CN111781459A - 一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法 - Google Patents

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李天楚
伍智鹏
方铭
李科得
邢博宇
施寅悦
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Abstract

本发明提供的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，根据电压耐受曲线具有“矩形形状”和“非矩形形状”的特征，利用拐点处的特殊位置，将整个幅值‑持续时间平面划分为两部分，再根据两部分存在不同的特点，分别采用不同的方法快速测试。

Description

一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法
技术领域
本发明涉及电压降耐受能力测试技术领域，尤其涉及一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法。
背景技术
现代工业园区中的设备趋于集成化和精密化，大量精密设备投入生产生活。在此背景下，电压暂降事件作为电力系统中不可避免的事件与越来越敏感的高科技精密设备之间的矛盾日益突兀。工业用户表现为正常生产受影响，遭受大量经济损失；电网公司表现为遭受用户反复投诉和用电企业忠诚度降低；地方政府表现为严重影响招商引资，阻碍地区发展。因此，通过测试研究设备受电压暂降的影响成为了当前工业界和学术界关注的热点与难点。通过实测理性描述设备受电压暂降影响特征、程度、规律能直观表达其耐受能力。电压暂降影响敏感设备正常工作事件极具复杂性与不确定性，对复杂不确定性事件进行科学的探究不仅需要深入挖掘其影响机制，还需通过科学的方法获取评估数据。评估样本的获取除了通过实际生产中获得以外，通过进行实测获得数据成为了必然选择。
纵观国内外关于设备耐受能力测试方法的研究，目前测试设备电压暂降耐受能力的方法包括：IEEE Std 1668-2017提出的从上到下法、从左至右法和封闭式法，国外学者采用的逐步测试法和四川大学电能质量团队提出的二分法。
综合分析现有测试方法发现，现有测试方法以IEEE 1668-2017标准中所提测试方法和逐点法为主，IEEE 1668-2017标准中所提测试方法测试计划明确，但易漏测非矩形耐受曲线的关键点；逐点测试法在较小测试步长下，精确度高，但工作量大、耗时多。以上几种关于设备电压暂降耐受能力测试法存在测试所得曲线精度低、测试速度慢、不能准确测量交流接触器0°起始点的VTC，对矩形形状电压耐受曲线的水平部分曲线测试精度不高的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，可提升矩形形状电压耐受曲线的水平部分曲线测试精度。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、确定待测电力设备的初始电压暂降幅值，通过时间二分法确定待测电力设备在初始电压暂降幅值下的临界持续时间T0；
S2、所述电压暂降幅值按等步长增加，通过时间二分法对待测电力设备进行循环测试，确定每个循环测试的时间二分区间以及临界持续时间，若一个循环较上一循环的临界持续时间大于20ms，则该循环所确定的点即为分界点并停止循环测试，记分界点所对应的电压暂降幅值为U1以及持续时间为T1，否则重复该步骤，继续进行循环测试；
S3、以分界线y＝U1将整个幅值-持续时间平面划分为上下两部分，其中分界线以下为第一部分，所述分界线以上为第二部分，
S4、按照第一部分的循环顺序连接各个幅值下的临界持续时间点，获得待测电力设备的第一耐受曲线；
S5、所述第二部分以T1+20ms作为初始持续时间，所述第二部分的持续时间按等步长增加，通过幅值二分法对确定待测电力设备在所述持续时间下的临界暂降幅值；
S6、通过幅值二分法对第二部分的循环测试，并得到每个循环对应的电压暂降幅值，在第二部分的持续时间到达最大值时，所述第二部分的循环测试结束，并按照第二部分的循环顺序连接各个持续时间下的临界暂降幅值点，获得待测电力设备的第二耐受曲线；
S7、连接第一耐受曲线以及第二耐受曲线，获得整个待测设备的电力耐受曲线。
优选的，所述步骤S1包括：确定待测电力设备的初始电压暂降幅值为0％。
优选的，所述步骤S2包括：电压暂降幅值以5％等步长增加，在不同电压暂降幅值下，由时间二分法对待测电力设备进行循环测试，在循环测试过程中，若在最大持续时间Tmax情况下待测电力设备不故障，则认定该待测电力设备耐受此幅值的电压暂降，停止循环测试。
优选的，所述最大持续时间Tmax为2秒。
优选的，所述步骤S2还包括：由时间二分法对待测电力设备进行循环测试过程中，以T0+100ms作为第一测试点，若T0+100ms时刻待测电力设备故障，则设置时间二分区间为[0ms，T0+100ms]，若T0+100ms时刻待测电力设备正常，则设置时间二分区间为[T0+100ms，2000ms]。
