CN116008711A - 一种电能质量瞬态事件捕捉方法 - Google Patents

一种电能质量瞬态事件捕捉方法 Download PDF

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CN116008711A
CN116008711A CN202310073798.1A CN202310073798A CN116008711A CN 116008711 A CN116008711 A CN 116008711A CN 202310073798 A CN202310073798 A CN 202310073798A CN 116008711 A CN116008711 A CN 116008711A
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李卓轩
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程单鼎
吴佳鑫
柏雪
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Jiangsu Ankeri Microgrid Research Institute Co ltd
Acrel Co Ltd
Jiangsu Acrel Electrical Manufacturing Co Ltd
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Jiangsu Ankeri Microgrid Research Institute Co ltd
Acrel Co Ltd
Jiangsu Acrel Electrical Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种电能质量瞬态事件捕捉方法，该方法包括以下步骤：步骤A，系统初始化过程；步骤B，循环采样判断过程；步骤C，状态机判断过程。与现有技术相比，本发明具有降低了瞬态事件的捕捉所需的算力消耗及与之对应的硬件成本等优点。

Description

一种电能质量瞬态事件捕捉方法
技术领域
本发明涉及电能质量监测技术，尤其是涉及一种电能质量瞬态事件捕捉方法。
背景技术
瞬态的定义为在两相邻稳定状态之间变化的物理量或物理现象，其变化时间小于所关注的时间尺度。电能质量瞬态事件通常用于描述电压、电流等物理量的时域瞬时值发生不同于稳态过程的不规则变化，如由雷击浪涌引起的沿线路或电路传播的瞬态电压波表现出的瞬时过电压，由切换感性负载而产生的电快速瞬变脉冲群表现出的叠加在工频电压之上的周期性尖峰脉冲电压，由大功率容型负载投入期间线路的瞬时过流现象及其伴随产生的因对电网能量汲取造成的电压波形缺损等。
电压瞬态事件的发生将会使得对于电能质量较为敏感的负载器件工作异常，例如在半导体生产企业作业期间，若发生电压瞬态事件将会造成生产设备工作异常，对产品质量及生产安全产生危害。电流瞬态事件的发生会使得与本线路相邻的并联或级联运行变压器绕组耦合感应出和应涌流，和应涌流可能会造成变压器继电保护设备的涌流闭锁环节失效，导致变压器保护的误动作，进而发生停电事故。
传统的电能质量监测指标如电压暂升、电压暂降等暂态事件通常依据半周波刷新的一周波电压均方根有效值法进行检测，浪涌电流通常依据半周波刷新的半周波电流均方根有效值法进行检测。而上述瞬态事件的持续时间通常小于工频电源的半周波持续时间，对于我国电网环境即为10ms，传统检测方法无法有效可靠的捕捉瞬态电流事件。
检索发现，中国申请号为201911070782.5的中国专利申请公开了一种电能质量瞬态测量方法、装置和设备。据介绍，该专利设计测量方法通过对待测电路的电压信号采样后进行插值、FFT变换、数字滤波、过零点遍历判断等计算过程，排除基波和谐波对瞬态电压测量的影响，间接测量出瞬态信号峰值和宽度，通过相关判据完成对瞬态电压事件的捕捉。
上述现有技术在实际应用中存在如下问题：
1.重采样引起的准确性问题：现有技术对基础采样数据进行插值运算，并对插值结果进行重采样。经过插值运算的数据对于真实信号而言是失真的，是由于采样频率不足而虚拟出的参考数据，因原始数据基于频率混叠效应既包含了真实信号中的低频信号样本值，同时也包含了高频信号样本值。因时域非线性变化信号的斜率变化同样非线性，对该信号进行插值的结果势必导致与原始信号产生偏离。根据该结果进行FFT变换得出的基波电压将与真实基波电压产生误差，该误差将会一直传递至最后计算所得出的瞬态事件判据。
