电力弹簧在电压暂降治理中的应用研究
中国电工技术学会主办，2017年6月21-24日在河北省张北县举办，大会围绕新能源发展战略、系统关键技术、微电网及储能等重要议题展开交流。浏览会议详情和在线报名参会请长按识别二维码。
东南大学电气工程学院、国网江苏省电力公司电力科学研究院的研究人员王旭冲、陈兵、罗珊珊、储佳伟、顾伟，在2017年第2期《电气技术》杂志上撰文指出，电压暂降已经成为最严重的电能质量问题之一，为满足电网的分布式与精细化发展需要，本文将电力弹簧运用在电压暂降治理中。
在对电力弹簧的工作原理进行阐述与理论推导的基础上，研究了电力弹簧的补偿策略，并搭建了仿真模型，模拟了电压暂降发生时，电力弹簧的补偿作用。仿真结果表明，电压暂降发生时，电力弹簧能够迅速的检测出电压暂降，对敏感负荷进行电压补偿并将暂降转移至非敏感负荷上。
随着新能源的接入和电力电子技术的不断发展，电压暂降已经成为电力系统中危害最大的电能质量问题之一[1]。一方面，电网中电压暂降事件的发生频率越来越高；另一方面，对电压暂降问题十分敏感的设备使用者越来越多，如PLC、变频器、总线、接触器、继电器、控制器等[2-3]。
一旦发生电压暂降，就可能造成这些设备停止工作，对整套设备甚至流水线都会造成影响，从而导致极大的经济损失。因此，对电压暂降的预防和治理已经十分迫切，这已经成为工业界和电力企业的共识。
为减少电压暂降带来的损失，国内外已经针对其治理装置开展了大量的研究，并取得了大量研究成果，目前主流的治理设备包括不间断电源（UPS）、固态切换开关（SSTS）、动态电压恢复器（DVR）、静止无功发生器（SVG）等[4]。
其中，不间断电源已经有很长的发展时间，但是其用在电压暂降治理上时间不长，并且主要是针对容量较小、电压等级较低的设备，由于UPS主要依靠自身的储能设备进行暂将补偿，其造价较高，补偿能力有限.
SSTS主要用于多回路接入的配电网中，它采用半导体固态开关作为切换设备，同时在先进的监测、控制技术的基础上，在运行回路发生电压暂降时，迅速切换至备用回路，SSTS可以运用在电压等级较高的电网中，结构和建造也较为简单，但是，其只适用于有两条或者多条回路接入的系统中.
DVR是发展较为成熟的一种电压暂降补偿装置，国内外对其进行了大量的研究，目前也有投运机组，但是DVR更偏向于集中补偿，运用电压等级较高容量较大，造价也较贵.
相比于以上几种补偿装置，SVG具有更多的功能，其不仅可以对电压暂降进行补偿，同时也可以对电压波动和闪变进行一定程度的补偿，是一种综合性的补偿装置，但是，SVG的研究尚不够成熟，目前投运的项目数量十分有限，对其研究还有待于进一步提高。
随着分布式发电技术和微电网的发展，电力系统小型化和精细化的趋势越来越明显，并且电网中负荷类型越来越多样化。针对上述情况，香港大学许树源教授及其研究团队提出了电力弹簧（Electricalspring， ES）的概念[5-7]，其核心思想是利用机械弹簧的原理，在电网电压不稳定时，将关键性负载的电压稳定在规定的范围内，同时将其不稳定转移到非关键性负载上。
本文在现有研究基础上，将电力弹簧应用到电压暂降的治理上，控制电力弹簧将电压暂降敏感设备的电压维持在允许范围内，通过MATLAB/Simulink仿真，验证了方法的正确性。
图1 电力弹簧连接示意图
结论
本文提出应用电力弹簧对电网中的电压暂降进行治理，在对电力弹簧进行工作原理分析的基础上，在MATLAB/Simulink搭建了仿真模型，分析仿真结果，得出以下结论：
（1）电力弹簧可以对电压暂降进行补偿，有效治理电压暂降。
（2）本文中所阐述的电压暂降检测与补偿方法可以快速检测出电压暂降，并产生相应的补偿电压对其进行补偿。
（3）电力弹簧在对敏感负荷进行电压暂降补偿的同时，会对非敏感负荷造成一定的不良影响，即电力弹簧为了满足敏感负荷对电压波形的要求，在一定程度上牺牲了非敏感负荷的电压波形。