专利名称：一种电压暂降检测方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统中的检测方法，特别是关于一种电压暂降检测方法。
背景技术：
随着现代科学技术的发展，越来越多的工业生产过程和流水线(如半导体制造、 计算机集成制造、造纸业等)依赖于对电能质量十分敏感的以微处理器芯片为核心的设 备，即使几个周期的供电中断或电压骤降都将影响这些设备正常工作。因此高质量电力供 应已成为现代社会生产、生活正常进行的基本条件。目前，在对电能质量问题的研究中，电 压骤降已被认为是影响许多用电设备正常、安全运行的最严重的动态电能质量问题。统计 表明，大型电力用户，幅度超过20%的骤降年发生率在10到20次左右，许多高度自动化连 续生产过程，每次电压骤降造成的经济损失达数十万至数百万美元之多。考虑到电压跌落 发生的随机性和快速性，要使动态电能质量调节装置具有良好的实时控制效果，首先要解 决的是在保证能对装置的控制信号(通常为电压、电流)在一定检测准确度的前提下实现 快速跟踪检测问题。 目前研究较多的方法，主要有有效值法、基于瞬时无功功率理论的dqO变换方法 和小波分析法等。但这些方法要么实时性差，要么运算复杂，因此都仅限用于软件仿真和试 验样机模拟。其中，基于"abc-dq"变换的检测算法是目前被研究最多的算法，该方法的常 规算法需要通过低通滤波器或滑动窗来分离直流分量，存在延时，难以保证实时性。随后， 有人对"abc-dq"变换的检测算法进行了改进，通过微分运算代替滤波器来分离直流分量， 提高了实时性，但是该改进算法存在谐波放大的缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种实时性较高、并能避免谐波放大的电压 暂降检测方法。 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种电压暂降检测方法，其步骤如 下(l)假定发生电压跌落故障时，将包含正序分量、负序分量和五次谐波分量的系统三相 电压送入dq坐标变换模块内；(2)经坐标变换后得到的正序分量为直流分量、负序分量为 100Hz分量、五次谐波分量为300Hz分量，通过等值滤波网络将100Hz分量和300Hz分量滤 除，得到d轴和q轴的直流分量，并对两直流分量进行平方和相加、再取均方根运算，得到系 统正序电压的幅值；(3)选取额定电压幅值的90%为电压跌落的阈值，将系统正序电压幅 值与该电压跌落的阈值进行比较，当正序电压幅值小于电压跌落的阈值时，则电压发生跌 落；当正序电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则没有发生电压跌落。 所述步骤(2)中，所述d轴直流分量和所述q轴直流分量分别为Vd = Vd+V^iv = VlC0S (_e》+V' h5coS (6 " t- e ' h5) ，_Vq = Vq_Vd—div = VlSin ( e》-V' h5sin (6 " t- e ' h5)， 式中，t为所述d轴直流电压分量；Vq为所述q轴直流电压分量；Vd div和分别为d轴 电压幅值Vd、q轴电压幅值Vq经所述等值滤波网络后的输出电压；V' h5为运算后剩余五次谐波幅值；e ' h5为运算后剩余五次谐波分量相角。 所述等值滤波网络在中频段时，其增益为l，相移为90度；在大于100Hz的高频段 时，谐波分量稳定或减小。 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用dq变换模 块，将系统发生电压跌落故障时的三相电压经dq变换后，得到的直流分量、100Hz分量和 300Hz分量经过等值滤波网络后，输出的直流分量与电压跌落的阈值进行比较，进而判断 是否发生电压跌落，因此保证了检测算法的快速性，避免了谐波放大的缺点，并且实用性较 高。2、本发明由于采用了等值滤波网络，该等值滤波网络在小于100Hz的低频段，其衰减 特性与现有技术采用微分环节在低频段的衰减特性相同；在中频段，其增益为l，相移为90 度；在大于100Hz的高频段，谐波分量不被放大。因此保证了高频段不再被放大，也就是解 决了谐波放大问题。本发明可以广泛应用于各种电力系统的电压故障检测中。
图1是本发明的电压跌落检测原理框图 图2是本发明的等值滤波网络的频率特性伯德图
:、负序分量和五次谐波
t为100Hz分量、五次谐 l:滤除，得到d轴和q轴
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 如图1所示，在系统发生电压跌落故障时，本发明的电压暂降检测方法，其步骤如 下 1)假定发生电压跌落故障时，系统三相电压包含正序分i 分量，并将该系统三相电压送入dq变换模块内，进行坐标变换；
2)经坐标变换后得到的正序分量变为直流分量、负序分i 波分量为300Hz分量，通过等值滤波网络将100Hz分量和300Hz分j 的直流分量，并对d轴和q轴直流分量进行平方和相加、再取均方根运算，得到系统正序电 压的幅值V s ; 3)选取额定电压幅值的90X为电压跌落的阈值，将系统正序电压幅值V^与该电 压跌落的阈值进行比较，当正序电压幅值V皿小于电压跌落的阈值时，则电压发生跌落；当 正序电压幅值V皿大于等于电压跌落的阈值时，则没有发生电压跌落。
上述步骤1)中，三相电压为
