專利名稱：高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電カ電子控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及ー種高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電壓跌落以及電壓短時(shí)中斷的出現(xiàn)占所有電能質(zhì)量問(wèn)題的90%左右。Siemens公司研究了電壓跌落(sag)對(duì)現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)用較廣泛的電子類設(shè)備的影響，研究結(jié)表明電壓跌落超過(guò)ー個(gè)エ頻周期，即會(huì)對(duì)某些敏感負(fù)載帶來(lái)重大影響。為解決電壓跌落問(wèn)題，研究人員設(shè)計(jì)了各種相關(guān)電能質(zhì)量設(shè)備，如UP S、固態(tài)開(kāi)關(guān)、動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償裝置等。電壓跌落檢測(cè)算法的快速性對(duì)相關(guān)電能質(zhì)量的設(shè)備的性能至關(guān)重要。IEEE相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電壓跌落的定義為幅值標(biāo)幺值在0.1 0. 9之間，持續(xù)時(shí)間為半個(gè)周期至I分鐘。電壓跌落的幅值是針對(duì)エ頻分量的。常規(guī)的電壓跌落檢測(cè)算法由于檢測(cè)エ頻分量的需要，必須使用濾波器，且截至頻率較低(エ頻一般為50HZ)，從而導(dǎo)致檢測(cè)輸出延遲，檢測(cè)速度受到影響。例如在工程中常用的三相改進(jìn)派克變換電壓跌落檢測(cè)法對(duì)某些單相小幅跌落檢測(cè)時(shí)間可達(dá)7ms。這對(duì)電能質(zhì)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)快速電壓補(bǔ)償是不利的。為了保證能在一個(gè)エ頻周波內(nèi)識(shí)別并補(bǔ)償電壓跌落，要求系統(tǒng)的檢測(cè)速度必須盡可能快。有鑒于此，有必要提出ー種高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)以解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的ー種高速電壓跌落檢測(cè)方法，所述方法包括S1、在Tl時(shí)刻采樣三相電壓瞬時(shí)值Ux ；S2、同時(shí)預(yù)判和檢測(cè)電壓是否跌落，預(yù)判的時(shí)間小于檢測(cè)的時(shí)間，其中預(yù)判電壓是否跌落具體為S21、計(jì)算Tl時(shí)亥Ij相位為供=^T，其中，1；為系統(tǒng)エ頻周期，當(dāng)前采樣時(shí)刻Tl與電壓正向過(guò)零時(shí)刻TO時(shí)間間隔At為At=Tl-TO ；S22、計(jì)算Tl時(shí)刻電壓瞬時(shí)值為匕=K Xsin爐，其中，Um為系統(tǒng)額定電壓峰值；S23、判斷是否滿足，Pk為跌落預(yù)警閾值，若是，則預(yù)判為電壓跌落，發(fā)出預(yù)
しxk
警信號(hào)，若否，則預(yù)判為電壓未跌落；S3、根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷預(yù)判結(jié)果是否準(zhǔn)確，若預(yù)判為電壓跌落，檢測(cè)為電壓跌落，則判定為預(yù)判準(zhǔn)確；若預(yù)判為電壓跌落，檢測(cè)為電壓未跌落，則判定為預(yù)判錯(cuò)誤；若預(yù)判為電壓未跌落，檢測(cè)為電壓跌落，則判定為預(yù)判錯(cuò)誤；若預(yù)判為電壓未跌落，檢測(cè)為電壓未跌落，則判定為預(yù)判準(zhǔn)確。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述步驟S2中檢測(cè)電壓是否跌落采用的檢測(cè)算法為基于單相電壓檢測(cè)法的三相電壓跌落檢測(cè)算法、或三相改進(jìn)dq電壓跌落檢測(cè)算法、或小波變換電壓跌落檢測(cè)算法、或有效值檢測(cè)法。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述步驟S2中設(shè)有電壓跌落檢測(cè)閾值，所述跌落預(yù)警閾值Pk小于電壓跌落檢測(cè)閾值。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述步驟SI還包括對(duì)電壓瞬時(shí)值Ux進(jìn)行平滑處理，記錄系統(tǒng)連續(xù)采樣到的電壓瞬時(shí)值為Uxl、Ux2-Uxi, i為平滑窗長(zhǎng)度，從Uxl、ux2…Uxi去掉最大值和最小值，并將其余瞬時(shí)值求和取平均得到ux。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述步驟S22中電壓正向過(guò)零時(shí)刻TO計(jì)算方法為
