基於信息熵的電壓跌落持續時間檢測方法
2023-05-09 08:04:11
專利名稱：基於信息熵的電壓跌落持續時間檢測方法
技術領域：
本發明屬於電能質量分析領域，具體涉及一種基於信息熵的電壓跌落持續時間檢測方法。
背景技術：
電壓跌落是發生最頻繁、影響最嚴重的電能質量問題之一，在IEEE和IEC的標準中，跌落幅值和持續時間是描述電壓跌落的兩個重要指標。動態電壓校正裝置是抑制電壓跌落的有效裝置之一，電壓跌落的持續時間也是該裝置清除故障的時間。因此，準確快速地檢測出電壓跌落的起止時刻及持續時間是保證動態電壓校正裝置工作的前提和基礎。國內外學者對電壓跌落問題進行了大量研究。有效值法和峰值電壓法算法簡單， 可以定量地計算出電壓跌落幅值，但是不能確定跌落的起止時刻和持續時間。快速傅立葉變換適合分析平穩信號，對於電壓跌落這種暫態過程無能為力。小波分析廣泛應用於電能質量信號處理，具有良好的時頻局部特性，對信號的奇異點也非常敏感，但是小波分析計算量大，小波基的選取和特徵量的提取難度較大，不利於工程實現。基於瞬時無功功率理論的派克變換法可以檢測出電壓跌落幅值和持續時間，但是該方法僅適用於三相電路，而實際中電壓跌落多為單相故障，需構造出虛擬的三相系統，又因為需要分離直流分量而引入低通濾波器造成了一定延時。採用分形測度原理檢測電壓跌落持續時間的方法具有一定的準確性和實時性，但是檢測結果受分形維數影響較大。信息熵理論作為一種揭示事物發展方向，量度物質系統不確定性和無序性的指標，已相繼應用於電力系統負荷預測，脆性分析，電力系統可靠性，故障診斷，暫態信號分析等領域。針對上述問題，本發明採用信息熵理論對電壓跌落起止時刻和持續時間進行準確定位，並分析了在各種幹擾作用下該方法的可行性。
發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種檢測精度較高，易於工程實現的基於信息熵的檢測電壓跌落持續時間的方法，無論是單相故障還是三相故障引起的電壓跌落，該方法都具有較強的適應性；對動態電壓校正裝置來說，本發明提供了一種檢測電壓跌落持續時間的新方法。本發明是通過如下技術方案實現的，一種基於信息熵的電壓跌落持續時間檢測方法，可應用在動態電壓校正裝置等電壓調節裝置中，該類裝置通過實時採集的電壓監測數據，由控制系統採用信息熵算法完成電壓跌落持續時間的檢測，包括如下步驟；計算電壓跌落信號的信息熵值；通過閾值選取定位電壓跌落信號的起止時刻；對該檢測方法進行適應性分析；具體步驟如下
A.計算電壓跌落信號的信息熵值
A. 1設採樣數據窗長度為《考慮到檢測結果的精確性，W —般選為一個周期採樣點數的1/20 1/10 ；數據窗序列(WiKi = IX呦，對這B個採樣點進行差分處理，令
權利要求
1. 一種基於信息熵的電壓跌落持續時間檢測方法，可應用在動態電壓校正裝置等電壓調節裝置中，該類裝置通過實時採集的電壓監測數據，由控制系統採用信息熵算法完成電壓跌落持續時間的檢測，包括如下步驟；計算電壓跌落信號的信息熵值；通過閾值選取定位電壓跌落信號的起止時刻；對該檢測方法進行適應性分析；具體步驟如下 A.計算電壓跌落信號的信息熵值A.1設採樣數據窗長度為，考慮到檢測結果的精確性，η —般選為一個周期採樣點數的1/20 1/10 ；數據窗序列= 12:ι 對這R個採樣點進行差分處理，令W, = IV. , — W ,則組成一個包含(」-1)個值的新序列，兩=D ；ιI^l ιA. 2計算被分析序列電壓值的能量，對這O-！)個點對應的電壓值取平方，設平方後的被分析序列為〖於，按式(1)計算被分析序列電壓值的能量ff 構造被分析序列的概率分布模型，按式( 求各點對應的概率值/々按式C3)計算被分析序列在數據窗內的信息熵值A.3設定步長，移動數據窗，依次循環A. 1 A. 2步，計算下一採樣數據窗內的信息熵值；B.通過閾值選取定位電壓跌落信號的起止時刻對進行了信息熵處理後的信號，令信息熵值大於等於0. 2的點為0，小於0. 2的點為1 ； 通過閾值選取準確定位電壓跌落的起止時刻，從而計算出電壓跌落的持續時間；C.進行適應性分析C. 1對幅值跌落50%或65%兩種情況進行Mtalab仿真分析；C. 2對含有3次和5次諧波以及5次和7次諧波的電壓跌落信號進行Mtalab仿真分析；C. 3對疊加了白噪聲和脈衝噪聲的電壓跌落信號進行分析，採用半圓形和三角形混合型結構元素對信號進行濾波，然後採用信息熵理論檢測濾波後信號的起止時刻，從而推算出含有噪聲的電壓跌落信號的持續時間。
全文摘要
基於信息熵的電壓跌落持續時間檢測方法，可應用在動態電壓校正裝置等電壓調節裝置中，該類裝置通過實時採集的電壓監測數據，由控制系統採用信息熵算法完成電壓跌落持續時間的檢測，包括如下步驟；計算電壓跌落信號的信息熵值；通過閾值選取定位電壓跌落信號的起止時刻；對該檢測方法進行適應性分析。本發明檢測原理簡單，利用熵值的突變就可以準確判斷電壓跌落的起止時刻；在含有噪聲時檢測誤差最大不超過0.6ms，檢測精度較高；算法中主要涉及簡單的求和運算和加減運算，易於工程實現，無論是單相故障還是三相故障引起的電壓跌落，本發明都具有較強的適應性；對動態電壓校正裝置來說，本發明提供了一種檢測電壓跌落持續時間的新方法。
文檔編號G01R19/00GK102495264SQ201110389679
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年11月30日
發明者王維洲, 秦睿, 肖江, 肖駿, 郝曉弘, 郭行, 陳偉, 黃永衛 申請人:甘肅電力科學研究院