2.FFT变换引起的准确性问题：现有技术针对瞬态事件参数的计算时间尺度决定于FFT变换的窗口，若在同样的方法的基础上延伸或缩小FFT变换窗口，则计算结果将会不同。且瞬态分量如若未全部落在FFT窗口内，则势必会引起频谱泄露，导致计算结果与实际值不符。这一特点也决定了基于该现有技术的瞬态事件的捕捉准确性难以保证。
3.计算量过大的问题：现有技术为捕捉瞬态事件，需要实时对采样基础数据进行插值、FFT变换、数字滤波、过零点查找等运算，计算量较大，对于计算单元的算力压力过大，为达到相应的算力，势必要对计算单元的性能有所要求，硬件成本较高。
4.背景噪声产生的判别误差问题：现有技术会对样本信号进行插值重采样后的数据进行FFT变换并计算出基波参数，通过原样本信号滤除该基波参数得到不含基波的数据，再对该数据进行数字滤波后得到最终的瞬态分量。然而真实世界中是无法排除噪声的影响的，该方法在对原样本信号进行重采样之后，同时也会对噪声信号进行重采样，真实世界中的误差是随机的、无序的，致使传统方法对原样本信号经过上述计算得到的最终数据势必会引起瞬态值、瞬态持续时间的计算误差。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电能质量瞬态事件捕捉方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
根据本发明的一个方面，提供了一种电能质量瞬态事件捕捉方法，该方法包括以下步骤：
步骤A，系统初始化过程；
步骤B，循环采样判断过程；
步骤C，状态机判断过程。
作为优选的技术方案，所述的步骤A，系统初始化过程具体包括：
步骤S1，记采样模块每周波采样点为N，当前采样点编号为n，当前采样点数据为Sn，将系统初始状态记为状态A，初始化最大瞬态值V为零，初始化返回计数值Rn为零；
步骤S2，记每周波采样点为N时的离散滤直还原系数为eN；
步骤S3，记当前所采样信号的系统额定值为Xdin；
步骤S4，记当前瞬态判据动作门槛系数为pt，故瞬态判据动作门槛值为ptXdin；
步骤S5，记非瞬态判据门槛为Hq。
作为优选的技术方案，所述的步骤S2中的eN的计算公式如下：
Figure BDA0004065530230000031
作为优选的技术方案，所述的步骤S3中的系统额定值包括线路额定电压或者线路额定电流。
作为优选的技术方案，所述的步骤S2中的步骤S5中的Hq的计算公式如下：
Figure BDA0004065530230000032
作为优选的技术方案，所述的步骤B，循环采样判断过程具体包括：
步骤S6，对当前采样点Sn与一周波前采样点Sn-N做差，得出当前采样突变值，即第一判据参量，记当前采样突变值为Dn；
步骤S7，对当前采样突变值Dn与一周波前采样突变值Dn-N做和，得出当前第二判据参量，记为dDn；
步骤S8，将当前第二判据参量dDn的滤直值与半周波前第二判据参量dDn-(N/2)的滤直值做和，得出当前非瞬态判据参量，记为SdDn；
步骤S9，记当前非瞬态判据累加值为Qn，该Qn用于对非瞬态判断进行去抖操作；
步骤S10，若以下两条涉及第一判据参量及第二判据参量的公式同时满足，则判定瞬态越限标志为“真”，否则判定瞬态越限标志为“假”：
Figure BDA0004065530230000041
步骤S11，更新当前最大瞬态值，记为V。
作为优选的技术方案，所述的Dn的计算公式如下：Dn＝Sn-Sn-N；
所述dDn的计算公式如下：dDn＝Dn+Dn-N；
所述SdDn的计算公式如下：SdDn＝(dDn-dDn-1)+(dDn-(N/2)-dDn-(N/2)-1)；
其中dDn-1为采样点编号为n-1时刻的第二判据参量，dDn-(N/2)为采样点编号为n-(N/2)时刻的第二判据参量，dDn-(N/2)-1为采样点编号为n-(N/2)-1时刻的第二判据参量。
作为优选的技术方案，所述的Qn的计算公式如下：
Figure BDA0004065530230000042
其中Qn-1采样点编号为n-1时刻的非瞬态判据累加值。
作为优选的技术方案，所述的V采用以下公式进行更新：
Figure BDA0004065530230000043
作为优选的技术方案，所述的步骤C，状态机判断过程具体包括以下步骤：
步骤S12，若当前处于初始状态A，且瞬态越限标志为“真”，则判定进入瞬态启动状态，记为状态B，记当前时刻为ts，记为瞬态事件开始时间，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S13，若当前处于瞬态启动状态B，且满足
Figure BDA0004065530230000044
