CN105785227A - 一种电压暂降源的定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电压暂降源的定位方法，包括：提取暂降期间的瞬时有功功率和瞬时无功功率变化量Δp(t)和Δq(t)，积分获取扰动有功能量ΔE_p(t)和无功能量ΔE_q(t)；判断ΔE_p(t)和ΔE_q(t)是否为同号；若同号，利用ΔE_p(t)的符号对电压暂降源定位；若异号，判断电压暂降源是否为对称故障；若为对称故障，利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源定位；若为非对称故障，计算三相暂降程度相似度P₃，并根据P₃值定位电压暂降源。本发明通过综合3种电压暂降源定位方法，发挥每种电压暂降源定位方法的优势，有效减少电压暂降源定位的误判率，提高电压暂降源定位结果的可靠性。

Description

一种电压暂降源的定位方法

技术领域

本发明涉及一种电压暂降源分析技术领域，尤其涉及一种电压暂降源的定位方法。

背景技术

一般来说，电压暂降源的定位指的是确定引发电压暂降的扰动发生在监测装置的哪一侧。参照暂降发生前基波有功潮流的方向，如果扰动发生在监测点的后方，则称为上游方向；如果故障发生在监测点的前方，则称为下游方向。

电能质量问题可能是来自供电系统侧，也可能来自于用户侧，或是双方共同作用的结果，在电能质量问题责任的认证上，供用电双方往往存在分歧甚至陷入经济纠纷，准确的识别以及确定电压暂降源位置，有助于辨识暂降发生在系统侧还是用户侧，为电力部门和用户区分暂降责任，协调缓解纠纷；同时，安装缓和电压暂降的装置以改善电能质量问题，使得扰动产生的影响减到最小，也需要确定电压暂降源的位置。因此，暂降源位置的确定，对于暂降故障检测、诊断和缓解措施的制定以及经济纠纷的调解十分必要。

电压暂降源定位主要采用3种方法：扰动功率及扰动能量定位法、等效阻抗实部定位法以及暂降分类定位法，但是各种定位方法的假设条件和理论基础不同，致使单一方法定位的误判率高，例如，采用基于扰动功率和扰动能量的方法，因扰动功率和扰动能量不吻合而导致对电压暂降源定位产生误判；等效阻抗实部定位法对非对称故障的电压暂降源敏感度较低，致使对电压暂降源定位同样产生误判；暂降分类定位法针对不同的电压暂降类型及负荷类型，选择的判据阈值需依据经验确定，致使对电压暂降源定位具有一定的盲目性，同样会产生误判。

发明内容

本发明提供一种电压暂降源的定位方法，以解决现有技术中电压暂降源的定位方法误判率高的技术问题。

本发明提供一种电压暂降源的定位方法，所述电压暂降源的定位方法包括：

利用希尔伯特变换提取暂降期间的瞬时有功功率和瞬时无功功率的变化量Δp(t)和Δq(t)，对所述Δp(t)和所述Δq(t)积分获取扰动有功能量ΔE_p(t)和扰动无功能量ΔE_q(t)；

判断所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)是否为同号；

若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为同号，则利用所述ΔE_p(t)的符号对电压暂降源进行定位；

若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为异号，则判断电压暂降源是否为对称故障；

若所述电压暂降源为对称故障，则利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源进行定位；

若所述电压暂降源为非对称故障，则计算三相暂降程度相似度P₃并判断P₃是否小于0.5；

若所述P₃＜0.5，则计算电压暂降前后有功功率的变化值ΔP，并根据所述ΔP对电压暂降源进行定位；

若所述P₃≥0.5，则计算电压暂降前后电流基频分量变化值ΔI，并根据所述ΔI对电压暂降源进行定位。

优选的，所述利用所述ΔE_p(t)的符号对电压暂降源进行定位包括：

判断sign(ΔE_p(t))的值是否为1；

若所述sign(ΔE_p(t))＝1，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若所述sign(ΔE_p(t))≠1，则电压暂降源位于监测点上游方向。

