单相电压暂降检测方法及装置、电压恢复器、设备及介质与流程

本申请涉及电网电压检测技术领域，具体涉及单相电压暂降检测方法及装置、电压恢复器、设备及介质。

背景技术：

随着科技的不断发展，电网中电力电子设备、计算机系统、自动化生产线等敏感负荷日益增多，负荷对电网电能质量的要求也越来越高。与传统用电设备相比，此类设备对电网电压暂降、电压短时中断等电能质量问题非常敏感。电压暂降等电能质量问题往往会造成计算机系统数据丢失、自动化生产线次品率增加、可调速驱动装置不正常运行、甚至发生停机等事故，给企业和用户带来严重的经济损失。在各类电能质量问题中，电压暂降是发生频率最高、影响最为严重的一类，有监测数据表明，80％以上的电能质量问题是由电压暂降引起的。

作为针对电压暂降的补偿设备，动态电压恢复器(dynamicvoltagerestorer，dvr)由于其补偿性能好、控制灵活、响应速度快等优点，获得了广泛的应用。为保证dvr等电压暂降设备的补偿效果，需采用有效方法对电压暂降的特征量进行快速分析和精确检测。由于电网中实际发生的电压暂降多为单相事件，因此对单相电压扰动的检测显得尤为重要。

当前采用较多的单相电压暂降检测方法主要分为两类：时域检测方法和基于变换域的方法。其中，时域检测方法包括：方均根值法、峰值电压法和基波分量法等。基于变换域的分析方法包括：小波分析算法、瞬时电压dq变化法以及单相αβ检测算法等。以上单相电压暂降检测方法无法同时兼顾快速性和精确性的检测要求。

技术实现要素：

本申请实施例提供了单相电压暂降检测方法，包括：采样单相电压；利用单相电压构建虚拟三相电压并确定所述三相电压对应的电压矢量纵轴分量；基于所述电压矢量纵轴分量，利用第一检测算法、第二检测算法、第三检测算法中的至少两种进行电压暂降判断，以确定单相电压参数；在电压暂降发生的不同时间段内，选择各种检测方法的单相电压参数的其中一种作为最终输出的单相电压参数。

根据一些实施例，在电压暂降发生的初始阶段，将所述第一检测算法的单相电压参数作为最终输出的单相电压参数；检测到所述第一单相电压参数中单相电压状态连续预设次数发生变化或在电压暂降发生第一预设时段后，将所述第二检测算法的单相电压参数作为最终输出的单相电压参数；在电压暂降发生第二预设时段后，将所述第三检测算法的单相参数作为最终输出的单相电压参数。

根据一些实施例，所述第一检测算法包括：对所述电压矢量纵轴分量进行常规求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第一值；基于所述电压矢量纵轴分量和所述电压矢量横轴分量第一值，确定下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值；基于所述电压矢量纵轴分量，确定电压矢量横轴分量预测值；基于所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第一值、所述电压矢量横轴分量预测值、所述电压矢量纵轴分量预测值，确定单相电压幅值第一值和第一相位角、单相电压幅值预测值和相位角预测值；基于所述单相电压幅值第一值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态；基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数。

根据一些实施例，所述对所述电压矢量纵轴分量进行常规求导的公式为：

式中，uα1(k)为电压矢量横轴分量第一值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uβ(k-1)是前一时刻的的电压矢量纵轴分量。

根据一些实施例，所述基于所述电压矢量纵轴分量和所述电压矢量横轴分量第一值，确定所述下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，公式为：

uβp(k+1)＝uβ(k)cos(ωots)+uα1(k)sin(ωots)；

所述基于所述电压矢量纵轴分量，确定所述电压矢量横轴分量预测值，公式为：

式中，uβp(k+1)为下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，uα1(k)为电压矢量横轴分量第一值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uαp(k)为电压矢量横轴分量预测值，uβp(k)为电压矢量纵轴分量预测值，uβp(k-1)为上一时刻的电压矢量纵轴分量预测值。

根据一些实施例，所述基于所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第一值、所述电压矢量横轴分量预测值、所述电压矢量纵轴分量预测值，确定单相电压幅值第一值和第一相位角、单相电压幅值预测值和相位角预测值，包括：基于所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第一值，确定单相电压幅值第一值和第一相位角；

基于所述电压矢量横轴分量预测值、所述电压矢量纵轴分量预测值，确定单相电压幅值预测值和相位角预测值；

式中，urm1(k)为单相电压幅值第一值，θ1(k)为第一相位角，urmp(k)为单相电压幅值预测值，θp(k)为相位角预测值，uα1(k)为电压矢量横轴分量第一值，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uαp(k)为电压矢量横轴分量预测值，uβp(k)为电压矢量纵轴分量预测值。

