CN107767083A - 一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法属于电力系统、测控系统和检测评价技术领域；该基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，首先对一个周期进行分段，计算每个分段的相角范围；然后控制器通过微分输出获得电厂信号的原始相位信息，并计算电厂信号的原始相位所处分段n1，再控制器判断第三比较输出的正负，按照查表方式来计算分段补偿参数，在本发明中，分段补偿参数的计算方法为除法，接着控制器判断第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出的正负，计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段，最后根据n1和n2的差来判断电网传输质量；本发明一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，能够用于对电网输电质量进行评价。
Description
技术领域
本发明一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法属于电力系统、测控系统和检测评价技术领域。
背景技术
电能质量是指电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美正弦波。一些干扰因素会使波形偏离正弦，由此便产生了电能质量问题。一方面我们研究存在哪些影响因素会导致电能质量问题，一方面我们研究如何评价电能质量问题。
对于如何评价电能质量的问题，现阶段已经有多个电能质量指标去评价电能质量，包括：电压中断、频率偏差、电压下跌、电压上升、瞬时脉冲、电压波动、电压切痕、谐波、间谐波、过电压和欠电压。
目前，仍然不断有新的电能质量评价方法出现。
发明内容
针对电能质量评价的需求，本发明创新性地提出了一种全新的电能质量评价手段，并公开了一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，该方法能够对电网输电质量进行评价。
本发明的目的是这样实现的：
一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，包括以下步骤：
步骤a、对一个周期进行分段，段数为N，且N为8的整数倍，计算每个分段的相角范围n＝2π/N；
步骤b、控制器通过微分输出获得电厂信号的原始相位信息并按照：
计算电厂信号的原始相位所处分段n1，式中，[]为向下取整运算；
步骤c、控制器判断第三比较输出的正负，按照查表方式来计算分段补偿参数
具体为：如果：
第三比较输出为负，控制器计算第一绝对值输出与第二绝对值输出的比值k，按照查表方式来计算分段补偿参数a；
第三比较输出为正，控制器计算第二绝对值输出与第一绝对值输出的比值k，按照查表方式来计算分段补偿参数a；
步骤d、控制器判断第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出的正负，计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段
具体为：如果：
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正正正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第一大分段，按照n2＝a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第二大分段，按照n2＝N/4-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第三大分段，按照n2＝N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第四大分段，按照n2＝N/2-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负负正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第五大分段，按照n2＝N/2+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负负负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第六大分段，按照n2＝3N/4-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正负负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第七大分段，按照n2＝3N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正负正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第八大分段，按照n2＝N-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
步骤e、根据n1和n2的差来判断电网传输质量。
上述基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，步骤e具体为：
设定n1和n2差的阈值，并判断n1和n2的差是否超过阈值，如果：
n1和n2的差没有超过阈值，则电网传输效果好；
n1和n2的差超过阈值，电网传输效果不好。
有益效果：
本发明公开了一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，将电厂信号分别通过无线传输渠道和电网传输渠道传递给控制器，通过无线传输渠道获得的分段，与无线传输渠道和电网传输渠道共同得到的分段进行对比，实现了对电网输电质量进行评价。
附图说明
图1是本发明基于相位判断的电网输电质量评价系统的电路图。
图2是本发明基于除法运算判断的电网输电质量评价方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施例作进一步详细描述。
具体实施例一
本实施例是基于相位判断的电网输电质量评价系统的实施例。
本实施例的基于相位判断的电网输电质量评价系统，电路图如图1所示，在该基于相位判断的电网输电质量评价系统中，电厂信号分别通过无线传输渠道和电网传输渠道传递给控制器；
在无线传输渠道中，
包括第一互感器，无线发射模块，无线连接收模块，微分模块，第一绝对值模块和第一比较模块；所述第一互感器提取电厂信号的原始相位信息，所述原始相位信息通过无线发射模块发射，并由无线连接收模块连接收，再由微分模块进行微分运算，微分运算后的信号一路经过第一比较模块进行过零比较后交给控制器，一路经过第一绝对值模块进行绝对值运算后交给控制器；所述微分模块包括运算放大器U1，所述运算放大器U1的同相输入端连接地，运算放大器U1的反相输入端通过电容C连接无线连接收模块的输出端，通过电阻R1连接运算放大器U1的输出端，运算放大器U1的输出端作为微分输出，连接控制器；所述第一比较模块包括运算放大器U2，所述运算放大器U2的同相输入端连接运算放大器U1的输出端，运算放大器U2的反相输入端连接地，运算放大器U2的输出端作为第一比较输出，连接控制器；所述第一绝对值模块包括运算放大器U4和运算放大器U5，所述运算放大器U4的同相输入端通过电阻R12连接运算放大器U1的输出端，通过电阻R12和电阻R15连接运算放大器U5的同相输入端，运算放大器U4的反相输入端通过电阻R11连接地，通过二极管VD11连接运算放大器U4的输出端，运算放大器U4的反相输入端连接二极管VD11的负极，运算放大器U4的输出端连接二极管VD11的正极，运算放大器U4的输出端连接二极管VD12的负极，运算放大器U4的反相输入端通过电阻R13连接二极管VD12的正极；所述运算放大器U5的反相输入端通过电阻R14连接二极管VD12的正极，通过电阻R16连接运算放大器U5的输出端，运算放大器U5的输出端作为第一绝对值输出，连接控制器；