优选的，所述判断电压暂降源是否为对称故障包括：

计算A相、B相、C相对称曲线相似度P_A1、P_B1、P_C1以及A相、B相、C相非对称曲线相似度P_A2、P_B2、P_C2；

通过比较P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小确定对称曲线和非对称曲线；

比较对称曲线和非对称曲线的数量

若对称曲线数多于非对称曲线数，则电压暂降源为对称故障；

若对称曲线数少于或等于非对称曲线数，则电压暂降源为非对称故障。

优选的，所述通过比较P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小确定对称曲线数和非对称曲线数包括：

判断P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小；

若P_A1≤P_A2，则A相为对称曲线，若P_A1＞P_A2，则A相为非对称曲线数；

若P_B1≤P_B2，则B相为对称曲线，若P_B1＞P_B2，则B相为非对称曲线数；

若P_C1≤P_C2，则C相为对称曲线，若P_C1＞P_C2，则C相为非对称曲线数。

优选的，所述利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源进行定位包括：

计算等效阻抗Z_e并判断所述等效阻抗Z_e的正负；

若Re(Z_e)＞0，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若Re(Z_e)≤0，则电压暂降源位于监测点上游方向。

优选的，所述根据所述ΔP对电压暂降源进行定位包括：

判断所述ΔP是否大于阈值ΔP₀；

若ΔP＞ΔP₀，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若ΔP≤ΔP₀，则电压暂降源位于监测点上游方向。

优选的，所述根据所述ΔI对电压暂降源进行定位包括：

判断所述ΔI是否大于阈值ΔI₀；

若ΔI＞ΔI₀，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若ΔI≤ΔI₀，则电压暂降源位于监测点上游方向。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明提供一种电压暂降源的定位方法，所述电压暂降源的定位方法包括：利用希尔伯特变换提取暂降期间的瞬时有功功率和瞬时无功功率的变化量Δp(t)和Δq(t)，对所述Δp(t)和所述Δq(t)积分获取扰动有功能量ΔE_p(t)和无功能量ΔE_q(t)；判断所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)是否为同号；若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为同号，则利用所述ΔE_p(t)的符号对电压暂降源进行定位；若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为异号，则判断电压暂降源是否为对称故障；若所述电压暂降源为对称故障，则利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源进行定位；若所述电压暂降源为非对称故障，则计算三相暂降程度相似度P₃；若所述P₃＜0.5，则计算电压暂降前后有功功率的变化值ΔP，并根据所述ΔP对电压暂降源进行定位；若所述P₃≥0.5，则计算电压暂降前后电流基频分量变化值ΔI，并根据所述ΔI对电压暂降源进行定位。本发明通过综合3种电压暂降源定位方法，发挥每种电压暂降源定位方法的优势，同时克服每种电压暂降源定位方法应用中的缺陷，能够有效的减少电压暂降源定位的误判率，提高电压暂降源定位结果的可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

图1是本发明实施例中提供的一种电压暂降源的定位方法的方法流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

请参考图1，所示为本发明实施例中提供的一种电压暂降源的定位方法的方法流程图。

由图1可知，发明实施例中提供的一种电压暂降源的定位方法包括：

S01：利用希尔伯特变换提取暂降期间的瞬时有功功率变化量Δp(t)和瞬时无功功率变化量Δq(t)，对所述Δp(t)和所述Δq(t)积分获取扰动有功能量ΔE_p(t)和扰动无功能量ΔE_q(t)，计算公式为：

${\mathrm{\ΔE}}_p\left(t\right)={\∫}_0^t\mathrm{\Δ}p\left(t\right)dt$

${\mathrm{\ΔE}}_q\left(t\right)={\∫}_0^t\mathrm{\Δ}q\left(t\right)dt$

S02：判断所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)是否为同号；

若sign(ΔE_p(t))*sign(ΔE_q(t))＝1则ΔE_p(t)和ΔE_q(t)为同号，若sign(ΔE_p(t))*sign(ΔE_q(t))≠1，则ΔE_p(t)和ΔE_q(t)为异号。其中，sign()为ΔE_p(t)和ΔE_q(t)的符号函数。

S03:若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为同号，则利用所述ΔE_p(t)的符号对电压暂降源进行定位。

