CN110797878A - 一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，所述电压暂降恢复器包括电压暂降检测单元、控制单元、整流单元、逆变单元、滤波单元和耦合单元；所述电压暂降检测单元对所述电网电压进行检测处理并输入所述控制单元，分析判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，根据所述特征量选择最优补偿方式，发出控制信号控制所述整流单元和所述逆变单元产生补偿电压，再经过所述滤波单元进行滤波处理，通过所述耦合单元叠加到线路，从而确保负载电压不受电网电压暂降的影响。本发明提供一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，根据电压暂降特征量选择最优补偿电压，确保敏感负荷能够正常工作，避免因电压暂降造成不必要的经济损失。

Description

一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器。
背景技术
近年来，随着科学技术的不断发展，人们的生活水平也得到了较大的改善，人们对电力的需求也越来越大，同时用电负荷对电能质量要求也变得越来越高。在各类电能质量问题中，电压暂降发生频率最高、影响最为严重。有统计数据表明，80％以上电能质量问题是由电压暂降引起的。电压暂降是电网运行中发生的一种正常现象，无论怎样提高供电可靠性都无法避免。
电压暂降可以从两个方面进行改善：一方面是提高电网电压暂降检测系统；另一方面是采用有效的电压暂降恢复器进行电压补偿。本发明将电压暂降检测与补偿相结合，采用残差曲线法准确判断电网是否发生电压暂降，并准确计算出暂降特征量，根据暂降特征量选择最优电压补偿方式，提高电压暂降补偿效果、补偿时间，确保敏感负荷能够正常工作，避免因电压暂降造成不必要的经济损失。
发明内容
本发明提供一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，根据电压暂降特征量选择最优补偿电压，确保敏感负荷能够正常工作，避免因电压暂降造成不必要的经济损失。
本发明具体为一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，所述电压暂降恢复器包括电压暂降检测单元、控制单元、整流单元、逆变单元、滤波单元和耦合单元，所述电压暂降检测单元、所述控制单元、所述整流单元、所述逆变单元、所述滤波单元和所述耦合单元顺序连接，所述控制单元还与所述逆变单元相连接；所述电压暂降恢复器通过所述电压暂降检测单元对所述电网电压进行检测处理并输入所述控制单元，所述控制单元分析判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，根据所述特征量选择最优补偿方式，发出控制信号控制所述整流单元和所述逆变单元产生补偿电压，再经过所述滤波单元进行滤波处理，通过所述耦合单元叠加到线路，从而确保负载电压不受电网电压暂降的影响。
所述电压暂降检测单元与所述电网连接，包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元和信号控制处理单元，所述信号采集单元和所述信号调理单元、所述A/D转换单元、所述信号控制处理单元顺序连接，所述锁相倍频电路分别与所述信号调理单元、所述A/D转换单元相连接；所述信号采集单元采集所述电网的电压、电流信号，经过所述信号调理单元输出标准数字方波信号，再经过所述A/D转换单元进行A/D转换输入所述控制单元。
所述控制单元根据输入的信号判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，并计算出补偿信号，控制所述整流单元和所述逆变单元提供补偿电压，具体步骤如下：
步骤一，根据采集信号超前预测第k个采样点信号值
Figure BDA0002302713580000021
n为自回归参数，为自回归系数，uk-i为第k个采样点之前采集的实际信号值，i＝1,2···n；
步骤二，将预测的估计值
Figure BDA0002302713580000023
与实际测量值uk做残差计算，得到残差曲线：
Figure BDA0002302713580000024
步骤三，对所述残差曲线进行归一化处理得到所述e′k最大值对应的时间即为所述电网发生电压暂降的起止时刻，进而计算出电压暂降持续时间；
步骤四，根据所述起止时刻调取采集的前两个周期电压数据，根据时间轴构造理想波形表y0(t)；
步骤五，根据所述起止时刻调取电压暂降结束后m个电压数据，超前预测一个周期的电压数据，根据时间轴构造超前预测电压波形y1(t)；
步骤六，对y0(t)、y1(t)进行过零点检测，得到y0(t)、y1(t)由正变负方向的过零点位置t0、t1，进而计算出相位跳变值
Figure BDA0002302713580000026
N为每周期采样点数；
步骤七，根据所述起止时刻调取电压暂降期间实际测量的电压有效值，结合电网未发生电压暂降时电压有效值计算出暂降深度MF＝Usag/Uref，Usag为电压暂降期间实际测量的电压有效值，Uref为未发生电压暂降时电压有效值；
