CN108020736A - 一种电能质量检测方法 - Google Patents

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张锐
赵明伟
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    • G—PHYSICS
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    • G01R19/2506—Arrangements for conditioning or analysing measured signals, e.g. for indicating peak values ; Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
    • G01R19/2509—Details concerning sampling, digitizing or waveform capturing
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    • G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
    • G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters

Abstract

本发明公开了一种电能质量检测方法，包括以下步骤：A、采用电网工作状态下的电压信号并对电压信号进行整流滤波处理；B、将整流滤波后的电压信号进行模数转换；C、对模数转换后的电压信号进行降噪处理；D、之后对降噪处理后的信号传送至人机交互单元进行显示，本发明采用的检测方法简单，抗干扰能力强，得到的检测数据精确性、可靠性高。

Description

一种电能质量检测方法
技术领域
本发明涉及电能质量检测技术领域，具体为一种电能质量检测方法。
背景技术
电能质量即电力系统中电能的质量。理想的电能应该是完美对称的正弦波。一些因素会使波形偏离对称正弦，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，一方面我们研究这些因素会导致哪些方面的问题，最后，我们要研究如何消除这些因素，从而最大程度上使电能接近正弦波。
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。
随着国民经济的快速发展，精细化产业不断扩大，越来越多的电力用户开始关注因电能质量问题带来的生产设备损坏、产品良品率下降等问题。电力企业也更加关注新能源接入、高耗能企业、非线性负荷等对电网带来的电能质量污染问题。为了监测电网和用户电能质量情况，大部分省、市或地区电力企业都建设了不同规模的电能质量在线监测系统，用于监测本区域内的电能质量水平。监测数据可作为分析、评估、解决本区域电能质量问题的依据。当前的电能质量检测方法采用的有效值检波法、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
本发明的目的在于提供一种电能质量检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种电能质量检测方法，包括以下步骤：
A、采用电网工作状态下的电压信号并采用整流滤波模块对电压信号进行整流滤波处理；
B、将整流滤波后的电压信号进行模数转换；
C、对模数转换后的电压信号进行降噪处理；
D、之后对降噪处理后的信号传送至人机交互单元进行显示。
优选的，所述步骤C中降噪处理方法包括以下步骤：
a、将采集的电压数据进行小波分解，分解到最细尺度后得到高频和低频小波系数；
b、将每一尺度的高频和低频小波系数按从大到小重新排序；
c、在不同尺度中，估计高频和低频小波系数的噪声方差，计算新序列的中值和估计子的极小值；
d、根据约束因子计算每一尺度的高频小波系数阈值和低频小波系数值；
e、将各尺度中大于阈值绝对值的系数保留，小于阈值绝对值的系数按步骤d计算新阈值；
f、重复步骤b-步骤e，保存各尺度处理后的新高频小波系数和低频小波系数；
g、采用小波逆变换得到降噪后的电压数据。
优选的，所述步骤A中整流滤波模块包括并联连接的三组晶体管组和电解电容，分为第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组，所述第一晶体管组包括串联连接的场效应晶体管A和场效应晶体管B；所述第二晶体管组包括串联连接的场效应晶体管C和场效应晶体管D；所述第三晶体管组包括串联连接的场效应晶体管E和场效应晶体管F；所述第一晶体管组和第二晶体管组之间并联连接电容A；所述第二晶体管组和第三晶体管组之间并联连接电容B ；所述三组晶体管组分别通过熔断器、电感接入三相电源。
