CN106154073B - 电能质量检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电能质量检测方法，其中，包括如下步骤：采集电网工作状态下的电压信号，并将所述电压信号通过第一低通滤波器；利用一正弦信号和一余弦信号分别对通过第一低通滤波器以后的电压信号进行正交相干调制；将调制后的信号分别通过一第二低通滤波器，然后通过平方后解调，并将解调后的信号通过一带通滤波器，则得到电压波动信号；将所述电压波动信号经过视觉度加权滤波步骤，然后通过统计计算得到闪变值。本发明提供的电能质量检测方法在检测过程中不会引入额外的混频干扰频率分量，无需获取电压波动信号的先验频率值，并且避免了测试的不准确带来的频率误差干扰。
Description
技术领域
本发明涉及智能电网领域，尤其涉及一种用于智能电网的电能质量检测方法。
背景技术
电能质量是指通过电网(例如公共电网)供给用户端的交流电能的品质。理想状态的公用电网应以恒定的频率、正弦波形和标准电压对用户供电。同时，在三相交流系统中，各相电压和电流的幅值应大小相等、相位对称且互差120°。但由于系统中的发电机、变压器和线路等设备非线性或不对称，负荷性质多变，加之调控手段不完善及运行操作、外来干扰和各种故障等原因，这种理想的状态并不存在。由此，产生了电网运行、电力设备和供用电环节中的各种问题，也就产生了电能质量的概念。
从不同角度观察，电能质量含义例如可以包括：(1)电压质量：其以实际电压与理想电压的偏差，反映供电企业向用户供应的电能是否合格的概念。这个定义能包括大多数电能质量问题，但不能包括频率造成的电能质量问题，也不包括用电设备对电网电能质量的影响和污染。(2)电流质量：其反映了与电压质量有密切关系的电流的变化，是电力用户除对交流电源有恒定频率、正弦波形的要求外，还要求电流波形与供电电压同相位以保证高功率因素运行。这个定义有助于电网电能质量的改善和降低线损，但不能概括大多数因电压原因造成的电能质量问题。
当前的电能质量检测方法IEC61000-4-15定义了波动与闪变的测量模型，其中，平方检波法含有调制分量的倍频分量，使闪变检测存在误差。而同步载波相干解调技术的波动检测方法需要准确获取同步载波频率，然而当前同步载波频率无法准确获取。其他有效值检波法、整流检波法等均受波动信号频谱结构的影响而存在检测误差。
发明内容
本发明提出了一种一种电能质量检测方法，其中，包括如下步骤：采集电网工作状态下的电压信号，并将所述电压信号通过第一低通滤波器；利用一正弦信号和一余弦信号分别对通过第一低通滤波器以后的电压信号进行正交相干调制；将调制后的信号分别通过一第二低通滤波器，然后通过平方后解调，并将解调后的信号通过一带通滤波器，则得到电压波动信号；将所述电压波动信号经过视觉度加权滤波步骤，然后通过统计计算得到闪变值。本发明提供的电能质量检测方法在检测过程中不会引入额外的混频干扰频率分量，无需获取电压波动信号的先验频率值，并且避免了测试的不准确带来的频率误差干扰。此外，本发明采用100hz的正交混频频率及100hz截止频率的滤波器，使得本算法可以应用于50hz和60hz的电力系统中。
进一步地，所述电网工作状态下的电压信号为其中，A为电压信号的幅度值，Ωi为复数个叠加的波动电压频率，w为电压载波信号角频率，θ为工频载波相角。
进一步地，所述正交相干调制步骤后得到如下数学方程：
Uq(t)＝u(t)×sin(ωst)，
Ui(t)＝u(t)×cos(ωst)，
其中，sin(ωst)为正弦信号，cos(ωst)为余弦信号。
进一步地，所述平方后解调步骤是将所述数学方程Uq(t)＝u(t)×sin(ωst)和Ui(t)＝u(t)×cos(ωst)分别平方后相加再开方。
进一步地，所述电压波动信号为
附图说明
图1是根据本发明一个具体实施例的电能质量检测方法的步骤流程图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明的具体实施方式进行说明。