設(shè)定負(fù)過(guò)零比較閾值-U0,以及正過(guò)零比較閾值+Utl,負(fù)過(guò)零交點(diǎn)P的判斷原則為設(shè)當(dāng)前采樣值Xi與-U。差為正，而上ー個(gè)采樣值Xg與-U。差為負(fù)，記錄負(fù)過(guò)零交點(diǎn)P的下標(biāo)i，并開(kāi)始尋找正過(guò)零交點(diǎn)Q ；尋找正過(guò)零交點(diǎn)Q的方法為以i為起點(diǎn)，向后考察N個(gè)瞬時(shí)采樣值Xi+1、XiV"Xi+N，從中尋找正過(guò)零交點(diǎn)Qji Xj G [xi+1, xi+N],若Xj與+Uci差為正,而上ー個(gè)采樣值Xj_i與+U。差為負(fù)，則為正過(guò)零交點(diǎn)Qj ；若在[xi+1，xi+N]中尋找到多個(gè)Qp則記錄最大的j，若沒(méi)有找到Qj.,則j=i+N，Qj為所求的正向過(guò)零交點(diǎn)Q，之后計(jì)算P、Q時(shí)刻的中點(diǎn)下標(biāo)k=round((i+j)/2),則k為最新的電壓正向過(guò)零點(diǎn)TO的下標(biāo)。作為本發(fā)明的進(jìn)ー步改進(jìn)，所述N為過(guò)零考察窗長(zhǎng)度，且滿足N= round(^),round{^)，其中M為ー個(gè)エ頻周期內(nèi)系統(tǒng)平均采樣點(diǎn)數(shù)。相應(yīng)地，ー種高速電壓跌落檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括電壓跌落預(yù)判模塊，用于預(yù)判電壓是否跌落；電壓跌落檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電壓是否跌落；其中，電壓跌落預(yù)判模塊包括用于計(jì)算Tl時(shí)刻相位為爐=#的単元，其中，ん為系統(tǒng)エ頻周期，當(dāng)前采樣時(shí)刻Tl
上ざ
與電壓正向過(guò)零時(shí)刻TO時(shí)間間隔At為At=Tl-TO ；用于計(jì)算Tl時(shí)刻電壓瞬時(shí)值為Cな=UmXsin識(shí)的單元，其中，Um為系統(tǒng)額定電壓峰值；用于判斷是否滿足》，Pk為跌落預(yù)警閾值，若是，則預(yù)判為電壓跌落，發(fā)出預(yù)警信號(hào)，若否，則預(yù)判為電壓未跌落的単元。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用的高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電壓跌落檢測(cè)法的基礎(chǔ)上增加瞬時(shí)預(yù)判功能。通過(guò)快速預(yù)判，可給予裝置預(yù)動(dòng)作時(shí)間，提升了系統(tǒng)速度；當(dāng)預(yù)判發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，可通過(guò)合理的控制流程使系統(tǒng)快速恢復(fù)正常工作狀態(tài)，不對(duì)負(fù)載正常工作帶來(lái)?yè)p害性影響。


圖1是本發(fā)明高速電壓跌落檢測(cè)方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明高速電壓跌落檢測(cè)系統(tǒng)的模塊示意圖；圖3是本發(fā)明高速電壓跌落檢測(cè)方法中電壓跌落預(yù)判原理的示意圖；圖4是本發(fā)明高速電壓跌落檢測(cè)方法中電壓過(guò)零檢測(cè)方法示意圖；圖5是本發(fā)明ー實(shí)施方式中UPS控制器的示意圖；圖6是本發(fā)明高速電壓跌落檢測(cè) 方法中単相電壓基波幅值算法示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。但這些實(shí)施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。參圖1所示，本發(fā)明的ー種高速電壓跌落檢測(cè)方法，具體包括S1、在Tl時(shí)刻采樣三相電壓瞬時(shí)值Ux，參圖2所示X為A、B或C相；S2、同時(shí)預(yù)判和檢測(cè)電壓是否跌落，預(yù)判的時(shí)間小于檢測(cè)的時(shí)間。檢測(cè)電壓是否跌落采用的檢測(cè)算法為基于單相電壓檢測(cè)法的三相電壓跌落檢測(cè)算法、或三相改進(jìn)dq電壓跌落檢測(cè)算法、或小波變換電壓跌落檢測(cè)算法、或有效值檢測(cè)法。其中預(yù)判電壓是否跌落具體為
