CN115825634A - 一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法 - Google Patents

一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法，能够识别突然增加的负载为恶性大功率负载还是正常运行的其它负载，最大程度的保证电器设备正常运行。尤其是当电器设备负载波动较大时，能够有效识别恶性负载。

Description

一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法
技术领域
本发明涉及一种恶性负载的识别方法，具体涉及一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法。
背景技术
随着科学技术的不断进步，电子产品、家用电器等已经深入到人们的生活、生产和工作中，并且发挥着巨大的作用。电器对于电力是有一定的负载能力的，假设电力负载超过了电器负载能力，将带来极大的安全隐患，轻则导致跳闸，重则引发火灾，易造成人身财产损失。由于电力负载具有一定能力，超过负载能力引起系统不安全，产生恶性负载。在电器恶性负载识别过程中，需要根据电器阻性负载功率综合系数进行识别。不同恶性负载电器的电阻功率存在差异较大，假设接入过多的功率差异较大的电器，单个功率的跳变将造成电器阻性负载功率综合系数干扰。利用传统算法进行电器恶性负载识别，假设接入电器的功率多样性较强，将造成电器阻性负载功率综合系数不准的缺陷，导致电器恶性负载识别准确率降低。
目前，主流的电器恶性负载识别方法包括基于阻性负载功率综合系数算法的电器恶性负载识别方法、基于电磁感应算法的电器恶性负载识别方法和基于神经网络算法的电器恶性负载识别方法。但是，现有技术对于电器设备负载波动较大的恶性负载的识别并没有相应的研究。
发明内容
本发明提出一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法。该方法包括：
对供电回路中运行的电源电压和运行总电流波形数据进行实时等间隔采样与记录；
在电路稳态运行没有新的负载开关k突然合上前，根据实时采样记录计算的电压
Figure SMS_1
和实时采样计算的电流
Figure SMS_2
可以计算出突然加负载前的运行负载等值复阻抗
Figure SMS_3
，且负载等值复阻抗
Figure SMS_4
上流过的电流
Figure SMS_5
就等于
Figure SMS_6
；
当突然加上负载时，根据电路等效定律，突然加上的负载特征可以等效为有功等值电阻负载R、容性无功等值负载电容C和感性无功功率等值负载电感L，复阻抗等值记为Z；
当突然加上复阻抗为Z的负载时，通过新加负载Z的电流记为
Figure SMS_7
，突然加负载后，电路实时采样计算的电压记为
Figure SMS_8
、实时采样计算的电流记为
Figure SMS_9
，通过加负载前复阻抗为
Figure SMS_10
的回路上的电流记为
Figure SMS_11
；
根据电路原理，采用复数运算，可以求出新加负载的运行电流
Figure SMS_12
，取
Figure SMS_13
电流的实部即为有功等值电阻负载R产生，取
Figure SMS_14
电流的虚部即为等值容性负载电容C和等值感性负载电感L所产生；
根据实时采样的运行电压数据
Figure SMS_15
和
Figure SMS_16
可以计算出新加负载的等值复阻抗Z，根据复阻抗Z在复平面阻抗中矢量模值的大小和矢量角位置，可以识别突然增加的负载为恶性大功率负载还是正常运行的其它负载。
有益效果
本发明基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法，能够识别突然增加的负载为恶性大功率负载还是正常运行的其它负载，最大程度的保证电器设备正常运行。尤其是当电器设备负载波动较大时，能够有效识别恶性负载。
附图说明
图1为本发明基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法电路接线原理等值框图。
图2为本发明基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法的等值负载阻抗特性复平面区域识别图。
具体实施方式
结合附图1中的电路接线以及附图2中的负载阻抗特性平面图，本发明基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法，具体包括：
步骤1）突然增加负载前的负载等值复阻抗计算
电路中实时采集、记录运行的电压和电流，在电路稳态运行没有新的负载开关k突然合上前，根据实时采样记录计算的电压
Figure SMS_17
和实时采样计算的电流
Figure SMS_18
可以计算出突然加负载前的稳态运行负载等值复阻抗
Figure SMS_19
，表示式为：
Figure SMS_20
；
Figure SMS_21
（1）
式中计算符号上面加一点表示是复数计算，
Figure SMS_22
为突然加负载前回路稳态运行电路的等值复阻抗，
Figure SMS_23
为突然加负载前实时电压采集的电压计算复数值，
Figure SMS_24
为突然加负载前实时电流采集的电流计算复数值，
Figure SMS_25
为
Figure SMS_26
回路在突然加负载前的运行电流；
步骤2）突然增加的负载后增加的负载复阻抗计算
