CN103713223B - 一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，首先，根据闪变值的实际变化范围，划分若干个闪变值测量量程；然后，根据实际测量的瞬时闪变值，自适应的选择合适的量程进行数据统计；最后，根据数据统计结果计算短时闪变值和长时闪变值。本发明克服了常规闪变测量方法进行限幅处理导致的闪变值误差过大的现象，只需要很小的数据存储量就可以完成计算过程，同时保证了闪变测量的精度，避免了10分钟大数据统计运算造成的阻塞，提高了算法计算效率，可应用在数据存储空间较小、运算速度较低的低端MCU上实现对闪变的监测。

Description

一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法

技术领域

本发明属于电力系统领域，涉及一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，可用于在数据存储容量不足的低成本MCU中实现对闪变的测量。

背景技术

电光源的电压波动造成灯光照度不稳定的人眼视感反应称为闪变，闪变反应了电压波动引起的灯光闪烁对人视感产生的影响。

由于每个人的感光特性和大脑的反映特性不同，对灯光照度变化的感觉存在差异，决定闪变的因素也比较复杂，所以对于闪变问题一直难以建立精确的数学模型。目前，世界上许多国家均采用有国际电热协会(UIE)制定、推荐，并由国际电工委员会(IEC)发布的测量方法和相应的闪变严重度评估标准。

IEC闪变测量仪主要由平方检测、解调滤波、视感度加权滤波、平滑滤波以及统计处理几个模块组成。在统计处理模块，进行一次短时闪变的计算要统计若干分钟的瞬时闪变值，比如IEC推荐的10分钟，假设采样频率为500Hz，为保证精度，以浮点型存储数据，则计算三相电压闪变10分钟内需要记录的数据将近4M字节，如此大的数据量对于一些存储空间小运算速度低的低端MCU是无法接受的。

目前，在低端MCU上实现IEC闪变仪，主要是通过固定测量范围和分级数来达到节省存储空间的目的，即对输入的瞬时闪变值进行了限幅处理，这种方法的闪变值量程受限，并且在瞬时闪变值过大出现限幅后，相当于人为的增加了一个电压突变，严重影响了最终闪变值的计算，无法得到正确的闪变测量结果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，在保证低存储数据量的前提下，实现对闪变量程的自适应变化，并且保证最终测量结果的精确度，同时减少大数据统计工作的计算量。

实现本发明目的的技术方案如下：

一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，其特征在于：首先根据闪变值的实际变化范围，划分若干个闪变值测量量程；然后根据实际测量的瞬时闪变值，自适应的选择合适的量程进行数据统计；最后根据数据统计结果计算短时闪变值和长时闪变值。

所述的自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、假设短时闪变最大值为，根据的值划分若干量程：

<>

其中，，表示第n个闪变量程的上限值；将各个量程划分为适当的级数，每个级别对应一个瞬时闪变值的范围；

(2)、根据获得的第一个瞬时闪变值确定初始量程，根据所分级数，记录瞬时闪变值；若后续获得的瞬时闪变值在初始量程范围外，则重新选择合适的量程，同时将前面已经记录的瞬时闪变值重新映射至新量程内；

(3)、一个统计周期结束后，根据最终确定的量程以及该量程下各级数统计得到的瞬时闪变值个数，计算概率分布直方图和累计概率密度曲线，分别以表示一个统计周期内超过时间比的概率分布水平，根据式<2>和式<3>计算短时闪变和长时闪变：

其中，表示开立方运算；表示第个统计周期得到的短时闪变值，。

所述的自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，其特征在于其中步骤(1)如下：

(1a)、假设短时闪变最大值为，根据的值划分若干量程：

<>

其中，表示第n个闪变量程的上限值；

(1b)、根据实际情况中对闪变的精度要求，将各个量程划分为适当的级数，各个量程的级数应保证相同，设为；

(1c)、根据划分的量程计算每个级别对应的闪变值的范围，则第个闪变量程每个级别表示的闪变值范围为：。

所述的自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，其特征在于其中步骤(2)如下：

(2a)、假设获得的第一个瞬时闪变值为，若满足：

<>

则将作为初始闪变量程；

(2b)、根据，确定在该量程内对应的级数，并且将该级数记录的瞬时闪变值数目加一；

(2c)、以表示获得的第x个瞬时闪变值，若，则闪变量程保持不变，执行步骤(2d)；若，执行步骤(2e)；

(2d)、根据当前量程，确定在该量程内对应的级数，并且将该级数记录的瞬时闪变值数目加一；

(2e)、若满足：

<>

表示第m个闪变量程的上限值，则将作为新闪变量程；

(2f)、假设表示量程内第i个级数内统计的瞬时闪变值个数，；表示量程内第j个级数内统计的瞬时闪变值个数，；根据公式：

<>

将量程内统计的数据转存至新量程；

(2g)、跳转至步骤(2c)继续进行统计，直至一个统计周期结束。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

