CN110879318A

CN110879318A - 市电异常检测方法

Info

Publication number: CN110879318A
Application number: CN201811038468.4A
Authority: CN
Inventors: 熊亮; 徐文康
Original assignee: Delta Electronics Inc
Current assignee: Delta Electronics Inc
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2020-03-13

Abstract

一种市电异常检测方法，包括：将市电信号转变为高低电平信号；利用高低电平信号的过零点进行锁相以获得市电周期内的多个采样点；在每个市电周期内对市电信号进行采样，并将各采样点处的采样值依次存储于表格中，以对应更新各采样点处的第一存储值；在任一采样点处，将此处的采样值作为第一信号,并读取相位滞后90度的另一采样点的第一存储值作为第二信号；计算第一信号和第二信号的平方和，得到第三信号；将第三信号与参考值进行比较得到差值，当连续多个采样点的差值的绝对值大于一第一设定值时，判定市电为异常。本检测方法能快速并有效地响应市电异常，检测时间稳定，检测成本低，能及时地给用户设备提供备用电能，避免用户因掉电而产生损失。

Description

市电异常检测方法

技术领域

本公开涉及电力检测及UPS应用领域，具体而言，涉及一种市电异常检测方法。

背景技术

UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)系统是在市电异常时，将蓄电池的电能通过逆变器等电路转换为用户设备所需的电能。所以在UPS系统中对于市电异常的判断相当重要。

通常，市电异常包括市电过高、过低、掉电异常；传统的检测方法包括硬件检测、软件检测等等。

硬件检测主要是通过一些模拟电路对电网电压进行分压、滤波，经过RC(电阻-电容，即阻容)充电电路，通过判断C(电容)上的电压值来判断市电异常。然而，模拟器件容易老化，且RC滤波时间会使检测电路判断时间过长。

软件检测包括瞬时值检测和有效值检测，其中，前者应用于电网电压比较恶劣的场合时，容易造成误判断；后者通常需要半个周期进行判断，检测时间过长，容易导致用户设备下电。

因此，设计一种新的市电异常检测方法是目前亟待解决的技术问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种市电异常检测方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一些示例实施方式，公开一种市电异常检测方法，包括：

将市电信号转变为高低电平信号；

利用所述高低电平信号的过零点进行锁相，以获得市电周期内的多个采样点；

在每个市电周期内，对所述市电信号进行采样，并将各所述采样点处的采样值依次存储于表格中，以对应更新各所述采样点处的第一存储值；

其中，在任一所述采样点处，将此处的所述采样值作为第一信号,并读取相位滞后90度的另一采样点的所述第一存储值作为第二信号；计算所述第一信号和所述第二信号的平方和，得到第三信号；将所述第三信号与参考值进行比较得到差值，当连续多个所述采样点的所述差值的绝对值大于一第一设定值时，判定市电为异常。

根据本公开的一些示例实施方式，所述将市电信号转变为高低电平信号通过方波调理电路进行。

根据本公开的一些示例实施方式，所述市电信号的频率为25-75赫兹，一个所述市电周期内的所述采样点的数量为200至600个，且所述表格中的所述第一存储值的数量对应为200至600个。

根据本公开的一些示例实施方式，其中所述市电信号的频率为50赫兹，一个所述市电周期内的所述采样点的数量为400个，且所述表格中的所述第一存储值的数量对应为400个。

根据本公开的一些示例实施方式，所述连续多个所述采样点的数量为8-10个。

根据本公开的一些示例实施方式，所述第一设定值为所述参考值的10％-15％。

根据本公开的一些示例实施方式，所述参考值反映正常状态下的市电幅值的平方。

根据本公开的一些示例实施方式，还包括预设所述第一存储值，且所述第一存储值的预设值反映正常状态下的市电瞬时值。

根据本公开的一些示例实施方式，所述市电异常检测方法还包括:

在每个所述市电周期内，将各所述采样点处的第三信号依次存储于表格中，以对应更新各所述采样点处的第二存储值；

其中，在任一所述采样点处，读取其在上一所述市电周期所存储的所述第二存储值，并与当前计算得到的所述第三信号进行比较得到第二差值，当连续多个所述采样点的所述第二差值的绝对值大于一第二设定值时，判定为市电为异常。

