电压暂降检测方法和装置的制作方法

专利名称：电压暂降检测方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力领域，具体而言，涉及电压暂降4企测方法和装置。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，越来越多的工业生产过程和流水线 (如半导体制造、计算机集成制造、造纸业等)依赖于对电能质量 十分敏感的以微处理器芯片为核心的设备，即使几个周期的供电中 断或电压暂降都将影响这些设备正常工作。因此高质量电力供应已 成为现代社会生产、生活正常进行的基本条件。目前，在对电能质 量问题的研究中，电压暂降已被认为是影响许多用电设备正常、安 全运行的很严重的动态电能质量问题。
考虑到电压暂降发生的随机性和快速性，要使动态电能质量调 节装置具有良好的实时控制效果，首先要解决的是在保证能对装置 的控制信号(通常为电压、电流)在一定检测准确度的前提下实现快 速跟踪检测问题。
目前国内外研究较多的方法，主要有有效值法、基于瞬时无功
功率理论的dqO变换方法和小波分析法等，但这些方法要么实时性 差，要么运算复杂，因此都仅限用于软件仿真和试验样机模拟。传统的两点法，又称两采样值积算法，其利用连续两点采样值 的乘积来计算电压幅^f直和电压与电流之间相角。该方法基于单相电 压数据求取，最初主要应用于电力系统继电^f呆护装置方面。由于其 计算误差较大，尚未在动态电能质量调节装置中应用。

发明内容
本发明旨在才是供电压暂降;险测方法和装置，能够解决采用两采 样值积算法检测电压暂降误差较大的问题。
在本发明的实施例中，提供了一种电压暂降检测方法，包括以
下步骤
a) 对交流电源在时间/,和,2采样电压，分别得到",和^，其中， 交流电源的正常供电电压t^"sin(欣+ ^)(11),在(ll)式中，/7是
电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，,是时间变量，0是相
位；f,和 2之间的时间间隔为Ar ;
b) 4关立以下的(12) (15)式，求出变化幅值A":
w, = t/, sin— + ^) (12)
w2 = {72 sin(W + 0) (13) w,-"2 "2 )sin(w"-) (14)
A" = ",-"2 (15)
C)判断是否A"〉lA"l，如果是，则判定发生了电压暂降，其中A" 是预设的允许电压暂降值。
在本发明的实施例中，还提供了一种电压暂降检测装置，包括:
8采样才莫块，用于对交流电源在时间/,和,2采样电压，分别得到", 和"2，其中，交流电源的正常供电电压 ^t/sin(W + 0) (11)，在(ll) 式中，)7是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，/是时间变 量，^是相^立；^和^之间的时间间隔为A2";
运算模块，用于联立以下的(12) (15)式，求出变化幅值A":
w, = K sin一 +
w2 = f/2 sin— +
At/ = f/, —仏
(12)
(13)
(14) (15)
判断模块，用于判断是否At7—A"l，如果是，则判定发生了电压 暂降，其中A"是预设的允许电压暂降值。
在本发明的实施例中，还l是供了一种电压暂降冲企测方法，包括 以下步-骤
w， 、 ^
a)对交流电源在时间f,、 ,2、 ,w、和^采样电压，分另ll得到w,、 、和"w,其中，交流电源的正常供电电压i^"sin(w + ^) (11)， 在(ll)式中，t/是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，, 是时间变量，^是相位；a、 ^、 q、和^之间的时间间隔为Ar;
b) Jf关立以下的(1 ) ~ (9)式，求出e:
m, = [/ sin饥
w2 = f/m sin(a^ + A,)
(1)
(2)<formula>formula see original document page 10</formula>
c)如果在/2与^之间发生了电压暂降，则判定^为电压暂降的 相位跳变角度值。
在本发明的实施例中，还提供了一种电压暂降检测装置，包括
采样模块，用于对交流电源在时间^、 g、 ^、和"2采样电压， 分别^寻到^、 "2、 ^、和"m,其中，交流电源的正常供电电压 M = "sin(w/ + 0)(11),在(ll)式中，"是电压幅值常量，w是电压 变化的角速度常量，/是时间变量，^是相位；^、 q、 q、和^2之间
的时间间隔为AT;
运算模块，联立以下的(1 ) (9)式，求出^<formula>formula see original document page 10</formula><formula>formula see original document page 11</formula>
判断模块，用于如果在/2与、,之间发生了电压暂降，则判定^为 电压暂降的相位跳变角度值。
通过上述技术方案，本发明能准确地判断电压暂降，并精确地 计算电压暂降的相位跳变角度值。


