一種電壓暫降檢測方法
2023-07-29 15:10:01
專利名稱：一種電壓暫降檢測方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統中的檢測方法，特別是關於一種電壓暫降檢測方法。
背景技術：
隨著現代科學技術的發展，越來越多的工業生產過程和流水線(如半導體製造、 計算機集成製造、造紙業等)依賴於對電能質量十分敏感的以微處理器晶片為核心的設 備，即使幾個周期的供電中斷或電壓驟降都將影響這些設備正常工作。因此高質量電力供 應已成為現代社會生產、生活正常進行的基本條件。目前，在對電能質量問題的研究中，電 壓驟降已被認為是影響許多用電設備正常、安全運行的最嚴重的動態電能質量問題。統計 表明，大型電力用戶，幅度超過20%的驟降年發生率在10到20次左右，許多高度自動化連 續生產過程，每次電壓驟降造成的經濟損失達數十萬至數百萬美元之多。考慮到電壓跌落 發生的隨機性和快速性，要使動態電能質量調節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)在一定檢測準確度的前提下實現 快速跟蹤檢測問題。 目前研究較多的方法，主要有有效值法、基於瞬時無功功率理論的dqO變換方法 和小波分析法等。但這些方法要麼實時性差，要麼運算複雜，因此都僅限用於軟體仿真和試 驗樣機模擬。其中，基於"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。隨後， 有人對"abc-dq"變換的檢測算法進行了改進，通過微分運算代替濾波器來分離直流分量， 提高了實時性，但是該改進算法存在諧波放大的缺點。
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種實時性較高、並能避免諧波放大的電壓 暫降檢測方法。 為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種電壓暫降檢測方法，其步驟如 下(l)假定發生電壓跌落故障時，將包含正序分量、負序分量和五次諧波分量的系統三相 電壓送入dq坐標變換模塊內；(2)經坐標變換後得到的正序分量為直流分量、負序分量為 100Hz分量、五次諧波分量為300Hz分量，通過等值濾波網絡將100Hz分量和300Hz分量濾 除，得到d軸和q軸的直流分量，並對兩直流分量進行平方和相加、再取均方根運算，得到系 統正序電壓的幅值；(3)選取額定電壓幅值的90%為電壓跌落的閾值，將系統正序電壓幅 值與該電壓跌落的閾值進行比較，當正序電壓幅值小於電壓跌落的閾值時，則電壓發生跌 落；當正序電壓幅值大於等於電壓跌落的閾值時，則沒有發生電壓跌落。 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經所述等值濾波網絡後的輸出電壓；V' h5為運算後剩餘五次諧波幅值；e ' h5為運算後剩餘五次諧波分量相角。 所述等值濾波網絡在中頻段時，其增益為l，相移為90度；在大於100Hz的高頻段 時，諧波分量穩定或減小。 本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明由於採用dq變換模 塊，將系統發生電壓跌落故障時的三相電壓經dq變換後，得到的直流分量、100Hz分量和 300Hz分量經過等值濾波網絡後，輸出的直流分量與電壓跌落的閾值進行比較，進而判斷 是否發生電壓跌落，因此保證了檢測算法的快速性，避免了諧波放大的缺點，並且實用性較 高。2、本發明由於採用了等值濾波網絡，該等值濾波網絡在小於100Hz的低頻段，其衰減 特性與現有技術採用微分環節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；在大於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。本發明可以廣泛應用於各種電力系統的電壓故障檢測中。
圖1是本發明的電壓跌落檢測原理框圖 圖2是本發明的等值濾波網絡的頻率特性伯德圖
:、負序分量和五次諧波
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
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。 如圖1所示，在系統發生電壓跌落故障時，本發明的電壓暫降檢測方法，其步驟如 下 1)假定發生電壓跌落故障時，系統三相電壓包含正序分i 分量，並將該系統三相電壓送入dq變換模塊內，進行坐標變換；
2)經坐標變換後得到的正序分量變為直流分量、負序分i 波分量為300Hz分量，通過等值濾波網絡將100Hz分量和300Hz分j 的直流分量，並對d軸和q軸直流分量進行平方和相加、再取均方根運算，得到系統正序電 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，將系統正序電壓幅值V^與該電 壓跌落的閾值進行比較，當正序電壓幅值V皿小於電壓跌落的閾值時，則電壓發生跌落；當 正序電壓幅值V皿大於等於電壓跌落的閾值時，則沒有發生電壓跌落。
