CN109164293A - 一种市电掉电检测方法、电子设备、存储介质和储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种市电掉电检测方法、电子设备、存储介质和储能系统，其中该方法包括：获取市电电压的第一采样值和第二采样值，第二采样值为第一采样值后一时刻的电压采样值；对第二采样值减去第一采样值的差值进行锁相计算；根据锁相计算的结果计算市电电压幅值；根据市电电压幅值判断是否发生市电掉电。通过对市电电压前后两拍采样值的差值与锁相信号进行相乘，再根据锁相计算的结果计算市电电压幅值，根据计算得出的市电电压幅值判断是否发生市电掉电；复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

Description

一种市电掉电检测方法、电子设备、存储介质和储能系统

技术领域

本发明涉及储能系统技术，尤其涉及一种市电掉电检测方法、电子设备、存储介质和储能系统。

背景技术

为了保证稳定优质的电源供应，很多场合需要应用储能系统，如不间断电源UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)等，当常态下的供电电源，如市电掉电时可以切换为由不间断电源UPS供电，维持负载的正常运行或者正常关闭。

现有的判断市电掉电的方式很多，但这些方法都不是很理想。如文献(杨亚飞，颜湘武，娄尧林，一种新的电压骤降特征量检测方法[J]，电力系统自动化)利用单相电压设为α轴分量，并虚构出β轴电压分量，再进行d-q变换，需要引入1/4个周期的延时。文献(赵国亮，刘宝志，肖湘宁，一种无时延的改进d-q变换在动态电压扰动识别中的应用[J]，电网技术)提出了无时延的改进d-q变换法，在发生单相故障时，采用扰动发生相电压的差分来构造其余两相电压，从而保证实时性和数据同时性。不足是用差分代替导数，要求采样率足够高，抗扰动能力差。文献(张庆超，肖玉龙，一种改进的电压暂降检测方法[J]，电工技术学报)指出改进的αβ变换检测法，有检测的延迟，数据不具有同时性，使得该方法检测时间比较长，实时性不够好，而且检测波形出现短时扰动，影响检测精度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种市电掉电检测方法，复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

本发明的目的之二在于提供一种电子设备，市电掉电检测的复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

本发明的目的之三在于提供一种存储介质，存储有计算机程序，市电掉电检测的复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

本发明的目的之四在于提供一种储能系统，市电掉电检测的复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

本发明的目的之一采用以下技术方案实现：

一种市电掉电检测方法，所述市电掉电检测方法包括以下步骤：

获取市电电压的第一采样值和第二采样值，所述第二采样值为所述第一采样值后一时刻的电压采样值；

对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算；

根据所述锁相计算的结果计算市电电压幅值；

根据所述市电电压幅值判断是否发生市电掉电。

进一步地，所述对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算，具体为：

将所述第二采样值减去所述第一采样值的差值与所述第二采样值采样时间相应的余弦值相乘。

进一步地，所述第一采样值和第二采样值的采样间隔为预设值。

进一步地，所述对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算之后，还包括以下步骤：

对所述锁相计算的结果进行滤波；

所述根据所述锁相计算的结果计算市电电压幅值，具体为：根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值。

进一步地，所述对所述锁相计算的结果进行滤波，具体为对所述锁相计算的结果进行低通滤波。

进一步地，所述根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值计算市电电压幅值，具体为根据以下算式计算：

其中S表示滤波后的所述锁相计算的结果，V表示要计算的市电电压幅值，θ表示市电电压采样的初始相位，w表示市电的角频率，T表示所述第一采样值和第二采样值的采样间隔。

进一步地，所述市电电压采样的初始相位θ为0。所述根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值计算市电电压幅值，具体为根据以下算式计算：

S＝V×P；

其中，P为根据w、T计算的常数。

本发明的目的之二采用以下技术方案实现：

一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中的程序，所述程序被配置成由处理器执行，处理器执行所述程序时实现上述市电掉电检测方法的步骤。

本发明的目的之三采用以下技术方案实现：

一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述市电掉电检测方法的步骤。

本发明的目的之四采用以下技术方案实现：

一种储能系统，包括储能模块、掉电执行模块以及上述的电子设备；所述电子设备判断发生市电掉电时，所述掉电执行模块执行相应操作，以使所述储能模块工作。

相比现有技术，本发明实施例的有益效果在于：通过对市电电压前后两拍采样值的差值与锁相信号进行相乘，再根据锁相计算的结果计算市电电压幅值，根据计算得出的市电电压幅值判断是否发生市电掉电；复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