根据一些实施例，所述基于所述单相电压幅值第一值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态，包括：所述单相电压幅值第一值小于所述系统额定电压峰值的预设百分比，进行电压扰动观测；在所述电压扰动观测中，所述单相电压幅值第一值小于所述系统额定电压峰值的预设百分比的连续次数达不到预设次数，确定所述单相电压未发生暂降；在所述电压扰动观测中，所述单相电压幅值第一值小于所述系统额定电压峰值的预设百分比的连续次数达到预设次数，确定所述单相电压发生暂降；当所述单相电压发生暂降时，在所述电压扰动观测中，所述单相电压幅值第一值大于所述系统额定电压峰值的预设百分比的连续次数达到预设次数，确定所述单相电压恢复。

根据一些实施例，在所述电压扰动观测中，修正下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，以修正所述单相电压幅值预测值及所述相位角预测值，uβp(k+1)＝uβp(k)cos(ωots)+uαp(k)sin(ωots)；式中，uβp(k+1)为下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，uαp(k)为电压矢量横轴分量预测值，uβp(k)为电压矢量纵轴分量预测值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期。

根据一些实施例，所述基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数，包括：如果所述单相电压未发生暂降，确定单相电压幅值为所述单相电压幅值第一值，单相电压相位角为所述第一相位角，单相电压状态为0；如果所述单相电压有可能暂降，确定所述单相电压幅值为所述单相电压幅值预测值，所述单相电压相位角为所述相位角预测值，所述单相电压状态为0；如果所述单相电压确定发生暂降，确定所述单相电压幅值为所述单相电压幅值第一值，所述单相电压相位角为所述第一相位角，所述单相电压状态为1；如果所述单相电压确定从暂降恢复，确定所述单相电压幅值为所述单相电压幅值第一值，所述单相电压相位角为所述第一相位角，所述单相电压状态为0。

根据一些实施例，所述第二检测算法包括：对所述电压矢量纵轴分量进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值；对所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第二值进行软锁相控制，确定旋转坐标系的电压矢量d轴分量和第二相位角；对所述电压矢量d轴分量进行低通滤波，得到单相电压幅值第二值；基于所述单相电压幅值第二值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态；基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数。

根据一些实施例，所述对所述电压矢量纵轴分量进行宽频域求导的公式为：

式中，uα2(k)为电压矢量横轴分量第二值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uα2(k-1)是前一时刻的电压矢量横轴分量，uβ(k-1)是前一时刻的的电压矢量纵轴分量，m为相位补偿调节参数，满足0≤m≤1。

根据一些实施例，所述基于所述单相电压幅值第二值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态，包括：所述单相电压幅值第二值小于所述系统额定电压峰值的预设百分比，确定所述单相电压发生暂降。

根据一些实施例，所述基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数，包括：如果所述单相电压未发生暂降，确定单相电压幅值为所述单相电压幅值第二值，单相电压相位角为所述第二相位角，单相电压状态为0；如果所述单相电压确定发生暂降，确定所述单相电压幅值为所述单相电压幅值第二值，所述单相电压相位角为所述第二相位角，单相电压状态为1。

根据一些实施例，所述第三检测算法包括：对所述电压矢量纵轴分量进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值；对所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第二值进行高阶复矢量滤波，确定电压矢量横轴分量的正序基波分量和电压矢量纵轴分量的正序基波分量；基于所述电压矢量横轴分量的正序基波分量和所述电压矢量纵轴分量的正序基波分量，确定单相电压幅值第三值和第三相位角；基于所述单相电压幅值第三值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态；基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数。

根据一些实施例，所述对所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第二值进行高阶复矢量滤波，确定第二电压矢量横轴分量的正序基波分量和电压矢量纵轴分量的正序基波分量，包括：基于所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第二值，构建复矢量及误差复矢量；对所述误差复矢量进行谐振补偿，提取相应频率的正序复矢量和负序复矢量；确定电压矢量横轴分量的正序基波分量和电压矢量纵轴分量的正序基波分量。

根据一些实施例，所述基于所述电压矢量横轴分量的正序基波分量和所述电压矢量纵轴分量的正序基波分量，确定单相电压幅值第三值和第三相位角，公式为：

式中，urm3(k)为单相电压幅值第三值，θ3(k)为第三相位角，uα(k)’为电压矢量横轴分量的正序基波分量，uβ(k)’为电压矢量纵轴分量的正序基波分量。

根据一些实施例，所述基于所述单相电压幅值第三值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态，包括：所述单相电压幅值第三值小于所述系统额定电压峰值的预设百分比，确定所述单相电压发生暂降。

根据一些实施例，所述基于所述单相电压暂降状态，确定所述第三单相电压参数，包括：如果所述单相电压未发生暂降，确定单相电压幅值为所述单相电压幅值第三值，单相电压相位角为所述第三相位角，单相电压状态为0；如果所述单相电压确定发生暂降，确定所述单相电压幅值为所述单相电压幅值第三值，所述单相电压相位角为所述第三相位角，单相电压状态为1。

本申请实施例还提供一种单相电压暂降检测装置，包括采样模块、电压分量确定模块、检测模块、电压参数选择模块，所述采样模块采样单相电压；所述电压分量确定模块利用单相电压构建虚拟三相电压并确定所述三相电压对应的电压矢量纵轴分量；所述检测模块基于所述电压矢量纵轴分量，利用第一检测算法、第二检测算法、第三检测算法中的至少两种进行电压暂降判断，以确定单相电压参数；所述电压参数选择模块在电压暂降发生的不同时间段内，选择各种检测算法的单相电压参数的其中一种作为最终输出的单相电压参数。