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 see original document page 4
formula see original document page 4
Vc = VlCos(wt+e ,120° )+V2cos(wt+e 公式(1)中的三相電壓經32變換後為
=2/3
1
-1/2'
0
公式(2)經dq變換後為
-120° )+Vh5(5"t+9h5-120° )
(2)formula see original document page 5 式中，K為系統電壓正序分量幅值；9工為系統電壓正序分量初始相角；V2為系統
電壓負序分量幅值；e 2為系統電壓負序分量初始相角；vh5為系統電壓五次諧波幅值；e h5
為系統電壓五次諧波分量初始相角；w為角頻率； 上述步驟2)中，經等值濾波網絡輸出的電壓與經公式(3)運算後得到的的d軸和 q軸電壓相加後，得到的d軸直流分量義和q軸直流分量^分別為
formula see original document page 55)
根據公式(4)和公式(5)得到系統正序電壓的幅值V。
formula see original document page 5和V^iv分別為d軸電壓幅值Vd、q軸電壓幅值Vq經等值濾波網絡後的
式中，l
輸出電壓；V' h5為運算後剩餘五次諧波幅值；9 ' h5為運算後剩餘五次諧波分量相角。
由公式(4)和公式(5)可知V' hs和9 ' h5與等值濾波網絡的高頻特性相關。本 發明採用的等值濾波網絡的特性為(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。 因此可以看出本發明的等值濾波網絡在小於100Hz的低頻段時，其衰減特性與現有技術採 用微分環節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；在大於100Hz 的高頻段，其衰減特性可以通過改變等值濾波網絡相應係數進行控制，以使得運算後剩餘 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明的應用，並非用於限定本發明的實施範圍。凡基於本發 明技術方案上的變化和改進，不應排除在本發明的保護範圍之外。
權利要求
一種電壓暫降檢測方法，其步驟如下(1)假定發生電壓跌落故障時，將包含正序分量、負序分量和五次諧波分量的系統三相電壓送入dq坐標變換模塊內；(2)經坐標變換後得到的正序分量為直流分量、負序分量為100Hz分量、五次諧波分量為300Hz分量，通過等值濾波網絡將100Hz分量和300Hz分量濾除，得到d軸和q軸的直流分量，並對兩直流分量進行平方和相加、再取均方根運算，得到系統正序電壓的幅值；(3)選取額定電壓幅值的90％為電壓跌落的閾值，將系統正序電壓幅值與該電壓跌落的閾值進行比較，當正序電壓幅值小於電壓跌落的閾值時，則電壓發生跌落；當正序電壓幅值大於等於電壓跌落的閾值時，則沒有發生電壓跌落。
2. 如權利要求l所述的一種電壓暫降檢測方法，其特徵在於所述步驟(2)中，所述d 軸直流分量和所述q軸直流分量分別為formula see original document page 2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經所述等值濾波網絡後的輸出電壓；V' h5為運算後剩餘五次諧波幅值；e ' h5為運算後剩餘五次諧波分量相角。
3. 如權利要求1或2所述的一種電壓暫降檢測方法，其特徵在於所述等值濾波網絡在中頻段時，其增益為l，相移為90度；在大於100Hz的高頻段時，諧波分量穩定或減小。
全文摘要
本發明涉及一種電壓暫降檢測方法，(1)若發生電壓跌落故障時，將包含正序、負序和五次諧波分量的系統三相電壓送入dq坐標變換模塊；(2)經坐標變換後的正序分量為直流分量、負序分量為100Hz分量、五次諧波分量為300Hz分量，通過等值濾波網絡將100Hz和300Hz分量濾除，得到d軸和q軸的直流分量，對兩直流分量進行平方和相加、再取均方根運算，得到系統正序電壓幅值；(3)選取額定電壓幅值的90％為電壓跌落的閾值，將系統正序電壓幅值與該電壓跌落的閾值比較，當正序電壓幅值小於電壓跌落的閾值時，電壓發生跌落；當正序電壓幅值大於等於電壓跌落的閾值時，則沒有發生電壓跌落。本發明由於採用了等值濾波網絡，因此解決了諧波放大問題。本發明可以廣泛應用於各種電力系統的電壓故障檢測中。
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 優先權日2009年11月18日
發明者周飛, 張皎, 蔣曉春, 趙小英 申請人:中電普瑞科技有限公司;中國電力科學研究院