条件，则将本次事件判断为非瞬态事件，将当前状态置为非瞬态延时返回状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S14，若当前处于瞬态启动状态B，且不满足
Figure BDA0004065530230000045
条件，若瞬态越限标志为“真”，则返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S15，若当前处于瞬态启动状态B，且不满足
Figure BDA0004065530230000046
条件，若瞬态越限标志为“假”，则更新瞬态事件结束时间，记为te；将当前返回计数值Rn加1，即Rn＝Rn-1+1；同时将当前状态置为瞬态结束状态，记为状态C，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S16，若当前处于瞬态结束状态C，且满足
Figure BDA0004065530230000051
条件，则将本次事件判断为非瞬态事件，将返回计数值Rn清零，将当前状态置为非瞬态延时返回状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S17，若当前处于瞬态结束状态C，且不满足
Figure BDA0004065530230000052
条件，若瞬态越限标志为“假”，则根据当前返回计数值Rn判断是否完成本次瞬态事件判断，若不满足
Figure BDA0004065530230000053
则Rn值加1；若满足
Figure BDA0004065530230000054
则完成本次瞬态事件判断；将当前V值作为本次瞬态事件的最大瞬态值，并将V值清零，计算瞬态事件持续时间T＝te-ts，并将当前状态置为初始状态A，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S18，若当前处于瞬态结束状态C，且不满足
Figure BDA0004065530230000055
条件，若瞬态越限标志为“真”，则将当前返回计数值Rn清零，并将当前状态置为瞬态启动状态B，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S19，若当前处于非瞬态返回状态D，若同时满足判断瞬态越限标志为“假”与
Figure BDA0004065530230000056
条件时，将当前状态置为初始状态A，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S20，若当前处于非瞬态返回状态D，若不同时满足判断瞬态越限标志为“假”与
Figure BDA0004065530230000057
条件时，则保持当前状态为状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)本发明在实时计算并判断的流程中不包含乘法、除法、开方、查表等占用计算量大的步骤。与传统方法相比，降低了瞬态事件的捕捉所需的算力消耗及与之对应的硬件成本。
2)使用本发明得出的瞬态事件持续时间准确度与瞬态最大值准确度取决于系统的每周波采样点个数，每周波采样点越多则瞬态事件持续时间与瞬态最大值的准确度越高。与传统方法相比，对于瞬态事件捕捉功能可根据实际作业情况灵活调整，工程应用的灵活性更强。
3)本发明无数字滤波、插值、FFT变换等环节，可将瞬态分量更真实的从采样数据中剥离出来。与传统方法相比，提高了瞬态事件捕捉的灵敏性。
4)本发明使用滑动窗口的方式对各参量进行循环存储及调用，并实时根据当前采样点编号给出判断结果。与传统方法相比，提高了瞬态事件捕捉的实时性。
5)本发明使用非瞬态判据进行瞬态事件判断的制约，有效的在工频量稳态变化的情况下避免瞬态事件的误判。与传统方法相比，提高了瞬态事件捕捉的可靠性。
6)本发明使用瞬态结束返回计数器机制，对于短时间内发生多个瞬态事件的情况下，可有效避免遗漏。与传统方法相比，提高了瞬态事件捕捉的可靠性。
7)本发明在一定程度上不受采样值内包含的背景噪声影响。而传统方法通常无法滤除噪声，将其叠加在真正的瞬态分量中一同计算并进行判断。本发明与传统方法相比，提高了瞬态事件捕捉的可靠性。
附图说明
图1为本发明的具体流程图；
图2为本发明实施例1的样本信号示意图；
图3为本发明实施例2的样本信号示意图；
图4为本发明实施例3的样本信号示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明不区分采样信号类型，即电压或电流等相关工频物理量均可使用本发明。
如图1所示，本发明一种电能质量瞬态事件捕捉方法，该方法包括以下步骤：