步骤八，根据所述暂降深度选择补偿方式，若所述暂降深度大于等于所述电网额定功率因数，计算补偿电压
Figure BDA0002302713580000027
补偿有功功率Pdvr＝0，补偿相位角
Figure BDA0002302713580000028
若所述暂降深度小于所述电网额定功率因数，计算补偿电压
Figure BDA0002302713580000029
补偿有功功率
Figure BDA00023027135800000210
补偿相位角
Figure BDA0002302713580000031
为所述电网功率因角，I为所述电网电流；
步骤九，向所述整流单元和所述逆变单元发出控制信号，提供可靠的补偿电压。
所述整流单元与所述电网连接，采用三相不控整流和电容储能滤波的形式稳定输出直流电，当发生三相电压暂降时，能够补偿电压降至额定值的30％的情况；当发生单相电压暂降时，能够补偿电压降至额定值的25％的情况。
所述耦合单元采用串联变压器进行耦合，能够将补偿设备与所述电网隔开，能够提高开关器件的选择性。
附图说明
图1为本发明一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的电压暂降恢复器包括电压暂降检测单元、控制单元、整流单元、逆变单元、滤波单元和耦合单元，所述电压暂降检测单元、所述控制单元、所述整流单元、所述逆变单元、所述滤波单元和所述耦合单元顺序连接，所述控制单元还与所述逆变单元相连接；所述电压暂降恢复器通过所述电压暂降检测单元对所述电网电压进行检测处理并输入所述控制单元，所述控制单元分析判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，根据所述特征量选择最优补偿方式，发出控制信号控制所述整流单元和所述逆变单元产生补偿电压，再经过所述滤波单元进行滤波处理，通过所述耦合单元叠加到线路，从而确保负载电压不受电网电压暂降的影响。
所述电压暂降检测单元与所述电网连接，包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元和信号控制处理单元，所述信号采集单元和所述信号调理单元、所述A/D转换单元、所述信号控制处理单元顺序连接，所述锁相倍频电路分别与所述信号调理单元、所述A/D转换单元相连接；所述信号采集单元采集所述电网的电压、电流信号，经过所述信号调理单元输出标准数字方波信号，再经过所述A/D转换单元进行A/D转换输入所述控制单元。
所述控制单元根据输入的信号判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，并计算出补偿信号，控制所述整流单元和所述逆变单元提供补偿电压，具体步骤如下：
步骤一，根据采集信号超前预测第k个采样点信号值n为自回归参数，为自回归系数，uk-i为第k个采样点之前采集的实际信号值，i＝1,2...n；
步骤二，将预测的估计值
Figure BDA0002302713580000043
与实际测量值uk做残差计算，得到残差曲线：
Figure BDA0002302713580000044
步骤三，对所述残差曲线进行归一化处理得到
Figure BDA00023027135800000412
所述ek最大值对应的时间即为所述电网发生电压暂降的起止时刻，进而计算出电压暂降持续时间；
步骤四，根据所述起止时刻调取采集的前两个周期电压数据，根据时间轴构造理想波形表y0(t)；
步骤五，根据所述起止时刻调取电压暂降结束后m个电压数据，超前预测一个周期的电压数据，根据时间轴构造超前预测电压波形y1(t)；
步骤六，对y0(t)、y1(t)进行过零点检测，得到y0(t)、y1(t)由正变负方向的过零点位置t0、t1，进而计算出相位跳变值
Figure BDA0002302713580000046
N为每周期采样点数；
步骤七，根据所述起止时刻调取电压暂降期间实际测量的电压有效值，结合电网未发生电压暂降时电压有效值计算出暂降深度MF＝Usag/Uref，Usag为电压暂降期间实际测量的电压有效值，Uref为未发生电压暂降时电压有效值；
步骤八，根据所述暂降深度选择补偿方式，若所述暂降深度大于等于所述电网额定功率因数，计算补偿电压
Figure BDA0002302713580000047
补偿有功功率Pdvr＝0，补偿相位角
Figure BDA0002302713580000048
若所述暂降深度小于所述电网额定功率因数，计算补偿电压
Figure BDA0002302713580000049
补偿有功功率补偿相位角
Figure BDA00023027135800000411
为所述电网功率因角，I为所述电网电流；
步骤九，向所述整流单元和所述逆变单元发出控制信号，提供可靠的补偿电压。
所述整流单元与所述电网连接，采用三相不控整流和电容储能滤波的形式稳定输出直流电，当发生三相电压暂降时，能够补偿电压降至额定值的30％的情况；当发生单相电压暂降时，能够补偿电压降至额定值的25％的情况。
所述耦合单元采用串联变压器进行耦合，能够将补偿设备与所述电网隔开，能够提高开关器件的选择性。