根据一些实施例，所述第一检测模块包括常规求导模块、第一计算模块、第一电压暂降判断模块、第一单相电压参数确定模块，所述常规求导模块对所述电压矢量纵轴分量进行常规求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第一值；所述第一计算模块基于所述电压矢量纵轴分量和所述电压矢量横轴分量第一值，确定下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值；基于所述电压矢量纵轴分量，确定电压矢量横轴分量预测值；基于所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第一值、所述电压矢量横轴分量预测值、所述电压矢量纵轴分量预测值，确定单相电压幅值和第一相位角、单相电压幅值预测值和相位角预测值；所述第一电压暂降判断模块基于所述单相电压幅值预测值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态；所述第一单相电压参数确定模块基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数。

根据一些实施例，所述第二检测模块包括宽频域求导模块、软锁相环、滤波器、第二电压暂降判断模块、第二单相电压参数确定模块，所述宽频域求导模块对所述电压矢量纵轴分量进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值；所述软锁相环对所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第二值进行软锁相控制，确定旋转坐标系的电压矢量d轴分量和第二相位角；所述滤波器对所述电压矢量d轴分量进行低通滤波，得到单相电压幅值第二值；所述第二电压暂降判断模块基于所述单相电压幅值第二值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态；所述第二单相电压参数确定模块基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数。

根据一些实施例，所述第三检测模块包括宽频域求导模块、高阶复矢量滤波器、第三计算模块、第三电压暂降判断模块、第三单相电压参数确定模块，所述宽频域求导模块对所述电压矢量纵轴分量进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值；所述高阶复矢量滤波器对所述电压矢量纵轴分量、所述电压矢量横轴分量第二值进行高阶复矢量滤波，确定电压矢量横轴分量的正序基波分量和电压矢量纵轴分量的正序基波分量；所述第三计算模块基于所述电压矢量横轴分量的正序基波分量和所述电压矢量纵轴分量的正序基波分量，确定单相电压幅值第三值和相位角；所述第三电压暂降判断模块基于所述单相电压幅值第三值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态；所述第三单相电压参数确定模块基于所述单相电压暂降状态，确定单相电压参数。

本申请实施例还提供一种动态电压恢复器，包括如上所述的单相电压暂降检测装置。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，当所述程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其中，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。

本申请实施例提供的技术方案，以单相电压扰动量作为检测目标，可应用单相系统和三相系统中，构建虚拟三相系统，快速检测算法确保系统具有很高的检测速度，中速检测算法在满足系统检测速度的同时，输出具有较高精度的检测结果，慢速检测算法可精确构建虚拟三相系统，并从畸变的单相电压中精确提取单相电压基波分量，通过结合快速检测算法、中速检测算法和慢速检测算法的检测结果，检测速度和检测精度同时兼顾了电压暂降检测的快速性和精确性要求。

附图说明

为清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面对实施例所需要使用的附图作简单介绍，显而易见，下面描述中的附图仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之一；

图2是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法示意图之一；

图3是本申请实施例提供的一种改进型高阶复矢量滤波示意图；

图4是本申请实施例提供的一种第n次正序谐波的谐振补偿示意图；

图5是本申请实施例提供的一种第n次负序谐波的谐振补偿示意图；

图6是单相电压中仅含基波分量时三种检测算法检测出的单相电压幅值波形图；

图7是单相电压中包含基波、正序5次、7次谐波时三种检测算法检测出的单相电压幅值波形图；

图8是单相电压中包含基波、正序5次、7次谐波时中速检测算法检测出的单相电压幅值波形的局部放大图。

图9是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之二；

图10是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之三；

图11是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之四；

图12是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测装置功能组成框图；

图13是本申请实施例提供的一种第一检测模块功能组成框图；

图14是本申请实施例提供的一种第二检测模块功能组成框图；

图15是本申请实施例提供的一种第三检测模块功能组成框图；

图16是本申请实施例提供的一种动态电压恢复器功能组成框图。

具体实施方式

下面将结合实施例的附图，对本申请实施例的技术方案清楚、完整地描述，描述的实施例是本申请部分实施例，而非全部实施例。基于实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本申请保护的范围。应理解，本申请权利要求、说明书及附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”用于区别不同对象，而不用于描述特定顺序。

图1是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图，示出了单相电压暂降检测的流程。

如图1所示，在s110中，采样单相电压。

对电网单相电压进行实时采样，获得单相电压的瞬时值，作为单相电压。

如图1所示，在s120中，利用单相电压构建虚拟三相电压并确定三相电压对应的电压矢量纵轴分量。

根据一些实施例，在两相静止αβ坐标系中，利用单相电压构建虚拟三相电压，令单相电压值等于三相电压对应的电压矢量的β轴分量。电压矢量的β轴分量即为电压矢量纵轴分量uβ(k)。