步骤A，系统初始化过程；
步骤B，循环采样判断过程；
步骤C，状态机判断过程。
作为优选的技术方案，所述的步骤A，系统初始化过程具体包括：
步骤S1，记采样模块每周波采样点为N，当前采样点编号为n，当前采样点数据为Sn，将系统初始状态记为状态A，初始化最大瞬态值V为零，初始化返回计数值Rn为零；
步骤S2，记每周波采样点为N时的离散滤直还原系数为eN；
步骤S3，记当前所采样信号的系统额定值为Xdin；
步骤S4，记当前瞬态判据动作门槛系数为pt，故瞬态判据动作门槛值为ptXdin；
步骤S5，记非瞬态判据门槛为Hq。
所述的步骤B，循环采样判断过程具体包括：
步骤S6，对当前采样点Sn与一周波前采样点Sn-N做差，得出当前采样突变值，即第一判据参量，记当前采样突变值为Dn，其中
步骤S7，对当前采样突变值Dn与一周波前采样突变值Dn-N做和，得出当前第二判据参量，记为dDn；
步骤S8，将当前第二判据参量dDn的滤直值与半周波前第二判据参量dDn-(N/2)的滤直值做和，得出当前非瞬态判据参量，记为SdDn；
步骤S9，记当前非瞬态判据累加值为Qn，该Qn用于对非瞬态判断进行去抖操作；
步骤S10，若以下两条涉及第一判据参量及第二判据参量的公式同时满足，则判定瞬态越限标志为“真”，否则判定瞬态越限标志为“假”：
Figure BDA0004065530230000071
步骤S11，更新当前最大瞬态值，记为V。
所述的步骤C，状态机判断过程具体包括以下步骤：
步骤S12，若当前处于初始状态A，且瞬态越限标志为“真”，则判定进入瞬态启动状态，记为状态B，记当前时刻为ts，记为瞬态事件开始时间，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S13，若当前处于瞬态启动状态B，且满足
Figure BDA0004065530230000072
条件，则将本次事件判断为非瞬态事件，将当前状态置为非瞬态延时返回状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S14，若当前处于瞬态启动状态B，且不满足
Figure BDA0004065530230000073
条件，若瞬态越限标志为“真”，则返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S15，若当前处于瞬态启动状态B，且不满足
Figure BDA0004065530230000081
条件，若瞬态越限标志为“假”，则更新瞬态事件结束时间，记为te；将当前返回计数值Rn加1，即Rn＝Rn-1+1；同时将当前状态置为瞬态结束状态，记为状态C，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S16，若当前处于瞬态结束状态C，且满足
Figure BDA0004065530230000082
条件，则将本次事件判断为非瞬态事件，将返回计数值Rn清零，将当前状态置为非瞬态延时返回状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S17，若当前处于瞬态结束状态C，且不满足
Figure BDA0004065530230000083
条件，若瞬态越限标志为“假”，则根据当前返回计数值Rn判断是否完成本次瞬态事件判断，若不满足
Figure BDA0004065530230000084
则Rn值加1；若满足
Figure BDA0004065530230000085
则完成本次瞬态事件判断；将当前V值作为本次瞬态事件的最大瞬态值，并将V值清零，计算瞬态事件持续时间T＝te-ts，并将当前状态置为初始状态A，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S18，若当前处于瞬态结束状态C，且不满足
Figure BDA0004065530230000086
条件，若瞬态越限标志为“真”，则将当前返回计数值Rn清零，并将当前状态置为瞬态启动状态B，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S19，若当前处于非瞬态返回状态D，若同时满足判断瞬态越限标志为“假”与
Figure BDA0004065530230000087
条件时，将当前状态置为初始状态A，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S20，若当前处于非瞬态返回状态D，若不同时满足判断瞬态越限标志为“假”与