Al.S21、計(jì)算Tl時(shí)刻相位為爐=ア其中，Ts為系統(tǒng)エ頻周期，當(dāng)前采樣時(shí)刻Tl與電
壓正向過(guò)零時(shí)刻TO時(shí)間間隔At為At=Tl-TO ；S22、計(jì)算Tl時(shí)刻電壓瞬時(shí)值為ひA =〖なXsin識(shí)，其中，Um為系統(tǒng)額定電壓峰值；523、判斷是否滿足|<#，Pk為跌落預(yù)警閾值，若是，則預(yù)判為電壓跌落，發(fā)出
U Xk
預(yù)警信號(hào)，若否，則預(yù)判為電壓未跌落；系統(tǒng)設(shè)有電壓跌落檢測(cè)閾值，其中跌落預(yù)警閾值Pk小于電壓跌落檢測(cè)閾值，這是因?yàn)橄到y(tǒng)電壓跌落閾值是針對(duì)基波分量的，而瞬時(shí)跌落值里面還包含有其他頻率分量。優(yōu)選的，若電壓跌落檢測(cè)閾值設(shè)為0.9，跌落預(yù)警閾值Pk設(shè)為0. 8。S3、根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷預(yù)判結(jié)果是否準(zhǔn)確，若預(yù)判為電壓跌落，檢測(cè)為電壓跌落，則判定為預(yù)判準(zhǔn)確；若預(yù)判為電壓跌落，檢測(cè)為電壓未跌落，則判定為預(yù)判錯(cuò)誤；若預(yù)判為電壓未跌落，檢測(cè)為電壓跌落，則判定為預(yù)判錯(cuò)誤；若預(yù)判為電壓未跌落，檢測(cè)為電壓未跌落，則判定為預(yù)判準(zhǔn)確。進(jìn)ー步地，為提高系統(tǒng)抗干擾能力，步驟SI還包括對(duì)電壓瞬時(shí)值Ux進(jìn)行平滑處理，記錄系統(tǒng)連續(xù)采樣到的電壓瞬時(shí)值為Uxl、Ux2-Uxi，i為平滑窗長(zhǎng)度，一般可取為5 9，從Uxl、Ux2-Uxi去掉最大值和最小值，并將其余瞬時(shí)
值求和取平均得到ux，并帶入計(jì)算得到#"。
U xk為避免瞬時(shí)值在過(guò)零閾值附近震蕩導(dǎo)致輸出抖動(dòng)。除對(duì)瞬時(shí)采樣值做平滑以外，還要采用時(shí)間平均法。參圖4所示，在步驟S21中電壓正向過(guò)零時(shí)刻TO計(jì)算方法為設(shè)定負(fù)過(guò)零比較閾值-U0,以及正過(guò)零比較閾值+Utl,負(fù)過(guò)零交點(diǎn)P的判斷原則為設(shè)當(dāng)前采樣值Xi與-U0差為正，而上ー個(gè)采樣值Xg與-U0差為負(fù)，記錄負(fù)過(guò)零交點(diǎn)P的下標(biāo)i，并開(kāi)始尋找正過(guò)零交點(diǎn)Q ；尋找正過(guò)零交點(diǎn)Q的方法為以i為起點(diǎn)，向后考察N個(gè)瞬時(shí)采樣值xi+1、xi+2“*xi+N,從中尋■找正過(guò)零交點(diǎn)Qj，設(shè)Xj G [Xi+I,xi+N],若Xj與+Uci差為正,而上ー個(gè)采樣值Xj_i與+U。差為負(fù)，則為正過(guò)零交點(diǎn)Qj ；若在[xi+1，xi+N]中尋找到多個(gè)Qp則記錄最大的j，若沒(méi)有找到Qj.，則j=i+N，Qj為所求的正向過(guò)零交點(diǎn)Q，之后計(jì)算P、Q時(shí)刻的中點(diǎn)下標(biāo)k=round((i+j)/2),則k為最新的電壓正向過(guò)零點(diǎn)TO的下標(biāo)。 其中，N為過(guò)零考察窗長(zhǎng)度,且滿足
權(quán)利要求