如图1所示，在s130中，基于电压矢量纵轴分量，利用第一检测算法、第二检测算法、第三检测算法三种算法进行电压暂降判断，以确定单相电压参数。

第一检测算法为快速检测算法、第二检测算法为中速检测算法、第三检测算法为慢速检测算法。快速检测算法、中速检测算法、慢速检测算法检测电压暂降的检测速度和抗干扰能力不同。快速检测算法是时域检测算法，可在电网条件比较好的情况下，通过数毫秒检测出电压暂降，而中速检测算法的检测速度是十数毫秒，慢速检测算法的要数十毫秒到数百毫秒的时间。另外，三种方法的检测精度和抗扰能力都不同。

快速检测算法采用直接求导的方式无延时构建虚拟三相电压，进而在若干个采样周期内就检测出电压暂降。但当电网存在谐波时，检测效果较差，且易受电网扰动的影响。

中速检测算法是基于变换域的检测算法。在通过宽频域求导构建完虚拟三相电压后，利用软锁相环+滤波器来提取电压的幅值和相位，其中软锁相环包括有pi控制器。经过pi控制器闭环控制环节和低通滤波器lpf环节后，检测速度易受pi控制器和低通滤波器参数的影响。但中速检测算法可在电网电压存在谐波的情况下，提取出电压幅值和相位。中速检测算法的精度比慢速检测算法略差，但检测速度比慢速检测算法较快，比快速检测算法较慢。

慢速检测算法是基于变换域的检测算法。可以从畸变的电网电压中，提取出基波分量，进而获得精确的电压幅值和相位角。但在电压谐波分量分离的过程中，受不同频次谐波补偿器参数的影响，进入稳定状态时间较长。

快速检测算法基于电压矢量纵轴分量判断电压暂降，确定单相电压参数的过程如图2所示。

对电压矢量纵轴分量常规求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第一值。式中，uα1(k)为电压矢量横轴分量第一值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uβ(k-1)是前一时刻的的电压矢量纵轴分量。

基于电压矢量纵轴分量和电压矢量横轴分量第一值，确定下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，如图2所示。式中，uβp(k+1)为下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，uα1(k)为电压矢量横轴分量第一值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量。

uβp(k+1)＝uβ(k)cos(ωots)+uα1(k)sin(ωots)。

基于电压矢量纵轴分量，确定电压矢量横轴分量预测值。式中，uαp(k)为电压矢量横轴分量预测值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβp(k)为电压矢量纵轴分量预测值，uβp(k-1)为上一时刻的电压矢量纵轴分量预测值。

基于电压矢量纵轴分量uβ(k)、电压矢量横轴分量第一值uα1(k)、电压矢量横轴分量预测值uαp(k)、下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值uβp(k+1)，确定单相电压幅值第一值urm1(k)和第一相位角θ1(k)、单相电压幅值预测值urmp(k)和相位角预测值θp(k)，如图2所示。

其中，基于电压矢量纵轴分量uβ(k)、电压矢量横轴分量第一值uα1(k)，确定单相电压幅值第一值urm1(k)和第一相位角θ1(k)。式中，urm1(k)为单相电压幅值第一值，uα(k)为电压矢量横轴分量第一值，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，θ1(k)为第一相位角。

基于电压矢量横轴分量预测值uαp(k)、电压矢量纵轴分量预测值uβp(k)，确定单相电压幅值预测值和相位角预测值。式中，urmp(k)为单相电压幅值预测值，θp(k)为相位角预测值，uαp(k)为电压矢量横轴分量预测值，uβp(k)为电压矢量纵轴分量预测值。

基于单相电压幅值预测值与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态。单相电压幅值第一值urm(k)小于系统额定电压峰值ug的预设百分比，进行电压扰动观测。根据一些实施例，预设白分比为90％时，即urm(k)<0.9ug时，进行电压扰动观测。预设百分比可以根据实际情况调整，并不以此为限。

在电压扰动观测中，单相电压幅值第一值小于系统额定电压峰值的预设百分比的连续次数达不到预设次数n次，确定单相电压未发生暂降。

在电压扰动观测中，单相电压幅值第一值小于系统额定电压峰值的预设百分比的连续次数达到预设次数n次，确定单相电压发生暂降。

在电压扰动观测中，修正下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值。

uβp(k+1)＝uβp(k)cos(ωots)+uαp(k)sin(ωots)。

再根据以下公式，修正单相电压幅值预测值urmp(k)和相位角预测值θp(k)。

式中，uβp(k+1)为下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值，uαp(k)为电压矢量横轴分量预测值，uβp(k)为电压矢量纵轴分量预测值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期。

当单相电压处于暂降状态时，若电压扰动观测发现urm1(k)>0.9ug，对单相电压进行观测。当电压扰动观测urm1(k)>0.9ug连续次数达到n次后，则认为单相电网电压恢复。