Figure BDA0004065530230000088
条件时，则保持当前状态为状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6。
实施例1
叠加谐波及噪声的单点瞬态事件捕捉
样本信号描述：
基波值：110；
叠加噪声值：5％基波(本实施例使用random随机函数在0至5.5随机取值)；
叠加2次谐波值：8％基波，初相角随机(本实施例为相对基波81.6°)；
叠加3次谐波值：4％基波，初相角随机(本实施例为相对基波142.2°)；
叠加62次谐波值：8％基波，初相角随机(本实施例为相对基波112.9°)；
叠加63次谐波值：4％基波，初相角随机(本实施例为相对基波53.3°)；
瞬态分量最大值：15％基波；
瞬态分量持续时间：
Figure BDA0004065530230000091
秒，其中f为样本信号基波频率，N为每周波采样点数量；
瞬态捕捉功能相关设置：
系统额定值Xdin：100，瞬态门槛系数pt：0.1；
由本实施例上述样本信号描述及图2中采样点Sn可知，当前样本在基波的基础上叠加了初相角随机的2次谐波、3次谐波、62次谐波、63次谐波以及随机的噪声值，在图1中瞬态分量淹没在谐波及噪声中，人眼几乎无法识别。
本方法的具体实施方式：
1)系统初始化阶段将初始状态记为状态A。初始化最大瞬态值V为零。初始化返回计数值Rn为零。通过下述公式计算出离散滤直还原系数为eN、瞬态判据动作门槛值为ptXdin、非瞬态判据门槛为Hq。
Figure BDA0004065530230000092
2)系统进入循环采样判断阶段，根据下述公式计算Dn、dDn、SdDn、Qn。
Dn＝Sn-Sn-N dDn＝Dn+Dn-N
SdDn＝(dDn-dDn-1)+(dDn-(N/2)-dDn-(N/2)-1)
Figure BDA0004065530230000093
3)根据下述公式判定瞬态越限标志是否为“真”。
Figure BDA0004065530230000094
4)在本实施例中由上图2可知在瞬态事件发生的时刻，瞬态越限标志被置为“真”，系统当前处于状态A，此时记录当前时刻ts为瞬态事件开始时刻，记录当前V值为瞬态事件最大瞬时值，系统进入到状态B。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
5)在本实施例中由上图2可知在瞬态事件结束的时刻，瞬态越限标志被置为“假”，系统当前处于状态B，此时记录当前时刻te为瞬态事件结束时刻，系统进入到状态C。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
6)在本实施例中由上图2可知在瞬态事件结束后的
Figure BDA0004065530230000101
时间内，系统处于状态C，瞬态越限标志始终被置为“假”，Rn将在事件结束后的
Figure BDA0004065530230000102
时刻满足
Figure BDA0004065530230000103
条件，则判定瞬态事件结束，记录瞬态事件持续时间T＝te-ts，并记录当前V值作为瞬态事件最大瞬时值，并将V值清零，系统重新返回状态A。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
本实施例表明，本发明可有效在噪声与谐波的影响下捕捉单点瞬态事件。
实施例2
叠加谐波及噪声的脉冲群瞬态事件捕捉
样本信号描述：
叠加噪声值：5％基波(本实施例使用random随机函数在0至5.5随机取值)；
叠加2次谐波值：8％基波，初相角随机(本实施例为相对基波6.27°)；
叠加3次谐波值：4％基波，初相角随机(本实施例为相对基波164.8°)；
叠加62次谐波值：8％基波，初相角随机(本实施例为相对基波136.9°)；
叠加63次谐波值：4％基波，初相角随机(本实施例为相对基波313.2°)；
瞬态分量最大值：20％基波(本实施例为100次谐波用以模拟5kHz电快速瞬变脉冲群)；
瞬态分量持续时间：15ms(本实施例分为两段，第一段持续5ms，间隔2.5ms后第二段持续7.5ms)；
每周波采样点数量：N＝1024；
瞬态捕捉功能相关设置：
系统额定值Xdin：100，瞬态门槛系数pt：0.1。
由本实施例上述样本信号描述及图3中采样点Sn可知，当前样本在基波的基础上叠加了初相角随机的2次谐波、3次谐波、62次谐波、63次谐波以及随机的噪声值。
本方法的具体实施方式：
1)系统初始化阶段将初始状态记为状态A。初始化最大瞬态值V为零。初始化返回计数值Rn为零。通过下述公式计算出离散滤直还原系数为eN、瞬态判据动作门槛值为ptXdin、非瞬态判据门槛为Hq。
