电压波动和闪烁检测

1、Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用 电磁兼容技术与应用 朱朱 斌斌 E-mail: 电子信息工程学院电子信息工程学院 2014-2015 秋秋 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用2 目标：目标： 掌握电压波动和闪烁检测技术的基本内容和概念；掌握电压波动和闪烁检测技术的基本内容和概念； 了解电压波动和闪烁的危害；了解电压波动和闪烁的危害； 了解相关的国际标准、国家标准及其要求；了解相关的国际标准、国家标准及其要求； 掌握电压波动和闪烁检测的方法。掌握电压波动和闪烁检测的方法

2、。 项目项目5 电压波动和闪烁检测电压波动和闪烁检测 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用3 重点：重点： 电压波动和闪烁检测技术的基本内容和概念；电压波动和闪烁检测技术的基本内容和概念； 电压波动和闪烁检测的方法；电压波动和闪烁检测的方法； 难点：难点： 电压波动和闪烁检测原理。电压波动和闪烁检测原理。 项目项目5 电压波动和闪烁检测电压波动和闪烁检测 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用4 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容

3、检测技术与应用5 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用6 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用7 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 1、考核的指标及其限值、考核的指标及其限值 （1）闪烁）闪烁 电压波动会引起部分电气设备不能正常工作。一电压波动会引起部分电气设备不能正常工作。一 般来说，对电子计算机和控制设备不需要特别去关注，般来说，对电子计算机和控制设备不需要特别去关注， 而在商用和民用建筑的照明设备中，白炽灯占有相当大而在商用和民用建筑的照

4、明设备中，白炽灯占有相当大 的数量，电压的波动会造成白炽灯光明显闪烁，严重时的数量，电压的波动会造成白炽灯光明显闪烁，严重时 使人眼难以忍受，为此，选白炽灯的工况作为判断电压使人眼难以忍受，为此，选白炽灯的工况作为判断电压 波动值是否能被接受的依据。波动值是否能被接受的依据。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用8 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 （1）闪烁）闪烁 由电压波动造成灯光的闪烁，其专业术语称之为由电压波动造成灯光的闪烁，其专业术语称之为 闪变（有时也称为电压闪变闪变（有时也称为电压闪变Vo

5、ltage Flicker）。因此说，）。因此说， 闪变是电压波动引起的有害结果，是指人对照度波动闪变是电压波动引起的有害结果，是指人对照度波动 的主观视感，它不属于电磁现象。的主观视感，它不属于电磁现象。 严格讲用电压闪变这一术语从概念上是混淆的。严格讲用电压闪变这一术语从概念上是混淆的。 1、考核的指标及其限值、考核的指标及其限值 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用9 闪变觉察率闪变觉察率F(%) 根据根据IEC推荐的实验条件，采用不同波形、频度、幅推荐的实验条件，采用不同波形、频度、幅 值的调幅波工频电压为载波向值的调幅波工频

6、电压为载波向230V、60W白炽灯供电照白炽灯供电照 明，并对观察者的闪变视感实验进行统计可得到有明显觉明，并对观察者的闪变视感实验进行统计可得到有明显觉 察和难以忍受者的数量占观察者总数量的比，即察和难以忍受者的数量占观察者总数量的比，即 式中，式中，A：没有觉察的人数，：没有觉察的人数，B：略有觉察的人数，：略有觉察的人数，C： 有明显觉察的人数，有明显觉察的人数，D：难以忍受的人数。：难以忍受的人数。 如果该比值超过如果该比值超过50%，说明半数以上的实验观察者有，说明半数以上的实验观察者有 明显的或难以忍受的视觉反映，若把明显的或难以忍受的视觉反映，若把F(%)大于大于50%定为定为

7、闪变限值，则对应的电压变动值为该实验条件下电压波动闪变限值，则对应的电压变动值为该实验条件下电压波动 允许值。允许值。 %100 DCBA DC F Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用10 瞬时闪变视感度瞬时闪变视感度 S(t) 为表示人对照度波动的瞬时主观视觉反应，常用闪变强为表示人对照度波动的瞬时主观视觉反应，常用闪变强 弱的瞬时值变化来描述，称为瞬时闪变视感度弱的瞬时值变化来描述，称为瞬时闪变视感度S(t)。 它是电压波动的频度、波形、大小等综合作用结果，其随时它是电压波动的频度、波形、大小等综合作用结果，其随时 间变化的曲线

8、是对闪变评估衡量的依据。间变化的曲线是对闪变评估衡量的依据。 通常规定通常规定F=50%为瞬时闪变视感度的衡量单位，对应为为瞬时闪变视感度的衡量单位，对应为S=1 觉察单位，换言之，若觉察单位，换言之，若S1(觉察单位觉察单位)为闪变不允许值。为闪变不允许值。 （注：注：S1（觉察单位）对应有电压波动限定值，但表现为（觉察单位）对应有电压波动限定值，但表现为 非线性多元关系，一般不能简单地用波动值等效表示）。非线性多元关系，一般不能简单地用波动值等效表示）。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用11 视感度视感度频率特性频率特性 K(