优选的，所述步骤B中模数转换采用型号为AD10200BZ的模数转换器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是。
（1）本发明采用的检测方法简单，抗干扰能力强，得到的检测数据精确性、可靠性高。
（2）本发明采用的降噪处理方法采用了多尺度、多分辨率的小波变换分解技术，准确将电压信号与噪声的小波系数分辨出来，实现了小波系数阈值自适应于噪声的变化。
（3）本发明采用的整流滤波模块能够对采集的电压能量进行缓冲，并抑制直流侧谐波电压，提高检测效率。
附图说明
图1为本发明检测流程图。
图2为本发明整流滤波模块原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种电能质量检测方法，包括以下步骤：
A、采用电网工作状态下的电压信号并采用整流滤波模块对电压信号进行整流滤波处理；
B、将整流滤波后的电压信号进行模数转换，模数转换采用型号为AD10200BZ的模数转换器；
C、对模数转换后的电压信号进行降噪处理；
D、之后对降噪处理后的信号传送至人机交互单元进行显示。
本发明中，步骤C中降噪处理方法包括以下步骤：
a、将采集的电压数据进行小波分解，分解到最细尺度后得到高频和低频小波系数；
b、将每一尺度的高频和低频小波系数按从大到小重新排序；
c、在不同尺度中，估计高频和低频小波系数的噪声方差，计算新序列的中值和估计子的极小值；
d、根据约束因子计算每一尺度的高频小波系数阈值和低频小波系数值；
e、将各尺度中大于阈值绝对值的系数保留，小于阈值绝对值的系数按步骤d计算新阈值；
f、重复步骤b-步骤e，保存各尺度处理后的新高频小波系数和低频小波系数；
g、采用小波逆变换得到降噪后的电压数据。
本发明采用的降噪处理方法采用了多尺度、多分辨率的小波变换分解技术，准确将电压信号与噪声的小波系数分辨出来，实现了小波系数阈值自适应于噪声的变化。
本发明中，步骤A中整流滤波模块包括并联连接的三组晶体管组和电解电容1，分为第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组，所述第一晶体管组包括串联连接的场效应晶体管A1a和场效应晶体管B2a；所述第二晶体管组包括串联连接的场效应晶体管C3a和场效应晶体管D4a；所述第三晶体管组包括串联连接的场效应晶体管E5a和场效应晶体管F6a；所述第一晶体管组和第二晶体管组之间并联连接电容A1b；所述第二晶体管组和第三晶体管组之间并联连接电容B2b；所述三组晶体管组分别通过熔断器2、电感3接入三相电源。本发明采用的整流滤波模块能够对采集的电压能量进行缓冲，并抑制直流侧谐波电压，提高检测效率。
综上所述，本发明采用的检测方法简单，抗干扰能力强，得到的检测数据精确性、可靠性高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种电能质量检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、采用电网工作状态下的电压信号并采用整流滤波模块对电压信号进行整流滤波处理；
B、将整流滤波后的电压信号进行模数转换；
C、对模数转换后的电压信号进行降噪处理；
D、之后对降噪处理后的信号传送至人机交互单元进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种电能质量检测方法，其特征在于：所述步骤C中降噪处理方法包括以下步骤：
a、将采集的电压数据进行小波分解，分解到最细尺度后得到高频和低频小波系数；
b、将每一尺度的高频和低频小波系数按从大到小重新排序；
c、在不同尺度中，估计高频和低频小波系数的噪声方差，计算新序列的中值和估计子的极小值；
d、根据约束因子计算每一尺度的高频小波系数阈值和低频小波系数值；
e、将各尺度中大于阈值绝对值的系数保留，小于阈值绝对值的系数按步骤d计算新阈值；
f、重复步骤b-步骤e，保存各尺度处理后的新高频小波系数和低频小波系数；
g、采用小波逆变换得到降噪后的电压数据。
3.根据权利要求1所述的一种电能质量检测方法，其特征在于：所述步骤A中整流滤波模块包括并联连接的三组晶体管组和电解电容1，分为第一晶体管组、第二晶体管组和第三晶体管组，所述第一晶体管组包括串联连接的场效应晶体管A(1a)和场效应晶体管B(2a)；所述第二晶体管组包括串联连接的场效应晶体管C(3a)和场效应晶体管D(4a)；所述第三晶体管组包括串联连接的场效应晶体管E(5a)和场效应晶体管F(6a)；所述第一晶体管组和第二晶体管组之间并联连接电容A(1b)；所述第二晶体管组和第三晶体管组之间并联连接电容B(2b)；所述三组晶体管组分别通过熔断器2、电感3接入三相电源。
4.根据权利要求1所述的一种电能质量检测方法，其特征在于：所述步骤B中模数转换采用型号为AD10200BZ的模数转换器。
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