Figure BDA0004065530230000111
2)系统进入循环采样判断阶段，根据下述公式计算Dn、dDn、SdDn、Qn。
Dn＝Sn-Sn-N dDn＝Dn+Dn-N
SdDn＝(dDn-dDn-1)+(dDn-(N/2)-dDn-(N/2)-1)
Figure BDA0004065530230000112
3)根据下述公式判定瞬态越限标志是否为“真”。
Figure BDA0004065530230000113
4)在本实施例中由上图3可知在第一段瞬态事件发生的时刻，瞬态越限标志被置为“真”，系统当前处于状态A，此时记录当前时刻ts为瞬态事件开始时刻，记录当前V值为瞬态事件最大瞬时值，系统进入到状态B。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
5)在本实施例中由上图3可知在第一段瞬态事件持续的5ms期间，瞬态越限标志始终被置为“真”，系统始终处于状态B。该时段每次循环采样判断流程均根据如下公式刷新V值，直至第一段瞬态事件结束时刻。
Figure BDA0004065530230000114
6)在本实施例中由上图3可知在第一段瞬态事件结束时刻，瞬态越限标志被置为“假”，系统当前处于状态B，此时记录当前时刻te为瞬态事件结束时刻，系统进入到状态C。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
7)在本实施例中由上图3可知在瞬态事件未发生的2.5ms间隔时间内，瞬态越限标志始终被置为“假”，系统始终处于状态C。循环采样判断流程计算所得Rn值在2.5ms期间均不满足
Figure BDA0004065530230000115
条件，直至第二段瞬态事件开始。
8)在本实施例中由上图3可知在第二段瞬态事件开始时刻，瞬态越限标志被置为“真”，系统当前处于状态C，将Rn值清零，系统返回到状态B，并根据上述公式刷新V值。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
9)在本实施例中由上图3可知在第二段瞬态事件持续的7.5ms期间，瞬态越限标志始终被置为“真”，系统始终处于状态B。该时段每次循环采样判断流程均根据上述公式刷新V值，直至第二段瞬态事件结束时刻。
10)在本实施例中由上图3可知在第二段瞬态事件结束时刻，瞬态越限标志被置为“假”，系统当前处于状态B，此时更新当前时刻te为瞬态事件结束时刻，系统进入到状态C。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
11)在本实施例中由上图3可知在第二段瞬态事件结束后的
Figure BDA0004065530230000121
时间内，系统始终处于状态C，瞬态越限标志始终被置为“假”，Rn将在事件结束后的
Figure BDA0004065530230000122
时刻满足
Figure BDA0004065530230000123
条件，则判定瞬态事件结束，记录瞬态事件持续时间T＝te-ts，并记录当前V值作为瞬态事件最大瞬时值，并将V值清零，系统重新返回状态A。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
本实施例表明，本方法可有效在噪声与谐波的影响下捕捉脉冲群类瞬态事件。
实施例3
叠加稳态量情况
样本信号描述：
基波值：110(本实施例为工频50Hz)；
基波在触发点发生稳态量叠加并持续，叠加的稳态量有效值为11.67，相位与基波反向。
叠加2次谐波值：8％基波，初相角随机(本实施例为相对基波302°)；
叠加3次谐波值：4％基波，初相角随机(本实施例为相对基波170.6°)；
叠加62次谐波值：8％基波，初相角随机(本实施例为相对基波192.9°)；
叠加63次谐波值：4％基波，初相角随机(本实施例为相对基波296.3°)；
瞬态捕捉功能相关设置：
系统额定值Xdin：100，瞬态门槛系数pt：0.1；
由本实施例上述样本信号描述及上图4中采样点Sn可知，当前样本在基波的基础上叠加了初相角随机的2次谐波、3次谐波、62次谐波、63次谐波。
本发明的具体实施方式：
1)从稳态值降低的开始时刻至第一次非瞬态标志上升沿为止，该时段内的本方法阐述已在实施例一与实施例二中详细阐述，本实施例主要侧重于对于样本量的稳态变化情况下，本方法可确保瞬态事件不发生误判。本实施例阐述自稳态值降低后的第一次非瞬态标志上升沿时刻开始。
2)在本实施例中由上图4可知在稳态值降低后的第一次非瞬态标志上升沿时刻，系统当前处于状态C，此时
