整个
深圳电网，跟其他方法相比有以下几点优点：
（１）具有较高的准确性和可控性。
（２）在整个过程中不必花费很长的时间而且具有
随机性、灵活性，可以随着电网拓扑结构的改变而进
行改变。
（３）还具有可视的波形，而且前面模型的搭建可
以为后面的补偿措施的经济性和有效性作铺垫，可以
说整个评估过程环环相扣，紧密结合。
（４）通过故障集可以对脆弱区域进行预测，从而
可以对整个系统进行优化。
（５）采用蒙特卡罗方法产生故障率，避免以往实
测的方法时间过长的缺点，同时也符合电力系统的故
障存在随机性的优点。
（６）在随机评估故障率时，考虑到线路的长度、线
路的故障类型和线路位置、敏感负荷等诸多因素，使
得该方法更符合实际情况。
总之，这一套电压跌落的评估方法确实很有效实
用。
５ 结论
利用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电磁仿真程序对整个电网
进行了搭建、仿真，结合敏感负荷情况和保护装置的
特性给出了凹陷域，然后再结合凹陷域的情况来提出
解决方案，当加入补偿装置的时候，在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ
电磁仿真模型上进行测试其有效性，然后从有效性和
经济性两个方面来寻找最佳解决方案，从而使整个电
压跌落问题得到解决，提出的关于分析解决电压跌落
问题的一整套方案具有较高的可靠性，而且有效地缩
短了所需的时间。
参考文献
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应用［Ｊ］．华北电力大学．
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率统计的蒙特卡罗仿真［Ｊ］．电力系统自动化，ｖｏ１．２７ Ｎｏ
ｌ８．
［３］宋云亭，郭永基，张瑞华．基于电磁暂态仿真的电压骤降
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・
２８・
真研究［Ｊ］．广西大学电气工程学院．
［５］Ｊｕａｎ Ａ．Ｍａｒｔｉｎｅｚ ａｎｄ Ｊａｃｉｎｔｏ Ｍａｒｔｉｎ—Ａｍｅｄｏ．．Ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ
ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ ｐｒｏ—
ｇｒａｍ．ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｄｅｌ；ｖｅｒｙ，ｖｏ１．１９，Ｎｏ．４，０（３一
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ｖｏ１．１８ ｎｏ．２
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ｆｏｒ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇｓ．１９９８ ＩＥＥＥ．
［８］ｌｉｄｏｎｇｚｈａｎｇ，Ｍａｔｈ Ｈ．ｊ．ｂｏｌｌｅｎ．ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｓｔｉｃ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｐｓ
（ｓａｇｓ）ｉｎ ｏｐｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ．ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ ｏｐｗｅｒ ｄｅｌｉｖｅｒｙ，
ＶＯＬ．１５，Ｎｏ．２，ａｐｒｉｌ，２０００．
［９］Ｋ．Ｊ．Ｐ．Ｍａｅｋｅｎ，Ｍ．Ｈ．Ｊ．ＢｏＵｅｎ，Ｒ．Ｊ．Ｍ．Ｂｅｌｍａｎｓ．ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ
ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｐｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ．
２００３ＩＥＥＥ．
［１０］Ｖ．Ｒ．Ｃ．ｏｆｎｓｅｃａ，ｍ．ｆ．ｌａｖｅｓ．Ａ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ
ａｓｇ ｓｔｃｏｈａｓｔｉｃ ｅｓｔｉｍａｔｅ．２００２ＩＥＥＥ．
［１１］ Ｂｉｌｌｉｎｔｏｎ Ｒ，Ｋｕｍａｒ Ｓ，Ｃｈｏｗｄｈｕｒｙ Ｎ，ｅｔ ａ１．Ａ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ
ｔｅｓｔｓｙｓｔｅｍｆｏｒ ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ ｐｕｒｐｏｓｅｓ—Ｂａｓｉｃ ｄａｔａ［Ｊ］．ＩＥ Ｅ
ＥＴ ｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ，１９８９，４（３）：１２３８ １２４４．
［１２］Ｖ．Ｒ．Ｃ．ｏｆｓｎｅｃａ，ｍ．ｆ．ｌａｖｅｓ．Ａ ｄｅｄｉｃａｔｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｖｏｌｔａｇｅ
ａｓｇ ｓｔｃｏｈａｓｔｉｃ ｅｓｔｉｍａｔｅ．２００２１ＥＥＥ．
［１３］ Ｍｙｏ Ｔｈｕ Ａｕｎｇ，Ｊｏｖｉｃａ Ｖ，Ｊｏｖｉｃａ Ｖ．Ｓｔｃｏｈａｓｔｉｃ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ
ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ｂｙ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｈｔｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ。ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｐｏｗｅｒ ｄｅｌｉｖｅｒｙ．ｖｏ１．
２１．ｎｏ．１，Ｊａｎｕａｒｙ．２００６．
［１４］谢羡州．配电网可靠性的评估方法及提高［Ｊ］．电力设
备ｖｏ１．５．Ｎｏ．９．
［１５］ 张沛．基于概率的可靠性评估方法［Ｊ］．电力系统自动
化．ｖｏ１．２９．Ｎｏ．４．
［１６］张蔷薇．故障树分析在电力系统可靠性研究中的应用
［Ｊ］．华东电力．ｖｏ１．３３．Ｎｏ．２．
［１７］ 张鹏，郭永基．电压骤降的可靠性评估新方法［Ｊ］．电
力系统自动化，２００２，２６（８），２０—２４．
［１８］ ＹｉｎＹｕａｎ，Ｙａｎｇ，Ｊｉｎａｇｙｎａ，Ｚｈａｎｇ，Ｊｉａｎｇｈｕａ，Ｘｉａｏ Ｘｉａｎｇｎｉｎｇ．
Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｈｙｂｒｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ．
［１９］Ｓｈｅｒｉｆ Ｏｍａｒ ｆａｒｒｉｅｄ．Ａ Ｍｏｎｔｅ ｃｒａｌｏ ｔｅｃｈｉｎｉｑｕｅ ｏｆｒ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａ．
ｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｒａｄｉａｌ ｄｉｓ—
ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ．
［２０］Ｊ．Ｗａｎｇ，Ｓ．Ｃｈｅｎ，Ｔ．Ｔ．Ｌｉｅ．Ｓｙｓｔｅｍ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓａｇ Ｐｅｒｆｏｒ—
ｍａｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ．ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲ ＤＥ．
ＬＩＶＥＲＹ，ＶＯＬ．２０，ＮＯ．２，ＡＰＲＩＬ ２００５．
（收稿１３期：２ｏｏ７—０１—０６）
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Ａｐｒ．。２００７
基于ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ的电压跌落评估方法
王淑慧 。余锐 ，安莲淑 ，肖凤
（１．清华大学电机与应用电子技术系，北京 １０００８４；２．西昌电业局，四川西昌 ６１５０００；
３．国电成都热电厂四川成都 ６１００５１；４．四川电力试验研究院，四川成都 ６１００７２）
摘 要：电压跌落概率评估的结果可以用于预测系统性能及测试各种用于解决电压骤降影响的设备和技术对系统性
能的改善作用。现在很多对电压跌落的评估仅仅使用简单的技术对电压跌落进行估计。相对来说很少采用随机评估
方法来得到电压跌落的最大幅值和持续时间期望值。首先利用蒙特卡罗方法对故障率进行随机评估，然后再利用
ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电磁仿真程序对电压跌落进行仿真评估。针对评估结果采取措施后。再评估。如此循环，最终达到优化
整个电网的目的。
关键词：电压跌落；评估分析；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ；经济性
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴＩｌｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ｃａｎ ｂｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ￣ｅｌｄｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｈｅ
ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｐｅｒｆｏｒｍａｃｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｐ．Ｂｕｔ ｉｎ ｍｏｓｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｓ，ｏｎｌｙ ｓｉｍｐｌｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｅｖａｌｕａｔｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇｓ，ｔｈｅ ｒａｎｄｏｍ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｓｅｌｄｏｍ ｕｓｅｄ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｅｘ—
ｐｅｃｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｘ．ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌａｇｅ ｓｔａｇｓ．Ｆｉｒｓｆｌｙ，Ｍｅｎｔｏ Ｃａｒｌｏ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ｇｅｔ ｔｈｅ ｆａｕｌｔ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅｎ ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ ｉｓ ｕｓｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇｓ，ａｎｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａ—
ｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｖｏｌａｇｅ ｓａｔｇｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ。ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｉｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ａｇａｉｎ ｕｎｔｉｌ ａｃｈｉｅｖｉｎｇ ｔｈｅ ｏｐｉｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｐｏｗｅｒ ｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｖｏｌａｇｅ ｓａｇ；ｅｖａｌｔｕａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ；ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ；ｅｃｏｎｏｍｙ
中图分类号：ＴＭ７１１文献标识码：Ａ文章编号：１００３—６９５４（２ｏｏ７）ｏ２一ｏｏ２５一ｏ４
电能质量问题的监测、分析与治理已经成为电能
供应与利用领域的重要课题ｌｌ Ｊ。据统计，在影响电能
质量的诸多因素中，用户对电压跌落问题的投诉占到
全部投诉的８０％以上 ，而且由于电压跌落的传播
界距离法［ ］［ 。前者的不足在仅利用几个选定点的
特定故障来仿真整个电力系统的特性是不够的。因为
故障是一个随机过程，可能发生在系统的任意处，后
者的不足在于该方法仅适用于辐射型的网络。而仿
真方法是通过数学模型或电路模型来描述整个电力
系统，进而得到整个电网的特性。当然不同的仿真程
序由于其仿真模型的不同所得到的结果也不尽相
同［８～ 。
性，往往造成的经济损失要高于其它电能质量问题，
所以对电压跌落的分析研究势在必行。
关于电压跌落的研究方法有很多，主要分为以下
两类：基于数学模拟的预测方法和基于实测数据的方
法 Ｊ。基于实测方法主要靠电能质量检测仪来测量 概率评估的结果可以用于预测系统性能及测试
数据，进而得到整个电网的平均结果。由于电压骤降
频率很低从而对其检测并进行评估比较困难，因而实
测方法在其研究的时间段（文献中一般只有几个月的
统计）内，得到的指标可信度不高，而长期的测量结果
（１０年以上）目前在世界各国都是难以得到的。由于
实测方法存在的明显缺陷，数字模拟是十分有效的替
各种解决电压骤降影响的设备和技术对系统性能的
改善作用，对电压跌落的幅值和持续时间的正确评估
可以帮助设计者选择合适的设备，尤其是在临界状态
下和防止事故发生的情况下。不过现在很多对电压
跌落的评估仅仅使用简单的技术对电压跌落进行估
计，相对来说很少采用随机评估方法来得到电压跌落
的最大幅值和持续时间期望值。首先采用加权重的
代方法。通过详细的数字模拟能得到与实测方法等
效的电压骤降幅值随时间变化的曲线 ］。而基于数
学模拟的预测方法又可以分为分析方法和仿真方法。
分析方法主要有两种，一种是故障点法 Ｊ，一种是临
蒙特卡罗方法对故障信息进行随机评估，而后根据故
障信息情况采用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ进行仿真从而得到
电压跌落的情况。
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该方法的总体流程图见图１。
图ｌ方法的总流程图
利用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ对电压跌落进行评估主要
分为以下几个步骤：①故障信息的确定；②系统模
型的建立和确定持续时间；③确定凹陷域；④寻求
最佳解决方案。下面详细介绍这几个步骤。
１故障信息的确定
故障信息的情况主要包括以下几个方面：故障率
的确定；故障线路的确定；判断该线路是否故障；判断
该故障的故障类型；判断该线路的故障位置。
采用蒙特卡罗随机评估方法的流程见图２。
图２蒙特卡罗随机评估方法流程图
由于电力系统中存在很多随机事件，仅仅靠历史
数据得到的故障信息是不可靠的，因此采用在历史数
据加权重的方法，统计电力系统的故障率主要跟以下
几个因素有关：
１）连接度较高的节点。节点的度定义为连接在
该节点上的所有边的数目，度越大，说明该节点在网
络中越重要。
２）潮流较重的线路。
３）传输功率较大的断面。
根据这几个因素设定故障发生率的权重。关于
最初线路的确定，判断该线路是否故障，如何判断其
故障类型和故障位置这些信息，可以参阅文
献［ ０’ 。
２系统模型的建立
影响电压跌落幅值的因素有以下几种：系统阻抗
故障位置、故障类型、变压器的连接方式、故障前电
压、故障阻抗、负荷情况等［２６】。
在模型搭建过程中有一些问题需要引起注意：
１）由于电压跌落问题是瞬间暂态问题，而且深
圳电网线路一般较短，丌型结构已经足够。若采用分
布式参数模型可能会引起一些问题。
２）对于变压器的参数设置，则需要考虑铜损和
铁损，如果设置为零，则有可能会出现系统矩阵的对
角线为零的问题，这样有可能会造成仿真进行到一个
阶段后发生错误的问题。
３）把外部电网看作是一个具有内阻抗的恒压
源，在暂态计算中，电压源的阻抗等于外部电网的短
路阻抗。
通过仿真得到电压跌落的副值，而电压跌落的另
一
特征量——持续时间主要通过保护装置的情况来
确定。
３ 凹陷域的确定
对整个电网电压跌落的分析还要考虑用户自身
的情况，尤其敏感负荷的情况，这样才可以结合电压
跌落幅值，持续时间以及敏感负荷所能承受的最低电
