CN102338833B - 一种市电异常的快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种市电异常的快速检测方法及装置，该装置将市电送采样模块进行采样并整流，获取市电电压绝对值信号，然后将市电采样信号送到数据采集处理器，数据采集处理器采集采样模块的输出信号并进行分析判断，输出市电状态信号送逻辑执行模块，若市电状态信号异常，逻辑执行模块发出声光报警，同时执行相关操作。该数据处理方法是利用市电正弦波的特点和能量最大利用率来判断市电是否发生过高压异常、过低压异常、过零点异常、能量异常、幅值异常。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，特别涉及一种市电异常的快速检测方法及装置。
背景技术
随着信息技术的快速发展，UPS***（不间断电源***）在金融、保险、税务、通信、国防等领域的应用越来越广泛，一些以往占市场比重不大的行业如制造业、交通业、能源业等对不间断电源的需求呈现出快速增长的势头，特别是制造业中，中小企业的大规模崛起，更成为带动不间断电源市场增长的新动力源泉，不间断电源的发展潜力还是非常巨大的。为了保证作为后备电源的不间断电源***的节能和高可靠性，大功率UPS应用场合需要UPS运行在经济运行模式，在该经济运行模式下，UPS处在旁路输出，因此需要对市电的旁路输入进行快速的异常检测，以便UPS能够快速切换到逆变输出运行模式，保证对后级负载的不间断输出。同时交流电也广泛应用于商业住宅、工业、国防等众多领域，越是高端领域其***与设备对于电网的要求就越高，以避免电网对设备造成损坏或数据信息传送丢失、错误。
现有的市电异常判断方法主要三种：
其一：是利用市电的有效值进行计算，运用有效值进行判断市电是否异常。这种方式存在有如下的不足：市电有效值至少需要半个周期才能计算获得，这样市电异常检测时间必然大于半个市电周期。
其二：是通过设置市电波形的包络线来判断市电波形是否异常。这种方式存在有如下的不足：1、由于市电波形是正弦波，对其设置上下包络线比 较困难；2、该方法需要比较准确知道市电的频率，但是市电频率的测量是滞后一个周期的，一次在市电频率发生突变时，会出现无检测，因此在市电频率存在频繁变化的场合这种方法就不能适用。
其三：是通过设置某个电压点，判断小于该电压点的时间来判断市电波形是否异常。这种方式存在如下的不足：1、由于市电波形是正弦波，在波形的过零需要较长的判断时间，这样往往无法实现快速判断的目的。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种市电异常的快速检测方法及装置，它解决了传统的检测方法所存在的不足，对市电供应检测快速、准确。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是：一种市电异常的快速检测方法及装置，是将市电送采样模块进行采样并整流，获取市电电压绝对值信号，然后将市电采样信号送到数据采集处理器进行判断，数据采集处理器采集采样模块输出的信号并进行处理输出市电状态信号，该信号送逻辑执行模块；
其中数据采集处理器的数据处理方法是采用软件处理方式，用以判断市电是否异常。市电经过采样模块后，获取市电电压绝对值波形，数据采集处理器采集该波形，以一个周期的市电电压波形为例，参见附图2，对一个周期的市电电压绝对值波形，定V1、V2和V3三条线将波形划分为4个区，V1以上为I区，V1与V2之间为Ⅱ区，V2与V3之间为Ⅲ区，V3以下为Ⅳ区，其中V1线为市电高压检测线，V3线为市电低压检测线，V2线为市电能量检测线，A1为0～π/2区间的所述市电电压绝对值波形与V2线的交点，A4为π/2～π区间的所述市电电压绝对值波 形与V2线的交点，A7为π～3π/2区间的所述市电电压绝对值波形与V2线的交点，因为在0～A1区间或A4～π区间内，市电幅值较小，时间也较短，市电在该区域能量较小，而在A1～A4区间，市电幅值较大，时间也较长，市电在该区域能量较大，CPU通过检测落在各区间的采集点数来判断市电是否异常。
数据采集处理器在设计时保持每个周期内总的CPU采集点数n不变，然后根据市电波形上个周期检测频率调整CPU采集频率即采集时间间隔，因此CPU会根据输入频率的变化及时调整采集点的时间间隔，从而使得频率在允许变化范围内对市电异常检测的准确性不产生影响。
市电异常检测分5种情况，参见附图2：
市电高端检测：CPU采集市电电压绝对值波形，若在I区内连续采集点数超过设计值，则市电高压异常；
市电低端检测：CPU采集市电电压绝对值波形，若在Ⅳ区内连续采集点数超过设计值，则市电低压异常；
市电能量检测：CPU采集A1～A4波形，采得的落于I区与Ⅱ区的点的总数少于设计值，则市电能量异常；
市电过零检测：CPU采集A4～A7波形，采得的落于Ⅲ区与Ⅳ区的点的总数超过设计值，则市电能量异常，落于Ⅳ区的点数≤0，则市电过零点异常；
市电有效值检测：在半个波形周期内判断市电有效值，如果市电有效值超出设计允许范围，则市电幅值异常。
本技术方案与背景技术相比：本方法充分利用市电正弦波的特点和能量最大利用率判断市电是否发生异常，因此克服了背景技术所存在的不足，并具有如下优点：1、实验表明，本方法适用于工业应用的不同场合，对市电异常检测十分有效；2、本方法对频率不敏感，适用于不同频 率和幅值的***。
附图说明：
图1：为本发明的结构框图；
图2：为本发明的市电异常检测示意图；