在电网传输渠道中，
包括电网，第二互感器，第二绝对值模块和第二比较模块；所述电厂信号经过电网传输，所述第二互感器提取电厂信号经过电网传输后的传输相位信息，所述传输相位信息一路经过第二比较模块进行过零比较后交给控制器，一路经过第二绝对值模块进行绝对值运算后交给控制器；所述第二比较模块包括运算放大器U3，所述运算放大器U3的同相输入端连接第二互感器的输出，运算放大器U3的反相输入端连接地，运算放大器U3的输出端作为第二比较输出，连接控制器；所述第二绝对值模块包括运算放大器U6和运算放大器U7，所述运算放大器U6的同相输入端通过电阻R22连接第二互感器的输出，通过电阻R22和电阻R25连接运算放大器U7的同相输入端，运算放大器U6的反相输入端通过电阻R21连接地，通过二极管VD21连接运算放大器U6的输出端，运算放大器U6的反相输入端连接二极管VD21的负极，运算放大器U6的输出端连接二极管VD21的正极，运算放大器U6的输出端连接二极管VD22的负极，运算放大器U6的反相输入端通过电阻R23连接二极管VD22的正极；所述运算放大器U7的反相输入端通过电阻R24连接二极管VD22的正极，通过电阻R26连接运算放大器U7的输出端，运算放大器U7的输出端作为第二绝对值输出，连接控制器；
在无线传输渠道和电网传输渠道中，
还包括第三绝对值模块，所述第三绝对值模块包括运算放大器U8，所述运算放大器U8的同相输入端连接第一绝对值模块，运算放大器U8的反相输入端连接第二绝对值模块，运算放大器U8的输出端作为第三比较输出，连接控制器。
在第一绝对值模块中，要求：电阻R16和电阻R13的乘积是电阻R14和电阻R11乘积的2倍，确保输出电压为输入电压的绝对值；
在第二绝对值模块中，要求：电阻R26和电阻R23的乘积是电阻R24和电阻R21乘积的2倍，确保输出电压为输入电压的绝对值。
第一绝对值模块和第二绝对值模块相同。
具体实施例二
本实施例是基于除法运算判断的电网输电质量评价方法的实施例。
本实施例的基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，在具体实施例一所述的基于相位判断的电网输电质量评价系统上实现，该基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤a、对一个周期进行分段，段数为N，且N为8的整数倍，计算每个分段的相角范围n＝2π/N；
步骤b、控制器通过微分输出获得电厂信号的原始相位信息并按照：
计算电厂信号的原始相位所处分段n1，式中，[]为向下取整运算；
步骤c、控制器判断第三比较输出的正负，按照查表方式来计算分段补偿参数
具体为：如果：
第三比较输出为负，控制器计算第一绝对值输出与第二绝对值输出的比值k，按照查表方式来计算分段补偿参数a；
第三比较输出为正，控制器计算第二绝对值输出与第一绝对值输出的比值k，按照查表方式来计算分段补偿参数a；
步骤d、控制器判断第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出的正负，计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段
具体为：如果：
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正正正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第一大分段，按照n2＝a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第二大分段，按照n2＝N/4-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第三大分段，按照n2＝N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第四大分段，按照n2＝N/2-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负负正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第五大分段，按照n2＝N/2+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负负负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第六大分段，按照n2＝3N/4-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正负负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第七大分段，按照n2＝3N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正负正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第八大分段，按照n2＝N-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
步骤e、根据n1和n2的差来判断电网传输质量，具体为：
设定n1和n2差的阈值，并判断n1和n2的差是否超过阈值，如果：
n1和n2的差没有超过阈值，则电网传输效果好；
n1和n2的差超过阈值，电网传输效果不好。
具体实施例三
本实施例是基于除法运算判断的电网输电质量评价方法的实施例。
本实施例的基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，在具体实施例一所述的基于相位判断的电网输电质量评价系统上实现，同时也是具体实施例二所述基于除法运算判断的电网输电质量评价方法的具体实现，该基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，用于评价理想情况下的电网输电质量，该方法流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤a、对一个周期进行分段，段数为32，满足32为8的整数倍条件，计算每个分段的相角范围n＝π/16；
步骤b、控制器通过微分输出获得电厂信号的原始相位信息并按照：
n1＝[(17π/32)/(π/16)]+1＝9
计算电厂信号的原始相位所处分段n1，式中，[]为向下取整运算；
步骤c、控制器判断第三比较输出的正负，按照查表方式来计算分段补偿参数
在时，第三比较器输出为负，控制器计算第一绝对值输出与第二绝对值输出的比值k，k＝|cos(17π/32)|/|sin(17π/32)|＝0.0985，按照查表方式来计算分段补偿参数a；所述表格如下：
| 比值范围 | 0.0000-0.1989 | 0.1989-0.4142 | 0.4142-0.6682 | 0.6681-1.0000 |
| a | 1 | 2 | 3 | 4 |