此处所说明的附图用来一是供对本发明的进一步理解，构成本申 请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并 不构成对本发明的不当限定。在附图中
图1示出了电压暂降的向量示意图2示出了本发明一个实施例的电压暂降才企测方法的流程图3示出了才艮据本发明另一实施例的电压暂降4企测方法的流程
图
具体实施例方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
图2示出了本发明一个实施例的电压暂降才企测方法的流程图， 包4舌以下步-骤
步骤S210,对交流电源在时间,,和/2采样电压，分别得到",和"2, 其中，交流电源的正常供电电压w^f/sin(^ + ^)(11),在(11 )式中， /7是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，f是时间变量，^是 相位；/,和,2之间的时间间隔为AT;
步骤S220, if关立以下的(12) (15)式，求出变化幅值Af/:
^ = t/, sin(wf + 0) (12) w2 = t/2 sin一 + 0) (13)
m,-w2 + (14) △ C/ =",—仏 (15)
步骤S230,判断是否A"—A小如果是，则判定发生了电压暂 降，其中A"是预设的允许电压暂降值。
在上述的实施例中，通过采样时间^和 2两点的电压，就能准确 判断是否发生了电压暂降。
图1示出了电压暂降的向量示意图。观察图1,得知可以利用 余弦定理予贞设Aw。具体来说，M = Vl2+A2-2xlxAxcosa ，其中，A是 预设的允许暂降剩余电压比率，《是预设的允许相位跳变角度值。出于国际上对于电压暂降定义的考虑，IEEE标准中电压暂降 的定义为供电系统中某点的工频电压有岁文^直突然下降至额定^f直的 10% ~90%,并在随后的10ms lmin的4豆暂持续期后恢复正常。 而IEC标准中电压暂降的定义与IEEE标准的不同之处仅在于其 电压幅值为正常值的1% ~90%。因此这里将额定电压值的90%作 为判定暂降产生的启动阈值。即，i殳置A=0.9 。于是， |Aw| = Vl2 + 0.92 -2x 1 x0.9xcos" (10)
上述纟企测的交流电源可以是工频电压。
为了解决动态电能质量问题，随着电力电子技术和大功率开关 器件的发展，在提高配电网电能质量和供电可靠性方面出现了一种 新方法，即定制电力^支术。该:技术爿夸电力电子冲支术、」微处理积4支术、 控制技术等高新技术运用于中、低压配用电系统，以减小波形畸变， 消除电压波动和闪变、各相电压的不对称等，从而提高供电可靠性 和电能质量。随着这一冲支术研究的不断深入， 一系列新型电能质量
调节装置如动态电压恢复器(DVR)、固态切换开关(SSTS)等的 推广应用已成大势所趋。
为了适应定制电力装置的应用，上述4企测的交流电源可以是经 过定制电力装置调节的工频电源。
另外，可以将上述的电压暂降;险测方法用计算装置来实现。在 本发明的实施例中，还l是供了一种电压暂降4企测装置，包括
采样才莫块，用于对交流电源在时间,1和 2采样电压，分别得到仏 和"2,其中，交;;危电源的正常供电电压^^"sin(w + ^) (11);
运算模块，用于联立上述的(12) (15)式，求出变化幅值Af/:判断才莫块，用于判断是否M/〉lA—，如果是，则判定发生了电压 暂降，其中A"是预设的允许电压暂降值。
在上述的实施例中，通过采样时间^和,2两点的电压，就能准确 判断是否发生了电压暂降。
同才羊的，可以预设KVl2+A2-2xlxAxcosa 。另夕卜，A可以耳又
0.9。
该电压暂降4企测装置可以用于4全测经过定制电力装置调节的 工步贞电源。
以上的电压暂降检测方法和装置提供了对电压暂降的发现。下 面介绍电压暂降中相位跳变角度的测。
图3示出了根据本发明另一实施例的电压暂降;险测方法的流程 图，包括以下步骤
a) 只寸交;克电源在时间^、 ？2、和^采冲羊电压'分别;彈到w,、 "2、 "w、和 2,其中，交;危电源的正常供电电压w-"sin(w + 0) (11)， 在(ll)式中，"是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，/ 是时间变量，-是相位；t、 ~、 ^、和^之间的时间间隔为A^;
b) 耳关立以下的(1 ) (9)式，求出e:
<formula>formula see original document page 14</formula>w' = /7m sin((y/, - 2;r)
"wsin(叫—6>)
^Asin(魂+Ar)—。
〃2 — ^jj""2 - 2"wW,'2 coswA77
6 = arcsin-
sin wAr
(4)
(5)
(6) (7)
(8)
(9)
c)如果在;2与^之间发生了电压暂降，则判定^为电压暂降的 相位跳变角度值。
该电压暂降快速4企测方法通过对传统两点法进4亍改进，能够快 速计算相位跳变，且误差较小。
具体来说，在时间间隔A^内采样两点，分别为
[/ , sin抓
(1 )
w2 = 〔/m sin(叫+ AT1)
(2)
联立(1 )和(2)，可得出
