近年来，出于节能和运行工艺的要求，自动扶 梯绝大多数由PLC/微机控制变频器驱动。从安全 性来看，自动扶梯的突然停止或倒转都可能引起安 全事故。由于暂态电能质量问题引起的自动扶梯瞬 时停运事件数量呈上升趋势，轻则引起高峰期拥堵， 重则导致行人摔伤。2011年7月和8月，广州地铁 就因为暂态电能质量问题，连续两次发生自动扶梯 瞬时停运事故，全国各主要城市都有众多类似事件 发生，造成一定的社会负面影响。由此可见，一些 自动扶梯驱动系统在承受暂态电能质量问题影响能 力方面有所不足，必须引起重视。

　　1电能质量的定义及专业术语

　　根据国际电气和电子工程师协会(IEEE)第 22标准协调委员会1159-1999号标准，电能质量 是指对敏感设备提供的电力和设置接地系统保持其 正常运行能力的一种概念描述，并推荐采用以下 11个专用术语来说明主要的电能质量问题：过电 压、欠电压、谐波、间谐波、频率偏差、电压下陷、 电压中断、电压上升、电压瞬变、脉冲暂态、电压 缺口。其中前5个专业术语纳入电磁稳态理论分析 范畴，称为“稳态电能质量问题”;后6个专业术 语纳入电磁暂态理论分析范畴，称为“暂态电能质 量问题”。

　　2当前电网暂态电能质量问题及自动扶梯对该问题 的承受能力

　　2.1电网暂态电能质量问题现状

　　现代电网日趋庞大，超高压、特高压输电线 路的建设使各区域电网之间的联系更加紧密。电 网线路激增，雷击、短路、接地、重合闸、误操 作等事故引起的如电压跌落、暂升、瞬时中断、 电压瞬变等暂态电能质量问题增多。供电系统庞 大且紧密，好处是稳态供电可靠性有了显著提高， 缺点是暂态电能质量问题时有发生，影响的范围 不断扩大。

　　出于电网自身运行安全的考虑，国家电网公司、 南方电网公司等电力部门，多次明确要求各类型发 电企业应具备电网发生暂态电能质量问题时的承受 能力。透过此类要求可以看出，人们对电网自身暂 态电能质量问题的严重性已经有了较为清晰的认 识。

　　2.2自动扶梯对暂态电能质量问题的承受能力现状

　　自动扶梯生产工艺日趋复杂，过程控制要求越 来越精确，诸如变频器、PLC、各类接触器、继电 器、含电子元件的安全电路等电力电子设备被广泛 使用，特别是带自动启动功能、变频低速运行功能 的节能舒适型的自动扶梯的推出，实际上对电能质 量的要求更高。从敏感负荷承受暂态电能质量问题 能力的角度来看，造成自动扶梯急停的主要原因有 以下3点： (1)变频器的高、低电压穿越能力不足。驱 动自动扶梯的变频器会在供电电压跌落至85%Pu

　　以下或骤升至115%Pu以上时，在不超过20ms内， 即发生电压系统保护动作，闭锁PWM输出，造成 自动扶梯瞬时急停。电压系统保护定值是变频器 内置参数，用户在外部无法修改，同时也不应该 修改。

　　(2)供电系统暂态扰动使得可编程控制器 PLC发生程序紊乱。可编程控制器PLC的三相电 源模块电压允许波动范围是-20%~+37.5%;单 相电源模块允许电压波动范围是-19%~+15%。

　　可编程控制器PLC控制程序及相关的模拟量、数 字量输入输出模块的正常表现都依赖于电源模块 的输出情况。如果电源模块输出电压不足，PLC在 发生深度电压扰动时会发生程序紊乱，严重时丢 失程序、引起死机，输入输出信号发生异常等问题。