附图说明

图1为本发明实施例一的市电掉电检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例二的电子设备的结构示意图；

图3为应用图2中电子设备的储能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

实施例一

如图1为一种市电掉电检测方法的流程示意图。

示例性的，市电掉电检测方法可用于储能系统。

如图1所示，市电掉电检测方法包括以下步骤：

步骤S110、获取市电电压的第一采样值和第二采样值，所述第二采样值为所述第一采样值后一时刻的电压采样值。

如某一时刻，获取市电电压的第一采样值Vo(k)，为第k个采样点获取的市电电压采样值；在后一时刻获取第k+1个采样点的市电电压采样值即为第二采样值Vo(k+1)。

作为优选的实施方式，所述第一采样值和第二采样值的采样间隔为预设值。第k个采样点与第k+1个采样点之间相差的时间为T。本实施例中采用同步定点数采样，以交流的市电电压的零点作为采样的起始点，在市电电压的一个完整周期内采样固定的点数，因此第k个采样点对应于kT时刻，第k+1个采样点对应于(k+1)T时刻。

如果以时间t作为采样的起始点，则第k个采样点对应于t+kT时刻，第k+1个采样点对应于t+(k+1)T时刻。

步骤S120、对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算。

首先计算第二采样值减去所述第一采样值的差值，为Vo(k+1)-Vo(k)。

然后对第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算。

作为优选的实施方式，步骤S120对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算，具体为：

将所述第二采样值减去所述第一采样值的差值Vo(k+1)-Vo(k)与所述第二采样值采样时间相应的余弦值相乘。

如果第二采样值的采样时间为(k+1)T，则与所述第二采样值采样时间相应的余弦值为cos(w(k+1)T)；如果第二采样值的采样时间为t+(k+1)T，则与所述第二采样值采样时间相应的余弦值为cos(wt+w(k+1)T)，其中w表示市电的角频率，以市电频率f为50Hz为例，角频率w＝2πf＝100π(rad/s)。

步骤S130、根据所述锁相计算的结果计算市电电压幅值。

由于市电电压可以表示为Vo＝v₀+Vsin(wt+θ)+V_hsinhwt+...，其中v₀表示直流分量，Vsin(wt+θ)表示基频分量，θ表示市电电压采样的初始相位，V_hsinhwt表示h次谐波分量。

因此，根据第一采样值Vo(k)，可以表示为：

Vo(k)＝v₀+Vsin(w(t+kT)+θ)+V_hsinhw(t+kT)+...；

其中，V表示要计算的市电电压幅值，T表示采样间隔，如第一采样值和第二采样值的采样间隔。

根据第二采样值Vo(k+1)，可以表示为：

Vo(k+1)＝v₀+Vsin(w(t+(k+1)T)+θ)+V_hsinhw(t+(k+1)T)+...；

计算第二采样值减去所述第一采样值的差值，可以得到：

对第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算，可以得到：

如果市电质量较好，没有谐波分量，则有：

将步骤S120对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算得到的[Vo(k+1)-Vo(k)]cos(wt+w(k+1)T)以S表示，则要计算的市电电压幅值V可以根据下式计算：

其中S表示滤波后的所述锁相计算的结果，V表示要计算的市电电压幅值，θ表示市电电压采样的初始相位，w表示市电的角频率，T表示所述第一采样值和第二采样值的采样间隔。

作为本发明实施例的进一步改进，步骤S120对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算之后，还包括以下步骤：

步骤S101、对所述锁相计算的结果进行滤波。

作为优选的实施方式，步骤S101对所述锁相计算的结果进行滤波，具体为对所述锁相计算的结果进行低通滤波。

步骤S130根据所述锁相计算的结果计算市电电压幅值，具体为：根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值。

由于市电很大可能在极品电压外都包含有谐波，因此对锁相计算的结果进行滤波后，可以滤除第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相结果中的Vcos(2wt+....)，因此，也有：

将步骤S120对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算得到的[Vo(k+1)-Vo(k)]cos(wt+w(k+1)T)以S表示，则要计算的市电电压幅值V可以根据下式计算：

其中S表示滤波后的所述锁相计算的结果，V表示要计算的市电电压幅值，θ表示市电电压采样的初始相位，w表示市电的角频率，T表示所述第一采样值和第二采样值的采样间隔。

作为优选的实施方式，采用同步定点数采样以交流的市电电压的零点作为采样的起始点时，市电电压采样的初始相位θ为0。则根据滤波后的所述锁相计算的结果S计算市电电压幅值计算市电电压幅值V，具体为根据以下算式计算：

