專利名稱：一種電壓暫降檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)中的檢測方法，特別是關(guān)于一種電壓暫降檢測方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的工業(yè)生產(chǎn)過程和流水線(如半導(dǎo)體制造、 計算機集成制造、造紙業(yè)等)依賴于對電能質(zhì)量十分敏感的以微處理器芯片為核心的設(shè) 備，即使幾個周期的供電中斷或電壓驟降都將影響這些設(shè)備正常工作。因此高質(zhì)量電力供 應(yīng)已成為現(xiàn)代社會生產(chǎn)、生活正常進(jìn)行的基本條件。目前，在對電能質(zhì)量問題的研究中，電 壓驟降已被認(rèn)為是影響許多用電設(shè)備正常、安全運行的最嚴(yán)重的動態(tài)電能質(zhì)量問題。統(tǒng)計 表明，大型電力用戶，幅度超過20%的驟降年發(fā)生率在10到20次左右，許多高度自動化連 續(xù)生產(chǎn)過程，每次電壓驟降造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)十萬至數(shù)百萬美元之多?？紤]到電壓跌落 發(fā)生的隨機性和快速性，要使動態(tài)電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置具有良好的實時控制效果，首先要解 決的是在保證能對裝置的控制信號(通常為電壓、電流)在一定檢測準(zhǔn)確度的前提下實現(xiàn) 快速跟蹤檢測問題。 目前研究較多的方法，主要有有效值法、基于瞬時無功功率理論的dqO變換方法 和小波分析法等。但這些方法要么實時性差，要么運算復(fù)雜，因此都僅限用于軟件仿真和試 驗樣機模擬。其中，基于"abc-dq"變換的檢測算法是目前被研究最多的算法，該方法的常 規(guī)算法需要通過低通濾波器或滑動窗來分離直流分量，存在延時，難以保證實時性。隨后， 有人對"abc-dq"變換的檢測算法進(jìn)行了改進(jìn)，通過微分運算代替濾波器來分離直流分量， 提高了實時性，但是該改進(jìn)算法存在諧波放大的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種實時性較高、并能避免諧波放大的電壓 暫降檢測方法。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種電壓暫降檢測方法，其步驟如 下(l)假定發(fā)生電壓跌落故障時，將包含正序分量、負(fù)序分量和五次諧波分量的系統(tǒng)三相 電壓送入dq坐標(biāo)變換模塊內(nèi)；(2)經(jīng)坐標(biāo)變換后得到的正序分量為直流分量、負(fù)序分量為 100Hz分量、五次諧波分量為300Hz分量，通過等值濾波網(wǎng)絡(luò)將100Hz分量和300Hz分量濾 除，得到d軸和q軸的直流分量，并對兩直流分量進(jìn)行平方和相加、再取均方根運算，得到系 統(tǒng)正序電壓的幅值；(3)選取額定電壓幅值的90%為電壓跌落的閾值，將系統(tǒng)正序電壓幅 值與該電壓跌落的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)正序電壓幅值小于電壓跌落的閾值時，則電壓發(fā)生跌 落；當(dāng)正序電壓幅值大于等于電壓跌落的閾值時，則沒有發(fā)生電壓跌落。 所述步驟(2)中，所述d軸直流分量和所述q軸直流分量分別為Vd = Vd+V^iv = VlC0S (_e》+V' h5coS (6 " t- e ' h5) ，_Vq = Vq_Vd—div = VlSin ( e》-V' h5sin (6 " t- e ' h5)， 式中，t為所述d軸直流電壓分量；Vq為所述q軸直流電壓分量；Vd div和分別為d軸 電壓幅值Vd、q軸電壓幅值Vq經(jīng)所述等值濾波網(wǎng)絡(luò)后的輸出電壓；V' h5為運算后剩余五次諧波幅值；e ' h5為運算后剩余五次諧波分量相角。 所述等值濾波網(wǎng)絡(luò)在中頻段時，其增益為l，相移為90度；在大于100Hz的高頻段 時，諧波分量穩(wěn)定或減小。 