CN114034911A - 一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法，所述方法包括以下步骤：S1：采集电网中任意一相的电压矢量u0；S2：将采集到的电压矢量u0延迟任意角度，得到虚拟电压矢量uφ；S3：利用虚拟电压矢量uφ，计算得到电压矢量增幅ud；S4：根据电压矢量增幅ud，计算在延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1；S5：根据延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；S6：根据S5中的跌落结果和延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1的计算值确定跌落幅值特性表；S7：进行周期性采样，根据跌落幅值特性表，判断电压跌落产生。
Description
【技术领域】
本发明涉及电压检测技术领域，尤其涉及一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法。
【背景技术】
作为现代社会必不可少的重要能源之一，电能应用于生产生活的各个方面。随着电力电子技术的迅速发展，大量的相关设施也逐渐应用于工业生产和社会家庭生活，电网的电能质量会受到污染。为了满足电力用户对电能质量的要求，改善电能质量的研究具有重要意义。电压跌落是最严重的电能质量问题之一，有效补偿电压跌落可以增加电力系统运行稳定性，带来较大的经济效益，而实现电压跌落特征量的快速、准确检测是电压跌落补偿的重要前提。
针对电压跌落特征量检测，现有的技术很多：基于瞬时无功功率理论的dq0变换法，利用采集到的三相电压，通过park变换到旋转坐标系下，进而计算出基波电压幅值，但是只适用于三相电压对称跌落；根据采集到的单相电压信号，通过延时90°构造虚拟αβ坐标系，可以有效检测到单相跌落，但延时较长；一种改进的无延时dq坐标系下的检测法，该方法通过对单相电压作差分处理，构造虚拟三相电压进行检测，实时性较好，然而会对高频振荡产生放大作用，滤波器的选择至关重要；延迟小角度的方法可以加快检测速度，精度高，但对于不同角度下的跌落，该方法得到的电压幅值会有不同的变化趋势，采用阈值比较判断时会产生延时。
为了满足不同情况下的跌落系统都能准确，快速地检测，且综合考虑工程实践，需要设计出一种适用于各种情形的，计算简洁，易于数字化实现的电压跌落检测算法。
因此，有必要研究一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法，所述系统和方法可满足在不同跌落情况下都能准确，快速地检测，且综合考虑工程实践，计算简洁，易于数字化实现。
一方面，本发明提供一种基于幅值变化特性的电压跌落预测方法，所述方法包括以下步骤：
S1：采集电网中任意一相的电压矢量u0；
S2：将采集到的电压矢量u0延迟任意角度，得到虚拟电压矢量uφ；
S3：利用虚拟电压矢量uφ，计算得到电压矢量增幅ud；
S4：根据电压矢量增幅ud，计算在延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1；
S5：根据延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；
S6：根据S5中的跌落结果和延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1的计算值确定跌落幅值特性表；
S7：进行周期性采样，根据跌落幅值特性表，判断电压跌落产生。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，将式(1)中采集到的某一相电压矢量u0延迟任意一个角度，得到式(2)的虚拟电压矢量uφ，uφ幅值与u0幅值相同；
u0＝U sinθ (1)；
其中，θ为瞬态电压相位角，
为延迟的角度。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，
所述S3具体包括：
S31根据式(1)和式(2)，由uφ向α轴作投影，得到式(3)的矢量u1，方向与uα相反；
S32:连接uφ顶点和u1顶点，得到式(4)的矢量u2
S33:将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)，得到uα的表达式，如式(6)所示：
其中，uα为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的α轴分量，uβ为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的β轴分量；
S34:根据每个采样周期采集的电压信息，实时地将αβ分量变换到dq坐标系下，通过式(7) 计算出实时的电压矢量增幅值ud和电压矢量原幅值U
