專利名稱：檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法、裝置和電源監(jiān)控設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法、裝置和電源監(jiān)控設(shè)備，尤其涉及 一種利用虛面積算法來檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法、裝置和電源監(jiān)控設(shè)備。
背景技術(shù)：
電網(wǎng)中出現(xiàn)的電壓驟降以及短暫的電源中斷會對工業(yè)用戶和商業(yè)用戶造成重要 的影響。與電源中斷、電壓驟降以及電壓驟升有關(guān)的最普遍的問題是，諸如半導(dǎo)體行業(yè)中出 現(xiàn)的設(shè)備停機(jī)和誤操作。如果可以利用電源監(jiān)控設(shè)備(PMD)來檢測電能質(zhì)量事件，則可以避免此種情形的 發(fā)生。而且，所檢測到的事件的準(zhǔn)確的時間信息，也有助于對電力系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷和定 位。例如，如果在不同地點(diǎn)設(shè)置的多個電源監(jiān)控設(shè)備同時檢測到一個相同的事件，通過不同 電源監(jiān)控設(shè)備檢測到的起始時間，就有可能首先確定發(fā)生此事件的支路所在。因此，要求在電源監(jiān)控設(shè)備中嵌入算法，以用來快速檢測電源中斷、電壓驟降以及 電壓驟升，并且提供事件的準(zhǔn)確的特征信息。現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)存在了多種算法來解決該問題，比如均方根值RMS和RMS綜合離 散小波變換，但是都需要進(jìn)一步的改進(jìn)。RMS值是一個普遍用來檢測中斷、驟降以及驟升的方法，IEC61000-4-30也推薦采 用該法。但是，它的精度偏低，因?yàn)樗没瑒哟翱?Sliding Window)來計算RMS，由于歷史 數(shù)據(jù)的緣故，會在判定起始時間點(diǎn)和結(jié)束時間點(diǎn)的時候出現(xiàn)無法避免的時間錯移。中斷/ 驟降/驟升的不確定度等于中斷/驟降/驟升的起始不確定度(半個周期)加上中斷/驟 降/驟升的結(jié)束不確定度(半個周期)。因此，中斷/驟降/驟升的持續(xù)時間的不確定度 等于一個周期。使用該法也無法準(zhǔn)確地計算出小于一個周期的事件的殘余電壓。

圖1示出 了使用滑動窗口法來檢測電壓的示例。檢測點(diǎn)位于D點(diǎn)，在此時，RMS低于預(yù)設(shè)的驟降閾值 (比如，230V*0. 9pu = 207V)。但是，在D點(diǎn)檢測到的RMS低于閾值之前，實(shí)際上已經(jīng)開始發(fā) 生驟降事件了，比如在S點(diǎn)。無論滑動的間隔有多小(比如，每隔一個采樣點(diǎn))都無法通過RMS值的檢測來提 高起始時間和結(jié)束時間的精度。而現(xiàn)有技術(shù)中的另外一種算法則是RMS綜合離散小波變換(discretewavelet transform)。現(xiàn)在有很多研究使用離散小波變換來檢測電能質(zhì)量擾動。理論上講，可以通 過離散小波變換來精確地檢測到電能質(zhì)量擾動事件(比如，中斷/驟升/驟降)的起始時 間和結(jié)束時間，同樣，可以用離散小波變換結(jié)合RMS值來提高檢測精度。但是，在實(shí)踐中存 在著諸多困難一是，通過離散小波變換檢測到的結(jié)果容易受到噪聲的影響。一般而言，在進(jìn)行離 散小波變換之前，需要使用額外的去噪算法來檢測電能質(zhì)量擾動事件，而這樣會降低算法 的復(fù)雜性，減小算法魯棒性。二是，當(dāng)事件的起點(diǎn)或終點(diǎn)在電壓波形的過零點(diǎn)附近時，由于電壓驟升驟降幅值較低，噪聲淹沒了事件的幅值變化，離散小波變換無法正確地提取時間的起始時間和結(jié)束 時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法，可以針對現(xiàn)有技術(shù)中的問 題，提供一種比較穩(wěn)定的方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的裝置和電源監(jiān)控設(shè)備， 可以穩(wěn)定并準(zhǔn)確地判斷被檢測到的事件的準(zhǔn)確的起始時間或者結(jié)束時間。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法，包括以下步 驟在采樣信號中檢測是否發(fā)生電網(wǎng)電壓的中斷/驟升/驟降事件；如果檢測到所述事件，則根據(jù)所述事件的檢測點(diǎn)(Iid)構(gòu)建所述事件的虛波形；計算正常波形和虛波形的差曲線的絕對值的積分面積；根據(jù)所述積分面積確定所述事件的起始時間點(diǎn)(Iis)或者結(jié)束時間點(diǎn)00。優(yōu)選地，通過滑動RMS值來檢測是否發(fā)生電網(wǎng)電壓的中斷/驟升/驟降事件。優(yōu)選地，根據(jù)所述事件的檢測點(diǎn)( )構(gòu)建所述事件的虛波形；計算正常波形和虛 波形的差曲線的絕對值的積分面積；具體包括將一個周期的正常波形作為參照子波形(Si)，根據(jù)檢測點(diǎn)取一個周期的事件波形 作為子波形(S》；具體地，對于事件的起始時間點(diǎn)00，從檢測點(diǎn)向前取一個周期的事件波 形作為子波形(S2)；對于事件結(jié)束時間點(diǎn)00，從檢測點(diǎn)后取一個周期的事件波形作為子 波形(S2)；計算參照子波形(Si)和所述子波形(S》之間的差子波形(S)；計算差子波形(S)絕對值的累積面積序列(B)；確定所述序列⑶的最大單元(A。)；構(gòu)建具有第一長度值(k)的第一虛子波形(Vl)，根據(jù)第一虛子波形(Vl)和子波形 (S2)，建構(gòu)具有采樣信號數(shù)(N)的第二虛子波形(V)；根據(jù)所述參照子波形(Si)和第二虛子波形(V)計算虛差子波形(SV)；計算虛差子波形(SV)的絕對值的積分面積(SVB)。優(yōu)選地，所述序列⑶SBJB1, ...，Bm, BJ ；其中，在計算所述事件的起始時
間點(diǎn)ου時，
權(quán)利要求
