应用于电力系统中的电压暂降在线监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电能质量检测技术领域，具体涉及一种对电力系统中是否发生电压暂 降进行在线监测的装置。
【背景技术】
[0002] 近20年来，随着计算机应用技术、自动化控制技术和大功率电力电子技术等高科 技术的迅速发展，新型用电设备和各种电力电子设备在电力系统中大量的投入使用，它们 对电力系统的干扰非常的敏感，比传统用电设备对电能质量的要求苛刻的多。不论系统处 在正常稳态还是故障暂态，均需要保证幅值偏差很小的基波正弦电力的可使用性，即使是 几个周期的电压暂降都将影响这些设备的正常工作，造成巨大的经济损失。在所有电能质 量问题中，电压暂降出现频次较多、危害最大。电压暂降不同于非有意的突然断电，发生电 压暂降时负载仍与供电系统相连，只是供电电压突然降得很低，加上持续时间很短，目前尚 没有专门的瞬态检测仪器对其进行检测并确定原因。电压暂降已成为用户所面临的供电系 统中的最重扰问题之一。同时，由电压暂降引发的客户投诉和经济纠纷，对供电企业的社会 效益和经济效益产生了很大的负面影响。因此，实时在线监测电压暂降发生并计算暂降特 征量，对于制定相应措施并抑制瞬时现象具有重要意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种能够对电压暂降进行在线检测并计算暂降特征量、以为 电压暂降问题的解决童工有效信息的应用于电力系统中的电压暂降在线监测装置。
[0004] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0005] -种应用于电力系统中的电压暂降在线监测装置，包括
[0006] 电压信号变换及预处理单元，所述的电压信号变换及预处理单元与供电系统中的 待检测位置相连接，所述的电压信号变换及预处理单元用于对电压进行周期采样并将采样 得到的电压信号转换为数字信号；
[0007] 数字信号处理单元，所述的数字信号处理单元与所述的电压信号变换及预处理单 元相连接，所述的数字信号处理单元用于处理所述的电压信号变换及预处理单元输出的数 字信号来判断是否发生电压暂降现象或电压暂降事件，并在发生所述的电压暂降事件时计 算暂降特征量；
[0008] 人机界面，所述的人机界面与所述的数字信号处理单元相连接，所述的人机界面 用于向所述的数字信号处理单元中输入判断和计算所需的参数以及查看判断和计算结 果；
[0009] 数据通信接口，所述的数据通信接口与所述的数字信号处理单元相连接，所述的 数据通信接口用于传输所述的数字信号处理单元的判断和计算结果；
[0010] 数据存储单元，所述的数据存储单元与所述的数字信号处理单元相连接，所述的 数据存储单元用于存储所述的数字信号处理单元的判断和计算结果。
[0011] 所述的数字信号处理单元中采用的判断是否发生电压暂降现象的方法为：计算一 个采样周期所采集到的电压和其前一周期所采集到的电压的电压差值，并将所述的电压差 值与所设定的电压暂降阈值进行比较，若所述的电压差值超过所述的电压暂降阈值，则当 前采样周期开始发生所述的电压暂降现象；若连续多个采样周期均发生所述的电压暂降现 象则判断发生所述的电压暂降事件；当发生所述的电压暂降事件时，所述的数字信号处理 单元记录所述的电压暂降事件的发生时刻、暂降深度、暂降持续时间；所述的数字信号处理 单元将判断和计算结果分别输出至所述的人机界面进行显示、通过所述的数据通信接口传 输给远程主站、存储至所述的数据存储单元中。
[0012] 所述的数字信号处理单元中采用的判断是否发生电压暂降现象的方法还包括在 发生电压暂降现象时判断是否伴随相位跳变，判断是否伴随相位跳变的方法为：计算一个 采样周期所采集到的电压的相角和其前一周期所采集到的电压的相角的相角差值，并将所 述的相角差值与所设定的相位跳变阈值进行比较，若所述的相角差值超过所述的相位跳变 阈值，则发生所述的相位跳变；当发生所述的相位跳变时，所述的数字信号处理单元记录所 述的相位跳变值。
[0013] 每个所述的采样周期中，将当前采样周期采集到的电压和前一采样周期采集到的 电压分别变换到dq旋转坐标系下得到电压的d轴分量和q轴分量，再根据所述的电压的d 轴分量和q轴分量计算得到当前采样周期采集到的电压的有效值和前一采样周期采集到 的电压的有效值，利用所述的电压的有效值计算所述的电压差值。