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，
所述S4具体包括：
S41:设某一时刻，电压矢量u0上产生跌落，跌落的幅值为U1，在延迟的角度
对应的时间内，u0的表达式如式(8)所示，记为u0’
u’0＝(U-U1)sinθ (8)；
S42:因为虚拟电压矢量uφ是基于前几个采样周期的u0作的延迟，所以uφ的表达式仍为式(2)，将式(8)和(2)代入式(7)可得，延迟的角度
时间内ud1的表达式如式(9)所示：
S44:根据
令
对式(9)进行简化，
其中，
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，
所述S5具体为：
S51：根据式(11)设
θ'∈(0,2π)，ud1的值与电压矢量原幅值U的关系由式(12)得到；
S52：采用阈值比较法和图像法判断
角度下的跌落。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S52中阈值比较法具体为：
当y函数值小于等于-1时，采取正常电压矢量幅值的90％作为阈值，若ud1小于该阈值，且在所有采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生；
当y函数值大于等于3时，采取正常电压矢量幅值的110％作为阈值，若ud1大于等于该阈值，且在所有采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S5中图像法判断具体为：
当函数y值在-1到3时，采取的跌落检测方式如下：
S521：计算电压矢量ud1幅值变化的特性：在确定了延迟角度
之后，根据式(10)，计算出k, 和δ；
S522：根据式(11)的函数图像得到：
在函数y的斜率大于0时，ud1的变化趋势为不断增大；
在函数y的斜率小于0时，ud1的变化趋势为不断减小:；
S523：记录该幅值变化特性与对应的角度
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S7具体为：设在某个角度
范围内，采样周期ud1的幅值为u(0)，n个采样周期后，其中n为正整数，ud1的幅值为u(n),如果u(n)，u(n-1)，u(n-2)…u(0)的变化趋势符合S5中跌落幅值特性表中对应的角度范围内记载的ud1幅值变化特性，则可判断电压跌落产生。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S6中阈值比较法和图像法两种判断标准中，任意一者满足，即确定跌落产生。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种基于幅值变化特性的电压跌落检测系统，所述检测系统包括：
电网信息采集模块，用于采集电网中任意一相的电压矢量u0；
虚拟电压生成模块，用于将采集到的电压矢量u0延迟任意角度，得到虚拟电压矢量uφ；
电压矢量增幅计算模块，用于根据虚拟电压矢量uφ，计算得到电压矢量增幅ud；
虚拟电压矢量增幅计算模块，用于根据电压矢量增幅ud计算虚拟电压延迟角度
对应的时间内的虚拟电压矢量增幅ud1；
跌落结果判断模块，用于根据虚拟电压矢量增幅ud1的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；
特性表生成模块，用于根据跌落结果和虚拟电压矢量增幅ud1的计算值确定跌落幅值特性表；
实时检测模块，用于对电网进行周期性采样，根据跌落幅值特性表，判断电压跌落产生。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：
1、本发明所提方法，可以有效检测出不同角度，不同情形的电压跌落，尤其是针对电力系统中常见的单相跌落情况，其结果可以满足工程应用所需的准确性和快速性；
2、已有的构造虚拟坐标轴的检测方法都是基于已知的电压矢量，延迟不同角度，构造适用于αβ-dq变换的坐标轴分量，进而求解基波正序幅值，时间上会有一定延迟，且在一些角度下无法正确根据阈值判断，相比于已有方法，本发明所提方法考虑了阈值判断的“盲区”，结合已有策略，可以有效提高判断准确性；
3、本发明所述方法易于实现，可编辑性强，根据具体情况，可以通过改变延迟角度和判断步长，改善检测快速性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的基于幅值变化特性的电压跌落预测方法程序框图；
图2是本发明一个实施例提供的虚拟坐标轴矢量关系图；
图3是本发明一个实施例提供的y函数图像，涉及阈值比较法的分界点；
图4是本发明一个实施例提供的y函数图像，涉及幅值特性法的分界点；
图5是本发明一个实施例提供的查表法的程序框图；
图6是本发明一个实施例提供的0≤θ′≤0.314时，电压跌落50％的检测仿真图；
图7是本发明一个实施例提供的1.74＜θ′≤3.14时，电压跌落50％的检测仿真图；