在突然合上负载开关k加入了新的负载后，这时，电路实时采样计算的电压记为
Figure SMS_27
、实时采样计算的电流记为
Figure SMS_28
，新增加的等值负载复阻抗记Z，新增加的等值负载复阻抗中通过的电流记为
Figure SMS_29
，通过加前回路负载为
Figure SMS_30
回路的电流记为
Figure SMS_31
，根据电路定律可以得出新增加的等值负载回路电流和等值负载阻抗为：
Figure SMS_32
（2）
Figure SMS_33
（3）
Figure SMS_34
（4）
取复电流
Figure SMS_35
实部，则为等值有功电流，取
Figure SMS_36
虚部则为等值无功电流，可表示为：
Figure SMS_37
，
Figure SMS_38
（5）
取复阻抗Z实部，则为等值有功电阻R，取复阻抗虚部则为等值无功负载X，复阻抗Z可表示为：
Figure SMS_39
Figure SMS_40
（6）
在复平面，取电压
Figure SMS_41
为参考，且令其矢量角度为实轴零度，则复阻抗的模值Z和复阻抗Z的角度分别为：
Figure SMS_42
，
Figure SMS_43
（7）
进一步，本发明还包括对于对负载特性的判定包括以下如下步骤：
步骤1），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的复阻抗定值
Figure SMS_44
，且复阻抗
Figure SMS_45
角接近零度时，认为是大功率恶性负载，判据式为：
Figure SMS_46
，
Figure SMS_47
（8）
式中
Figure SMS_48
为等值大功率复阻抗定值特征圆的直径，以
Figure SMS_49
为直径可以画出复平面阻抗特性圆；
步骤2），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的定值，复阻抗
Figure SMS_50
角为负值时，且复阻抗
Figure SMS_51
角在
Figure SMS_52
阈值内，一般
Figure SMS_53
定值可设定为15°，也可根据现场实际进行调整，认为是大功率恶性负载为逃避识别而并联有小电容负载同时投入，判据式为：
Figure SMS_54
，
Figure SMS_55
（9）
步骤3），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的定值，复阻抗
Figure SMS_56
角为正值时，且复阻抗
Figure SMS_57
角在
Figure SMS_58
阈值内，认为是大功率恶性负载为逃避识别而采用电感与整流电路，判定式为：
Figure SMS_59
，
Figure SMS_60
（10）
步骤4），当突然增加的负载复阻抗模值大于设定的定值，复阻抗
Figure SMS_61
角小于
Figure SMS_62
阈值时，认为是小功率恶性负载，判定式为：
Figure SMS_63
，
Figure SMS_64
（11）
步骤5），当突然增加的负载复阻抗模值大于设定的定值，复阻抗
Figure SMS_65
角大于
Figure SMS_66
阈值时，认为是正常小负载投入，判定式为：
Figure SMS_67
，
Figure SMS_68
（12）
步骤6），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的定值，复阻抗
Figure SMS_69
角大于
Figure SMS_70
阈值时，认为是正常大负载投入，判定式为：
Figure SMS_71
，
Figure SMS_72
（13）。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (3)

1.一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法，包括：
识别方法对供电回路中运行的电源电压和运行总电流波形数据进行实时等间隔采样与记录；
在电路稳态运行没有新的负载开关k突然合上前，根据实时采样记录计算的电压
Figure QLYQS_1
和实时采样计算的电流
Figure QLYQS_2
可以计算出突然加负载前的运行负载等值复阻抗
Figure QLYQS_3
，且负载等值复阻抗
Figure QLYQS_4
上流过的电流
Figure QLYQS_5
就等于
Figure QLYQS_6
；
当突然加上负载时，根据电路等效定律，突然加上的负载特征可以等效为有功等值电阻负载R、容性无功等值负载电容C和感性无功功率等值负载电感L，复阻抗等值记为Z；
当突然加上复阻抗为Z的负载时，通过新加负载Z的电流记为
Figure QLYQS_7
，突然加负载后，电路实时采样计算的电压记为
Figure QLYQS_8
、实时采样计算的电流记为
Figure QLYQS_9
，通过加负载前复阻抗为
Figure QLYQS_10
的回路上的电流记为
Figure QLYQS_11
；
根据电路原理，采用复数运算，可以求出新加负载的运行电流
Figure QLYQS_12
，取
Figure QLYQS_13
电流的实部即为有功等值电阻负载R产生，取
Figure QLYQS_14
电流的虚部即为等值容性负载电容C和等值感性负载电感L所产生；
根据实时采样的运行电压数据
Figure QLYQS_15
