本發(fā)明涉及電能質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電壓閃變的檢測方法。

背景技術(shù)：

電壓閃變主要由穩(wěn)態(tài)供電系統(tǒng)的波動性負荷引起，對電網(wǎng)中用電負荷有很大危害，如造成電機電動機轉(zhuǎn)速不均勻,影響電機壽命和產(chǎn)品質(zhì)量。精確的測量閃變值是對電力系統(tǒng)的電壓閃變進行監(jiān)測與治理的前提條件。

國際電工委員會(iec)將電壓閃變定義為人眼對電壓波動引起白熾燈閃爍的視覺度，并推薦采用平方檢測法。然而該方法需要采用帶通濾波器以過濾閃變頻率范圍外信號，其參數(shù)難以設(shè)計。

相對于平方檢測法，基于傅里葉變換的閃變檢測方法具有更適合數(shù)字實現(xiàn)，測量精度高的優(yōu)點?；诟道锶~變換的電壓閃變檢測方法其原理是在頻域內(nèi)對閃變信號進行濾波與加權(quán)計算，從而獲得較高精度測量值。為進一步提高基于傅里葉變換的閃變測量精度，可采用譜線插值修正算法對頻譜進行修正，從而降低非同步采樣造成的頻譜泄露對傅里葉變換精度的影響。

然而，傳統(tǒng)傅里葉變換測量方法，為滿足對閃變測量標準規(guī)定的頻率范圍的閃變信號分辨率的要求，需要保存大量采樣數(shù)據(jù)并對其進行傅里葉變換，造成計算量大，難以實現(xiàn)閃變的實時計算。例如，gb/t12326-2008中給出的閃變信號頻率范圍為0.00633hz-15hz，頻率跨度范圍較大。傳統(tǒng)傅里葉變換測量方法為實現(xiàn)對最低頻率閃變信號的識別，至少需要對時間長度為157s(1/0.00633hz)的采樣序列進行傅里葉變換，所需計算量大，對存儲空間要求高，不易在嵌入式微處理器中實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種電壓閃變的檢測方法，用以解決傳統(tǒng)檢測方法中傅里葉變換序列過長，造成計算量大，難以實現(xiàn)閃變的實時計算等問題。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

在基于本發(fā)明的一個實施例中，提供了一種電壓閃變的檢測方法，具體包括以下步驟：

步驟s1、采集電網(wǎng)電壓，獲得高采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xh與低采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xl；

步驟s2、利用加窗fft分別計算xh與xl的原始頻譜，并利用頻譜修正算法對其頻率與幅值進行修正，得到修正后的頻譜；

步驟s3、利用步驟s2得到的修正后的頻譜，計算短時閃變值與長時閃變值。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，步驟s1具體包括：

步驟s11、使用電壓傳感器，以每工頻周期等間隔采樣n點的速率采樣得到電網(wǎng)瞬時電壓us；

步驟s12、基于us計算每周期電網(wǎng)電壓有效值us，采樣長度為lh的us值序列，并定義為高采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xh；

步驟s13、利用抗混疊濾波器f0(x)對步驟s12中us進行濾波得到us^*，以采樣速率1/(nts)采樣us^*并存儲，得到長度為ll的低采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xl。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，步驟s2具體包括：

步驟s21、將序列xh與窗函數(shù)w1相乘后所得序列值xh'進行快速傅里葉(fft)變換，得到頻譜sh；

步驟s22、將序列xl與窗函數(shù)w2相乘后所得序列值xl'進行快速傅里葉變換，得到頻譜sl；

步驟s23、采用譜線插值修正算法分別對步驟s21中頻譜sh與步驟s22中頻譜sl進行插值修正，得到修正的頻譜sh'與sl'。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，窗函數(shù)w1的長度為lh、w2的長度為ll。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，所述譜線插值修正算法為單峰譜線修正算法或雙峰譜線修正算法算法。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，所述步驟s3具體包括：