图8是本发明一个实施例提供的3.14＜θ′≤3.79时，采用已有方法的检测仿真图；
图9是本发明一个实施例提供的3.14＜θ′≤3.79时，采用本发明方法的检测仿真图；
图10是本发明一个实施例提供的3.79＜θ′≤4.88时，电压跌落50％的检测仿真图；
图11是本发明一个实施例提供的5.95＜θ′≤6.28时，电压跌落50％的检测仿真图。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明提供提供一种基于幅值变化特性的电压跌落预测方法和系统，所述方法和系统可以适用于不同角度，其采用的技术方案包含以下步骤：
步骤(1)：式(1)所示为采集到的某一相电压矢量u0，将其延迟任意一个角度，得到式(2) 的虚拟电压矢量uφ，uφ幅值与u0相同。
u0＝U sinθ (1)
步骤(2)：根据步骤(1)中式(1)，u0正好与αβ坐标系下β轴分量表达式相同，即u0＝uβ。同时，α轴分量uα与uβ相垂直，且uβ滞后uα相位900。由 uφ向α轴作投影，得到式(3)的矢量u1，方向与uα相反；连接uφ顶点和u1顶点，其中，得到式(4)的矢量u2。
步骤(3)：根据步骤(1)，步骤(2)，将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)，可以得到uα的表达式，如式(6)所示。进而将αβ分量变换到dq坐标系下，通过式(7)计算出此时的ud值，如式(8)所示。
步骤(4)：设某一时刻，电压矢量u0上产生跌落，跌落的幅值为U1。在延迟的角度
对应的时间内，u0的表达式如式(9)所示，记为u0’。因为虚拟电压矢量uφ是基于前几个采样周期的u0作的延迟，所以uφ的表达式还是如步骤(1)中式(2)所示。将式(9)，(2)，代入步骤(3)的式(8) 可得，延迟的角度
时间内ud1的表达式如式(10)所示。
u’0＝(U-U1)sinθ (9)
步骤(5)：对步骤(4)中的式(10)进行简化，其中
令
有：
其中，
y为函数代表字母，δ和k均没有实际意义，为化简过程中，根据计算公式假设的未知数；
步骤(6)：根据步骤(5)中式(11)可知，设
θ'∈(0,2π)，ud1的值与电压矢量原幅值U的关系可由式(12)得到。在大部分角度下的跌落，都可以直接采用阈值比较法判断出来：当y函数值小于等于-1时，直接采取正常电压矢量幅值的90％作为阈值，若ud1小于该阈值，且在几个采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生；当y函数值大于等于3时，直接采取正常电压矢量幅值的110％作为阈值，若ud1大于等于该阈值，且在几个采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生，如式(13)所示。
步骤(7)：在步骤(6)的基础上，进一步分析在阈值比较法不容易判断的区间内，即当函数y 值在-1到3时，应该采取的跌落检测方式。计算电压矢量ud1幅值变化的特性：在确定了延迟角度
之后，根据步骤(5)中式(11)，可以计算出k,δ大小，进而根据函数图像，结合步骤(6)中式(12)，可以得到：在函数y的斜率大于0时，ud1的变化趋势为不断增大；在函数y的斜率小于0时，ud1的变化趋势为不断减小，将该幅值变化特性与对应的角度
计入表格中。
步骤(8)：设在某个角度
范围内，本次采样周期ud1的幅值为u(0)，过了n个采样周期后，其中n为正整数，ud1的幅值为u(n),如果u(n)，u(n-1)，u(n-2)…u(0)的变化趋势符合表格中对应的角度范围内记载的ud1幅值变化特性，则可判断电压跌落产生。
步骤(9)：结合步骤(6)，步骤(8)，两种判断标准只要有任意一者满足，即可确定跌落产生。该方法有效减小了在某些角度下，使用构造虚拟电压矢量检测电压跌落的延时性。
本发明还提供一种基于幅值变化特性的电压跌落检测系统，所述检测系统包括：
电网信息采集模块，用于采集电网中任意一相的电压矢量u0；
虚拟电压生成模块，用于将采集到的电压矢量u0延迟任意角度，得到虚拟电压矢量uφ；
电压矢量增幅计算模块，用于根据虚拟电压矢量uφ，计算得到电压矢量增幅ud；
虚拟电压矢量增幅计算模块，用于根据电压矢量增幅ud计算虚拟电压延迟角度
对应的时间内的虚拟电压矢量增幅ud1；
跌落结果判断模块，用于根据虚拟电压矢量增幅ud1的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；
特性表生成模块，用于根据跌落结果和虚拟电压矢量增幅ud1的计算值确定跌落幅值特性表；
实时检测模块，用于对电网进行周期性采样，根据跌落幅值特性表，判断电压跌落产生。
实施例1：
实验条件：设被采样的三相电网系统中某一相的电压矢量表达式在未发生跌落时为：
u0＝U sinθ (1)
信号的采样频率为20kHz，即每50us采集一次电压信息。系统的整体算法框图如图1所示，具体实施方式如下：
采集三相电网系统中某一相的电压矢量u0，将其延迟
得到式(2)的虚拟电压矢量uφ，uφ幅值与u0相同。