具体包括：

S031：判断sign(ΔE_p(t))的值是否为1；

S032：若所述sign(ΔE_p(t))＝1，则电压暂降源位于监测点下游方向；

S033：若所述sign(ΔE_p(t))≠1，则电压暂降源位于监测点上游方向。

S04：若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为异号，则判断电压暂降源是否为对称故障。

具体包括：

S041：计算A相、B相、C相对称曲线相似度P_A1、P_B1、P_C1以及A相、B相、C相非对称曲线相似度P_A2、P_B2、P_C2；

其中，A相的对称曲线相似度P_A1的计算公式为：

$P_{A1}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(U_{Ai}-Y_{UAi})}^2$

式中，U_Ai为A相电压有效值的n个数据点，Y_UAi为与对称曲线相对应的n个数据点；

A相的非对称曲线相似度P_A2的计算公式为：

$P_{A2}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(U_{Ai}-Y_{VAi})}^2$

式中，Y_VAi为非对称曲线相对应的n个数据点。

B相的对称曲线相似度P_B1的计算公式为：

$P_{B1}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(U_{Bi}-Y_{UBi})}^2$

式中，U_Bi为B相电压有效值的n个数据点，Y_UBi为对称曲线相对应的n个数据点；

B相的非对称曲线相似度P_B2的计算公式为：

$P_{B2}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(U_{Bi}-Y_{VBi})}^2$

式中，Y_VBi为非对称曲线相对应的n个数据点。

C相的对称曲线相似度P_C1的计算公式为：

$P_{C1}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(U_{Ci}-Y_{UCi})}^2$

式中，U_Ci为C相电压有效值的n个数据点，Y_UCi为与对称曲线相对应的n个数据点；

C相的非对称曲线相似度P_C2的计算公式为：

$P_{C2}=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{(U_{Ci}-Y_{VCi})}^2$