步驟s31、分別對修正后的頻譜sh'與sl'進行最大頻譜幅值搜索，獲得各自最大頻譜幅值ah與al以及ah與al對應(yīng)的頻率fh與fl；

步驟s32、對al與ah進行判斷，獲得用于短時閃變值插值修正的主導頻率fm，其中，當ah＞al時，fm＝fh；當ah≤al時，fm＝fl；

步驟s33、利用基于頻譜加權(quán)方法計算得到短時閃變值pst；

步驟s34、利用插值函數(shù)g(x)獲得短時閃變值插值系數(shù)mr，從而得到修正后的短時閃變值pst'＝mr*pst，其中mr＝g(fm)；

步驟s35、利用基于概率統(tǒng)計算法由pst'計算得到長時閃變值plt。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，所述插值函數(shù)g(x)由當給定電網(wǎng)電壓所含閃變信號產(chǎn)生的短時閃變值為1時對應(yīng)的主導頻率fm與基于頻譜加權(quán)方法計算得到短時閃變值pst通過插值擬合得到。

在基于本發(fā)明的另一個實施例中，所述插值擬合的具體方式為三次樣條插值或拉格朗日插值。

本發(fā)明提供了一種電壓閃變的檢測方法，通過采用雙采樣速率傅里葉序列分析，利用低采樣速率序列的傅里葉分析滿足低頻閃變信號的檢測要求，高采樣速率序列的傅里葉分析滿足對高頻閃變信號分析的要求顯著降低電壓閃變計算量以及對存儲空間的要求。并通過對主導頻率與短時閃變值進行插值擬合的方法，提高電壓閃變測量精度。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為電壓閃變檢測方法流程圖；

圖2為電壓閃變檢測方法工作示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，公開了一種電壓閃變的檢測方法，包括以下步驟：

步驟s1、采集電網(wǎng)電壓，獲得高采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xh與低采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xl；

步驟s1具體包括：

步驟s11、使用電壓傳感器，以每工頻周期等間隔采樣n點的速率采樣得到電網(wǎng)瞬時電壓us。

步驟s12、基于us計算每周期電網(wǎng)電壓有效值us，以采樣速率1/ts采樣us并存儲，得到長度為lh的高采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xh；其中，ts為電網(wǎng)基波電壓周期；

步驟s13、利用抗混疊濾波器f0(x)對步驟s12中us進行濾波得到us^*，以采樣速率1/(nts)采樣us^*并存儲，得到長度為ll的低采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xl。

步驟s2、利用加窗fft分別計算xh與xl的原始頻譜，并利用頻譜修正算法對其頻率與幅值進行修正，得到修正后的頻譜；

步驟s2具體包括：

步驟s21、將序列xh與窗函數(shù)w1相乘后所得序列值xh'進行快速傅里葉(fft)變換，得到頻譜sh。

步驟s22、將序列xl與窗函數(shù)w2相乘后所得序列值xl'進行快速傅里葉變換，得到頻譜sl。

其中，w1的長度為lh、w2的長度為ll；窗函數(shù)w1、w2用于降低非同步采樣造成的頻譜泄漏，提高fft計算精度。

優(yōu)選地，w1、w2為漢明窗或漢寧窗。

步驟s23、采用譜線插值修正算法分別對s21中頻譜sh與s22中頻譜sl進行插值修正，得到修正后的頻譜sh'與sl'。

其中，譜線插值修正算法用于降低泄露和噪聲干擾，進一步提高頻譜精確度，使結(jié)果逼近于真實值。

具體地，采用單峰譜線修正算法或者雙峰譜線修正算法對s21中頻譜sh與s22中頻譜sl進行插值修正，從而得到得到修正后的頻譜sh'與sl'。

步驟s3、利用步驟s2得到的修正后的頻譜，計算短時閃變值與長時閃變值；

步驟s3具體包括：

步驟s31、分別對頻譜sh'與sl'進行最大頻譜幅值搜索，獲得各自最大頻譜幅值ah與al以及所對應(yīng)的頻率fh與fl。

步驟s32、對al與ah進行判斷，獲得用于短時閃變值插值修正的主導頻率fm。其中，

步驟s33、利用基于頻譜加權(quán)方法計算得到短時閃變值pst。

步驟s34、利用插值函數(shù)g(x)獲得短時閃變值插值系數(shù)mr，從而得到修正后的短時閃變值pst'＝mr*pst，其中

mr＝g(fm)

其中，插值函數(shù)g(x)由當給定電網(wǎng)電壓所含閃變信號產(chǎn)生的短時閃變值為1時對應(yīng)的主導頻率fm與基于頻譜加權(quán)方法計算得到短時閃變值pst通過三次樣條插值擬合得到。