1.一種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法，其特征在于，包括以下步驟 在采樣信號中檢測是否發(fā)生電壓的中斷/驟升/驟降事件；如果檢測到所述事件，則根據(jù)所述事件的檢測點(diǎn)( )構(gòu)建所述事件的虛波形；計算正常波形和虛波形的差曲線的絕對值的積分面積；根據(jù)所述積分面積確定所述事件的起始時間點(diǎn)(ns)或者結(jié)束時間點(diǎn)00。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過滑動RMS值來檢測是否存在電壓的中斷 /驟升/驟降事件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述事件的檢測點(diǎn)( )構(gòu)建所述事件 的虛波形；計算正常波形和虛波形的差曲線的絕對值的積分面積；具體包括將一個周期的正常波形作為參照子波形(Si)，根據(jù)所述檢測點(diǎn)(IId)取一個周期的事件 波形作為子波形(S2)；計算參照子波形(Si)和所述子波形(S》之間的差子波形(S)； 計算差子波形( 絕對值的累積面積序列(B)； 確定所述序列(B)的最大單元(Atl)；構(gòu)建具有第一長度值(k)的第一虛子波形(VI)，根據(jù)第一虛子波形(Vl)和子波形 (S2)，建構(gòu)具有采樣信號數(shù)(N)的第二虛子波形(V)；根據(jù)所述參照子波形(Si)和第二虛子波形(V)計算虛差子波形(SV)； 計算虛差子波形(SV)的絕對值的積分面積(SVB)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述序列(B)...，Bn+ BJ ；其中，在計算所述事件的起始時間點(diǎn)(ns)時，
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述參照子波形(Si)和所述子波形(S》具有同樣的采樣信號數(shù)。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在計算所述事件的起始時間點(diǎn)(ns)時，第一長度值(k)為滿足&彡Thr^A0, l^k^N 的第一個局部索弓I，在計算所述事件的結(jié)束時間點(diǎn)OO時，第一長度值(k)為滿足 Bk ( Thr^A0,1彡k彡N的第一個局部索引，Thr為事件閾值，N為采樣信號數(shù)。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述最大單元(Atl)為差子波形( 絕對值在1個周期以上的積分面積。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，構(gòu)建具有第一長度值(k)的第一虛子波形 (Vl)具體為根據(jù)所述事件中的電壓RMS值(U2 s)和正常電壓RMS值(Ulnns)，構(gòu)建具有第一長度值 (k)的第一虛子波形(Vl) Vl =IVl1, · · ·，VIh，VlJ 其中，
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述積分面積確定所述事件的起始時 間點(diǎn)(ns)具體為從N開始，一直到1進(jìn)行虛面積的重復(fù)計算，直到找到第一個可以滿足SVB^不小于最 大單元(Atl)的最終起始時間點(diǎn)局部索引值(Ts)
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述積分面積確定所述事件的結(jié)束時 間點(diǎn)OO具體為從ι開始，一直到N進(jìn)行虛面積的重復(fù)計算，直到找到第一個可以滿足SVBft不小于最 大單元(Atl)的最終結(jié)束時間點(diǎn)局部索引值(Te)
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，利用所述事件的起始時間點(diǎn)(ns)和結(jié)束時 間點(diǎn)(ne)計算所述事件的持續(xù)時間，持續(xù)時間=(起始時間點(diǎn)(ns) 一結(jié)束時間點(diǎn)(ne)/N, N為采樣信號數(shù)，在所述持續(xù)時間小于一個周期時，計算所述事件的RMS值。
12.—種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的裝置，其特征在于，包括以下模塊事件檢測模塊，用于在采樣信號中檢測是否發(fā)生電壓的中斷/驟升/驟降事件；建構(gòu)模塊，用于根據(jù)所述事件的檢測點(diǎn)(nd)構(gòu)建所述事件的虛波形；計算模塊，用于計算正常波形和虛波形的差曲線的絕對值的積分面積，并根據(jù)所述積 分面積確定所述事件的起始時間點(diǎn)(ns)或者結(jié)束時間點(diǎn)00。
13.一種電源監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，包括用于執(zhí)行上述權(quán)利要求1-11任意一項(xiàng)所述 的方法的裝置。
14.一種電源監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，包括所述權(quán)利要求1 2中的檢測電網(wǎng)電壓異常事 件的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種檢測電網(wǎng)電壓異常事件的方法，在采樣信號中檢測是否發(fā)生電壓的中斷/驟升/驟降事件；如果檢測到所述事件，則根據(jù)所述事件的檢測點(diǎn)構(gòu)建所述事件的虛波形；計算正常波形和虛波形的差曲線的絕對值的積分面積；根據(jù)所述積分面積確定所述事件的起始時間點(diǎn)(ns)或者結(jié)束時間點(diǎn)(ne)。此方法有著較高的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性，同時計算成本較低，易于實(shí)施。
文檔編號G01R31/08GK102135586SQ201010002699
公開日2011年7月27日 申請日期2010年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者卓越, 吳劍強(qiáng), 王青崗 申請人:西門子公司