优选的，当时间二分区间长度小于1ms时，所对应的循环测试结束，进入下一循环。
优选的，所述步骤S5包括：以20ms为步长，等步长增加所述第二部分的持续时间。
优选的，所述步骤S5还包括：在第二部分的持续时间在2000ms处时到达最大值。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：本发明提供的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，根据电压耐受曲线具有“矩形形状”和“非矩形形状”的特征，利用拐点处的特殊位置，将整个幅值-持续时间平面划分为两部分，再根据两部分不同的特点分别采用不同的方法快速测试。该方法适用于多种类型的设备的耐受曲线的测试，测试工作量小，且测试精度较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法的流程图；
图2为幅值-持续时间平面的分界线示意图；
图3为分部二分法对开关电源进行测试的结果示意图；
图4为逐步测试法对开关电源进行测试的结果示意图；
图5为从上到下、从左到右、封闭式测试法对开关电源进行测试的结果示意图；
图6为二分法对开关电源进行测试的结果示意图；
图7为分部二分法对交流接触器进行测试的结果示意图；
图8为逐步测试法对交流接触器进行测试的结果示意图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图2，本发明一方面公开了一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，包括下列步骤：
S1、确定待测电力设备的初始电压暂降幅值初始电压暂降幅值为0％，电压暂降幅值从0％开始以5％等步长增加，通过时间二分法确定待测电力设备在所述电压暂降幅值下的持续时间T0；
S2、在不同电压暂降幅值下，由时间二分法对待测电力设备进行循环测试，在循环测试过程中，若在最大持续时间Tmax情况下待测电力设备不故障，则认定该待测电力设备耐受此幅值的电压暂降，停止循环测试。
其中Tmax沿用IEEE1668-2017里的最大时间优选为2ms。
由时间二分法对待测电力设备进行循环测试过程中，以T0+100ms作为第一测试点，若T0+100ms时刻待测电力设备故障，则设置时间二分区间为[0ms，T0+100ms]；若T0+100ms时刻待测电力设备正常，则设置时间二分区间为[T0+100ms，2000ms]。当区间长度小于1ms时本次循环结束，进入下一循环。
在本发明的一些实施例中，当下一循环的临界持续时间较上一循环的临界持续时间大于20ms时，停止循环测试，并记录分界线所对应的电压暂降幅值U1以及持续时间T1。
S3、在通过时间二分法进行循环测试过程中，当下一循环的临界持续时间较上一循环的临界持续时间大于20ms时，以下一循环的电压暂降幅值为分界线将整个幅值-持续时间平面划分为上下两部分，其中分界线以下为第一部分，分界线以上为第二部分，并记录分界线所对应的电压暂降幅值U1以及持续时间T1。
S4、按照第一部分的循环顺序连接各个暂降幅值下的临界持续时间点，获得待测电力设备的第一耐受曲线；
S5、所述第二部分以T1+20ms作为初始持续时间，以20ms为步长，所述第二部分的持续时间按等步长增加，通过幅值二分法对确定待测电力设备在所述持续时间下的电压暂降幅值。
S6、通过幅值二分法对第二部分的循环测试，并得到每个循环对应的电压暂降幅值，在第二部分的持续时间到达最大值时，所述第二部分的循环测试结束，并按照第二部分的循环顺序连接各个持续时间下的临界暂降幅值点，获得待测电力设备的第二耐受曲线；
在本发明的一些实施例中，在第二部分的持续时间在2000ms处时到达最大值。
S7、连接第一耐受曲线以及第二耐受曲线，获得整个待测设备的电力耐受曲线。
为验证该发明所提测试方法的适用性与正确性，分别对开关电源与交流接触器进行实测。
开关电源品牌为“默克”，额定输出电压为24V，额定功率为150W，在0°波形起始点与0°相位跳变特征量下，只将幅值与持续时间作为影响因素，该开关电源的实际拐点为(68％，112ms)。交流接触器采用西门子3RT6018-1AN21型接触器，在0°波形起始点与0°相位跳变特征量下，只将幅值与持续时间作为影响因素。采用逐步测试法时间步长为5ms，幅值步长为5％；从上到下法与从左到右法的幅值步长都5％。；二分法幅值步长为5％，两点之间时间差为1ms时循环结束，最大持续时间设为2s。所有测试方法最大电压幅值设为85％，最小电压幅值设为0％，最大持续时间与最小持续时间分别设为2s与0.02s。
记录测试开关电源时各测试方法测试次数与测试所得拐点值，将拐点幅值持续时间与实际拐点幅值持续时间相比得到各测试方法最大时间误差与最大幅值误差，具体如表1所示。
表1
测试方法 测试次数 最大时间误差(ms) 最大幅值误差(％)
从上到下 25 15 2
从左到右 25 15 2
封闭式 12 15 2
逐步测试法 6384 3 2
二分法 132 2 2