根据式(1)易知，u0与αβ坐标系下β轴分量表达式相同，即u0＝yβ。同时，α轴分量uα与uβ相垂直，且uβ滞后uα相位90°。由uφ向α轴作投影，得到式(3) 的矢量u1，方向与uα相反；连接uφ顶点和u1顶点，得到式(4)的矢量u2，矢量关系如图2所示。
将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)，可以得到uα的表达式，如式(6)所示。根据每个采样周期采集的电压信息，实时地将αβ分量变换到dq坐标系下，通过式(7)可计算出此时的ud值。通过运算化简可得，只要u0，uφ的表达式如式(2)，(1)所示，即有效值相等，即可得到电压矢量原幅值U。
设某一时刻，电压矢量u0上产生跌落，跌落的幅值为U1。在延迟的角度
对应的时间内，u0的表达式如式(8)所示，记为u0’。因为虚拟电压矢量uφ是基于前几个采样周期的u0作的延迟，所以 uφ的表达式还是如式(2)所示。将式(8)，(2)，代入式(7)可得，延迟的角度
时间内，电压暂降后幅值ud1的表达式如式(9)所示。
u’0＝(U-U1)sinθ (8)
对式(9)进行简化，其中
令
有：
其中，
若设
在本实例中，
据此可推导出，δ＝80°，即函数表达式为,其中θ'＝2θ。
a)阈值比较：
ud1的值与电压矢量原幅值U的关系可由式(12)得到。在大部分角度下的跌落，都可以直接采用阈值比较判断出来：当y函数值小于等于-1时，直接采取正常电压矢量幅值的90％作为阈值，若 ud1小于该阈值，且在几个采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生；当y函数值大于等于3时，直接采取正常电压矢量幅值的110％作为阈值，若ud1大于等于该阈值，且在几个采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生，如式(13)所示。
根据式(11)和式(13)，可作出y函数图像以及阈值比较的分界点，如图3所示，得到几个关键性分界点：
进一步分析在阈值比较不容易判断的区间内，即当函数y值在-1到3时，应该采取的跌落检测方式。
由图3可得，在-1<y<3的区间内，函数的斜率较大，可以用于记录比较。计算电压矢量ud1幅值变化的特性：在确定了延迟角度
之后，根据图4和式(12)，可以得到：在函数y的斜率大于0时， ud1的变化趋势为不断增大；在函数y的斜率小于0时，ud1的变化趋势为不断减小，将该幅值变化特性与对应的角度
计入表格中。表格列写如表1所示：
表1幅值变化特性
b)幅值特性比较：
记本次采样周期ud1的幅值为u(0)，过了n个采样周期后，其中n为正整数，ud1的幅值为u(n),如果u(n)， u(n-1)，u(n-2)…u(0)的变化趋势符合表1中对应的角度范围内记载的ud1幅值变化特性，则亦可判断电压跌落产生。
编写算法时，针对阈值比较判断，较易实现，不加赘述；针对幅值特性判断，其算法流程图如图 5所示，最后将该算法并列添加到阈值比较判断中，构成完整的基于幅值特性变化检测法。
整体算法框图如图1所示,阈值比较法一直生效；幅值变化趋势则根据锁相环角度不同，按表中计算的变化趋势，在各自的角度范围内生效。
本发明中所提的检测方法采取了两种判断方式，只要有任意一者满足，即可确定跌落产生。
实验步骤：
实验中，采集三相电网中A相电压矢量，如式(15)所示
u0＝U sinθ＝311sinθ (15)
分别在不同角度下设置A相电压跌落，电压跌落幅值为U1＝110V。在表1中选取几个代表了各自跌落情形的角度，对A相电压设置跌落即可。实验时注意，由于表1中
是实际电压相位的两倍，所以设置A相电压的跌落角度
即可。具体仿真效果如图6-图11所示，其中标注了不同角度实际应用的判断标准是哪一种，具体地为图6是0≤θ′≤0.314时，电压跌落50％的检测仿真图，图7是 1.74＜θ′≤3.14时，电压跌落50％的检测仿真图，图8是3.14＜θ′≤3.79时，采用已有方法的检测仿真图，图9是3.14＜θ′≤3.79时，采用本发明方法的检测仿真图，图10是 3.79＜θ′≤4.88时，电压跌落50％的检测仿真图，图11是5.95＜θ′≤6.28时，电压跌落 50％的检测仿真图。
如图8和图9所示，图8为已有的构造虚拟坐标轴方法的检测速度，图9为本发明中检测方法的速度。可以看出，采用本发明的方法在某些角度内检测，可以在跌落产生后较短时间内检测到跌落信号，与已有方法相比，实时性大幅提高。
以上对本申请实施例所提供的一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于幅值变化特性的电压跌落预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：采集电网中任意一相的电压矢量u0；
S2：将采集到的电压矢量u0延迟任意角度，得到虚拟电压矢量uφ；
S3：利用虚拟电压矢量uφ，计算得到电压矢量增幅ud；
