CN107271753B - 电压闪变检测方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电压闪变检测方法及装置。应用于数字式闪变检测仪,数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述方法包括:对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值。根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。由此,简化了电压闪变检测过程,计算量小,可快速获得电压闪变检测结果,提高了检测效率及测量精度,减少了检测误差,具有很好的工程应用及理论分析前景。
Description
技术领域
本发明涉及电压检测技术领域,具体而言,涉及一种电压闪变检测方法及装置。
背景技术
以风力发电、光伏发电为代表的新能源并网发电已经成为新型电力***不可阻挡的发展趋势。太阳能、风能这类可再生能源的输出功率具有较强的波动性,容易造成电网公共连接点处的电压波动与闪变。而电压闪变现象会对人们的生活和工作造成危害。照明光源的闪烁会让人们的视觉产生疲劳,对人的眼睛产生损害。电压闪变影响电动机的正常运行,影响企业的工作效率。
目前,国际上常用的电压波动检测方法主要有平方检测法、整流检测法和有效值检测法。整流检测法和有效值检测法的数字化实现较为困难,不能有效的对突变的、非平稳的电压闪变包络信号进行检测。
我国电压闪变检测一般采用IEC推荐的平方检测法,IEC推荐的平方检测法是以模拟方式规定的,对各环节没有明确的实现方法,无法进行实际的数值计算,应用时需要依据IEC闪变测量原理对各环节数字滤波器进行设计。
在现有技术中,常利用数字式闪变仪进行数值计算,但计算过程繁琐,测量误差较大。
发明内容
为了克服现有技术中的上述不足,本发明所要解决的技术问题是提供一种电压闪变检测方法及装置,其简化了电压闪变检测过程,计算量小,可快速获得电压闪变检测结果,提高了检测效率,减少了检测误差。
本发明的第一目的在于提供一种电压闪变检测方法,应用于数字式闪变检测仪,所述数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述方法包括:
对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值;
根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。
本发明的第二目的在于一种电压闪变检测装置,应用于数字式闪变检测仪,所述数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述装置包括:
检测计算模块,用于对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值;
计算处理模块,用于根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。
相对于现有技术而言,本发明具有以下有益效果:
本发明提供一种电压闪变检测方法及装置。应用于数字式闪变检测仪,所述数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述方法包括:对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值。根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。由此,简化了电压闪变检测过程,计算量小,可快速获得电压闪变检测结果,提高了检测效率及测量精度,减少了检测误差,具有很好的工程应用及理论分析前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1是本发明较佳实施例提供的数字式闪变检测仪的方框示意图。
图2是本发明第一实施例提供的电压闪变检测方法的步骤流程图之一。
图3是本发明第一实施例提供的电压闪变检测方法的步骤流程图之二。
图4是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S110的子步骤流程图。
图5是本发明第一实施例提供的图4所示的子步骤S111的子步骤流程图。
图6是本发明第一实施例提供的图2所示的步骤S120的子步骤流程图。
图7是本发明第一实施例提供的图2所示的步骤S130的子步骤流程图。
图8为本发明第二实施例提供的电压闪变检测装置的功能模块图。
图标:100-数字式闪变检测仪;110-存储器;120-处理器;200-电压闪变检测装置;210-检测计算模块;220-计算处理模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1,图1是本发明较佳实施例提供的数字式闪变检测仪100的方框示意图。所述数字式闪变检测仪100包括存储器110、电压闪变检测装置200及处理器120。
所述存储器110及处理器120相互之间直接或间接地电性连接,以实现数据的传输或交互。例如,这些元件相互之间可通过一条或多条通信总线或信号线实现电性连接。存储器110中存储有电压闪变检测装置200,所述电压闪变检测装置200包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器110中的软件功能模块,所述处理器120通过运行存储在存储器110内的软件程序以及模块,从而执行各种功能应用以及数据处理。
