一种基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种电压暂降扰动源辨识法，具体是一种基于电压空间矢量的电压暂 降扰动源辨识方法。
【背景技术】
[0002] 目前，己有的电压暂降扰动源辨识方法将三相电压看作为三个变量分析，与理想 中的自动分析暂降分析方法还有不小的差距，本发明提出一种基于电压空间矢量的电压暂 降扰动源辨识方法。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法，以解 决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 一种基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法，包括以下步骤： (1)获得原始数据，包括三相电压瞬时值和系统频率； (2 )利用公式
（1)对数据进行空间向量变换，得 到电压空间矢量对0和零序分量
(3) 根据公式 （7)得到相应参数rmaj、rmin和0inc; (4) 设定阈值rmin=0. 9,利用基波参数对小于阈值的电压暂降用分割算法，进一步进行 分析，确定副轴幅值突变点个数； (5) 副轴幅值突变点只有一个的为电动机启动或变压器激磁引起的电压暂降，否则，为 故障引起的电压暂降，转入步骤（7); (6) 形状因子SI没有明显变化的为电动机启动引起的暂降，否则，为感应电机启动引 起的电压暂降； (7) 进一步对由故障引起的电压暂降进行分类、描述，由SI判断是否是平衡故障引起 的暂降，然后根据倾斜角判断暂降发生的相别，若角度相同，根据主轴和零序电压判断暂降 类型。
[0005] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：将三相电压转变成一维的时变复变量，利 用DFT构造出幅值、谐波和相角特征量可对电压暂降进行检测、表征并对引起暂降的扰动 源进行辨识，空间矢量的三维可视化描述对暂降的全局进行详细表征，该方法每个阶段分 析所用的变量少，计算量小，易于工程实现，对深入系统地分析和研宄电压暂降问题，进一 步对电压暂降进行控制和治理，从而保证对用户的优质供电，提高和改善电能质量，促进智 能电网的发展具有重要现实意义。
【附图说明】
[0006] 图1为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中Clark变换图。
[0007] 图2为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压空间矢量复平面轨 迹形状图。
[0008] 图3为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中两相故障引起暂降VSV的 rmin变化图。
[0009] 图4为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中两相故障引起暂降VSV的 SI变化图。
[0010] 图5为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中A类型不平衡暂降的示意 图。
[0011] 图6为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中B类型不平衡暂降的示意 图。
[0012] 图7为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中C类型不平衡暂降的示意 图。
[0013] 图8为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中D类型不平衡暂降的示意 图。
[0014] 图9为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中E类型不平衡暂降的示意 图。
[0015] 图10为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中F类型不平衡暂降的示 意图。
[0016] 图11为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中G类型不平衡暂降的示 意图。
[0017] 图12为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中B类型电压暂降复平面 轨迹图。
[0018] 图13为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中变压器激磁引起暂降 VSV的rmin变化图。
[0019] 图14为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中变压器激磁引起暂降 VSV的SI变化图。
[0020] 图15为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中感应电机启动引起暂降 VSV的rmin变化图。
[0021] 图16为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中感应电机启动引起暂降 VSV的SI变化图。
[0022] 图17为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中倾斜角巾inc对应的不 平衡故障图。
[0023] 图18为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压暂降仿真系统图。
[0024] 图19为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压暂降的可视化描述 所测多级电压暂降波形图。
[0025] 图20为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压暂降的可视化描述 椭圆轨迹副轴变化情况图。
[0026] 图21为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压暂降的可视化描述 形状因子图。
[0027] 图22为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压暂降的可视化描述 柱状图。
[0028] 图23为基于电压空间矢量的电压暂降扰动源辨识方法中电压暂降的可视化描述 极坐标图。
【具体实施方式】
[0029] 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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0030] 本发明实施例中，请参阅图1，Clark变换将三相瞬时变量变换到二维静止正交 a |3坐标系中：
表示为矢量形式：
其中，对I)为电压空间矢量，&「以为零序分量，系数2/3使得两个变换坐标系的幅值保 持不变。假设在故障前中后各个阶段，三相系统的电压基波和各次谐波是正弦量。通过欧 拉公式变化，可将电压空间矢量分解成两个正交旋转分量：
如式（4)所述，电压空间矢量在复平面的轨迹由正交的两个旋转分量的幅值和初始角 决定。正常情况下，三相平衡系统电压的空间矢量只有正序旋转分量，其电压空间矢量在复 平面的轨迹是半径为标准电压的圆。
[0031] 若系统因发生不平衡故障产生电压暂降，由于正负序旋转分量的幅值不相等，复 平面的轨迹为椭圆。如图2所示，其主轴、副轴以及倾斜角的定义如下：
若发生三相平衡暂降，负序分量的幅值为零，rmin= ，其电压空间矢量在复平面的轨 迹是半径小于标准电压的圆。正负序分量的幅值相同时，rmin=0,对应的轨迹为一条直线。为 了能简单的描述电压空间矢量的轨迹，引入形状因子SI (shape index):
短路故障引起的电压暂降在开始和结束时刻均有幅值的突变，且同时通常会伴有较大 的相位跳变。对于单相或者两相故障，非故障相也会出现一定的幅值下跌。此外，故障类型 的变化或继电保护动作导致的系统结构的改变，会进而引起多级电压暂降。由故障引起的 电压暂降较深，幅值一般低于0. 7pu。图3-4为两相故障引起的电压暂降电压空间矢量rmin 与SI变化的仿真结果。
[0032] 如图5-11所示，将短路故障造成的暂降分为7个类型。其中暂降A类型、B类型、 C类型和E类型是四种基本暂降类型分别由三相短路、单相短路、相间短路和两相接地故障 引起；D类型由B类型或C类型经过变压器的传输引起；F类型和G类型是由E类型经过变 压器的传输引起。参数康示暂降深度，根据发生电压暂降比较严重的相别数，将其分为单 相暂降（B类型、D类型、F类型）、两相暂降（C类型、E类型、G类型）和三相暂降（A类型）。
[0033] 不同故障类型引起的暂降，其VSV特征量不同。以a相发生故障的B类型暂降为 例：
对（9)进行欧拉公式变换，利