CN110879326A - 一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统 - Google Patents

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毛艳芳
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Abstract

本发明提供了一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，所述在线检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元、信号控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元；所述在线检测系统将采集的信号采用残差曲线的方法获得电压暂降的起止时刻，进而准确获得暂降特征量，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，形成历史报表以便相关工作人员查阅，通过所述报警单元发出相应报警，通过所述通信单元发送至远程监控中心。本发明提供一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，能够快速、准确的定位电压暂降的起止时刻，进而对电网电压暂降进行实时准确的检测。

Description

一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统
技术领域
本发明属于电力检测技术领域，特别涉及一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统。
背景技术
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，电能质量的好坏不但威胁着电网的安全、稳定运行，还影响着电力用户的生产和生活。电压暂降是电力系统中最严重的电能质量问题之一，随着多种多样的敏感型负荷的出现，由电压暂降导致的医疗安全事故、精密加工产品合格率下降等事件越来越多，因此需要研究出实时可靠的电网电压暂降在线检测系统。
目前，针对电网电压暂降检测方法也有很多了，但获得的电压暂降起止时间存在较大的延时，准确性有待提高。因此，本发明提出一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位在线检测系统，能够快速、准确的定位电压暂降的起止时刻，进而对电网电压暂降进行实时准确的检测，及时采取相关措施，防止因电压暂降而导致事故发生。
发明内容
本发明提供一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，能够快速、准确的定位电压暂降的起止时刻，进而对电网电压暂降进行实时准确的检测。
本发明具体为一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，所述在线检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元、信号控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，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，所述信号控制处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述在线检测系统将采集的信号采用残差曲线的方法获得电压暂降的起止时刻，进而准确获得暂降特征量，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，形成历史报表以便相关工作人员查阅，通过所述报警单元发出相应报警，通过所述通信单元发送至远程监控中心。
所述信号采集单元包括3个电压互感器、3个电流互感器，分别采集电网三相电压和电流，所述电压互感器和所述电流互感器输出端采用二极管组成的钳位电路，避免因电网电压波动或意外事故导致所述电压互感器和所述电流互感器输出信号超过所述A/D转换单元输入量程范围，进而造成损坏。
所述信号调理单元包括低通滤波器、电压过零比较器、稳压电路，所述低通滤波器能够滤除输入信号中的高次谐波和噪声，经过所述电压过零比较器输出模拟方波信号，再经过所述稳压电路稳压输出标准数字方波信号。
所述锁相倍频电路能够产生输入信号频率256倍的倍频信号，进而触发所述A/D转换单元进行采样，避免了因电网频率波动造成的测量误差。
A/D转换单元采用AD7606芯片，能够实现16位8通道同时采样，采样频率最高可达200KHz。
所述信号控制处理单元根据采集信号进行信号预测，再将预测的估计值与实际测量值做残差计算，得到残差曲线，根据所述残差曲线突变点获得阀值，再根据所述阀值比较确定所述电网电压暂降的起止时刻，具体步骤如下：
步骤一，根据采集信号预测第k个采样点信号值
Figure BDA0002303022630000021
n为自回归参数，
Figure BDA0002303022630000022
为自回归系数，uk-i为第k个采样点之前的信号值，i＝1,2…n；
步骤二，将预测的估计值
Figure BDA0002303022630000023
与实际测量值uk做残差计算，得到残差曲线：
Figure BDA0002303022630000024
步骤三，对所述残差曲线进行归一化处理得到
Figure BDA0002303022630000025
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；
所述信号控制处理单元根据所述电网发生电压暂降的起止时刻从所述存储单元调取数据信息，计算得到电压暂降特征量：持续时间、相位跳变值和暂降深度值；
所述信号控制处理单元控制所述存储单元对采集的信号以及计算得到的信息进行存储，并形成历史报表和电压暂降波形，通过所述按键输入单元和所述显示单元进行查阅显示；所述按键输入单元配合所述存储单元和所述显示单元进行报警值设定，当所述持续时间、所述相位跳变值和所述暂降深度值大于预先设定的所述报警值，所述信号处理单元控制所述报警单元发出相应的报警信号，同时通过所述通信单元发出报警信号至所述远程监控中心。
所述信号控制处理单元还将输入信号与定时器输入捕获模式的映射端口连接，通过捕获输入信号的两个相邻上升沿，记录前后捕捉的定时器计数差值，再根据所述定时器频率计算出电网频率。
附图说明
图1为本发明一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统的具体实施方式做详细阐述。
如图1所示，本发明的在线检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元、信号控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，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，所述信号控制处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述在线检测系统将采集的信号采用残差曲线的方法获得电压暂降的起止时刻，进而准确获得暂降特征量，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，形成历史报表以便相关工作人员查阅，通过所述报警单元发出相应报警，通过所述通信单元发送至远程监控中心。
所述信号采集单元包括3个电压互感器、3个电流互感器，分别采集电网三相电压和电流，所述电压互感器和所述电流互感器输出端采用二极管组成的钳位电路，避免因电网电压波动或意外事故导致所述电压互感器和所述电流互感器输出信号超过所述A/D转换单元输入量程范围，进而造成损坏。
所述信号调理单元包括低通滤波器、电压过零比较器、稳压电路，所述低通滤波器能够滤除输入信号中的高次谐波和噪声，经过所述电压过零比较器输出模拟方波信号，再经过所述稳压电路稳压输出标准数字方波信号。
所述锁相倍频电路能够产生输入信号频率256倍的倍频信号，进而触发所述A/D转换单元进行采样，避免了因电网频率波动造成的测量误差。
A/D转换单元采用AD7606芯片，能够实现16位8通道同时采样，采样频率最高可达200KHz。
所述信号控制处理单元根据采集信号进行信号预测，再将预测的估计值与实际测量值做残差计算，得到残差曲线，根据所述残差曲线突变点获得阀值，再根据所述阀值比较确定所述电网电压暂降的起止时刻，具体步骤如下：
步骤一，根据采集信号预测第k个采样点信号值
Figure BDA0002303022630000041
n为自回归参数，
Figure BDA0002303022630000042
为自回归系数，uk-i为第k个采样点之前的信号值，i＝1,2…n；
步骤二，将预测的估计值
Figure BDA0002303022630000043
与实际测量值uk做残差计算，得到残差曲线：
Figure BDA0002303022630000044
步骤三，对所述残差曲线进行归一化处理得到
Figure BDA0002303022630000045
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；
所述信号控制处理单元根据所述电网发生电压暂降的起止时刻从所述存储单元调取数据信息，计算得到电压暂降特征量：持续时间、相位跳变值和暂降深度值；
所述信号控制处理单元控制所述存储单元对采集的信号以及计算得到的信息进行存储，并形成历史报表和电压暂降波形，通过所述按键输入单元和所述显示单元进行查阅显示；所述按键输入单元配合所述存储单元和所述显示单元进行报警值设定，当所述持续时间、所述相位跳变值和所述暂降深度值大于预先设定的所述报警值，所述信号处理单元控制所述报警单元发出相应的报警信号，同时通过所述通信单元发出报警信号至所述远程监控中心。
所述信号控制处理单元还将输入信号与定时器输入捕获模式的映射端口连接，通过捕获输入信号的两个相邻上升沿，记录前后捕捉的定时器计数差值，再根据所述定时器频率计算出电网频率。
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 (7)