图3：为本发明的市电异常检测流程图。
具体实施方式：
如图1、2、3：利用90个灯珠的吸顶灯。
实施例，请参见附图1所示的结构框图，本发明将市电送采样模块进行采样并整流，获取市电电压绝对值信号，然后将市电采样信号送到数据采集处理器进行判断，数据采集处理器采集采样模块输出的信号并进行处理输出市电状态信号，该信号送逻辑执行模块。
其中数据采集处理器的数据处理方法是采用软件处理方式，用以判断市电是否异常。市电经过采样模块后，获取市电电压绝对值波形，数据采集处理器采集该波形，以一个周期的市电电压波形为例，参见附图2，对一个周期的市电电压绝对值波形，定V1(7/8高度)、V2(5/8高度)和V3(1/8高度)三条线将波形划分为4个区，为V1以上为I区，V1与V2之间为Ⅱ区，V2与V3之间为Ⅲ区，V3以下为Ⅳ区，其中V1线为市电高压检测线，V3线为市电低压检测线，V2线为市电能量检测线，因为在0～A1区间或A4～π区间内，市电幅值较小，时间也较短，市电在该区域能量较小，而在A1～A4区间，市电幅值较大，时间也较长，市电在该区域能量较大，数据采集处理器的检测流程参见附图3。
数据采集处理器在设计时保持每个周期内总的CPU采集点数n不变，然后根据市电波形上个周期检测频率调整CPU采集频率即采集时间间隔， 因此CPU会根据输入频率的变化及时调整采集点的时间间隔，从而使得频率在允许变化范围内对市电异常检测的准确性不产生影响。
市电异常检测分5种情况，参见附图2：
市电高端检测：CPU采集市电电压绝对值波形，在市电正常情况下，在I区内连续采集点数≤市电高端A2～A3区间的点数n1点，若在I区内连续采集点数＞n1，则市电高压异常；
市电低端检测：CPU采集市电电压绝对值波形，在市电正常情况下，在Ⅳ区内连续采集点数≤市电低端A5～A6区间的点数n2点，若在Ⅳ区内连续采集点数＞n2，则市电低压异常；
市电能量检测：CPU采集A1～A4波形，在市电正常情况下，采得的落于I区与Ⅱ区的点的总数为n3，若在A1～A4区内采得的落于I区与Ⅱ区的点的总数＜n3，则市电能量异常；
市电过零检测：CPU采集A4～A7波形，在市电正常情况下，采得的落于Ⅲ区与Ⅳ区的点的总数为n4，若在A4～A7区内采得的落于Ⅲ区与Ⅳ区的点的总数＞n4，则市电能量异常，若在A4～A7区内采得的落于Ⅳ区的点数≤0，则市电过零点异常；
市电有效值检测：在半个波形周期内判断市电有效值，如果市电有效值超出设计允许范围，则市电幅值异常。
当数据采集处理器检测市电出现以上任何一种异常状态时，即发送异常信号给逻辑执行模块，发出声光报警，并执行相关操作；若检测市电正常则进入下一周期的市电检测。
对于不同的配电***，该数据处理方法同样适用，对于不同的市电频率则调整CPU采集点数n和判断值n1、n2、n3、n4，对于不同的市电幅值则调整V1、V2、V3值。
本方法充分利用市电正弦波的特点和能量最大利用率判断市电是否 发生异常，因此克服了背景技术所存在的不足，并具有如下优点：1、实验表明，本方法适用于工业应用的不同场合，对市电异常检测十分有效；2、本方法对频率不敏感，适用于不同频率和幅值的***。
显然，本发明的上述实施例仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种市电异常的快速检测方法，将市电送采样模块进行采样并整流，获取市电电压绝对值信号，然后将市电采样信号送到数据采集处理器进行判断，数据采集处理器采集采样模块输出的信号并进行处理输出市电状态信号，该信号送逻辑执行模块，其特征在于：所述的数据采集处理器的数据处理方法是采用软件处理方式判断市电是否异常；
该数据处理方法包括：
步骤S01，对一个周期的市电电压绝对值波形，定V1、V2和V3三条线将波形划分为4个区，V1以上为I区，V1与V2之间为Ⅱ区，V2与V3之间为Ⅲ区，V3以下为Ⅳ区，其中V1线为市电高压检测线，V3线为市电低压检测线，V2线为市电能量检测线，A1为0～π/2区间的所述市电电压绝对值波形与V2线的交点，A4为π/2～π区间的所述市电电压绝对值波形与V2线的交点，A7为π～3π/2区间的所述市电电压绝对值波形与V2线的交点；
步骤S02，在设计时保持每个周期内总的CPU采集点数n不变，然后根据市电波形上个周期检测频率调整CPU采集频率；
步骤S03，市电状态异常检测判断分5种情况，(1)市电高端检测：CPU采集市电电压绝对值波形，若在I区内连续采集点数超过设计值，则市电高压异常；(2)市电低端检测：CPU采集市电电压绝对值波形，若在Ⅳ区内连续采集点数超过设计值，则市电低压异常；(3)市电能量检测：CPU采集A1～A4波形，采得的落于I区与Ⅱ区的点的总数少于设计值，则市电能量异常；(4)市电过零检测：CPU采集A4～A7波形，采得的落于Ⅲ区与Ⅳ区的点的总数超过设计值，则市电能量异常，落于Ⅳ区的点数≤0，则市电过零点异常；(5)市电有效值检测：在半个波形周期内判断市电有效值，如果市电有效值超出设计允许范围，则市电幅值异常；
步骤S04，若市电出现以上任何一种异常状态时，即发送异常信号给 逻辑执行模块，发出声光报警，同时执行相关操作；若检测市电正常则进入下一周期的市电检测。
2.根据权利要求1所述的一种市电异常的快速检测方法，其特征在于：适用于不同的配电***，对于不同的市电频率则调整总的CPU采集点数n和各状态判断值，对于不同的市电幅值则调整V1、V2、V3值。
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