根据本公开的一些示例实施方式，所述市电异常检测方法还包括预设所述第二存储值，且所述第二存储值的预设值反映正常状态下的市电幅值的平方。

根据本公开的一些示例实施方式，能够快速并且有效地响应市电异常，检测时间稳定，检测成本低，能及时地给用户设备提供备用电能，避免用户因掉电而产生损失。

根据本公开的一些示例实施方式，能够有效地避免因电网正常波动以及采样信号干扰引起的UPS误动作。

根据本公开的一些示例实施方式，因检测方法简单可靠，可采用成本较低的控制器，可进一步降低了UPS电源系统的成本，特别是小功率UPS电源系统的成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本公开一示例实施方式的市电异常检测方法的流程图；

图2示出移相计算的原理框图；

图3示出根据本公开另一示例实施方式的市电异常检测方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本发明将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、系统、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、系统、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器系统和/或微控制器系统中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

本公开的目的在于提供一种市电异常检测方法，包括：将市电信号转变为高低电平信号；利用高低电平信号的过零点进行锁相，以获得市电周期内的多个采样点；在每个市电周期内，对市电信号进行采样，并将各采样点处的采样值依次存储于表格中，以对应更新各采样点处的第一存储值；在任一采样点处，将此处的采样值作为第一信号，并读取相位滞后90度的另一采样点的第一存储值作为第二信号；计算第一信号和第二信号的平方和，得到第三信号；将第三信号与参考值进行比较得到差值，当连续多个采样点的差值的绝对值大于一第一设定值时，则判定市电为异常。本公开的检测方法能快速并且有效地响应市电异常，检测时间稳定，检测成本低，能及时地给用户设备提供备用电能，避免用户因掉电而产生损失。同时，能够有效的避免因电网正常波动以及采样信号干扰引起的UPS误动作。

下面结合图1-3对本公开的市电异常检测方法进行具体说明，其中，图1示出根据本公开一示例实施方式的市电异常检测方法的流程图；图2示出移相计算的原理框图；图3示出根据本公开另一示例实施方式的市电异常检测方法的流程图。

图1示出根据本公开一示例实施方式的市电异常检测方法的流程图。

如图1所示，在S101，将市电信号转变为高低电平信号。

根据本公开的一示例实施方式，通过方波调理电路将市电信号转变为高低电平信号。但本公开并不以此为限，也可以采用其它调理电路进行。

在S102，利用高低电平信号的过零点进行锁相，以获得市电周期内的多个采样点。其中锁相可通过PLL(Phase Locked Loop，锁相回路或锁相环)锁相进行(如图2中所示)。

具体来说，在例如以方波调理电路将市电信号转变为高低电平信号后，可以通过MCU(Microcontroller Unit，微控制单元，又称单片微型计算机或者单片机)的定时器或者捕获通道对采样点进行计数，为了保证MCU在一个市电周期内的各中断周期中读取的采样点计数与市电信号的实际相位对应，需要对市电进行锁相，在本发明的一个实施例中，锁相的具体流程如下：

采用一定的算法，调整中断周期，也即获得市电周期内的多个采样点，使过零点的半个市电周期内的采样点计数是市电周期内采样点总数的一半，则在各中断周期内，可通过读取此时的采样点计数来计算该采样点的实际相位，假定市电频率为50Hz，中断周期为50us，则一个市电周期内的采样点共为400个，且各采样点的相位间隔0.9度，0～400的采样点计数即可对应实际相位为0.9～360度的采样点。综上，通过在每个中断周期内读取采样点计数，则可得到该采样点的实际相位。

在此需要特别说明的是，上述示例实施方式中虽然以市电信号频率为50赫兹及采样点数量为400个为例进行说明，但本公开并不以此为限，还可以针对其他市电信号频率范围选择不同的采样点的数量范围，例如市电信号频率可为25-75赫兹，多个采样点的数量可对应为200至600个，则表格存储的瞬时值对应为200至600个，在另一些实施例中，亦可以有其他对应关系。

在S103，在每个市电周期内，对市电信号进行采样，并将各采样点处的采样值依次存储于表格中，以对应更新各采样点处的第一存储值。表格可以存储于Eeprom或者Flash等存储器中，但本发明不以此为限，优选地，所述存储器内置于MCU中，以提高运算速度。在另一些实施例中，步骤S103还包括预设第一存储值，且第一存储值的预设值反映正常状态下的市电瞬时值。

在S104，在任一采样点处，将此处的采样值作为第一信号；在表格中，读取相位滞后其90度的另一采样点的第一存储值作为第二信号；计算第一信号和第二信号的平方和，得到第三信号；将第三信号与参考值进行比较得到差值，当连续多个采样点的差值的绝对值大于第一设定值时，判定市电为异常。