基于单相电压暂降状态，确定第一单相电压参数。

如果单相电压未发生暂降，确定第一单相电压幅值urm1为单相电压幅值第一值urm(k)，第一单相电压相位角θ1为第一相位角θ(k)，单相电压状态sag1为0。如果单相电压有可能暂降，进行电压扰动观测，确定第一单相电压幅值urm1为电压矢量纵轴分量预测值urmp(k)，第一单相电压相位角θ1为相位角预测值θp(k)，单相电压状态sag1为0。如果单相电压确定发生暂降，确定第一单相电压幅值urm1为单相电压幅值第一值urm(k)，第一单相电压相位角θ1为第一相位角θ1(k)，单相电压状态sag1为1。如果单相电压确定从暂降恢复，确定第一单相电压幅值urm1为单相电压幅值第一值urm(k)，第一单相电压相位角θ1为第一相位角θ(k)，单相电压状态sag1为0。

基于电压矢量纵轴分量，利用中速检测算法确定第二单相电压参数。

中速检测算法基于电压矢量纵轴分量判断电压暂降，确定单相电压参数的过程如图2所示。

对电压矢量纵轴分量uβ(k)进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值uα2(k)。

式中，uα2(k)为电压矢量横轴分量第二值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uα2(k-1)是前一时刻的的电压矢量横轴分量，uβ(k-1)是前一时刻的的电压矢量纵轴分量，m为相位补偿调节参数，满足0≤m≤1。

对电压矢量纵轴分量、电压矢量横轴分量第二值进行软锁相控制，确定旋转坐标系的电压矢量d轴分量和第二相位角θ2(k)。对电压矢量d轴分量进行低通滤波，得到单相电压幅值第二值urm2(k)，如图2所示。

基于单相电压幅值第二值urm2(k)与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态。单相电压幅值第二值urm2(k)小于系统额定电压峰值ug的预设百分比，确定单相电压发生暂降。

基于单相电压暂降状态，确定第二单相电压参数。如果单相电压未发生暂降，确定第二单相电压幅值urm2为单相电压幅值第二值urm2(k)，第二单相电压相位角θ2为第二相位角θ2(k)，单相电压状态sag2为0。如果单相电压确定发生暂降，确定第二单相电压幅值urm2为单相电压幅值第二值urm2(k)，第二单相电压相位角θ2为第二相位角θ2(k)，单相电压状态sag2为1。

慢速检测算法基于电压矢量纵轴分量判断电压暂降，确定单相电压参数的过程如图2所示。

对电压矢量纵轴分量uβ(k)进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值uα2(k)，如图2所示。

式中，uα2(k)为电压矢量横轴分量第二值，ωo为单相电压的基波角速度，ts为采样周期，uβ(k)为电压矢量纵轴分量，uα2(k-1)是前一时刻的的电压矢量横轴分量，uβ(k-1)是前一时刻的的电压矢量纵轴分量，m为相位补偿调节参数，满足0≤m≤1。

对电压矢量纵轴分量uβ(k)、电压矢量横轴分量第二值uα2(k)进行高阶复矢量滤波，确定电压矢量横轴分量的正序基波分量uα(k)’和电压矢量纵轴分量的正序基波分量uβ(k)’。如图3所示，图3是本申请实施例提供的一种改进型高阶复矢量滤波示意图。

基于电压矢量纵轴分量uβ(k)、电压矢量横轴分量第二值uα2(k)，构建复矢量uαβ＝uα+juβ，以及误差复矢量eαβ＝eα+jeβ＝(uα-uα_sum)+j(uβ-uβ_sum)。

式中，uα⁺ⁱ、uβ⁺ⁱ分别为第i次谐波正序电压的α轴分量和β轴分量，uα^-i、uβ^-i分别为第i次谐波负序电压的α轴分量和β轴分量。

对误差复矢量进行谐振补偿，提取相应频率的正序复矢量和负序复矢量，如图4、5所示，图4是本申请实施例提供的一种第n次正序谐波的谐振补偿示意图，图5是本申请实施例提供的一种第n次负序谐波的谐振补偿示意图。

误差复矢量eαβ在进入第n次谐振补偿器之前，先将其实部eα缩小n倍。经过谐振补偿器后，将其输出结果的实部uαn^±放大n倍后赋值给uα^±n；对其虚部eβ不作处理，直接将谐振补偿器输出结果的虚部uβn^±赋给uβ^±n。其中，提取n为1时，实部uαn^±的正序基波分量uα(k)’和虚部uβn^±的正序基波分量uβ(k)’。

第n次正序谐振补偿器的传递函数r+n(s)和第n次负序谐振补偿器的传递函数r-n(s)如下式所示。式中，ωc为滤波器的截止频率。

基于电压矢量横轴分量的正序基波分量uα(k)’和电压矢量纵轴分量的正序基波分量uβ(k)’，确定单相电压幅值第三值urm3(k)和第三相位角θ3(k)。

式中，urm3(k)为单相电压幅值第三值，θ3(k)为第三相位角，uα(k)’为电压矢量横轴分量的正序基波分量，uβ(k)’为电压矢量纵轴分量的正序基波分量。

基于单相电压幅值第三值urm3(k)与系统额定电压峰值预设百分比的关系，判断单相电压暂降状态。单相电压幅值第三值urm3(k)小于系统额定电压峰值ug的预设百分比，确定单相电压发生暂降。