9、 f ) 通过闪变实验研究，还可得到人的视觉对照度波动的频通过闪变实验研究，还可得到人的视觉对照度波动的频 率特性，可概括为：（此时以调制波的频率为单位给出，它率特性，可概括为：（此时以调制波的频率为单位给出，它 是波动频次的是波动频次的1/2）：）： 闪变的觉察频率范围：闪变的觉察频率范围：125Hz 闪变的最大觉察频率范围：闪变的最大觉察频率范围：0.05-35Hz（其上下限值称为（其上下限值称为 截止频率，上限值又称为停闪频率。）截止频率，上限值又称为停闪频率。） 闪变的敏感频率范围：闪变的敏感频率范围：612Hz 闪变的最大敏感频率：闪变的最大敏感频率：8.8Hz 为了从本质上认识电压

10、波动引起的人对照度波动的频率为了从本质上认识电压波动引起的人对照度波动的频率 特性，引入了视感度系数特性，引入了视感度系数K(f)，它是在觉察单位下，最，它是在觉察单位下，最 小电压波动值与各频度电压变动值的比：小电压波动值与各频度电压变动值的比： (%)1 (%)8 . 81 )( dfHzs dHzs fk 正弦电压波动觉察单位的 正弦电压波动觉察单位的 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用12 波形因数波形因数 R( f ) 不同波形的调幅波引起的闪变效果也不同。对两种典不同波形的调幅波引起的闪变效果也不同。对两种典 型波动电压

11、做比较，给出波形因数如下式型波动电压做比较，给出波形因数如下式 (%)1 (%)1 )( dS dS fR 动觉察单位的矩形电压波 动觉察单位的正弦电压波 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用13 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 1、考核的指标及其限值、考核的指标及其限值 (2) 电压波动电压波动 理想供电系统电压恒定不变。实际电压偏离标称值理想供电系统电压恒定不变。实际电压偏离标称值 的现象称电压变动。这里强调有效值电压变动（以区别的现象称电压变动。这里强调有效值电压变动（以区别 瞬时电压变动）：瞬

12、时电压变动）： %100 21 N U UU d Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用14 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 几个概念：相对稳态电压变动值几个概念：相对稳态电压变动值dc 、相对动态电压相对动态电压 变动值变动值dd 、相对最大电压变动值相对最大电压变动值dmax： %100 max N U U d%100 N c c U U d%100 N d d U U d IEC相关标准规定：相关标准规定：dc不超过不超过3%；dd超过超过3%的持的持 续时间小于续时间小于200ms；dmax不超

13、过不超过4%。 (2) 电压波动电压波动 1、考核的指标及其限值、考核的指标及其限值 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用15 电压电压 标称值标称值 稳态电压稳态电压 变动值变动值 稳态电压稳态电压 变动值变动值 最大电压最大电压 变动值变动值 N U Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用16 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 1、考核的指标及其限值、考核的指标及其限值 (2) 电压波动电压波动 (Voltage fluctuation) 由

14、于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造由于部分负荷在正常运行时出现冲击性功率变化，造 成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定成实际电压在短时间里较大幅度波动，并且连续偏离额定 电压，所以也称为电压，所以也称为快速电压变动快速电压变动。电压波动值为。电压波动值为一系列电一系列电 压有效值的两个极值之差压有效值的两个极值之差，且用其相对值的百分数表示：，且用其相对值的百分数表示： 通常以通常以 d 的大小作为电压波动的量度。的大小作为电压波动的量度。 %100 minmax N U UU d Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技

15、术与应用17 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 2、 曲线曲线1 st P 图图 2 周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（周期性矩形（或阶跃）电压变动的单位闪变（Pst1）曲线）曲线 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用18 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 2、 曲线曲线1 st P 短时间闪变值短时间闪变值Pst short term severity，Pst 衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值。衡量短时间（若干分钟）内闪变强弱的一个统计量值。 Pst

16、1为闪变引起视感刺激性的通常限值。为闪变引起视感刺激性的通常限值。 长时间闪变值长时间闪变值Plt long term severity，Plt 由短时间闪变值由短时间闪变值Pst推算出，反映长时间（若干小时）推算出，反映长时间（若干小时） 闪变强弱的量值。闪变强弱的量值。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用19 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 2、 曲线曲线1 st P 闪变的评估方法闪变的评估方法 电压变动类型电压变动类型Pst评估方法评估方法 各种类型电压波动各种类型电压波动(在线评估在线评估

17、) 直接测量直接测量 Ut(t)已确定的所有电压波动已确定的所有电压波动 仿真法，直接测量仿真法，直接测量 周期性等间隔电压波动周期性等间隔电压波动 利用利用Pst=1曲线曲线 电压变动间隔时间大于电压变动间隔时间大于1s的电压波的电压波 动动 闪变时间分析法、仿真闪变时间分析法、仿真 法、直接测量法、直接测量 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用20 5.1 电压波动和闪烁检测的基础内容电压波动和闪烁检测的基础内容 3、限值、限值 当电压波动是由人为开关引起的或发生率小于每小时当电压波动是由人为开关引起的或发生率小于每小时 1次时，