和
Figure QLYQS_16
可以计算出新加负载的等值复阻抗Z，根据复阻抗Z在复平面阻抗中矢量模值的大小和矢量角位置，可以识别突然增加的负载为恶性大功率负载还是正常运行的其它负载。
2.根据权利要求1所述的一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法，具体还包括以下步骤：
步骤1）突然增加负载前的负载等值复阻抗计算
电路中实时采集、记录运行的电压和电流，在电路稳态运行没有新的负载开关k突然合上前，根据实时采样记录计算的电压
Figure QLYQS_17
和实时采样计算的电流
Figure QLYQS_18
可以计算出突然加负载前的稳态运行负载等值复阻抗
Figure QLYQS_19
，表示式为：
Figure QLYQS_20
；
Figure QLYQS_21
（1）
式中计算符号上面加一点表示是复数计算，
Figure QLYQS_22
为突然加负载前回路稳态运行电路的等值复阻抗，
Figure QLYQS_23
为突然加负载前实时电压采集的电压计算复数值，
Figure QLYQS_24
为突然加负载前实时电流采集的电流计算复数值，
Figure QLYQS_25
为
Figure QLYQS_26
回路在突然加负载前的运行电流；
步骤2）突然增加的负载后增加的负载复阻抗计算
在突然合上负载开关k加入了新的负载后，这时，电路实时采样计算的电压记为
Figure QLYQS_27
、实时采样计算的电流记为
Figure QLYQS_28
，新增加的等值负载复阻抗记Z，新增加的等值负载复阻抗中通过的电流记为
Figure QLYQS_29
，通过加前回路负载为
Figure QLYQS_30
回路的电流记为
Figure QLYQS_31
，根据电路定律可以得出新增加的等值负载回路电流和等值负载阻抗为：
Figure QLYQS_32
（2）
Figure QLYQS_33
（3）
Figure QLYQS_34
（4）
取复电流
Figure QLYQS_35
实部，则为等值有功电流，取
Figure QLYQS_36
虚部则为等值无功电流，可表示为：
Figure QLYQS_37
，
Figure QLYQS_38
（5）
取复阻抗Z实部，则为等值有功电阻R，取复阻抗虚部则为等值无功负载X，复阻抗Z可表示为：
Figure QLYQS_39
Figure QLYQS_40
（6）
在复平面，取电压
Figure QLYQS_41
为参考，且令其矢量角度为实轴零度，则复阻抗的模值Z和复阻抗Z的角度分别为：
Figure QLYQS_42
，
Figure QLYQS_43
（7）。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于负载复阻抗特性的恶性负载识别方法，对负载特性的判定包括以下步骤：
步骤1），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的复阻抗定值
Figure QLYQS_44
，且复阻抗
Figure QLYQS_45
角接近零度时，认为是大功率恶性负载，判据式为：
Figure QLYQS_46
，
Figure QLYQS_47
（8）
式中
Figure QLYQS_48
为等值大功率复阻抗定值特征圆的直径，以
Figure QLYQS_49
为直径可以画出复平面阻抗特性圆；
步骤2），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的定值，复阻抗
Figure QLYQS_50
角为负值时，且复阻抗
Figure QLYQS_51
角在
Figure QLYQS_52
阈值内，一般
Figure QLYQS_53
定值可设定为15°，也可根据现场实际进行调整，认为是大功率恶性负载为逃避识别而并联有小电容负载同时投入，判据式为：
Figure QLYQS_54
，
Figure QLYQS_55
（9）
步骤3），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的定值，复阻抗
Figure QLYQS_56
角为正值时，且复阻抗
Figure QLYQS_57
角在
Figure QLYQS_58
阈值内，认为是大功率恶性负载为逃避识别而采用电感与整流电路，判定式为：
Figure QLYQS_59
，
Figure QLYQS_60
（10）
步骤4），当突然增加的负载复阻抗模值大于设定的定值，复阻抗
Figure QLYQS_61
角小于
Figure QLYQS_62
阈值时，认为是小功率恶性负载，判定式为：
Figure QLYQS_63
，
Figure QLYQS_64
（11）
步骤5），当突然增加的负载复阻抗模值大于设定的定值，复阻抗
Figure QLYQS_65
角大于
Figure QLYQS_66
阈值时，认为是正常小负载投入，判定式为：
Figure QLYQS_67
，
Figure QLYQS_68
（12）
步骤6），当突然增加的负载复阻抗模值小于设定的定值，复阻抗
Figure QLYQS_69
角大于
Figure QLYQS_70
阈值时，认为是正常大负载投入，判定式为：
Figure QLYQS_71
，
Figure QLYQS_72
（13）。
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