基于单相电压暂降状态，确定第三单相电压参数。如果单相电压未发生暂降，确定第三单相电压幅值urm3为单相电压幅值第三值urm3(k)，第三单相电压相位角θ3为第三相位角θ3(k)，单相电压状态sag3为0。单相电压确定发生暂降，确定第三单相电压幅值urm3为单相电压幅值第三值urm3(k)，第三单相电压相位角θ3为第三相位角θ3(k)，单相电压状态sag3为1。

如图1所示，在s140中，在电压暂降发生的不同时间段内，选择第一单相电压参数、第二单相电压参数和第三单相电压参数的一种作为最终输出的单相电压参数，包括单相电压幅值urm、单相电压相位角θ、单相电压状态sag。

在电压暂降发生的初始阶段，将第一单相电压参数作为最终输出的单相电压参数。检测到第一单相电压参数中单相电压状态连续预设次数n次发生变化或在电压暂降发生第一预设时段后，将第二单相电压参数作为最终输出的单相电压参数。根据一些实施例，第一预设时段可以根据仿真结果设置，以中速检测算法的结果进入稳态值的时间为主要参考，例如可以设置为40ms，并不以此为限。

在电压暂降发生第二预设时段后，将第三单相参数作为最终输出的单相电压参数。根据一些实施例，第二预设时段可以根据仿真结果设置，以慢速检测算法的结果进入稳态值的时间为主要参考，例如可以设置为300ms，但并不以此为限。

当待检测的单相电网电压中仅有基波分量、电压幅值为311v、基波角频率为100π时，单相电压幅值在t＝1s时跌落到62.2v，三种检测算法检测出的电压幅值波形如图6所示，图6是单相电压中仅含基波分量时三种检测算法检测出的单相电压幅值波形图，横坐标为时间，s，纵坐标为单相电压，v。第一检测算法的电压暂降检测时间为1ms，第二检测算法的电压暂降检测时间为6ms，第三检测算法的电压暂降检测时间为10ms。

当待检测的单相电网电压中包含幅值为311v的基波分量、幅值为20v的正序5次谐波、幅值为40v的正序7次谐波时，单相电压基波幅值在t＝1s时跌落到62.2v，三种检测算法检测出的电压幅值波形如图7和图8所示，图7是单相电压中包含基波、正序5次、7次谐波时三种检测算法检测出的单相电压幅值波形图，图8是单相电压中包含基波、正序5次、7次谐波时中速检测算法检测出的单相电压幅值波形的局部放大图。快速检测算法受单相电压中谐波分量的影响，检测出的电压幅值波动很大，无法用来判断系统是否出现电压暂降。中速检测算法可在10ms内检测出系统的电压暂降，但输出的检测结果中存在幅值波动。慢速检测算法的电压暂降检测时间为300ms，但输出检测结果的精度与仅含基波分量时相同。

本实施例提供的技术方案，以单相电压扰动量作为检测目标，可应用单相系统和三相系统中，构建虚拟三相系统，快速检测算法确保系统具有很高的检测速度，中速检测算法在满足系统检测速度的同时，输出具有较高精度的检测结果，慢速检测算法可精确构建虚拟三相系统，并从畸变的单相电压中精确提取单相电压基波分量，通过结合快速检测算法、中速检测算法和慢速检测算法的检测结果，检测速度和检测精度同时兼顾了电压暂降检测的快速性和精确性要求。

图9是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之二，示出了单相电压暂降检测的流程。

如图9所示，在s210中，采样单相电压。

对电网单相电压进行实时采样，获得单相电压的瞬时值，作为单相电压。

如图9所示，在s220中，利用单相电压构建虚拟三相电压并确定三相电压对应的电压矢量纵轴分量。

根据一些实施例，在静止αβ坐标系中，利用单相电压构建虚拟三相电压，令单相电压值等于三相电压对应的电压矢量的β轴分量。电压矢量的β轴分量即为电压矢量纵轴分量uβ(k)。

如图9所示，在s230中，基于电压矢量纵轴分量，利用第一检测算法、第二检测算法确定单相电压参数。

第一检测算法为快速检测算法。第二检测算法为中速检测算法。快速检测算法、中速检测算法与上述实施例相同，不再赘述。快速检测算法输出第一单相电压参数。中速检测算法输出第二单相电压参数。

如图9所示，在s240中，在电压暂降发生的不同时间段内，选择第一单相电压参数、第二单相电压参数的一种作为最终输出的单相电压参数。

在电压暂降发生的初始阶段，将第一单相电压参数作为最终输出的单相电压参数。

检测到第一单相电压参数中单相电压状态连续预设次数n次发生变化或在电压暂降发生第一预设时段后，将第二单相电压参数作为最终输出的单相电压参数。根据一些实施例，第一预设时段可以设置为40ms，但并不以此为限。