1.一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，所述在线检测系统包括信号采集单元、信号调理单元、锁相倍频电路、A/D转换单元、信号控制处理单元、存储单元、显示单元、按键输入单元、报警单元和通信单元，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，所述信号控制处理单元还分别与所述存储单元、所述显示单元、所述按键输入单元、所述报警单元、所述通信单元相连接；所述在线检测系统将采集的信号采用残差曲线的方法获得电压暂降的起止时刻，进而准确获得暂降特征量，并通过所述存储单元和所述显示单元进行存储显示，形成历史报表以便相关工作人员查阅，通过所述报警单元发出相应报警，通过所述通信单元发送至远程监控中心。
2.根据权利要求1所述的一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，所述信号采集单元包括3个电压互感器、3个电流互感器，分别采集电网三相电压和电流，所述电压互感器和所述电流互感器输出端采用二极管组成的钳位电路，避免因电网电压波动或意外事故导致所述电压互感器和所述电流互感器输出信号超过所述A/D转换单元输入量程范围，进而造成损坏。
3.根据权利要求2所述的一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，所述信号调理单元包括低通滤波器、电压过零比较器、稳压电路，所述低通滤波器能够滤除输入信号中的高次谐波和噪声，经过所述电压过零比较器输出模拟方波信号，再经过所述稳压电路稳压输出标准数字方波信号。
4.根据权利要求3所述的一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，所述锁相倍频电路能够产生输入信号频率256倍的倍频信号，进而触发所述A/D转换单元进行采样，避免了因电网频率波动造成的测量误差。
5.根据权利要求4所述的一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，A/D转换单元采用AD7606芯片，能够实现16位8通道同时采样，采样频率最高可达200KHz。
6.根据权利要求5所述的一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，所述信号控制处理单元根据采集信号进行信号预测，再将预测的估计值与实际测量值做残差计算，得到残差曲线，根据所述残差曲线突变点获得阀值，再根据所述阀值比较确定所述电网电压暂降的起止时刻，具体步骤如下：
步骤一，根据采集信号预测第k个采样点信号值
Figure FDA0002303022620000011
n为自回归参数，
Figure FDA0002303022620000012
为自回归系数，uk-i为第k个采样点之前的信号值，i＝1,2···n；
步骤二，将预测的估计值
Figure FDA0002303022620000021
与实际测量值uk进行残差计算，进而得到残差曲线：
Figure FDA0002303022620000022
步骤三，对所述残差曲线进行归一化处理得到
Figure FDA0002303022620000023
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；
所述信号控制处理单元根据所述电网发生电压暂降的起止时刻从所述存储单元调取数据信息，计算得到电压暂降特征量：持续时间、相位跳变值和暂降深度值；
所述信号控制处理单元控制所述存储单元对采集的信号以及计算得到的信息进行存储，并形成历史报表和电压暂降波形，通过所述按键输入单元和所述显示单元进行查阅显示；所述按键输入单元配合所述存储单元和所述显示单元进行报警值设定，当所述持续时间、所述相位跳变值和所述暂降深度值大于预先设定的所述报警值，所述信号处理单元控制所述报警单元发出相应的报警信号，同时通过所述通信单元发出报警信号至所述远程监控中心。
7.根据权利要求6所述的一种基于残差曲线的电压暂降扰动点定位的在线检测系统，其特征在于，所述信号控制处理单元还将输入信号与定时器输入捕获模式的映射端口连接，通过捕获输入信号的两个相邻上升沿，记录前后捕捉的定时器计数差值，再根据所述定时器频率计算出电网频率。
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