压来确定脆弱区域。所以首先需要对整个电网敏感
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第３Ｏ卷第２期
２００７年ｏ４月
四川电力技术
Ｓｉｅｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｉｒｃ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．３０。Ｎｏ．２
Ａｐｒ．。２００７
负荷的情况进行调查。
３．１确定敏感负荷情况
首先确定敏感设备情况，分为以下几类：
①电子类；②纺织类；③塑料类；④橡胶类；⑤
石化类；⑥精密机械类。图３给出了这几类敏感负荷
由于电压跌落造成的损失情况。
图３敏感负荷种类
３．２确定凹陷域
确定凹陷域的流程图见图４。
图４确定凹陷域的流程图
４实例
４．１ 仿真条件
在此，利用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电磁仿真软件对深圳
电网进行了分析。
深圳电网投入运行的变电站共９５座，其中５００
ｋＶ两座，２２０ ｋＶ站ｌ７座，１１０ ｋＶ站７６座，并网地方
电厂共ｌ３座，总容量达２ ９６９ ＭＷ，运行主变有２６５
台，变压器总容量２３ ９０４ ＭＶＡ，其中５００ ｋＶ主变６
台。容量５ ２５０ ＭＶＡ；２２０ ｋＶ主变４８台，容量８ ４００
ＭＶＷ，１１０ ｋＶ主变２１１台，容量１０ ２５４ ＭＶＡ。
文中所建立的模型电压基准值分别为５２５ ｋＶ、
２２０ ｋＶ、１１０ ｋＶ、３７ ｋＶ、１０．５ ｋｖ。基准量１００ ＭＶＡ。采
用的故障为三相对称接地故障，在仿真中采用的计算
步长在５０ ｓ左右。
４．２仿真结果
最后得到凹陷域见图５、图６。
图５ 凹陷域
图６补偿后的凹陷域
图５是当深圳４００ ｋＶ发生故障时得到的凹陷
域，黑色部分代表受电压跌落影响较大的区域，白色
部分代表受电压跌落影响不严重的区域，而图６是加
入补偿装置ＤＶＲ后得到的凹陷域，灰色竖条部分代
表不是很严重的区域，其他代表有影响的部分，其中
黑色代表影响很严重的部分。从图示对比中可以看
出ＤＶＲ对系统的补偿效果，基本补偿效果很符合，从
而可以验证在此区域添加ＤＶＲ对步长电压跌落效果
很明显。
４．３分析
・
？ ７・
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四ＪＩＩ电力技术
Ｓｉｅｈｕａｎ Ｅｌｅｃｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ ｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．２
Ａｐｒ．。２００７
可以看出，采用这种数学模拟的方法来仿真整个
深圳电网，跟其他方法相比有以下几点优点：
（１）具有较高的准确性和可控性。
（２）在整个过程中不必花费很长的时间而且具有
随机性、灵活性，可以随着电网拓扑结构的改变而进
行改变。
（３）还具有可视的波形，而且前面模型的搭建可
以为后面的补偿措施的经济性和有效性作铺垫，可以
说整个评估过程环环相扣，紧密结合。
（４）通过故障集可以对脆弱区域进行预测，从而
可以对整个系统进行优化。
（５）采用蒙特卡罗方法产生故障率，避免以往实
测的方法时间过长的缺点，同时也符合电力系统的故
障存在随机性的优点。
（６）在随机评估故障率时，考虑到线路的长度、线
路的故障类型和线路位置、敏感负荷等诸多因素，使
得该方法更符合实际情况。
总之，这一套电压跌落的评估方法确实很有效实
用。
５ 结论
利用ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ电磁仿真程序对整个电网
进行了搭建、仿真，结合敏感负荷情况和保护装置的
特性给出了凹陷域，然后再结合凹陷域的情况来提出
解决方案，当加入补偿装置的时候，在ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ
电磁仿真模型上进行测试其有效性，然后从有效性和
经济性两个方面来寻找最佳解决方案，从而使整个电
压跌落问题得到解决，提出的关于分析解决电压跌落
问题的一整套方案具有较高的可靠性，而且有效地缩
短了所需的时间。
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Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ
Ｈｙｂｒｉｄ ｍｅｔｈｏｄ ｉｎｔｏ ａｃｃｏｕｎｔ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ．
［１９］Ｓｈｅｒｉｆ Ｏｍａｒ ｆａｒｒｉｅｄ．Ａ Ｍｏｎｔｅ ｃｒａｌｏ ｔｅｃｈｉｎｉｑｕｅ ｏｆｒ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａ．
ｔｉｏｎ ｏｆ ｖｏｌｔａｇｅ ｓａｇ ｉｎ ｓｅｒｉｅｓ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｒａｄｉａｌ ｄｉｓ—
ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍｓ．
［２０］Ｊ．Ｗａｎｇ，Ｓ．Ｃｈｅｎ，Ｔ．Ｔ．Ｌｉｅ．Ｓｙｓｔｅｍ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓａｇ Ｐｅｒｆｏｒ—
ｍａｎｃｅ Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ．ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＰＯＷＥＲ ＤＥ．
ＬＩＶＥＲＹ，ＶＯＬ．２０，ＮＯ．２，ＡＰＲＩＬ ２００５．
（收稿１３期：２ｏｏ７—０１—０６）