　　因此可以认为，电力电子设备的大规模使用，事 实上降低了用户对暂态电能质量问题的承受能力。

　　控制量的测量很可能不准，开关量很可能变为意 想不到的状态，程序控制紊乱会引起变频器急停 或误动作。

　　(3)交流接触器低电压释放。规范要求常规交 流接触器在85%~110%额定电压下可以可靠吸合， 小于75%额定电压可以可靠释放。当系统电压跌落 至75%以下时，可能会造成交流接触器误动作释放， 导致驱动系统失电，进一步引起自动扶梯的意外停 车。

　　现代自动扶梯通常采用交流接触器供电，变频 器驱动，PLC或微机控制，通过前面的分析可以知 道，此类设备的暂态电能质量问题承受能力非常有 限，一旦发生保护或中断，都将导致自动扶梯突然 停止，PLC程序“丢失”时还有发出反转指令的可能。

　　因此可以认为，自动扶梯电气系统承受暂态电能质 量问题方面的能力不足，实际上已经构成自动扶梯 的一个重要安全隐患。

　　2.3学术层面对暂态电能质量的研究现状

　　国内对暂态电能质量问题发生的成因、传播途 径、影响程度等方面的研究尚处于起步阶段，可以

　　借鉴的文献和标准不多，对电压跌落、中断、骤升 这3类影响最大的暂态电能质量问题尚无标准。

　　3采用动态电压恢复器应对自动扶梯暂态电能质量 问题

　　动态电压恢复器简称DVR。它是以用户对电力 可靠性和电能质量要求为依据，为用户配置所需要 的电力，可以有效消除电压跌落、骤升、瞬时中断 等因配电系统引起的各类电能质量问题对用户敏感 负荷的影响。

　　DVR串接在电源与敏感负荷之间，可将其等 效成一个受控电压源，DVR能够产生任意幅值和 相位的电压，与系统电压叠加后，合成为敏感负 荷侧电压，见图1。DVR能够提供对以下几种情 况的瞬间补偿：对电压跌落的补偿、对电压骤升 的补偿、对电压瞬时中断的补偿，具有很好的动态 性能。当电压发生以上几种状况时，DVR可以在 不超过2ms的时间内将负荷侧突变的电压恢复到 正常值。

　　3.1DVR对电压跌落的补偿
        当系统发生电压跌落时，DVR就会输出与系统 电压同频率、同相位且恰当幅值的补偿电压，与系 统电压叠加，来保证敏感负载侧电压的稳定。

　　系统电压跌落幅度小于60%时(即跌落至系统 额定电压的40%以上)，DVR通过取能变压器、不 控整流桥、斩波升压电路和逆变器向敏感负载提供 补偿电压。由于DVR得到了稳定的电源，所以可 以实现对敏感负荷供电电压长时间的补偿。

　　系统电压跌落幅度大于60%时(即跌落至系统 额定电压的40%以下)，受到取能变压器的阻抗和

　　器件对过电流承受能力的限制，从系统取能已经不 能成立。DVR通过储能超级电容、斩波升压电路和 逆变器向敏感负载提供补偿电压，此时DVR的不 可以长时间运行，运行时间与储能超级电容的容量 有关，见图2。

　　3.2DVR对电压骤升的补偿 当系统发生电压骤升时，DVR输出与系统电压 同频率、反相位的补偿电压，与系统电压反向叠加， 以抑制敏感负荷侧的电压骤升，见图3。

　　3.3DVR对电压瞬时中断的补偿 当系统发生电压瞬时中断时，DVR依靠超级电 容储能，通过斩波升压后，由逆变器输出负载所需

　　的全部电压。此时DVR的工作时间取决于超级电 容器的容量，见图4。

　　4结语 通过对DVR在自动扶梯供电系统中的应用 研究，不仅可以掌握不同类型、不同品牌变频器、 PLC、微机、交流接触器承受暂态电能质量问题能 力的测试方法，同时又可以获得大量的第一手测试 数据，为进一步完善自动扶梯行业制造与安全规范 方面提供有力的数据支持。同时，还可以验证DVR 对治理各类暂态电能质量问题的实际运行效果，提 出解决方案，总结工程经验，使高新技术完美地融 合到实际工程当中。
文章来源：·浙江省特种设备检验研究院 陈向俊 傅军平