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明由于采用dq變換模 塊，將系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落故障時的三相電壓經(jīng)dq變換后，得到的直流分量、100Hz分量和 300Hz分量經(jīng)過等值濾波網(wǎng)絡(luò)后，輸出的直流分量與電壓跌落的閾值進(jìn)行比較，進(jìn)而判斷 是否發(fā)生電壓跌落，因此保證了檢測算法的快速性，避免了諧波放大的缺點，并且實用性較 高。2、本發(fā)明由于采用了等值濾波網(wǎng)絡(luò)，該等值濾波網(wǎng)絡(luò)在小于100Hz的低頻段，其衰減 特性與現(xiàn)有技術(shù)采用微分環(huán)節(jié)在低頻段的衰減特性相同；在中頻段，其增益為l，相移為90 度；在大于100Hz的高頻段，諧波分量不被放大。因此保證了高頻段不再被放大，也就是解 決了諧波放大問題。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各種電力系統(tǒng)的電壓故障檢測中。


圖1是本發(fā)明的電壓跌落檢測原理框圖 圖2是本發(fā)明的等值濾波網(wǎng)絡(luò)的頻率特性伯德圖
:、負(fù)序分量和五次諧波
t為100Hz分量、五次諧 l:濾除，得到d軸和q軸
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。 如圖1所示，在系統(tǒng)發(fā)生電壓跌落故障時，本發(fā)明的電壓暫降檢測方法，其步驟如 下 1)假定發(fā)生電壓跌落故障時，系統(tǒng)三相電壓包含正序分i 分量，并將該系統(tǒng)三相電壓送入dq變換模塊內(nèi)，進(jìn)行坐標(biāo)變換；
2)經(jīng)坐標(biāo)變換后得到的正序分量變?yōu)橹绷鞣至?、?fù)序分i 波分量為300Hz分量，通過等值濾波網(wǎng)絡(luò)將100Hz分量和300Hz分j 的直流分量，并對d軸和q軸直流分量進(jìn)行平方和相加、再取均方根運算，得到系統(tǒng)正序電 壓的幅值V s ; 3)選取額定電壓幅值的90X為電壓跌落的閾值，將系統(tǒng)正序電壓幅值V^與該電 壓跌落的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)正序電壓幅值V皿小于電壓跌落的閾值時，則電壓發(fā)生跌落；當(dāng) 正序電壓幅值V皿大于等于電壓跌落的閾值時，則沒有發(fā)生電壓跌落。
上述步驟1)中，三相電壓為
va = vlC0S (w t+ e》+v2cos (w t+ e 2) +vh5 (5 " t+ e h5)
Vb = VlCos(wt+e 「120 ° )+V2cos(wt+9 2+120 ° )+Vh5(5wt+9 h5+120 ° )
(1)<formula>formula see original document page 4</formula>
<formula>formula see original document page 4</formula>
Vc = VlCos(wt+e ,120° )+V2cos(wt+e 公式(1)中的三相電壓經(jīng)32變換后為
=2/3
1
-1/2'
0
公式(2)經(jīng)dq變換后為
-120° )+Vh5(5"t+9h5-120° )
(2)<formula>formula see original document page 5</formula> 式中，K為系統(tǒng)電壓正序分量幅值；9工為系統(tǒng)電壓正序分量初始相角；V2為系統(tǒng)
電壓負(fù)序分量幅值；e 2為系統(tǒng)電壓負(fù)序分量初始相角；vh5為系統(tǒng)電壓五次諧波幅值；e h5
為系統(tǒng)電壓五次諧波分量初始相角；w為角頻率； 上述步驟2)中，經(jīng)等值濾波網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓與經(jīng)公式(3)運算后得到的的d軸和 q軸電壓相加后，得到的d軸直流分量義和q軸直流分量^分別為


<formula>formula see original document page 5</formula>5)
根據(jù)公式(4)和公式(5)得到系統(tǒng)正序電壓的幅值V。
<formula>formula see original document page 5</formula>和V^iv分別為d軸電壓幅值Vd、q軸電壓幅值Vq經(jīng)等值濾波網(wǎng)絡(luò)后的
式中，l
輸出電壓；V' h5為運算后剩余五次諧波幅值；9 ' h5為運算后剩余五次諧波分量相角。