1.一種高速電壓跌落檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法包括 51、在Tl時(shí)刻采樣三相電壓瞬時(shí)值Ux； 52、同時(shí)預(yù)判和檢測(cè)電壓是否跌落，預(yù)判的時(shí)間小于檢測(cè)的時(shí)間，其中預(yù)判電壓是否跌落具體為 521、計(jì)算Tl時(shí)刻相位為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中檢測(cè)電壓是否跌落采用的檢測(cè)算法為基于單相電壓檢測(cè)法的三相電壓跌落檢測(cè)算法、或三相改進(jìn)dq電壓跌落檢測(cè)算法、或小波變換電壓跌落檢測(cè)算法、或有效值檢測(cè)法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S2中設(shè)有電壓跌落檢測(cè)閾值，所述跌落預(yù)警閾值Pk小于電壓跌落檢測(cè)閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I還包括 對(duì)電壓瞬時(shí)值Ux進(jìn)行平滑處理，記錄系統(tǒng)連續(xù)采樣到的電壓瞬時(shí)值為Uxl、UyUxi, i為平滑窗長(zhǎng)度，從Uxl、Ux2…Uxi去掉最大值和最小值，并將其余瞬時(shí)值求和取平均得到Ux。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S22中電壓正向過(guò)零時(shí)刻TO計(jì)算方法為 設(shè)定負(fù)過(guò)零比較閾值-Utl,以及正過(guò)零比較閾值+Utl,負(fù)過(guò)零交點(diǎn)P的判斷原則為設(shè)當(dāng)前采樣值Xi與-U0差為正，而上一個(gè)采樣值Xp1與-1J0差為負(fù),記錄負(fù)過(guò)零交點(diǎn)P的下標(biāo)i,并開(kāi)始尋找正過(guò)零交點(diǎn)Q ； 尋找正過(guò)零交點(diǎn)Q的方法為以i為起點(diǎn)，向后考察N個(gè)瞬時(shí)采樣值Xi+1、Xi+2-Xi+N，從中尋找正過(guò)零交點(diǎn)Qp設(shè)e [xi+1,xi+N]，若\與+Utl差為正，而上一個(gè)采樣值Xp1與+Utl差為負(fù)，則&為正過(guò)零交點(diǎn)Qj; 若在[xi+1，xi+N]中尋找到多個(gè)Qj,則記錄最大的j，若沒(méi)有找到Qj,則j=i+N，Qj為所求的正向過(guò)零交點(diǎn)Q，之后計(jì)算P、Q時(shí)刻的中點(diǎn)下標(biāo)k=round((i+j)/2),則k為最新的電壓正向過(guò)零點(diǎn)TO的下標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述N為過(guò)零考察窗長(zhǎng)度，且滿足
7.—種如權(quán)利要求1所述的高速電壓跌落檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括電壓跌落預(yù)判模塊，用于預(yù)判電壓是否跌落； 電壓跌落檢測(cè)模塊，用于檢測(cè)電壓是否跌落； 其中，電壓跌落預(yù)判模塊包括 用于計(jì)算Tl時(shí)刻相位為爐=I的單元，其中，Ts為系統(tǒng)工頻周期，當(dāng)前采樣時(shí)刻Tl與 S電壓正向過(guò)零時(shí)刻TO時(shí)間間隔At為At=Tl-TO ； 用于計(jì)算Tl時(shí)刻電壓瞬時(shí)值為=UmXSinp的單元，其中，Um為系統(tǒng)額定電壓峰值； 用于判斷是否滿足^ ^巧，Pk為跌落預(yù)警閾值，若是，則預(yù)判為電壓跌落，發(fā)出預(yù)警 U Xk信號(hào)，若否，則預(yù)判為電壓未跌落的單元。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)，所述方法包括S1、采樣三相電壓瞬時(shí)值；S2、同時(shí)預(yù)判和檢測(cè)電壓是否跌落；S3、根據(jù)檢測(cè)結(jié)果判斷預(yù)判結(jié)果是否準(zhǔn)確。本發(fā)明采用的高速電壓跌落檢測(cè)方法及系統(tǒng)是在傳統(tǒng)電壓跌落檢測(cè)法的基礎(chǔ)上增加瞬時(shí)預(yù)判功能。通過(guò)快速預(yù)判，可給予裝置預(yù)動(dòng)作時(shí)間，提升了系統(tǒng)速度；當(dāng)預(yù)判發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，可通過(guò)合理的控制流程使系統(tǒng)快速恢復(fù)正常工作狀態(tài)，不對(duì)負(fù)載正常工作帶來(lái)?yè)p害性影響。
文檔編號(hào)G01R19/00GK103018532SQ20121054036
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者彭宇 申請(qǐng)人:南京安炤電力電子有限公司