当待检测的单相电网电压中仅有基波分量，如图6所示。第一检测算法的电压暂降检测时间为1ms，第二检测算法的电压暂降检测时间为6ms。

当待检测的单相电网电压中包含幅值为311v的基波分量、幅值为20v的正序5次谐波、幅值为40v的正序7次谐波时，如图7和图8所示，快速检测算法受单相电压中谐波分量的影响，检测出的电压幅值波动很大，无法用来判断系统是否出现电压暂降。中速检测算法可在10ms内检测出系统的电压暂降，但输出的检测结果中存在幅值波动。

本实施例提供的技术方案，可应用在检测速度要求高，检测精度要求不太高的单相系统和三相系统中，快速检测算法确保系统具有很高的检测速度，中速检测算法在满足系统检测速度的同时，输出具有较高精度的检测结果，通过结合快速检测算法、中速检测算法的检测结果，检测速度和检测精度同时兼顾了电压暂降检测的快速性和精确性要求。

图10是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之三，示出了单相电压暂降检测的流程。

如图10所示，在s310中，采样单相电压。

对电网单相电压进行实时采样，获得单相电压的瞬时值，作为单相电压。

如图10所示，在s320中，利用单相电压构建虚拟三相电压并确定三相电压对应的电压矢量纵轴分量。

根据一些实施例，在静止αβ坐标系中，利用单相电压构建虚拟三相电压，令单相电压值等于三相电压对应的电压矢量的β轴分量。电压矢量的β轴分量即为电压矢量纵轴分量uβ(k)。

如图10所示，在s330中，基于电压矢量纵轴分量，利用第一检测算法、第三检测算法确定单相电压参数。

第一检测算法为快速检测算法。第三检测算法为慢速检测算法。快速检测算法、慢速检测算法与上述实施例相同，不再赘述。快速检测算法输出第一单相电压参数。慢速检测算法输出第三单相电压参数。

如图10所示，在s340中，在电压暂降发生的不同时间段内，选择第一单相电压参数、第三单相电压参数的一种作为最终输出的单相电压参数。

在电压暂降发生的初始阶段，将第一单相电压参数作为最终输出的单相电压参数。

在电压暂降发生第二预设时段后，将第三单相参数作为最终输出的单相电压参数。根据一些实施例，第二预设时段可以设置为300ms，但并不以此为限。

当待检测的单相电网电压中仅有基波分量，如图6所示。快速检测算法的电压暂降检测时间为1ms，慢速检测算法的电压暂降检测时间为10ms。

当待检测的单相电网电压中包含幅值为311v的基波分量、幅值为20v的正序5次谐波、幅值为40v的正序7次谐波时，快速检测算法受单相电压中谐波分量的影响，检测出的电压幅值波动很大，无法用来判断系统是否出现电压暂降。慢速检测算法的电压暂降检测时间为300ms，但输出检测结果的精度与仅含基波分量时相同。

本实施例提供的技术方案，可应用在检测速度要求高、检测精度要求高、过度时间短的单相系统和三相系统中，快速检测算法确保系统具有很高的检测速度，慢速检测算法可精确构建虚拟三相系统，并从畸变的单相电压中精确提取单相电压基波分量，通过结合快速检测算法和慢速检测算法的检测结果，检测速度和检测精度同时兼顾了电压暂降检测的快速性和精确性要求。

图11是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测方法流程示意图之四，示出了单相电压暂降检测的流程。

如图11所示，在s410中，采样单相电压。

对电网单相电压进行实时采样，获得单相电压的瞬时值，作为单相电压。

如图11所示，在s420中，利用单相电压构建虚拟三相电压并确定三相电压对应的电压矢量纵轴分量。

根据一些实施例，在静止αβ坐标系中，利用单相电压构建虚拟三相电压，令单相电压值等于三相电压对应的电压矢量的β轴分量。电压矢量的β轴分量即为电压矢量纵轴分量uβ(k)。

如图11所示，在s430中，基于电压矢量纵轴分量，利用第二检测算法、第三检测算法确定第一单相电压参数。

第二检测算法为中速检测算法。第三检测算法为慢速检测算法。中速检测算法、慢速检测算法与上述实施例相同，不再赘述。中速检测算法输出第二单相电压参数。慢速检测算法输出第三单相电压参数。

如图11所示，在s440中，在电压暂降发生的不同时间段内，选择第二单相电压参数、第三单相电压参数的其中一种作为最终输出的单相电压参数。

在电压暂降发生第一预设时段后，将第二单相电压参数作为最终输出的单相电压参数。根据一些实施例，第一预设时段可以设置为40ms，但并不以此为限。

在电压暂降发生第二预设时段后，将第三单相参数作为最终输出的单相电压参数。根据一些实施例，第二预设时段可以设置为300ms，但并不以此为限。

当待检测的单相电网电压中仅有基波分量，如图6所示。中速检测算法的电压暂降检测时间为6ms，慢速检测算法的电压暂降检测时间为10ms。

当待检测的单相电网电压中包含幅值为311v的基波分量、幅值为20v的正序5次谐波、幅值为40v的正序7次谐波时，如图7和图8所示。中速检测算法可在10ms内检测出系统的电压暂降，但输出的检测结果中存在幅值波动。慢速检测算法的电压暂降检测时间为300ms，但输出检测结果的精度与仅含基波分量时相同。