最后应该说明的是，结合上述实施例仅说明本发明的技术方案而非对其限制。所属领域的普通技术人员应当理解到，本领域技术人员可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均在申请待批的权利要求保护范围之中。

Claims (5)

1.一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，其特征在于，所述电压暂降恢复器包括电压暂降检测单元、控制单元、整流单元、逆变单元、滤波单元和耦合单元，所述电压暂降检测单元、所述控制单元、所述整流单元、所述逆变单元、所述滤波单元和所述耦合单元顺序连接，所述控制单元还与所述逆变单元相连接；所述电压暂降恢复器通过所述电压暂降检测单元对所述电网电压进行检测处理并输入所述控制单元，所述控制单元分析判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，根据所述特征量选择最优补偿方式，发出控制信号控制所述整流单元和所述逆变单元产生补偿电压，再经过所述滤波单元进行滤波处理，通过所述耦合单元叠加到线路，从而确保负载电压不受电网电压暂降的影响。
2.根据权利要求1所述的一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，其特征在于，所述电压暂降检测单元与所述电网连接，包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元和信号控制处理单元，所述信号采集单元和所述信号调理单元、所述A/D转换单元、所述信号控制处理单元顺序连接，所述锁相倍频电路分别与所述信号调理单元、所述A/D转换单元相连接；所述信号采集单元采集所述电网的电压、电流信号，经过所述信号调理单元输出标准数字方波信号，再经过所述A/D转换单元进行A/D转换输入所述控制单元。
3.根据权利要求2所述的一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，其特征在于，所述控制单元根据输入的信号判断所述电网是否发生电压暂降并生成暂降特征量，并计算出补偿信号，控制所述整流单元和所述逆变单元提供补偿电压，具体步骤如下：
步骤一，根据采集信号超前预测第k个采样点信号值
Figure FDA0002302713570000011
n为自回归参数，
Figure FDA0002302713570000012
为自回归系数，uk-i为第k个采样点之前采集的实际信号值，i＝1,2···n；
步骤二，将预测的估计值
Figure FDA0002302713570000013
与实际测量值uk做残差计算，得到残差曲线：
Figure FDA0002302713570000014
步骤三，对所述残差曲线进行归一化处理得到
Figure FDA0002302713570000015
所述ek′最大值对应的时间即为所述电网发生电压暂降的起止时刻，进而计算出电压暂降持续时间；
步骤四，根据所述起止时刻调取采集的前两个周期电压数据，根据时间轴构造理想波形表y0(t)；
步骤五，根据所述起止时刻调取电压暂降结束后m个电压数据，超前预测一个周期的电压数据，根据时间轴构造超前预测电压波形y1(t)；
步骤六，对y0(t)、y1(t)进行过零点检测，得到y0(t)、y1(t)由正变负方向的过零点位置t0、t1，进而计算出相位跳变值N为每周期采样点数；
步骤七，根据所述起止时刻调取电压暂降期间实际测量的电压有效值，结合电网未发生电压暂降时电压有效值计算出暂降深度MF＝Usag/Uref，Usag为电压暂降期间实际测量的电压有效值，Uref为未发生电压暂降时电压有效值；
步骤八，根据所述暂降深度选择补偿方式，若所述暂降深度大于等于所述电网额定功率因数，计算补偿电压补偿有功功率Pdvr＝0，补偿相位角若所述暂降深度小于所述电网额定功率因数，计算补偿电压
Figure FDA0002302713570000024
补偿有功功率
Figure FDA0002302713570000025
补偿相位角
Figure FDA0002302713570000026
Figure FDA0002302713570000027
为所述电网功率因角，I为所述电网电流；
步骤九，向所述整流单元和所述逆变单元发出控制信号，提供可靠的补偿电压。
4.根据权利要求3所述的一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，其特征在于，所述整流单元与所述电网连接，采用三相不控整流和电容储能滤波的形式稳定输出直流电，当发生三相电压暂降时，能够补偿电压降至额定值的30％的情况；当发生单相电压暂降时，能够补偿电压降至额定值的25％的情况。
5.根据权利要求4所述的一种基于暂降深度选择判断的电压暂降恢复器，其特征在于，所述耦合单元采用串联变压器进行耦合，能够将补偿设备与所述电网隔开，能够提高开关器件的选择性。
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