具体来说，如图2中所示，当在任一采样点处采样到第一信号时，查找表格中存储的数据，可得到相位滞后该采样点90度的另一采样点的第一存储值，即第二信号。该第二信号也即为滞后该采样点90度的另一采样点在上一市电周期存储的采样值。当市电正常时，假定市电幅值为Vgird,则第一信号为Vgrid*sinwt,第二信号为Vgrid*coswt,则第三信号反映市电幅值的平方Vgrid²；当市电异常时，通过上述移相处理得到的第三信号会偏离Vgrid²，因此，将第三信号与参考值进行比较得到一差值，当连续多个采样点的差值的绝对值大于第一设定值时，则可判定市电为异常。根据本公开的一示例实施方式，第一设定值为参考值的10％-15％，参考值反映正常状态下的市电幅值的平方。

在本公开的一示例实施例中，在中断周期为50us的条件下，一个市电周期内包含400个采样点，可令预定次数为8～10次。例如，当预定次数为8次时，如果在连续8个采样点处，差值的绝对值都大于第一预定值，则判断为市电异常。

图3示出根据本公开另一示例实施方式的市电异常检测方法的流程图，其中，S301-S304与S101-S104相同，在此不再赘述，下面仅对S305进行说明：在S305，在每个市电周期内，将各采样点处的第三信号依次存储于表格中，以对应更新各采样点处的第二存储值；在任一采样点处，读取其在上一市电周期中存储的第三信号，即上一市电更新的第二存储值，并与当前计算得到的第三信号进行比较得到第二差值，当连续多个采样点的第二差值的绝对值大于第二设定值时，判断为市电异常。根据本公开的一示例实施方式，第二设定值为参考值的10％-15％，参考值反映正常状态下的市电幅值的平方。

举例来说，当电网电压谐波含量较高时(但本公开并不限于此，本示例实施方式也可以在当电网电压谐波含量不高时采用)，在各采样点处，通过比较上一市电周期所存储的第三信号与当前计算得到的第三信号，可反映电网电压是否稳定。当电网电压正常时，此时第二差值应小于一第二设定值，当电压异常时，并且连续多个采样点的差值超出该第二设定值，则判定为异常信号。第二设定值可以和第一设定值相同，亦可根据控制需要另外设定。

在本公开的一示例实施例中，在步骤S305中还包括预设第二存储值，且第二存储值的预设值反映正常状态下的市电幅值的平方。

步骤S301-S304的判定结果和步骤S305的判定结果为或的关系，即任一判定结果为真，检测结果都为异常信号。

需要说明的是，上述实施例中的计算均可在MCU中执行，且因计算方法简单，可采用成本较低的MCU。

通过以上的详细描述，本领域的技术人员易于理解，根据本公开实施例的方法具有以下优点中一个或多个。

根据本公开的一些示例实施方式，能够快速并且有效的响应市电异常，检测时间稳定，检测成本低，能快速地判断市电异常，从而及时给用户设备提供备用电能，避免用户因掉电而产生损失。根据本公开的一些示例实施方式，能够有效的避免因电网正常波动以及采样信号干扰引起的UPS误动作。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其他实施例。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

Claims

1.一种市电异常检测方法，包括：

将市电信号转变为高低电平信号；

2.如权利要求1所述的市电异常检测方法，其特征在于，所述将市电信号转变为高低电平信号通过方波调理电路进行。

3.如权利要求1所述的市电异常检测方法，其特征在于，所述市电信号的频率为25-75赫兹，一个所述市电周期内的所述采样点的数量为200至600个，且所述表格中的所述第一存储值的数量对应为200至600个。

4.如权利要求3所述的市电异常检测方法，其特征在于，其中所述市电信号的频率为50赫兹，一个所述市电周期内的所述采样点的数量为400个，且所述表格中的所述第一存储值的数量对应为400个。

5.如权利要求1所述的市电异常检测方法，其特征在于，所述连续多个所述采样点的数量为8-10个。

6.如权利要求1所述的市电异常检测方法，其特征在于，所述第一设定值为所述参考值的10％-15％。

7.如权利要求1所述的市电异常检测方法，其特征在于，所述参考值反映正常状态下的市电幅值的平方。

8.如权利要求1所述的市电异常检测方法，其特征在于，还包括预设所述第一存储值，且所述第一存储值的预设值反映正常状态下的市电瞬时值。

9.如权利要求1至7中任一项所述的市电异常检测方法，其特征在于，还包括:

10.如权利要求9所述的市电异常检测方法，其特征在于，还包括预设所述第二存储值，且所述第二存储值的预设值反映正常状态下的市电幅值的平方。