本实施例提供的技术方案，可应用在检测速度要求不太高、检测精度要求高的单相系统和三相系统中，中速检测算法在满足系统检测速度的同时，输出具有较高精度的检测结果，慢速检测算法可精确构建虚拟三相系统，并从畸变的单相电压中精确确提取单相电压基波分量，通过结合中速检测算法和慢速检测算法的检测结果，检测速度和检测精度同时兼顾了电压暂降检测的快速性和精确性要求。

需要说明的是，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

上述方法可以应用于一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，当程序被处理器执行时，使得处理器执行上述所述的方法。

图12是本申请实施例提供的一种单相电压暂降检测装置功能组成框图。

如图12所示，单相电压暂降检测装置100包括采样模块10、分量确定模块20、检测模块30、电压确定模块40。

根据一些实施例，采样模块10采样单相电压。电压分量确定模块20利用单相电压构建虚拟三相电压并确定三相电压对应的电压矢量纵轴分量。检测模块30基于电压矢量纵轴分量，利用第一检测算法、第二检测算法、第三检测算法中的至少两种进行电压暂降判断，以确定单相电压参数。第一检测算法为快速检测算法、第二检测算法为中速检测算法、第三检测算法为慢速检测算法。电压参数选择模块40在电压暂降发生的不同时间段内，选择各种检测算法的单相电压参数的其中一种作为最终输出的单相电压参数。

检测模块30包括第一检测模块31、第二检测模块32、第三检测模块33。第一检测模块31、第二检测模块32、第三检测模块33检测电压暂降的检测速度和抗干扰能力不同。

图13是本申请实施例提供的一种第一检测模块功能组成框图。

如图13所示，第一检测模块31包括常规求导模块311、第一计算模块312、第一电压暂降判断模块313、第一单相电压参数确定模块314。

根据一些实施例，常规求导模块311对电压矢量纵轴分量进行常规求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第一值。第一计算模块312基于电压矢量纵轴分量和电压矢量横轴分量第一值，确定下一时刻的电压矢量纵轴分量预测值；基于电压矢量纵轴分量，确定电压矢量横轴分量预测值；基于电压矢量纵轴分量、电压矢量横轴分量第一值、电压矢量横轴分量预测值、电压矢量纵轴分量预测值，确定单相电压幅值和第一相位角、单相电压幅值预测值和相位角预测值。第一电压暂降判断模块313基于单相电压幅值预测值与系统额定电压峰值的关系，判断单相电压暂降状态。第一单相电压参数确定模块314基于单相电压暂降状态，确定第一单相电压参数。

图14是本申请实施例提供的一种第二检测模块功能组成框图。

如图14所示，第二检测模块32包括宽频域求导模块321、软锁相环322、滤波器323、第二电压暂降判断模块324、第二单相电压参数确定模块325。

根据一些实施例，宽频域求导模块321对电压矢量纵轴分量进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值。软锁相环322对电压矢量纵轴分量、电压矢量横轴分量第二值进行软锁相控制，确定旋转坐标系的电压矢量d轴分量和第二相位角。滤波器323对电压矢量d轴分量进行低通滤波，得到单相电压幅值第二值。第二电压暂降判断模块324基于单相电压幅值第二值与系统额定电压峰值的关系，判断单相电压暂降状态。第二单相电压参数确定模块325基于单相电压暂降状态，确定第二单相电压参数。

图15是本申请实施例提供的一种第三检测模块功能组成框图。

如图15所示，第三检测模块33包括宽频域求导模块331、高阶复矢量滤波器332、第三计算模块333、第三电压暂降判断模块334、第三单相电压参数确定模块335。

根据一些实施例，宽频域求导模块331对电压矢量纵轴分量进行宽频域求导，确定在两相静止坐标系中的电压矢量横轴分量第二值。高阶复矢量滤波器332对电压矢量纵轴分量、电压矢量横轴分量第二值进行高阶复矢量滤波，确定电压矢量横轴分量的正序基波分量和电压矢量纵轴分量的正序基波分量。第三计算模块333基于电压矢量横轴分量的正序基波分量和电压矢量纵轴分量的正序基波分量，确定单相电压幅值第三值和相位角。第三电压暂降判断模块334基于单相电压幅值第三值与系统额定电压峰值的关系，判断单相电压暂降状态。第三单相电压参数确定模块335基于单相电压暂降状态，确定第三单相电压参数。

图16是本申请实施例提供的一种动态电压恢复器功能组成框图。

如图16所示，动态电压恢复器1000包括单相电压暂降检测装置100。

应该理解，上述的装置实施例仅是示意性的。例如，上述实施例中所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如，多个单元、模块或组件可以结合，或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略或不执行。所述集成的单元/模块如果以软件程序模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储器中。存储器包括：u盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明仅用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。同时，本领域技术人员依据本申请的思想，基于本申请的具体实施方式及应用范围上做出的改变或变形之处，都属于本申请保护的范围。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。