" — 2罕，coswAr
t/:=~^—^——-
"' sin wA71
(3)
这里，i殳故障前的连续两点为
w,=/m sin—, — 2兀)
(4)
15(5)
故障后的连续两点为
(6)
(7)
联立(6)和(7)，可得出
〃2 = +^2 -2"A coswAr sin
(8)
联立(4) ~ (8)可得故障时相位跳变角度为
S 二 arc sin-
/7l
(9)
可以采用上述实施例的方法判断/2与 之间是否发生电压暂 降。具体来"i兌，包括以下步骤
cl) if关立以下的(16) (18)式，，,出变^匕幅^直厶〃
w2 = (7, sin(&>/ + 0)
M2 — ww = ("i — K ) sin— + 0)
△ /7 = ", _仏
(16)
(17)
(18) (19)
c2)判断是否Af/〉lA"l，如果是，则判定发生了电压暂降，其中 △W是预设的允许电压暂降值。上述的(16 ) (19 )式是由(12 ) ~ ( 15 )式变化而来。
在步骤S330中也可以用以下步骤判断,2与^之间是否发生电 压暂降如果预定次检测得到的平均e小于"，则判定发生了电压 暂降，其中，"是预设的允许相位跳变角度值。
出于工程上对动态电压调节(DVR)装置准确性和实时性的要 求，可以采用下述启动电压暂降判据
当两点法计算出供电电压幅值异常时，判断At/ > |A"|条件是否满 足，如果满足，则判定电压暂降；
当两点法计算出供电电压幅值异常时，且不满足At/〉lA—条件 时，如果连续3次计算得到的电压幅值的平均值小于0.9"，则判定 电压暂降；
当两点法计算出供电电压幅值异常时，且不满足At7—A—条件
时，如果连续3次计算得到的电压相角跳变值的平均值小于"(已 设定的相角阈值)，则判定电压暂降。
上述电压暂降一企测方法可以用于才全测经过定制电力装置调节 的工乡贞电源。
另外，在本发明的实施例中，提供了一种电压暂降检测装置， 包括
采样才莫块，用于对交流电源在时间z。
,2、 ,w、和Q采样电压，
分别得到 和"^，其中，交流电源的正常供电电压
w = sin—+ (11);
运算才莫块，用于if关立以上的(l) (9)式，求出e;判断模块，用于如果在/2与^之间发生了电压暂降，则判定^为 电压暂降的相位跳变角度值。
本发明通过将两点法予以改进，应用于电压暂降的才企测，能够 快速计算相位跳变，且误差较小。该方法原理简举，实时性高，运 算简单，误差4交小，完全可以应用在实际工程产品中。
具体来说，本发明上述的实施例实现了如下技术效果
1 、本检测方法对电压暂降时相位与幅值跳变均能很好反映，
实时性高；
2、 本检测方法基于的算法运算量小，易于在小控制系统内软 件实现；
3、 本检测方法判据合理，可靠性高；
4、 其克力良了传统电压暂降;险测方法的缺点，真正适用于工程 产品应用。
显然，本领域的才支术人员应该明白，上述的本发明的各才莫块或 各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算 装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们 可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储
在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成 电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模
块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述<又为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发 明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。
18凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进 等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种电压暂降检测方法，其特征在于，包括以下步骤a)对交流电源在时间t1和t2采样电压，分别得到u1和u2，其中，所述交流电源的正常供电电压u＝U sin(ωt+φ)(11)，在(11)式中，U是电压幅值常量，ω是电压变化的角速度常量，t是时间变量，φ是相位；t1和t2之间的时间间隔为ΔT；b)联立以下的(12)～(15)式，求出变化幅值ΔUu1＝U1sin(ωt+φ)(12)u2＝U2sin(ωt+φ)(13)u1-u2＝(U1-U2)sin(ωt+φ) (14)ΔU＝U1-U2 (15)c)判断是否ΔU>|Δu|，如果是，则判定发生了电压暂降，其中Δu是预设的允许电压暂降值。
2. 4艮据^L利要求1所述的电压暂降才企测方法，其特;f正在于，用以 下步备聚预-没A":Aw| = Vl +A —2xlx Axcoscu其中，A是预设的允许暂降剩余电压比率，"是预设的允 许相位跳变角度值。