分部二分法 63 约等于1 2
IEEE 1668-2017中提出的从上到下法、从左到右法所得拐点值为(70％，100ms)；逐步测试法所得拐点值也为(70％，115ms)；二分法所得拐点值为(70％，109ms)；分部二分法所得拐点值为(70％，113ms)。各测试方法所得电压耐受曲线如图3—图6所示。
将上述测试方法所得拐点值与实际拐点值相比较，分部二分法具有最小测试误差，虽然二分法较分部二分法误差相似，但所用测试方法偏多。与封闭式方法相比较测试次数大大减小，测试数据所得误差也偏小，且利用分部二分法能较准确地获得非矩形耐受曲线竖直部分曲线。因此，通过实际测试发现本文提出的分部二分法，主要优势是既能兼顾提高测试效率、还能提高测试精度，并且适用于多种形状的电压耐受曲线，证明该方法具有普适性
采用二分法与分部二分法测试交流接触器的耐受曲线，所得的电压耐受曲线如图7—图8所示。比较两图可以发现“分部二分法”所得电压耐受曲线精度最高。
采用二分法时幅值步长设为5％，两点之间时间差为1ms时，该幅值下测试循环结束，进入下一循环。分部二分法测试幅值与时间步长与二分法相同。分析测试结果发现采用从上到下法、从左到右法以及封闭式测试方法不能获得完整的电压暂降耐受曲线。采用逐步测试法时，幅值时间步长分别设为5％，5ms时，需要测试4000多次，能获得较完整的电压耐受曲线。采用二分法获得的电压耐受曲线与分部二分法相似，但是二分法需要测试近100次，而分部二分法只需要60次。因此通过综合比较所需测试次数以及所得耐受曲线发现，分部二分法测试精度高且趋近速度快。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，包括下列步骤：
S1、确定待测电力设备的初始电压暂降幅值，通过时间二分法确定待测电力设备在初始电压暂降幅值下的临界持续时间T0；
S2、所述电压暂降幅值按等步长增加，通过时间二分法对待测电力设备进行循环测试，确定每个循环测试的时间二分区间以及临界持续时间，若一个循环较上一循环的临界持续时间大于20ms，则该循环所确定的点即为分界点并停止循环测试，记分界点所对应的电压暂降幅值为U1以及持续时间为T1，否则重复该步骤，继续进行循环测试；
S3、以分界线y＝U1将整个幅值-持续时间平面划分为上下两部分，其中分界线以下为第一部分，所述分界线以上为第二部分，
S4、按照第一部分的循环顺序连接各个幅值下的临界持续时间点，获得待测电力设备的第一耐受曲线；
S5、所述第二部分以T1+20ms作为初始持续时间，所述第二部分的持续时间按等步长增加，通过幅值二分法对确定待测电力设备在所述持续时间下的临界暂降幅值；
S6、通过幅值二分法对第二部分的循环测试，并得到每个循环对应的电压暂降幅值，在第二部分的持续时间到达最大值时，所述第二部分的循环测试结束，并按照第二部分的循环顺序连接各个持续时间下的临界暂降幅值点，获得待测电力设备的第二耐受曲线；
S7、连接第一耐受曲线以及第二耐受曲线，获得整个待测设备的电力耐受曲线。
2.根据权利要求1所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，所述步骤S1包括：确定待测电力设备的初始电压暂降幅值为0％。
3.根据权利要求2所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，所述步骤S2包括：电压暂降幅值以5％等步长增加，在不同电压暂降幅值下，由时间二分法对待测电力设备进行循环测试，在循环测试过程中，若在最大持续时间Tmax情况下待测电力设备不故障，则认定该待测电力设备耐受此幅值的电压暂降，停止循环测试。
4.根据权利要求3所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，所述最大持续时间Tmax为2秒。
5.根据权利要求3所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：由时间二分法对待测电力设备进行循环测试过程中，以T0+100ms作为第一测试点，若T0+100ms时刻待测电力设备故障，则设置时间二分区间为[0ms，T0+100ms]，若T0+100ms时刻待测电力设备正常，则设置时间二分区间为[T0+100ms，2000ms]。
6.根据权利要求5所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，当时间二分区间长度小于1ms时，所对应的循环测试结束，进入下一循环。
7.根据权利要求1所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，所述步骤S5包括：以20ms为步长，等步长增加所述第二部分的持续时间。
8.根据权利要求1所述的一种电压暂降耐受能力的分部二分法测试方法，其特征在于，所述步骤S5还包括：在第二部分的持续时间在2000ms处时到达最大值。
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