本发明涉及配电及电力控制技术领域，特别是涉及一种电网电压跌落快速检测算法。
背景技术：
1.技术背景：
电网电压跌落和供电中断是比较严重的电能质量问题[1]，电网一旦发生故障，对电网企业和用户都会造成很大损失。快速准确的检测出电网电压的跌落故障，是设备进行保护控制的前提条件。在一些重要的应用场合，发生电压跌落故障时，需快速切换到应急电源或及时关断设备进行保护。而快速准确的检测电网电压跌落故障是设备进行保护动作的前提条件。对于电网电压三相对称跌落来说，常规dq算法能够满足快速判断需求，但对于三相不对称跌落就不适用。文章在利用跌落相电压构造新的三相对称电压方法基础上，提出了一种利用一阶全通滤波器相位延迟算法，通过实现90度相位延迟，进而可以计算出构造新的对称电压出现的余弦量，在此基础上可以利用常规的dq算法快速判断电网电压三相不对称电压跌落。仿真分析结果表明，该算法检测精度高，实时性好。
2.与本发明直接相关的现有技术方案：
目前关于电网电压跌落检测的算法很多，常规的电压跌落算法包括：常规dq变换法[2-4]，αβ变换检测算法[5-7]，有效值计算法。
2.1现有技术方案一的内容
常规dq变换法
对于对称的三相电网电压，电网电压只有正序分量和零序分量。目前常用是常规的基于三相对称的dq变换法，设对称的三相电压为
将abc三相电压变换到dq坐标系的关系式为
[ud，uq]t＝c[ua，ub，uc]t(2)
上式中c为三相静止左边到两相旋转坐标变换矩阵
经过dq变换后的电压
对电压直接进行dq变换所得的d轴电压是个直流量(如图1)，abc三相电压在0.2s时突降到额定值的20％，到0.4s恢复对应ud值；当三相电网电压不对称时，电网电压会存在负序分量和零序分量，对电压直接进行dq变换所得的d轴电压存在交流量(如图2)，abc三相电压中a相在0.2s时突降到额定值的20％，到0.4s恢复对应ud值。
2.2现有技术方案一的缺点
常规的三相电压的dq变换在三相电压平衡时，可计算出ud为其峰值电压，uq为0，该方案对abc三相电压对称时判断电压跌落比较有效，但对单相电压跌落或两相电压跌落时就不再适用，当三相电压不平衡时，电网电压存在负序和零序分量，对电压直接进行dq变换，ud电压存在交流量，逆变器不能根据ud电压的变化来快速准确的判断电压跌落。
2.3现有技术方案二的内容
对于电压跌落时，常规的有效值判断，峰值电压判断以及αβ变换检测算法。
2.4现有技术方案二的缺点
常规的有效值判断，峰值电压判断需要用一个周期(或半个周期)的采样数据进行判断，存在较大的延迟[8]，实时性不好；αβ变换检测算法由于在电压跌落时刻可能存在高频谐波成分，影响检测精度。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种基于相位偏移的电网电压跌落快速检测算法。本发明能有效克服现有方案的不足，同时实现方式简单，不需要增加额外成本。
本发明所要解决的技术问题主要是电网发生跌落过程中快速检测出电压变化，对于单相跌落或两相跌落以及三相跌落均能快速的检测出来。
本发明所采用的技术方案是：针对传统方案对单相跌落不能判断的不足，给出了一种检测灵敏度高，相应速度快，适用性强的电压跌落检测算法。
在算法中如图3，分别取a、b、c相电压构造各自新的对称三相电压，然后在经过各自的相位偏移后就可以构造出分别以a、b、c相电压为基准对应的三组新的对称三相电压，以a相电压为例，设构造出的对称的三相电压分别为uasa，uasb，uasc，这三相电压经过dq变化计算出d轴电压为uda，这样就可快速准确的检测到a相电压跌落。
同样以b相电压为例，设构造出的对称的三相电压分别为ubsa，ubsb，ubsc，这三相电压经过dq变化计算出d轴电压为udb，这样就可快速准确的检测到b相电压跌落。
以c相电压为例，设构造出的对称的三相电压分别为ucsa，ucsb，ucsc，这三相电压经过dq变化计算出d轴电压为udc，这样就可快速准确的检测到c相电压跌落。