由公式(4)和公式(5)可知V' hs和9 ' h5與等值濾波網(wǎng)絡(luò)的高頻特性相關(guān)。本 發(fā)明采用的等值濾波網(wǎng)絡(luò)的特性為(如圖2所示)其中A點處頻率為101Hz，相移為89.9 度;B點處頻率為101Hz，幅值衰減為0. 0424dB ;C點處頻率為301Hz，幅值衰減為7. 9德。 因此可以看出本發(fā)明的等值濾波網(wǎng)絡(luò)在小于100Hz的低頻段時，其衰減特性與現(xiàn)有技術(shù)采 用微分環(huán)節(jié)在低頻段的衰減特性相同；在中頻段，其增益為l，相移為90度；在大于100Hz 的高頻段，其衰減特性可以通過改變等值濾波網(wǎng)絡(luò)相應(yīng)系數(shù)進(jìn)行控制，以使得運算后剩余 五次諧波幅值V' h5值很小，保證了諧波分量不被放大。 上述各實施例僅為本發(fā)明的應(yīng)用，并非用于限定本發(fā)明的實施范圍。凡基于本發(fā) 明技術(shù)方案上的變化和改進(jìn)，不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
一種電壓暫降檢測方法，其步驟如下(1)假定發(fā)生電壓跌落故障時，將包含正序分量、負(fù)序分量和五次諧波分量的系統(tǒng)三相電壓送入dq坐標(biāo)變換模塊內(nèi)；(2)經(jīng)坐標(biāo)變換后得到的正序分量為直流分量、負(fù)序分量為100Hz分量、五次諧波分量為300Hz分量，通過等值濾波網(wǎng)絡(luò)將100Hz分量和300Hz分量濾除，得到d軸和q軸的直流分量，并對兩直流分量進(jìn)行平方和相加、再取均方根運算，得到系統(tǒng)正序電壓的幅值；(3)選取額定電壓幅值的90％為電壓跌落的閾值，將系統(tǒng)正序電壓幅值與該電壓跌落的閾值進(jìn)行比較，當(dāng)正序電壓幅值小于電壓跌落的閾值時，則電壓發(fā)生跌落；當(dāng)正序電壓幅值大于等于電壓跌落的閾值時，則沒有發(fā)生電壓跌落。
2. 如權(quán)利要求l所述的一種電壓暫降檢測方法，其特征在于所述步驟(2)中，所述d 軸直流分量和所述q軸直流分量分別為<formula>formula see original document page 2</formula>式中，t為所述d軸直流電壓分量；Vq為所述q軸直流電壓分量；Vd div和分別為 d軸電壓幅值Vd、 q軸電壓幅值Vq經(jīng)所述等值濾波網(wǎng)絡(luò)后的輸出電壓；V' h5為運算后剩余五次諧波幅值；e ' h5為運算后剩余五次諧波分量相角。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種電壓暫降檢測方法，其特征在于所述等值濾波網(wǎng)絡(luò)在中頻段時，其增益為l，相移為90度；在大于100Hz的高頻段時，諧波分量穩(wěn)定或減小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電壓暫降檢測方法，(1)若發(fā)生電壓跌落故障時，將包含正序、負(fù)序和五次諧波分量的系統(tǒng)三相電壓送入dq坐標(biāo)變換模塊；(2)經(jīng)坐標(biāo)變換后的正序分量為直流分量、負(fù)序分量為100Hz分量、五次諧波分量為300Hz分量，通過等值濾波網(wǎng)絡(luò)將100Hz和300Hz分量濾除，得到d軸和q軸的直流分量，對兩直流分量進(jìn)行平方和相加、再取均方根運算，得到系統(tǒng)正序電壓幅值；(3)選取額定電壓幅值的90％為電壓跌落的閾值，將系統(tǒng)正序電壓幅值與該電壓跌落的閾值比較，當(dāng)正序電壓幅值小于電壓跌落的閾值時，電壓發(fā)生跌落；當(dāng)正序電壓幅值大于等于電壓跌落的閾值時，則沒有發(fā)生電壓跌落。本發(fā)明由于采用了等值濾波網(wǎng)絡(luò)，因此解決了諧波放大問題。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于各種電力系統(tǒng)的電壓故障檢測中。
文檔編號G01R19/165GK101793918SQ20091023755
公開日2010年8月4日 申請日期2009年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者周飛, 張皎, 蔣曉春, 趙小英 申請人:中電普瑞科技有限公司;中國電力科學(xué)研究院