va = vlC0S (w t+ e》+v2cos (w t+ e 2) +vh5 (5 " t+ e h5)
Vb = VlCos(wt+e 「120 ° )+V2cos(wt+9 2+120 ° )+Vh5(5wt+9 h5+120 ° )
(1)<formula>formula see original document page 4</formula>
<formula>formula see original document page 4</formula>
Vc = VlCos(wt+e ,120° )+V2cos(wt+e 公式(1)中的三相电压经32变换后为
=2/3
1
-1/2'
0
公式(2)经dq变换后为
-120° )+Vh5(5"t+9h5-120° )
(2)<formula>formula see original document page 5</formula> 式中，K为系统电压正序分量幅值；9工为系统电压正序分量初始相角；V2为系统
电压负序分量幅值；e 2为系统电压负序分量初始相角；vh5为系统电压五次谐波幅值；e h5
为系统电压五次谐波分量初始相角；w为角频率； 上述步骤2)中，经等值滤波网络输出的电压与经公式(3)运算后得到的的d轴和 q轴电压相加后，得到的d轴直流分量义和q轴直流分量^分别为
<formula>formula see original document page 5</formula>5)
根据公式(4)和公式(5)得到系统正序电压的幅值V。
<formula>formula see original document page 5</formula>和V^iv分别为d轴电压幅值Vd、q轴电压幅值Vq经等值滤波网络后的
式中，l
输出电压；V' h5为运算后剩余五次谐波幅值；9 ' h5为运算后剩余五次谐波分量相角。
由公式(4)和公式(5)可知V' hs和9 ' h5与等值滤波网络的高频特性相关。本 发明采用的等值滤波网络的特性为(如图2所示)其中A点处频率为101Hz，相移为89.9 度;B点处频率为101Hz，幅值衰减为0. 0424dB ;C点处频率为301Hz，幅值衰减为7. 9德。 因此可以看出本发明的等值滤波网络在小于100Hz的低频段时，其衰减特性与现有技术采 用微分环节在低频段的衰减特性相同；在中频段，其增益为l，相移为90度；在大于100Hz 的高频段，其衰减特性可以通过改变等值滤波网络相应系数进行控制，以使得运算后剩余 五次谐波幅值V' h5值很小，保证了谐波分量不被放大。 上述各实施例仅为本发明的应用，并非用于限定本发明的实施范围。凡基于本发 明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
一种电压暂降检测方法，其步骤如下(1)假定发生电压跌落故障时，将包含正序分量、负序分量和五次谐波分量的系统三相电压送入dq坐标变换模块内；(2)经坐标变换后得到的正序分量为直流分量、负序分量为100Hz分量、五次谐波分量为300Hz分量，通过等值滤波网络将100Hz分量和300Hz分量滤除，得到d轴和q轴的直流分量，并对两直流分量进行平方和相加、再取均方根运算，得到系统正序电压的幅值；(3)选取额定电压幅值的90％为电压跌落的阈值，将系统正序电压幅值与该电压跌落的阈值进行比较，当正序电压幅值小于电压跌落的阈值时，则电压发生跌落；当正序电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则没有发生电压跌落。
2. 如权利要求l所述的一种电压暂降检测方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述d 轴直流分量和所述q轴直流分量分别为<formula>formula see original document page 2</formula>式中，t为所述d轴直流电压分量；Vq为所述q轴直流电压分量；Vd div和分别为 d轴电压幅值Vd、 q轴电压幅值Vq经所述等值滤波网络后的输出电压；V' h5为运算后剩余五次谐波幅值；e ' h5为运算后剩余五次谐波分量相角。
3. 如权利要求1或2所述的一种电压暂降检测方法，其特征在于所述等值滤波网络在中频段时，其增益为l，相移为90度；在大于100Hz的高频段时，谐波分量稳定或减小。
全文摘要
本发明涉及一种电压暂降检测方法，(1)若发生电压跌落故障时，将包含正序、负序和五次谐波分量的系统三相电压送入dq坐标变换模块；(2)经坐标变换后的正序分量为直流分量、负序分量为100Hz分量、五次谐波分量为300Hz分量，通过等值滤波网络将100Hz和300Hz分量滤除，得到d轴和q轴的直流分量，对两直流分量进行平方和相加、再取均方根运算，得到系统正序电压幅值；(3)选取额定电压幅值的90％为电压跌落的阈值，将系统正序电压幅值与该电压跌落的阈值比较，当正序电压幅值小于电压跌落的阈值时，电压发生跌落；当正序电压幅值大于等于电压跌落的阈值时，则没有发生电压跌落。本发明由于采用了等值滤波网络，因此解决了谐波放大问题。本发明可以广泛应用于各种电力系统的电压故障检测中。
文档编号G01R19/165GK101793918SQ20091023755
公开日2010年8月4日 申请日期2009年11月18日 优先权日2009年11月18日
发明者周飞, 张皎, 蒋晓春, 赵小英 申请人:中电普瑞科技有限公司;中国电力科学研究院