3. 根据权利要求2所述的电压暂降检测方法，其特征在于，步骤 C)中判断是否A" > |A"| ，是取预定次检测得到的平均。
4. 根据权利要求1至3任一项所述的电压暂降检测方法，其特征在于，所述交流电源是经过定制电力装置调节的工频电源。
5. —种电压暂降4全测装置，其特征在于，包括采样才莫块，用于对交流电源在时间,,和,2采样电压，分别4f到W,和"2，其中，所述 艾流 电源的正常供电电压M"/sin(加+ "(11)，在 (ll)式中，f/是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，/是时间变量，^是相位；^和/2之间的时间间隔为Ar ;运算才莫块，用于Jf关立以下的(12) (15)式，求出变化 幅值A":<formula>formula see original document page 3</formula>判断模块，用于判断是否A"—A"I，如果是，则判定发生 了电压暂降，其中A"是预设的允许电压暂降值。
6. —种电压暂降^r测方法，其特征在于，包括以下步骤a)对交流电源在时间^、 ^、 rw、和/w采样电压，分別得到"i 、 "2 、 "w 、 和， 其中，所述交流电源的正常供电电压t^"sinO"^)(11)，在 (ll)式中，t/是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，？是时间变量，^是相位；/,、 ,2、 Q、和^之间的时间间隔为^; b)耳关立以下的(1 ) (9)式，求出^:<formula>formula see original document page 4</formula>C)如果在,2与、,之间发生了电压暂降:压暂降的相位跳变角度值。 则判定0为所述电
7.根据权利要求6所述的电压暂降4全测方法，其特征在于，在步 骤c中用以下步骤判断/2与^之间是否发生电压暂降cl):眹立以下的(16) (19)式，求出变4匕幅^直AC/: <formula>formula see original document page 4</formula>C2)判断是否A[/〉lA"l，如果是，则判定发生了电压暂降， 其中AW是预设的允许电压暂降值。
8. 根据权利要求7所述的电压暂降检测方法，其特征在于，在步骤c中用以下步骤判断 2与^之间是否发生电压暂降c3)如果预定次检测得到的平均^小于a ，则判定发生了 电压暂降，其中，"是预设的允许相位跳变角度值。
9. 根据权利要求6至8任一项所述的电压暂降检测方法，其特征 在于，所述交流电源是经过定制电力装置调节的工频电源。
10. —种电压暂降才企测装置，其特征在于，包括采样模块，用于对 又流 电源在时间？,、 ？2、 、和^采样 电压，分别得到 Wj 、 w2 、 w力、 和^，其中，所述 叉流 电源的正常供电电压<formula>formula see original document page 0</formula> (11)，在 (ll)式中，f/是电压幅值常量，w是电压变化的角速度常量，^是时间变量，^是相位； 6、 G、 ^、和^之间的时间间隔为AT;运算模块，用于联立以下的(1 ) (9)式，求出^:<formula>formula see original document page 5</formula> ( 1 )<formula>formula see original document page 5</formula> ( 2 )<formula>formula see original document page 5</formula> ( 3 ) <formula>formula see original document page 5</formula> ( 4 )<formula>formula see original document page 5</formula> ( 5 )<formula>formula see original document page 5</formula> ( 6 )<formula>formula see original document page 6</formula>(7)<formula>formula see original document page 6</formula>(9)判断模块，用于如果在/2与^之间发生了电压暂降，则判 定^9为所述电压暂降的相位跳变角度值。
全文摘要
本发明提供了一种电压暂降检测方法，包括以下步骤a)对交流电源在时间t₁和t₂采样电压，分别得到u₁和u₂，其中，交流电源的正常供电电压u＝U sin(ωt+φ)；b)求出变化幅值ΔUc)判断是否ΔU＞|Δu|，如果是，则判定发生了电压暂降，其中Δu是预设的允许电压暂降值。本发明还提供了电压暂降检测装置。本发明能准确地判断电压暂降，并精确地计算电压暂降的相位跳变角度值。
文档编号G01R19/00GK101452016SQ20071017845
公开日2009年6月10日 申请日期2007年11月30日 优先权日2007年11月30日
发明者刘亚萍, 李奇睿, 湘 罗, 蒋晓春, 赵小英 申请人:北京市电力公司;中国电力科学研究院