[0014] 每个所述的采样周期中，将当前采样周期采集到的电压和前一采样周期采集到的 电压分别变换到dq旋转坐标系下得到电压的d轴分量和q轴分量，再根据所述的电压的d 轴分量和q轴分量计算得到当前采样周期采集到的电压的相角和前一采样周期采集到的 电压的相角，再利用所述的相角计算所述的相角差值。
[0015] 所述的电压信号变换及预处理单元包括依次相连接的电压互感器、A/D转换器、滤 波电路和电压过零比较电路。
[0016] 所述的数字信号处理单元包括DSP核心电路、电源复位电路和RTC电路。
[0017] 所述的人机界面包括键盘和显示模块。
[0018] 所述的数据通信接口为以太网接口和/或RS485接口。
[0019] 所述的数据存储单元包括SARAM和FRAM。
[0020] 由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明能够对电 力系统中是否发生电压暂降进行在线监测，并能够在发生电压暂降时记录相关暂降特征 量，从而能够为制定解决电压暂降问题的措施提供有效信息。
【附图说明】
[0021] 附图1为本发明的电压暂降在线监测装置的原理框图。
[0022] 附图2为本发明的电压暂降在线监测装置的工作流程图。
[0023] 以上附图中：1、电压信号变换及预处理单元；2、数字信号处理单元；3、人机界面； 4、数据通信接口；5、数据存储单元。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明作进一步描述。
[0025] 实施例一：如附图1所示，一种应用于电力系统中的电压暂降在线监测装置，包括 电压信号变换及预处理单元1、数字信号处理单元2、人机界面3、数据通信接口 4以及数据 存储单元5。
[0026] 电压信号变换及预处理单元1用于对电压进行周期采样，并将采样得到的电压信 号转换为数字信号，其与供电系统中的待检测位置，如变压器二次侧相连接。该电压信号变 换及预处理单元1包括依次相连接的精度等级为〇. 1级的电压互感器、工业级高速16位A/ D转换器、滤波电路和电压过零比较电路。通过电压互感器获得的电压信号经过A/D转换器 转换为数字信号后，再经过滤波等处理后输出。
[0027] 数字信号处理单元2是本装置的核心，其与电压信号变换及预处理单元1相连接， 其功能在于：处理电压信号变换及预处理单元1输出的数字信号，从而判断是否发生电压 暂降现象或电压暂降事件，并在发生电压暂降事件时计算暂降特征量，这里的暂降特征量 包括电压暂降的发生时刻、暂降深度、相角跳变、暂降持续时间等。该数字信号处理单元2 包括数字信号处理单元2包括高性能的32位浮点型DSP核心电路、电源复位电路和RTC电 路。
[0028] 人机界面3与数字信号处理单元2相连接，其用于向数字信号处理单元2中输入 判断是否发生电压暂降现象或电压暂降事件和计算暂降特征量所需的参数，以及供现场操 作人员查看判断和计算结果。故而人机界面3包括用于输入的键盘和用于显示的显示模 块，其中，显示模块可以采用工业级液晶模块。
[0029] 数据通信接口 4与数字信号处理单元2相连接并能够连接远程主站或其他设备， 从而用于传输数字信号处理单元2的判断和计算结果至远程主站或其他设备。通常，数据 通信接口 4为工业级以太网接口和/或RS485接口。
[0030] 数据存储单元5与数字信号处理单元2相连接，包括SARAM和FRAM，其用于存储数 字信号处理单元2的判断和计算结果。
[0031] 上述应用于电力系统中的电压暂降在线监测装置的工作步骤如下：
[0032] 1、初始化：上电后，对硬件系统进行初始化，包括DSP核心电路、A/D转换器、液晶 显示模块、实时时钟模块及FRAM存储器的初始化，根据需要监测的不同电压等级，从FRAM 存储器中读取用户设置的监测点参数，如PT变比、接线方式、主站通信地址，完成对该装置 的配置；同时启动电压信号变换及预处理单元1中的采集主程序。
[0033] 2、数据采集：在第1步完成后，启动位于由电压互感器上接入本装置的测量通道 上的频率测量功能和采样定时器，频率测量功能根据相邻两次捕获值计算得到电网周期， 根据电网周期值设置采样定时器的定时周期，实现电压同步采样。
[0034] 3、数据分析计算：在第2步完成后，得到电压采样值，数字信号处理单元2开始执 行电压暂降检测程序，判断是否有电压暂降发生并计算暂降特征量。每当DSP核心电路获 取到一个新的采样电压数据，就执行一次电压暂降检测程序，判断是否有暂降发生并检测 暂降的特征量。
[0035] 对于每一相电压，数字信号处理单元2进行判断和计算的过程如下：计算一个采 样周期所采集到的电压和其前一周期所采集到的电压的电压