其中,所述存储器110可以是,但不限于,随机存取存储器(Random AccessMemory,RAM),只读存储器(Read Only Memory,ROM),可编程只读存储器(ProgrammableRead-Only Memory,PROM),可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-OnlyMemory,EPROM),电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-OnlyMemory,EEPROM)等。其中,存储器110用于存储程序,所述处理器120在接收到执行指令后,执行所述程序。进一步地,上述存储器110内的软件程序以及模块还可包括操作***,其可包括各种用于管理***任务(例如内存管理、存储设备控制、电源管理等)的软件组件和/或驱动,并可与各种硬件或软件组件相互通信,从而提供其他软件组件的运行环境。
所述处理器120可以是一种集成电路芯片,具有信号的处理能力。上述的处理器120可以是通用处理器,包括中央处理器(Central Processing Unit,CPU)、网络处理器(Network Processor,NP)等。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
可以理解,图1所述的结构仅为示意,数字式闪变检测仪100还可包括比图1中所示更多或者更少的组件,或者具有与图1所示不同的配置。图1中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
第一实施例
请参照图2,图2是本发明第一实施例提供的电压闪变检测方法的步骤流程图之一。所述方法应用于数字式闪变检测仪100,所述数字式闪变检测仪100中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表。下面对电压闪变检测方法的具体流程进行详细阐述。
步骤S120,对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值。
步骤S130,根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。
请参照图3,图3是本发明第一实施例提供的电压闪变检测方法的步骤流程图之二。所述方法还包括:
步骤S110,对多个不同的单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照表。
在本实施例中,为了建立调幅波频率与电压波动值的对照表,需要针对多个不同的调幅波频率,进行多次的单一调幅波频率的电压信号情况检测。
请参照图4,图4是本发明第一实施例提供的图3所示的步骤S110的子步骤流程图。所述步骤S110包括子步骤S111及子步骤S112。
子步骤S111,分别对每个单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对所述电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照关系。
请参照图5,图5是本发明第一实施例提供的图4所示的子步骤S111的子步骤流程图。所述子步骤S111包括子步骤S1110、子步骤S1111及子步骤S1112。
子步骤S1110,在每次对单一调幅波频率的电压信号进行检测时,按照预设采样时间间隔在预设周期内对当前检测的调幅波频率的电压信号进行采集,并对采集的电压信号进行方均根值计算得到方均根序列。
在本实施例中,采集的电压信号是在新能源并网处采集的电压信号,所述新能源并网处是指光伏或风电与电网的连接位置处。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100按照预设采样时间间隔(比如,20ms)在预设周期(比如,10s)内对当前检测的调幅波频率的电压信号进行采集,并对采集到的每个电压信号进行初步处理,得到电压信号瞬时值:
u(t)=A(1+mcos2πfm)cos2πfst
所述数字式闪变检测仪100对电压信号瞬时值进行方均根值(RMS,Root MeanSquare)计算得到方均根序列(比如,y(t)),所述方均根序列y(t)的表达式如下:
在本实施例中,方均根(RMS)又称均方根,是定义交流电(Alternating Current,AC)有效电压或电流的一种最普遍的数学方法。计算顺序为先平方,接着求平均,最后开平方。
子步骤S1111,根据动态向量法对所述方均根序列进行傅里叶变换,得到动态向量。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100采用动态向量法求取方均根序列y(t)经过傅里叶变换后的结果,得到y(t)经过傅里叶变换后的第K次输出值,即y(t)的第k阶动态向量,表达式如下:
子步骤S1112,将所述动态向量带入到预设公式中进行计算,得到所述调幅波频率对应的电压波动值。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100将所述动态向量带入到预设公式中进行计算,可得到在当前检测的单一调幅波频率下,使得瞬时闪变严重指标S=1的RMS电压波动值ΔUrms。其中,电压波动引起照度波动对人的主观视觉反应称为瞬时闪变视感度,通常以闪变觉察率为50%作为瞬时闪变视感度的衡量单位,即瞬时闪变视感度S=1。
在本实施例中,所述预设公式可以是以直流分量(0阶动态向量)为基准值得到的频率幅值相对值,其中,所述频率幅值相对值是在当前检测的单一调幅波频率下,使S=1时所对应的RMS波动值ΔUrms的一半。计算公式如下:
其中,wm.i=2πfi为第i个调幅波的角频率,分母<y>0表示第0阶动态向量,即y(t)经过傅里叶变换后的直流分量。<y>fi/0.1中的fi表示傅里叶变换后的闪变频率,由于基波频率为0.1Hz,即<y>k=<y>fi/0.1。
在本实施例中,通过对上述公式中第一个等号左右两边的式子进行计算,可得到频率幅值相对值将频率幅值相对值乘以2可得到Bfi,Bfi为调幅波频率为fi时使得S=1的RMS电压波动值(即,ΔUrms)。由此,可得到当前的调幅波频率与电压波动值的对照关系。