上述算法中，不管是三相跌落，还是其中任意一相跌落，均能快速准确的判断出电压跌落，保证设备及时进行动作。
由上节背景技术可知，当三相不对称跌落时，d轴电压里面存在交流量，系统不能根据d轴电压的变化快速准确的对电压跌落进行判断，因此可通过使用跌落相的电压来构造新的对称三相电压，然后在经过dq运算，这样就可以得到稳定的d轴电压，从而对三相不对称电压进行跌落检测判断。假如是a相电压跌落，由于a相电压为
ua＝usin(wt)(5)
则以a相电压为基准构造b，c两相电压，设构造后的a，b，c三相电压为uasa，uasb，uasc则有
uasa＝ua＝usin(wt)(6)
a相电压根据(6)(7)(8)式可以构造出的虚拟三相系统，只要此时把uasb，uasc值算出来就可以利用常规的dq运算进行电压跌落判断了，由(7)和(8)可知，只要把其中的ucos(wt)求出即可。
因为cos(wt)是sin(wt)的导数乘以一个系数，常规的做法[4]是利用离散的数字量求差分来代替导数，但这种方法精确度不高，因此我们可以通过相位偏移求出cos(wt)。由数学三角公式可知：
因此，(7)，(8)可以被更改为以下形式
其中ua为实际a相电压，ua90为a相电压滞后90度的值，只要求出ua90即可求出uasb，uasc。由模电知识可知一阶全通电路能产生固定的相位延迟，通过对一阶全通电路参数的选择，使产生90度的相位延迟，图4为一阶全通滤波电路原理图。
要实现90度相位延迟，取r1＝r2，则可得
从而可以推出其传递函数为
其中
把以上传递函数离散化可得
由(13)式可得差分方程为
y(k)＝0.98425*y(k-1)+u(k-1)-0.98425u(k)(14)
由上面的差分方程通过c语言即可实现一阶全通数字滤波器的功能，相位延迟90度。图5是相位延迟前后波形，从图中可以看出实现了相位延迟90度。
利用matlab7.8.0对相位偏移电压跌落快速判断方法进行仿真，如图6。
设在仿真中相电压有效值为220v，频率为50hz，在0.2～0.4s时a相电压跌落到额定幅值的20％，图7为三相不对称电压跌落图，从上到下依次为三相电压，a相电压构造虚拟三相系统d轴电压为uda，b相电压构造虚拟三相系统d轴电压为udb，c相电压构造虚拟三相系统d轴电压为udc，从图中可以看出，当发生不对称电压跌落时，可以根据uda，udb，udc值判断出跌落的电压进行判断。
由图8可以看出，从a相电压跌落经过1/4正弦周期就可以判断出来跌落，时间在5ms后即可判别出来。
与现有技术相比，本发明的有益效果是利用选取一相电压为基准电压进而构造三相均衡电压，该方法检验灵敏度高，速度快，检测判断功能全部由软件实现，动作速度快，安全可靠，简化了设计流程，降低了设计成本，针对不同功率等级设备均可采用，对不同类型的电压跌落都能使用，通用性强，设计灵活。
该算法具有高的灵敏度，更快的响应速度，适用于智能配电双路供电快速判断电压跌落进行及时动作处理来选择优质的供电电源；适用性强，不管是三相电压同时跌落，还是任意一相或两相均可快速判断；完全通过软件实现，不需要任何硬件电路，经济性好，方便便于修改。
附图说明
图1为对称三相电压dq变换；
图2为单相电压跌落ud波形；
图3为基于相位偏移电压跌落判断框图；
图4为一阶全通滤波器电路；
图5为一阶数字全通滤波效果图；
图6为相位偏移电压跌落检测算法仿真图；
图7为三相不对称电压跌落判断仿真图；
图8为a相电压跌落时间仿真图。
具体实施方式
本说明书所述内容只是本发明的较佳具体实施案例，以上实施案例仅用于说明方案的技术方案而非本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的思路，通过分析、推理或有限实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围内。