進一步地，插值擬合可采用三次樣條插值或拉格朗日插值等插值方法。

步驟s35、利用基于概率統(tǒng)計算法由pst'計算得到長時閃變值plt。

在本發(fā)明的另一個具體實施例中，以50hz電網(wǎng)電壓閃變檢測為例進行檢測方法的說明，步驟具體包括：

1)使用電壓傳感器，以每工頻周期等間隔采樣200點的速率采樣得到電網(wǎng)瞬時電壓us；

2)基于us計算每周期電網(wǎng)電壓有效值us，存儲長度為lh＝1024的us值序列得到高采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xh。xh采樣速率為1/ts＝50hz，ts等于電網(wǎng)基波電壓周期，為0.02s。；

3)利用抗混疊濾波器f0(x)對步驟2)中us進行濾波得到us^*，以采樣速率1/(nts)采樣us^*并存儲，得到長度為ll＝512的低采樣速率電網(wǎng)電壓有效值序列xl。

其中，f0(x)截止頻率為1hz，n＝50；

4)將序列xh與窗函數(shù)w1相乘后所得序列值xh'進行快速傅里葉(fft)變換，得到頻譜sh；

其中，w1為長度為lh的漢寧窗。

5)將序列xl與窗函數(shù)w2相乘后所得序列值xl'進行快速傅里葉變換，得到頻譜sl；

其中，w2為長度為ll的漢寧窗。

6)采用雙峰譜線插值修正算法分別對s21中頻譜sh與s22中頻譜sl進行插值修正，得到修正后的頻譜sh'與sl'。

7)分別對修正后的頻譜sh'與sl'進行最大頻譜幅值搜索，獲得各自最大頻譜幅值ah與al以及所對應(yīng)的頻率fh與fl。

8)對ah與al進行判斷，獲得用于短時閃變值插值修正的主導頻率fm。其中，

9)利用基于頻譜加權(quán)方法計算得到短時閃變值pst。

10)利用插值函數(shù)g(x)獲得短時閃變值插值系數(shù)mr，從而得到修正后的短時閃變值pst'＝mr*pst，其中

mr＝g(fm)

插值函數(shù)g(x)由當給定電網(wǎng)電壓所含閃變信號產(chǎn)生的短時閃變值為1時對應(yīng)的主導頻率fm與基于頻譜加權(quán)方法計算得到短時閃變值pst通過三次樣條插值擬合得到。

11)利用基于概率統(tǒng)計算法由pst'計算得到長時閃變值plt。

為衡量本算法的有效性，如表1所示，在電網(wǎng)電壓中分別施加對應(yīng)短時閃變值為1的不同頻率及相應(yīng)幅值的電壓波動信號并利用本發(fā)明方法對電壓閃變進行測量。可見，當閃變信號頻率分別為0.008333hz、0.016667hz、0.058333hz、0.325hz、0.916hz、13.5hz時所檢測到的閃變值分別為0.992、1.0189、0.9746、1.0056、1.0357、1.0050，均滿足國家電網(wǎng)閃變5％的測量精度要求。在本發(fā)明具體實施例中，對50hz電網(wǎng)進行電壓閃變檢測時，所需的總傅里葉變換長度為1024+512＝1536，其計算長度顯著低于傳統(tǒng)基于傅里葉變換的閃變檢測方法所需的計算長度。

表1有效性衡量表

可見，使用本發(fā)明的電壓閃變檢測方法，可有效降低電壓閃變檢測計算復(fù)雜度，便于在嵌入式微處理器中實現(xiàn)，獲得良好的電壓閃變檢測精度。

有益效果：本發(fā)明通過采用雙采樣速率傅里葉序列分析，利用低采樣速率序列的傅里葉分析滿足低頻閃變信號的檢測要求，高采樣速率序列的傅里葉分析滿足對高頻閃變信號分析的要求顯著降低電壓閃變計算量以及對存儲空間的要求。并通過對主導頻率與短時閃變值進行插值擬合的方法，提高電壓閃變測量精度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，實現(xiàn)上述實施例方法的全部或部分流程，可以通過計算機程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于計算機可讀存儲介質(zhì)中。其中，所述計算機可讀存儲介質(zhì)為磁盤、光盤、只讀存儲記憶體或隨機存儲記憶體等。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。