通过表格，可以查找到a＝1；
步骤d、控制器判断第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出的正负，计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段
在时，第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第三大分段，按照n2＝N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；即：n2＝32/4+1＝9；
步骤e、根据n1和n2的差来判断电网传输质量，具体为：
n1和n2完全相等，说明电网传输效果好。
具体实施例四
本实施例是基于除法运算判断的电网输电质量评价方法的实施例。
本实施例的基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，在具体实施例一所述的基于相位判断的电网输电质量评价系统上实现，同时也是具体实施例二所述基于除法运算判断的电网输电质量评价方法的具体实现，该基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，用于评价非理想情况下的电网输电质量，该方法流程图如图2所示，包括以下步骤：
步骤a、对一个周期进行分段，段数为32，满足32为8的整数倍条件，计算每个分段的相角范围n＝π/16；
步骤b、控制器通过微分输出获得电厂信号的原始相位信息并按照：
n1＝[(17π/32)/(π/16)]+1＝9
计算电厂信号的原始相位所处分段n1，式中，[]为向下取整运算；
步骤c、控制器判断第三比较输出的正负，按照查表方式来计算分段补偿参数
在时，理论上第一绝对值模块的归一化输出电平为|cos(17π/32)|＝0.0980，第二绝对值模块的归一化输出电平为|sin(17π/32)|＝0.9952，然而，如果电能在电网传输的过程中，受到脉冲干扰，将第二绝对值模块的归一化输出电平拉低，变成0.2000，此时，第三比较器输出仍然为负，控制器计算第一绝对值输出与第二绝对值输出的比值k，k＝0.0980/0.2000＝0.4901，按照查表方式来计算分段补偿参数a；所述表格如下：
| 比值范围 | 0.0000-0.1989 | 0.1989-0.4142 | 0.4142-0.6682 | 0.6681-1.0000 |
| a | 1 | 2 | 3 | 4 |
通过表格，可以查找到a＝3；
步骤d、控制器判断第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出的正负，计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段
在时，即使电能在电网传输的过程中，受到脉冲干扰，第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出也分别为：负正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第三大分段，按照n2＝N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；即：n2＝32/4+3＝11；
步骤e、根据n1和n2的差来判断电网传输质量，具体为：
设定n1和n2差的阈值，在本实施例中设定为1，n1和n2的差为2，已经超过阈值，说明电网传输效果不好。
具体实施例三和具体实施例四以具体数据验证了本发明能够用于电网输电质量评价。更准确地说，是用于评价当电网输电过程中，出现脉冲噪声时的输电质量评价。
Claims (2)
1.一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤a、对一个周期进行分段，段数为N，且N为8的整数倍，计算每个分段的相角范围n＝2π/N；
步骤b、控制器通过微分输出获得电厂信号的原始相位信息并按照：
计算电厂信号的原始相位所处分段n1，式中，[]为向下取整运算；
步骤c、控制器判断第三比较输出的正负，按照查表方式来计算分段补偿参数
具体为：如果：
第三比较输出为负，控制器计算第一绝对值输出与第二绝对值输出的比值k，按照查表方式来计算分段补偿参数a；
第三比较输出为正，控制器计算第二绝对值输出与第一绝对值输出的比值k，按照查表方式来计算分段补偿参数a；
步骤d、控制器判断第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出的正负，计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段
具体为：如果：
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正正正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第一大分段，按照n2＝a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第二大分段，按照n2＝N/4-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第三大分段，按照n2＝N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负正正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第四大分段，按照n2＝N/2-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负负正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第五大分段，按照n2＝N/2+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：负负负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第六大分段，按照n2＝3N/4-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正负负，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第七大分段，按照n2＝3N/4+a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
第一比较输出、第二比较输出和第三比较输出分别为：正负正，电厂信号经过电网传输后的相位信息位于第八大分段，按照n2＝N-a来计算电厂信号经过电网传输后的相位所处分段n2；
步骤e、根据n1和n2的差来判断电网传输质量。
2.根据权利要求1所述的一种基于除法运算判断的电网输电质量评价方法，其特征在于，步骤e具体为：
设定n1和n2差的阈值，并判断n1和n2的差是否超过阈值，如果：
n1和n2的差没有超过阈值，则电网传输效果好；
n1和n2的差超过阈值，电网传输效果不好。
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- 2017-11-16 CN CN201711138436.7A patent/CN107767083B/zh not_active Expired - Fee Related
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