CN110749769A - 一种三相电压跌落的快速检测方法 - Google Patents

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CN110749769A CN201911140958.XA CN201911140958A CN110749769A CN 110749769 A CN110749769 A CN 110749769A CN 201911140958 A CN201911140958 A CN 201911140958A CN 110749769 A CN110749769 A CN 110749769A
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郭兆静
王晓文
李万伟
徐帅
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Abstract

本发明公开了一种三相电压跌落的快速检测方法，首先采集三相输入相电压或线电压，输出相电压或线电压向量；对采集到的相电压或线电压分别进行二阶广义积分处理，构造正交电压向量，同时滤除谐波；利用滤波后的正交电压向量，计算出各相或各线的电压幅值；将三相电压幅值求均值，将平均电压值与跌落阈值比较判断，即可实现电压跌落的检测，相较于直接采用二阶带通滤波器与二阶低通滤波器滤波方式，滤波效果更好，计算更为简单，整个检测简便快速，可以在半周期之内检测到电压的跌落。

Description

一种三相电压跌落的快速检测方法
技术领域
本发明属于电网质量的检测技术领域，具体为一种可以应用到多种需要快速检测电网电压跌落场合的三相电压跌落的快速检测方法。
背景技术
现有电网电压跌落的检测方法，主要包括：常规dq变换法、αβ变换检测算法、有效值计算法等。常规的dq变换法主要针对ABC三相电压对称时判断电压跌落，不适用单向电压或两相电压的跌落判断；αβ变换检测算法在电压跌落时刻可能存在高频谐波成分，检测精度差；有效值计算法采集数据存在延迟，实时性差。为解决上述问题，CN107870285A所提出的基于相位偏移的电网电压跌落快速检测算法，虽然灵敏度高，但是由于采用了全通滤波器，对于所采集相的电压及构造的电压，均不能滤除干扰，容易误动作。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出的三相电压跌落的快速检测方法，在具备较快的检测速度的同时，也具备较强的抗干扰性，且本发明实现过程简便，实用性强。
为了实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是：
一种三相电压跌落的快速检测方法，包括如下步骤：
(1)采集三相输入相电压或线电压，输出相电压或线电压向量；
(2)对采集到的相电压或线电压分别进行二阶广义积分处理，构造正交电压向量，同时滤除谐波；
(3)利用滤波后的正交电压向量，计算出各相或各线的电压幅值；
(4)将三相电压幅值求均值，进一步滤波，将平均电压值与跌落阈值比较判断，即可实现电压跌落的检测。
进一步地，上述步骤(2)中，二阶广义积分处理的两路输出，一路是对输入信号进行了二阶带通滤波处理，可以将低频及高频信号一并滤除；另一路是对输入信号进行了二阶低通滤波处理，可以将高频干扰信号滤除,同时，其在特征频率处具备90°相移的特性，从而可以构造出滞后90°的正交电压向量。
上述步骤(4)中，将三相电压幅值求均值，相当于低通滤波，能够抑制周期性干扰和随机干扰，特别是能滤除一些3的整数倍的分量，具有更好的稳定性。相比之下各相电压单独比较判断的方式，容易因干扰而造成误判断，导致系统误动作。跌落阈值一般根据电网质量相关国家标准和实际工况设定，将其与滤波后电压幅值在控制器中比较做出判断。
本发明的有益效果为：
通过本方法，相较于直接采用二阶带通滤波器与二阶低通滤波器滤波方式，滤波效果更好，计算更为简单，同时可以构造出滞后90°的正交电压向量；整个检测简便快速，可以在半周期之内检测到电压的跌落，相比于传统的检测算法如有效值算法，可将检测时间由20毫秒缩短到10毫秒左右。
附图说明
图1为本发明流程示意图；
图2为二阶广义积分原理框图。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明技术方案进行详细说明，对三相电压信号的采集，可为三相线电压或三相相电压信号，本例以三相线电压信号进行说明。一种三相电压跌落的快速检测方法，具体步骤如下：
(1)采集三相交流输入线电压VAB、VBC、VCA，其表达式分别为
Figure BDA0002280919650000032
Figure BDA0002280919650000033
其中U为电网线电压基波正序分量有效值，ω0为基波角频率，φ为电压初相角，t为系统时间变量。
采用基于二阶广义积分的正交信号发生器产生正交信号，实现输入信号的相角偏移，同时滤除谐波，二阶广义积分器的传递函数如下所示：
Figure BDA0002280919650000034
其中ug为电网电压输入信号，K为一个影响系统带宽的常数，ω为电网电压角频率，uα、uβ为二阶广义积分器产生的正交分量，
其中uα为与电网电压信号同步的向量，uβ为滞后电网电压信号90°的向量，s为复频域变量。
得到uα、uβ两个正交电压分量后，分别求出三相线电压幅值uab、ubc、uca；
Figure BDA0002280919650000041
Figure BDA0002280919650000042
Figure BDA0002280919650000043
(2)再对三相线电压幅值求平均值
Figure BDA0002280919650000044
将平均值与设定电压跌落阈值比较，判断交流电压是否发生跌落。
该方法的实施主要应用在高压变频器上，例如以山东泰开自动化有限公司生产的TKHVERT高压变频器为载体，通过硬件电路采集10KV电压，通过系统主控单元进行运算判断。
整个检测过程简便快速，滤波效果好，可以在半周期之内检测到电压的跌落，相比于传统的检测算法如有效值算法，可将检测时间由20毫秒缩短到10毫秒左右。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进在不付出创造性劳动前提下也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种三相电压跌落的快速检测方法，其特征是，包括如下步骤：
(1)采集三相输入相电压或线电压，输出相电压或线电压向量；
(2)对采集到的相电压或线电压分别进行二阶广义积分处理，构造正交电压向量，同时滤除谐波；
(3)利用滤波后的正交电压向量，计算出各相或各线的电压幅值；
(4)将三相电压幅值求均值，进一步滤波，将平均电压值与跌落阈值比较判断，即可实现电压跌落的检测。
2.根据权利要求1所述的三相电压跌落的快速检测方法，其特征是，上述步骤(2)中，二阶广义积分处理的两路输出，一路是对输入信号进行了二阶带通滤波处理，可以将低频及高频信号一并滤除；另一路是对输入信号进行了二阶低通滤波处理，可以将高频干扰信号滤除,同时，其在特征频率处具备90°相移的特性，从而可以构造出滞后90°的正交电压向量。
3.根据权利要求1所述的三相电压跌落的快速检测方法，其特征是，上述步骤(4)中，将三相电压幅值求均值，相当于低通滤波，能够抑制周期性干扰和随机干扰，特别是能滤除一些3的整数倍的分量，具有更好的稳定性。
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