1)、本发明采用自适应量程的方法统计瞬时闪变值，避免了常规方法中固定量程限幅处理导致的闪变值计算错误；

2)、本发明只需要很小的数据存储量就可以完成计算过程，在数据存储空间较小的MCU上也可以实现对闪变的检测。

3）、本发明避免了10分钟大数据的统计运算，减少了大数据处理的阻塞，提高了算法运行速度。

附图说明

图1是本发明的流程图；

图2是本发明自适应选择量程的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图进一步说明本发明。

参照图1、2，本发明的实现步骤如下：

步骤1划分短时闪变值的量程。

(1a)、假设短时闪变最大值为，的值可以设置为较大的一个值，如20。根据的值划分若干量程：

<>

其中，，表示第n个闪变量程的上限值；

(1b)、根据实际情况中对闪变的精度要求，将各个量程划分为适当的级数，各个量程的级数应保证相同，设为；

(1c)、根据划分的量程计算每个级别对应的闪变值的范围，则第个闪变量程每个级别表示的闪变值范围为：。

步骤2根据获得的瞬时闪变值自适应选择量程。

(2a)、假设获得的第一个瞬时闪变值为，若满足：

<>

则将作为初始闪变量程；

(2b)、根据，确定在该量程内对应的级数，并且将该级数记录的瞬时闪变值数目加一；

(2c)、以表示获得的第x个瞬时闪变值，若，则闪变量程保持不变，执行步骤(2d)；若，执行步骤(2e)；

(2d)、根据当前量程，确定在该量程内对应的级数，并且将该级数记录的瞬时闪变值数目加一；

(2e)、若满足：

<6>

表示第m个闪变量程的上限值，则将作为新闪变量程；

(2f)、假设表示量程内第i个级数内统计的瞬时闪变值个数，；表示量程内第j个级数内统计的瞬时闪变值个数，；根据公式：

<7>

将量程内统计的数据转存至新量程；

(2g)、跳转至步骤(2c)继续进行统计，直至一个统计周期结束；

步骤3根据统计数据计算短时闪变值和长时闪变值。

(3a)、假设一个统计周期内的瞬时闪变值总数为，计算得到：对应的数值；

(3b)、遍历统计周期结束时最终确定的量程内各级数的数值，确定刚好小于对应的级数，则该级数表示的闪变值即为；

Claims (2)

1.一种自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，首先根据闪变值的实际变化范围，划分若干个闪变值测量量程；然后根据实际测量的瞬时闪变值，自适应的选择合适的量程进行数据统计；最后根据数据统计结果计算短时闪变值和长时闪变值；其特征在于包括如下步骤：

(1)、假设短时闪变最大值为P_{st_max}，根据P_{st_max}的值划分若干量程：

[0,P_{st_1}],[0,P_{st_2}],…,[0,P_{st_n}],…,[0,P_{st_max}]<1>

其中，P_{st_2}＝2P_{st_1},P_{st_3}＝2P_{st_2},…,P_{st_n}＝2P_{st_n-1}，P_{st_n}表示第n个闪变量程的上限值；将各个量程划分为适当的级数，每个级别对应一个瞬时闪变值的范围；

(2)、根据获得的第一个瞬时闪变值确定初始量程，根据所分级数，记录瞬时闪变值；若后续获得的瞬时闪变值在初始量程范围外，则重新选择合适的量程，同时将前面已经记录的瞬时闪变值重新映射至新量程内；

(3)、一个统计周期结束后，根据最终确定的量程以及该量程下各级数统计得到的瞬时闪变值个数，计算概率分布直方图和累计概率密度曲线，分别以P_0.1,P₁,P₃,P₁₀,P₅₀表示一个统计周期内超过0.1％,1％,3％,10％,50％时间比的概率分布水平，根据式<2>和式<3>计算短时闪变P_st和长时闪变P_lt：

$P_{st}=\sqrt{0.0314P_{0.1}+0.0525P_1+0.0657P_3+0.28P_{10}+0.08P_{50}}---<2>$

$P_{lt}=\sqrt[3]{\frac{1}{N}\underset{k=1}{\overset{N}{\&Sigma;}}{P}_{st,k}^3}---<3>$

其中，表示开立方运算；P_st,k表示第k个统计周期得到的短时闪变值，k＝1,2,…,N。

2.根据权利要求1所述的自适应量程的低存储数据量闪变测量方法，其特征在于其中步骤(1)如下：

(1a)、假设短时闪变最大值为P_{st_max}，根据P_{st_max}的值划分若干量程：

[0,P_{st_1}],[0,P_{st_2}],…,[0,P_{st_n}],…,[0,P_{st_max}]<4>

其中，P_{st_2}＝2P_{st_1},P_{st_3}＝2P_{st_2},…,P_{st_n}＝2P_{st_n-1}，P_{st_n}表示第n个闪变量程的上限值；

(1b)、根据实际情况中对闪变的精度要求，将各个量程划分为适当的级数，各个量程的级数应保证相同，设为N_stage；

(1c)、根据划分的量程计算每个级别对应的闪变值的范围，则第n个闪变量程每个级别表示的闪变值范围为：P_{st_n}/N_stage。