S4：根据电压矢量增幅ud，计算在延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1；
S5：根据延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；
S6：根据S5中的跌落结果和延迟的角度
对应的时间内的电压矢量增幅ud1的计算值确定跌落幅值特性表；
S7：进行周期性采样，根据跌落幅值特性表，判断电压跌落产生。
2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：将式(1)中采集到的某一相电压矢量u0延迟任意一个角度，得到式(2)的虚拟电压矢量uφ，uφ幅值与u0幅值相同；
u0＝U sinθ (1)；
其中，θ为瞬态电压相位角，
为延迟的角度。
3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，所述S3具体包括：
S31：根据式(1)和式(2)，由uφ向α轴作投影，得到式(3)的矢量u1，方向与uα相反；
S32：连接uφ顶点和u1顶点，得到式(4)的矢量u2
S33：将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)，得到uα的表达式，如式(6)所示：
其中，uα为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的α轴分量，uβ为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的β轴分量；
S34：根据每个采样周期采集的电压信息，实时地将αβ分量变换到dq坐标系下，通过式(7)计算出实时的电压矢量增幅值ud和电压矢量原幅值U
4.根据权利要求3所述的预测方法，其特征在于，所述S4具体包括：
S41：设某一时刻，电压矢量u0上产生跌落，跌落的幅值为U1，在延迟的角度
对应的时间内，u0的表达式如式(8)所示，记为u0’
u’0＝(U-U1)sinθ (8)；
S42：因为虚拟电压矢量uφ是基于前几个采样周期的u0作的延迟，所以uφ的表达式仍为式(2)，将式(8)和(2)代入式(7)可得，延迟的角度
时间内ud1的表达式如式(9)所示：
S44：根据
令
对式(9)进行简化，
其中，
5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，所述S5具体为：
S51：根据式(11)设
θ′∈(0，2π)，ud1的值与电压矢量原幅值U的关系由式(12)得到；
S52：采用阈值比较法和图像法判断
角度下的跌落。
6.根据权利要求5所述的预测方法，其特征在于，所述S52中阈值比较法具体为：
当y函数值小于等于-1时，采取正常电压矢量幅值的90％作为阈值，若ud1小于该阈值，且在所有采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生；
当y函数值大于等于3时，采取正常电压矢量幅值的110％作为阈值，若ud1大于等于该阈值，且在所有采样周期内都满足该条件，则判断跌落产生。
7.根据权利要求6所述的预测方法，其特征在于，所述S5中图像法判断具体为：
当函数y值在-1到3时，采取的跌落检测方式如下：
S521：计算电压矢量ud1幅值变化的特性：在确定了延迟角度
之后，根据式(10)，计算出k，和δ；
S522：根据式(11)的函数图像得到：
在函数y的斜率大于0时，ud1的变化趋势为不断增大；
在函数y的斜率小于0时，ud1的变化趋势为不断减小：；
S523：记录该幅值变化特性与对应的角度
8.根据权利要求7所述的预测方法，其特征在于，所述S7具体为：设在某个角度
范围内，采样周期ud1的幅值为u(0)，n个采样周期后，其中n为正整数，ud1的幅值为u(n)，如果u(n)，u(n-1)，u(n-2)...u(0)的变化趋势符合S5中跌落幅值特性表中对应的角度范围内记载的ud1幅值变化特性，则可判断电压跌落产生。
9.根据权利要求7所述的预测方法，其特征在于，所述S6中阈值比较法和图像法两种判断标准中，任意一者满足，即确定跌落产生。
10.一种基于幅值变化特性的电压跌落检测系统，包括上述权利要求1-9之一所述的预测方法，其特征在于，所述检测系统包括：
电网信息采集模块，用于采集电网中任意一相的电压矢量u0；
虚拟电压生成模块，用于将采集到的电压矢量u0延迟任意角度，得到虚拟电压矢量uφ；
电压矢量增幅计算模块，用于根据虚拟电压矢量uφ，计算得到电压矢量增幅ud；
虚拟电压矢量增幅计算模块，用于根据电压矢量增幅ud计算虚拟电压延迟角度
对应的时间内的虚拟电压矢量增幅ud1；
跌落结果判断模块，用于根据虚拟电压矢量增幅ud1的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；