图1是根据本发明一个具体实施例的电能质量检测方法的步骤流程图。如图1所示，本发明提供的一种电能质量检测方法，其中，包括如下步骤：
首先，执行步骤S1，采集电网工作状态下的电压信号，并将所述电压信号通过第一低通滤波器，其中，所述电网工作状态下的电压信号为：
其中，A为电压信号的幅度值，Ωi为复数个叠加的波动电压频率，w为电压载波信号角频率，θ为工频载波相角。需要说明的是，电网实际上的工作电压是不规律的，由复数个叠加的波动电压频率复合而成。
其中，第一低通滤波器为截止频率为100HZ的低通滤波器。
然后，执行步骤S2，利用一正弦信号sin(ωst)和一cos(ωst)余弦信号分别对通过第一低通滤波器以后的电压信号Ui(t)进行正交相干调制，其中，所述正交相干调制步骤后得到如下数学方程：
Uq(t)＝u(t)×sin(ωst)，
Ui(t)＝u(t)×cos(ωst)，
其中，
其中，
其中，ωa＝ωs+ω，Δωa＝ωs-ω，ωs＝100hz，ω是电网当前运行的工作频率。
接着执行S3，将调制后的两个输出信号分别通过一第二低通滤波器，然后通过平方后解调，并将解调后的信号通过一带通滤波器，则得到电压波动信号Ufi(t)和Ufa(t)：
进一步地，所述平方后解调步骤是将所述数学方程Uq(t)＝u(t)×sin(ωst)和Ui(t)＝u(t)×cos(ωst)分别平方后相加再开方，即将Ufi(t)和Ufa(t)分别平方后相加再开方，即：
将上述式子开方，可得：
再经过0.05～35hz的带通滤波器，可得实际的电流波动信号为：
最后，执行步骤S4，将上述电压波动信号经过视觉度加权滤波步骤，然后通过统计计算得到闪变值。
本发明提供的电能质量检测方法在检测过程中不会引入额外的混频干扰频率分量，无需获取电压波动信号的先验频率值，并且避免了测试的不准确带来的频率误差干扰。此外，本发明采用100hz的正交混频频率及100hz截止频率的滤波器，使得本算法可以应用于50hz和60hz的电力系统中。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。此外，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求；“包括”一词不排除其它权利要求或说明书中未列出的装置或步骤；“第一”、“第二”等词语仅用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
Claims (4)
1.一种电能质量检测方法，其中，包括如下步骤：
采集电网工作状态下的电压信号，并将所述电压信号通过第一低通滤波器；
利用一正弦信号和一余弦信号分别对通过第一低通滤波器以后的电压信号进行正交相干调制；
将调制后的信号分别通过一第二低通滤波器，然后通过平方后解调，并将解调后的信号通过一带通滤波器，则得到电压波动信号；
将所述电压波动信号经过视觉度加权滤波步骤，然后通过统计计算得到闪变值；
其中，所述电网工作状态下的电压信号其中，A为电压信号的幅度值，Ωi为复数个叠加的波动电压频率，ω为电压载波信号角频率，θ为工频载波相角，mi为波动电压的调制系数。
2.根据权利要求1所述的电能质量检测方法，其特征在于，所述正交相干调制步骤后得到如下数学方程：
Uq(t)＝u(t)×sin(ωst)，
Ui(t)＝u(t)×cos(ωst)，
其中，sin(ωst)为正弦信号，cos(ωst)为余弦信号，ωs为正交相干调制所采用的所述正弦信号和所述余弦信号的角频率。
3.根据权利要求2所述的电能质量检测方法，其特征在于，所述平方后解调是将所述数学方程Uq(t)＝u(t)×sin(ωst)和Ui(t)＝u(t)×cos(ωst)分别平方后相加再开方。
4.根据权利要求1所述的电能质量检测方法，其特征在于，所述电压波动信号为其中，A为电压信号的幅度值，Ωi为复数个叠加的波动电压频率，ω为电压载波信号角频率，θ为工频载波相角，mi为波动电压的调制系数。
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