在本实施例中,本方案采用动态向量法进行新能源并网电压闪变分析,给出了具体的解析表达式,为数字式闪变检测研究提供了新的方向。
子步骤S112,根据得到的多个调幅波频率与电压波动值的对照关系生成并存储调幅波频率与电压波动值的对照表。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100根据得到的多个调幅波频率与电压波动值的对照关系生成调幅波频率与电压波动值的对照表并进行存储。基于上述描述,所述调幅波频率与电压波动值的对照表可以是调幅波频率(f)与RMS电压波动值(ΔUrms)的对照表。
在本实施例中,由于人眼只能对0.05~35Hz以内的电压波动进行感知,直流和35Hz以上的频率无需记录于表中。
下面基于上述描述对图2中的步骤S120进行说明。
请参照图6,图6是本发明第一实施例提供的图2所示的步骤S120的子步骤流程图。所述步骤S120包括子步骤S121及子步骤S122。
子步骤S121,采集多调幅波频率的电压信号,对采集的多调幅波频率的电压信号进行调制转化,并对经过调制转化的电压信号进行方均根值计算得到多调幅波频率的方均根序列。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100在新能源并网处采集多调幅波频率的电压信号,并对所述电压信号进行调制转化,转化成具有正弦多调幅波形式的电压信号,公式如下:
其中,U为工频载波电压的幅值,K为调幅波的总个数,mi为第i个调幅波的相对幅值,fi为第i个调幅波的频率,fsys为工频载波电压的频率。
在本实施例中,所述对经过调制转化的电压信号进行方均根值计算得到多调幅波频率的方均根序列的操作与在单一调幅波频率下的操作相同,具体可参阅上述中对子步骤S1110的相关描述。
子步骤S122,根据动态向量法对所述多调幅波频率的方均根序列进行计算处理,得到多调幅波频率的电压波动值。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100根据动态向量法对所述多调幅波频率的方均根序列进行计算处理,得到多调幅波频率的电压波动值(Afi),其中,所述根据动态向量法对所述多调幅波频率的方均根序列进行处理的操作与在单一调幅波频率下的操作相同,具体可参阅上述中对子步骤S1111及子步骤S1112的相关描述。
下面基于上述描述对图2中的步骤S130进行说明。
请参照图7,图7是本发明第一实施例提供的图2所示的步骤S130的子步骤流程图。所述步骤S130包括子步骤S131及子步骤S132。
子步骤S131,根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进行计算,得到各个调幅波频率对应的瞬时闪变值。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100通过查询预先存储的调幅波频率与电压波动值的对照表,获取每个调幅波频率对应的电压波动值(Bfi)。所述数字式闪变检测仪100将查询得到的每个电压波动值(Bfi)及多调幅波频率的电压波动值(Afi)带入到预设闪变值公式中进行计算,得到对应的瞬时闪变值(Sfi)。具体公式如下:
其中,Sfi是指调幅波频率为fi分量下的瞬时闪变值。
在本实施例中,位于人眼对电压闪变的最大觉察频率范围(0.05~35HZ之间的调幅波频率)内的调幅波频率,均可通过查询所述调幅波频率与电压波动值的对照表得到各个调幅波频率对应的电压波动值(Bfi)。由此,可快速计算出瞬时闪变值(Sfi),加快检测速度。
在本实施例中,在进行多调幅波频率电压闪变检测时,可直接调用上述步骤S110中采用动态向量法得到的调幅波频率与电压波动值的对照表中的数据进行分析计算,加快了检测速度,降低了电压闪变带来的危害,减少了电压闪变检测算法的误差,提高了电压闪变测量精度。
子步骤S132,对多个瞬时闪变值进行求和、开根计算,得到短时闪变值。
在本实施例中,所述数字式闪变检测仪100可对多个瞬时闪变值(Sfi)进行求和得到总瞬时闪变值(S),求和公式如下:
所述数字式闪变检测仪100对总瞬时闪变值(S)进行开根计算,得到短时闪变值(Pst)。对于周期性稳定的电压波动,短时闪变值计算公式如下:
在本实施例中,本方案将动态向量运用到电网电压闪变监测分析中,突破了准稳态假定的限制,考虑了相量幅值的动态变化,既有传统向量法计算量小,物理概念清晰的特点,又在一定程度上兼顾了电磁暂态计算的精度。
第二实施例
请参照图8,图8为本发明第二实施例提供的电压闪变检测装置200的功能模块图。所述电压闪变检测装置200,应用于数字式闪变检测仪100。所述装置包括:检测计算模块210及计算处理模块220。
检测计算模块210,用于对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值。
在本实施例中,检测计算模块210用于执行图2中的步骤S120,关于所述检测计算模块210的具体描述可以参照图2中步骤S120的描述。
计算处理模块220,用于根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。
在本实施例中,计算处理模块220用于执行图2中的步骤S130,关于所述计算处理模块220的具体描述可以参照图2中步骤S130的描述。
所述检测计算模块210,还用于对多个不同的单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照表。
在本实施例中,检测计算模块210还用于执行图3中的步骤S110,关于所述检测计算模块210的具体描述还可以参照图3中步骤S110的描述。