S＝V×P；

其中，P为根据w、T计算的常数，

步骤S140、根据所述市电电压幅值判断是否发生市电掉电。

根据步骤S130计算的与第二采样值相应的市电电压幅值V，可以判断是否发生市电掉电，如果与第二采样值相应的市电电压幅值V相对于与第一采样值相应的市电电压幅值V发生了变化，或者与第二采样值相应的市电电压幅值V与市电正常供电时实际的电压幅值相比存在差别，则可判断发生了市电掉电。

本发明实施例提供的市电掉电检测方法，通过对市电电压前后两拍采样值的差值与锁相信号进行相乘，再根据锁相计算的结果计算市电电压幅值，根据计算得出的市电电压幅值判断是否发生市电掉电；复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法，如：

一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述市电掉电检测方法的步骤。

本发明可用于众多通用或专用的计算系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等，如实施例二。

实施例二

如图2所示一种电子设备，包括存储器210、处理器220以及存储在存储器210中的程序，所述程序被配置成由处理器220执行，处理器220执行所述程序时实现上述市电掉电检测方法的步骤。

本实施例中的电子设备与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的两个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施中的电子设备的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。

示例性的，电子设备可用于储能系统。

如图3所示的储能系统，包括储能模块310、掉电执行模块320以及前述的电子设备200；电子设备200判断发生市电掉电时，掉电执行模块320执行相应操作，以使储能模块200工作。

储能系统为不间断电源UPS时，当电子设备200检测到市电中断，如事故停电时，掉电执行模块320立即将储能模块310的直流电能逆变后向负载继续供电，使负载维持正常工作或正常关机，以保护负载软、硬件不受损坏。

本发明实施例提供的电子设备和储能系统，通过对市电电压前后两拍采样值的差值与锁相信号进行相乘，再根据锁相计算的结果计算市电电压幅值，根据计算得出的市电电压幅值判断是否发生市电掉电；复杂性较低，判断实时性好，抗扰动性能较好，准确率高。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种市电掉电检测方法，其特征在于，所述市电掉电检测方法包括以下步骤：

获取市电电压的第一采样值和第二采样值，所述第二采样值为所述第一采样值后一时刻的电压采样值；

对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算；

根据所述锁相计算的结果计算市电电压幅值；

根据所述市电电压幅值判断是否发生市电掉电。

2.如权利要求1所述的市电掉电检测方法，其特征在于：所述对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算，具体为：

将所述第二采样值减去所述第一采样值的差值与所述第二采样值采样时间相应的余弦值相乘。

3.如权利要求2所述的市电掉电检测方法，其特征在于：所述第一采样值和第二采样值的采样间隔为预设值。

4.如权利要求3所述的市电掉电检测方法，其特征在于：所述对所述第二采样值减去所述第一采样值的差值进行锁相计算之后，还包括以下步骤：

对所述锁相计算的结果进行滤波；

所述根据所述锁相计算的结果计算市电电压幅值，具体为：根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值。

5.如权利要求4所述的市电掉电检测方法，其特征在于：所述对所述锁相计算的结果进行滤波，具体为对所述锁相计算的结果进行低通滤波。

6.如权利要求5所述的市电掉电检测方法，其特征在于：所述根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值计算市电电压幅值，具体为根据以下算式计算：

其中S表示滤波后的所述锁相计算的结果，V表示要计算的市电电压幅值，θ表示市电电压采样的初始相位，w表示市电的角频率，T表示所述第一采样值和第二采样值的采样间隔。

7.如权利要求6所述的市电掉电检测方法，其特征在于：所述市电电压采样的初始相位θ为0。所述根据滤波后的所述锁相计算的结果计算市电电压幅值计算市电电压幅值，具体为根据以下算式计算：

S＝V×P；

其中，P为根据w、T计算的常数。

8.一种电子设备，其特征在于：包括存储器、处理器以及存储在存储器中的程序，所述程序被配置成由处理器执行，处理器执行所述程序时实现如权利要求1-7中任一项所述的市电掉电检测方法的步骤。

9.一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的市电掉电检测方法的步骤。

10.一种储能系统，其特征在于：包括储能模块、掉电执行模块以及如权利要求8所述的电子设备；所述电子设备判断发生市电掉电时，所述掉电执行模块执行相应操作，以使所述储能模块工作。