式中，Y_VCi为非对称曲线相对应的n个数据点。

S042：通过比较P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小确定对称曲线和非对称曲线。

具体包括：

S0421：判断P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小；

S0422：若对称曲线相似度小于或等于非对称曲线相似度，则该相为对称曲线；

S0423：若对称曲线相似度大于非对称曲线相似度，则该相为非对称曲线。

即：若P_A1≤P_A2，则A相为对称曲线，若P_A1＞P_A2，则A相为非对称曲线数；

若P_B1≤P_B2，则B相为对称曲线，若P_B1＞P_B2，则B相为非对称曲线数；

若P_C1≤P_C2，则C相为对称曲线，若P_C1＞P_C2，则C相为非对称曲线数。

S043：比较对称曲线和非对称曲线的数量；

S044：若对称曲线数多于非对称曲线数，则电压暂降源为对称故障；

S045：若对称曲线数少于或等于非对称曲线数，则电压暂降源为非对称故障。

S05：若所述电压暂降源为对称故障，则利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源进行定位。

具体包括：

S051：计算等效阻抗Z_e并判断所述等效阻抗Z_e的正负；

等效阻抗Z_e的计算公式为：

$Z_e=\frac{U_{sag}-U_{pre}}{I_{sag}-I_{pre}}$

式中，U_sag、I_sag分别为电压暂降过程中的基波电压和基波电流；U_pre、I_pre分别为电压暂降扰动前的基波电压和基波电流。

S052：若Re(Z_e)＞0，则电压暂降源位于监测点下游方向；

S053：若Re(Z_e)≤0，则电压暂降源位于监测点上游方向。

S06：若所述电压暂降源为非对称故障，则计算三相暂降程度相似度P₃并判断P₃是否小于0.5。

三相暂降程度相似度P₃的计算公式为：

$P_3=\frac{max(U_A,U_B,U_C)-min(U_A,U_B,U_C)}{U_0}$

式中，U_A,U_B,U_C分别为A相、B相和C相暂降电压，U₀为暂降前基波电压。

S07：若所述P₃＜0.5，则计算电压暂降前后有功功率的变化值ΔP，并根据所述ΔP对电压暂降源进行定位。

电压暂降前后有功功率的变化值ΔP的计算公式为：

$\mathrm{\Δ}P=\frac{P_{post}-P_{pre}}{P_{pre}}$

式中，P_post为感应电动机启动前监测装置处测得的有功功率，P_pre为感应电动机后监测装置处测得的有功功率。

根据所述ΔP对电压暂降源进行定位具体包括：

S071：判断所述ΔP是否大于阈值ΔP₀；

S072：若ΔP＞ΔP₀，则电压暂降源位于监测点下游方向；

S073：若ΔP≤ΔP₀，则电压暂降源位于监测点上游方向。

S08：若所述P₃≥0.5，则计算电压暂降前后电流基频分量变化值ΔI，并根据所述ΔI对电压暂降源进行定位。

电压暂降前后电流基频分量变化值ΔI的计算公式为：

$\mathrm{\Δ}I=\frac{I_{sag}}{I_{ss}}$

式中，I_ss为变压器投退前监测装置处测得的电流基频分量，I_sag为因变压器投退引起的电压暂降时监测装置处测得的电流基频分量。

根据所述ΔI对电压暂降源进行定位具体包括：

S081：判断所述ΔI是否大于阈值ΔI₀；

S082：若ΔI＞ΔI₀，则电压暂降源位于监测点下游方向；

S083：若ΔI≤ΔI₀，则电压暂降源位于监测点上游方向。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述电压暂降源的定位方法包括：

利用希尔伯特变换提取暂降期间的瞬时有功功率变化量Δp(t)和瞬时无功功率变化量Δq(t)，对所述Δp(t)和所述Δq(t)积分获取扰动有功能量ΔE_p(t)和扰动无功能量ΔE_q(t)；

判断所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)是否为同号；

若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为同号，则利用所述ΔE_p(t)的符号对电压暂降源进行定位；

若所述ΔE_p(t)和所述ΔE_q(t)为异号，则判断电压暂降源是否为对称故障；

若所述电压暂降源为对称故障，则利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源进行定位；

若所述电压暂降源为非对称故障，则计算三相暂降程度相似度P₃并判断P₃是否小于0.5；

若所述P₃＜0.5，则计算电压暂降前后有功功率的变化值ΔP，并根据所述ΔP对电压暂降源进行定位；

若所述P₃≥0.5，则计算电压暂降前后电流基频分量变化值ΔI，并根据所述ΔI对电压暂降源进行定位。

2.根据权利要求1所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述利用所述ΔE_p(t)的符号对电压暂降源进行定位包括：

判断sign(ΔE_p(t))的值是否为1；

若所述sign(ΔE_p(t))＝1，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若所述sign(ΔE_p(t))≠1，则电压暂降源位于监测点上游方向。

3.根据权利要求1所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述判断电压暂降源是否为对称故障包括：

计算A相、B相、C相对称曲线相似度P_A1、P_B1、P_C1以及A相、B相、C相非对称曲线相似度P_A2、P_B2、P_C2；

通过比较P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小确定对称曲线和非对称曲线；

比较对称曲线和非对称曲线的数量；

若对称曲线数多于非对称曲线数，则电压暂降源为对称故障；

若对称曲线数少于或等于非对称曲线数，则电压暂降源为非对称故障。

4.根据权利要求3所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述通过比较P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小确定对称曲线数和非对称曲线数包括：

判断P_A1和P_A2、P_B1和P_B2、P_C1和P_C2的大小；

若P_A1≤P_A2，则A相为对称曲线，若P_A1＞P_A2，则A相为非对称曲线数；

若P_B1≤P_B2，则B相为对称曲线，若P_B1＞P_B2，则B相为非对称曲线数；

若P_C1≤P_C2，则C相为对称曲线，若P_C1＞P_C2，则C相为非对称曲线数。

5.根据权利要求1所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述利用等效阻抗实部定位法对电压暂降源进行定位包括：

计算等效阻抗Z_e并判断所述等效阻抗Z_e的正负；

若Re(Z_e)＞0，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若Re(Z_e)≤0，则电压暂降源位于监测点上游方向。

6.根据权利要求1所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据所述ΔP对电压暂降源进行定位包括：

判断所述ΔP是否大于阈值ΔP₀；

若ΔP＞ΔP₀，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若ΔP≤ΔP₀，则电压暂降源位于监测点上游方向。

7.根据权利要求1所述的电压暂降源的定位方法，其特征在于，所述根据所述ΔI对电压暂降源进行定位包括：

判断所述ΔI是否大于阈值ΔI₀；

若ΔI＞ΔI₀，则电压暂降源位于监测点下游方向；

若ΔI≤ΔI₀，则电压暂降源位于监测点上游方向。