18、不考虑次时，不考虑Pst和和Plt，电压波动的三项要求的限值可，电压波动的三项要求的限值可 放宽到表放宽到表5-1所示限值的所示限值的1.33倍。倍。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用21 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 完整的测试系统包括纯净电源、参考阻抗完整的测试系统包括纯净电源、参考阻抗 网络和谐波网络和谐波/ 电压波动电压波动/闪烁分析仪。闪烁分析仪。 纯净电源纯净电源G的内阻抗和串接于电路的分析的内阻抗和串接于电路的分析 仪仪M的电流取样通道的电流取样通道A的内阻抗均应足够小，的内阻

19、抗均应足够小， 并接于电路的分析仪并接于电路的分析仪M的电流取样通道的电流取样通道V的内的内 阻抗均应足够大。阻抗均应足够大。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用22 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 1、阻抗要求、阻抗要求 对单相来说：对单相来说： 对三相来说：对三相来说： 0.40.2 AA RjXj 0.24;0.15 AA RjX 0.16;0.10 NN RjX Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用23 5.1 检测的指标及其限

20、值检测的指标及其限值 2、闪烁测量仪、闪烁测量仪 国际电热协会国际电热协会IEC868闪烁测量仪功能和设计规闪烁测量仪功能和设计规 范范规定了闪烁测量仪的技术条件和实施。规定了闪烁测量仪的技术条件和实施。 闪烁测量仪实际上是一个用电网载频输入进行工闪烁测量仪实际上是一个用电网载频输入进行工 作的专用幅度调制分析仪，用以模拟人对作的专用幅度调制分析仪，用以模拟人对50Hz交流电交流电 压下的压下的60W螺旋灯丝白炽灯在电压波动情况下所产生螺旋灯丝白炽灯在电压波动情况下所产生 的闪烁的感受程度。的闪烁的感受程度。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检

21、测技术与应用24 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 根据根据IEC 61000-4-15制造的制造的IEC闪变仪是目前国际上通用闪变仪是目前国际上通用 的测量闪变的仪器，有模拟式的也有部分或全部是数字式两的测量闪变的仪器，有模拟式的也有部分或全部是数字式两 种结构，其简化原理框图如图种结构，其简化原理框图如图A1所示。所示。 图图 A1 IEC闪变仪模型的简化框图闪变仪模型的简化框图 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用25 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 框框

22、1为输入级，它除了用来实现把不同等级的电源电为输入级，它除了用来实现把不同等级的电源电 压（从电压互感器或输入变压器二次侧取得）降到适用于压（从电压互感器或输入变压器二次侧取得）降到适用于 仪器内部电路电压值的功能外，还产生标准的调制波，用仪器内部电路电压值的功能外，还产生标准的调制波，用 于仪器的自检。于仪器的自检。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用26 框框2、3、4综合模拟了灯综合模拟了灯-眼眼-脑环节对电压波动的反应。脑环节对电压波动的反应。 其中框其中框2对电压波动分量进行解调，对电压波动分量进行解调， 获得与电压变动成

23、线获得与电压变动成线 性关系的电压。框性关系的电压。框3的带通加权滤波器反映了人对的带通加权滤波器反映了人对60W、 230V钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度，钨丝灯在不同频率的电压波动下照度变化的敏感程度， 通频带为通频带为0.05Hz35Hz。 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用27 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 框框4包含一个平方器和时间常数为包含一个平方器和时间常数为300ms的低通滤波器，的低通滤波器

24、， 用来模拟灯用来模拟灯-眼眼-脑环节对灯光照度变化的暂态非线性响应，脑环节对灯光照度变化的暂态非线性响应， 由由S(t)曲线作出的曲线作出的CPF曲线示例记忆效应。曲线示例记忆效应。 框框4的输出的输出S(t)反映了人的视觉对电压波动的瞬时闪变反映了人的视觉对电压波动的瞬时闪变 感觉水平，如图感觉水平，如图A2 a)所示，可对所示，可对S(t)作不同的处理来反映作不同的处理来反映 电网电压引起的闪变情况。电网电压引起的闪变情况。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用28 图图A2 由由S(t)曲线作出的曲线作出的CPF曲线示例曲线示

25、例 累积概率函数累积概率函数 cumulative probability function（CPF） 其横坐标表示被测量值其横坐标表示被测量值(例如瞬时闪变值例如瞬时闪变值)，纵坐标表示超，纵坐标表示超 过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数过对应横坐标值的时间占整个测量时间的百分数(见图见图A2)。 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用29 进入框进入框5的的S（t）值是用积累概率函数）值是用积累概率函数CPF的方法的方法 进行分析。在观察期内（进行分析。在观察期内（10min），对上述信号进行统），对上述信号进行统 计。计。 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波动和闪烁检测试验仪器配置 Yangtze Normal University 电磁兼容检测技术与应用电磁兼容检测技术与应用30 5.2 电压波动和闪烁检测试验仪器配置电压波