特性表生成模块，用于根据跌落结果和虚拟电压矢量增幅ud1的计算值确定跌落幅值特性表；实时检测模块，用于对电网进行周期性采样，根据跌落幅值特性表，判断电压跌落产生。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202011289485.2A CN114034911A (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202011289485.2A CN114034911A (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114034911A true CN114034911A (zh) | 2022-02-11 |
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ID=80134101
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011289485.2A Pending CN114034911A (zh) | 2020-11-17 | 2020-11-17 | 一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN114034911A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016026355A1 (zh) * | 2014-08-18 | 2016-02-25 | 国家电网公司 | 一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法 |
| CN109884383A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-14 | 国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司 | 基于模糊区间动态查表法的电网电压跌落检测方法及系统 |
| CN110045175A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-23 | 广东电网有限责任公司 | 一种单相配电系统电压跌落检测方法 |
| CN110389251A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-10-29 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种用于电网电压跌落检测的瞬时电压dq分解方法 |
| CN110389252A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-10-29 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种用于电网电压跌落的αβ检测方法 |
-
2020
- 2020-11-17 CN CN202011289485.2A patent/CN114034911A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016026355A1 (zh) * | 2014-08-18 | 2016-02-25 | 国家电网公司 | 一种有源配电网电压跌落仿真与评估方法 |
| CN110045175A (zh) * | 2019-01-29 | 2019-07-23 | 广东电网有限责任公司 | 一种单相配电系统电压跌落检测方法 |
| CN109884383A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-14 | 国网安徽省电力有限公司阜阳供电公司 | 基于模糊区间动态查表法的电网电压跌落检测方法及系统 |
| CN110389251A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-10-29 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种用于电网电压跌落检测的瞬时电压dq分解方法 |
| CN110389252A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-10-29 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种用于电网电压跌落的αβ检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 徐在德 等: "改进的单相两点跌落电压检测新方法", 电器与能效管理技术, no. 8, pages 51 - 56 * |
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