综上所述,本发明提供一种电压闪变检测方法及装置。应用于数字式闪变检测仪,所述数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述方法包括:对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值。根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果。
由此,简化了电压闪变检测过程,计算量小,可快速获得电压闪变检测结果,提高了检测效率及测量精度,减少了检测误差,具有很好的工程应用及理论分析前景。
以上所述仅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。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。
Claims (6)
1.一种电压闪变检测方法,应用于数字式闪变检测仪,其特征在于,所述数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述方法包括:
对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值;
根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果;
对多个不同的单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照表;
分别对每个单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对所述电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照关系;
根据得到的多个调幅波频率与电压波动值的对照关系生成并存储调幅波频率与电压波动值的对照表;
其中,分别对每个单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对所述电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照关系,包括:在每次对单一调幅波频率的电压信号进行检测时,按照预设采样时间间隔在预设周期内对当前检测的调幅波频率的电压信号进行采集,并对采集的电压信号进行方均根值计算得到方均根序列;
根据动态向量法对所述方均根序列进行傅里叶变换,得到动态向量;
将所述动态向量带入到预设公式中进行计算,得到所述调幅波频率对应的电压波动值。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值的步骤包括:
采集多调幅波频率的电压信号,对采集的多调幅波频率的电压信号进行调制转化,并对经过调制转化的电压信号进行方均根值计算得到多调幅波频率的方均根序列;
根据动态向量法对所述多调幅波频率的方均根序列进行计算处理,得到多调幅波频率的电压波动值。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果的步骤包括:
根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进行计算,得到各个调幅波频率对应的瞬时闪变值;
对多个瞬时闪变值进行求和、开根计算,得到短时闪变值。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进步计算,得到各个调幅波频率对应的瞬时闪变值的步骤包括:
查询调幅波频率与电压波动值的对照表,获取每个调幅波频率对应的电压波动值;
将查询得到的每个电压波动值及多调幅波频率的电压波动值带入到预设闪变值公式中进行计算,得到对应的瞬时闪变值。
5.一种电压闪变检测装置,应用于数字式闪变检测仪,其特征在于,所述数字式闪变检测仪中保存有调幅波频率与电压波动值的对照表,所述装置包括:
检测计算模块,用于对多调幅波频率的电压信号进行检测,得到多调幅波频率的电压信号,根据动态向量法对多调幅波频率的电压信号进行分析计算,得到多调幅波频率的电压波动值;
计算处理模块,用于根据所述调幅波频率与电压波动值的对照表对所述多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果;
所述检测计算模块,还用于对多个不同的单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照表;
所述检测计算模块,用于分别对每个单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对所述电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照关系;
根据得到的多个调幅波频率与电压波动值的对照关系生成并存储调幅波频率与电压波动值的对照表;
所述检测计算模块,具体用于分别对每个单一调幅波频率的电压信号进行检测,得到对应的电压信号,根据动态向量法对所述电压信号进行分析计算,得到调幅波频率与电压波动值的对照关系,包括:在每次对单一调幅波频率的电压信号进行检测时,按照预设采样时间间隔在预设周期内对当前检测的调幅波频率的电压信号进行采集,并对采集的电压信号进行方均根值计算得到方均根序列;根据动态向量法对所述方均根序列进行傅里叶变换,得到动态向量;将所述动态向量带入到预设公式中进行计算,得到所述调幅波频率对应的电压波动值。
6.根据权利要求5所述的装置,其特征在于,所述计算处理模块根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进行计算处理,得到电压闪变检测结果的方式包括:
根据调幅波频率与电压波动值的对照表对多调幅波频率的电压波动值进行计算,得到各个调幅波频率对应的瞬时闪变值;
对多个瞬时闪变值进行求和、开根计算,得到短时闪变值。
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