Figure BDA0004065530230000131
条件已满足，则判定本次引起扰动的事件为非瞬态事件，将当前返回计数值Rn清零，系统进入非瞬态返回状态D。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
3)在本实施例中由上图4可知在稳态值降低后的连续非瞬态标志为“真”时间内，系统始终处于状态D，并在随后的非瞬态标志为“假”时刻，同时满足瞬态越限标志被置为“假”，则系统进入返回状态A，将V值清零。返回循环采样判断流程进行下一次采样并计算伴生参数。
本实施例表明，本方法可有效避免将样本的稳态变化误判为瞬态事件。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤A，系统初始化过程；
步骤B，循环采样判断过程；
步骤C，状态机判断过程。
2.根据权利要求1所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的步骤A，系统初始化过程具体包括：
步骤S1，记采样模块每周波采样点为N，当前采样点编号为n，当前采样点数据为Sn，将系统初始状态记为状态A，初始化最大瞬态值V为零，初始化返回计数值Rn为零；
步骤S2，记每周波采样点为N时的离散滤直还原系数为eN；
步骤S3，记当前所采样信号的系统额定值为Xdin；
步骤S4，记当前瞬态判据动作门槛系数为pt，故瞬态判据动作门槛值为ptXdin；
步骤S5，记非瞬态判据门槛为Hq。
3.根据权利要求2所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的步骤S2中的eN的计算公式如下：
Figure FDA0004065530120000011
4.根据权利要求2所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的步骤S3中的系统额定值包括线路额定电压或者线路额定电流。
5.根据权利要求2所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的步骤S2中的步骤S5中的Hq的计算公式如下：
Figure FDA0004065530120000012
6.根据权利要求2所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的步骤B，循环采样判断过程具体包括：
步骤S6，对当前采样点Sn与一周波前采样点Sn-N做差，得出当前采样突变值，即第一判据参量，记当前采样突变值为Dn，其中
步骤S7，对当前采样突变值Dn与一周波前采样突变值Dn-N做和，得出当前第二判据参量，记为dDn；
步骤S8，将当前第二判据参量dDn的滤直值与半周波前第二判据参量dDn-(N/2)的滤直值做和，得出当前非瞬态判据参量，记为SdDn；
步骤S9，记当前非瞬态判据累加值为Qn，该Qn用于对非瞬态判断进行去抖操作；
步骤S10，若以下两条涉及第一判据参量及第二判据参量的公式同时满足，则判定瞬态越限标志为“真”，否则判定瞬态越限标志为“假”：
Figure FDA0004065530120000021
步骤S11，更新当前最大瞬态值，记为V。
7.根据权利要求6所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的Dn的计算公式如下：Dn＝Sn-Sn-N；
所述dDn的计算公式如下：dDn＝Dn+Dn-N；
所述SdDn的计算公式如下：SdDn＝(dDn-dDn-1)+(dDn-(N/2)-dDn-(N/2)-1)；
其中dDn-1为采样点编号为n-1时刻的第二判据参量，dDn-(N/2)为采样点编号为n-(N/2)时刻的第二判据参量，dDn-(N/2)-1为采样点编号为n-(N/2)-1时刻的第二判据参量。
8.根据权利要求6所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的Qn的计算公式如下：
Figure FDA0004065530120000022
其中Qn-1采样点编号为n-1时刻的非瞬态判据累加值。
9.根据权利要求6所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的V采用以下公式进行更新：
Figure FDA0004065530120000023
10.根据权利要求6所述的一种电能质量瞬态事件捕捉方法，其特征在于，所述的步骤C，状态机判断过程具体包括以下步骤：
步骤S12，若当前处于初始状态A，且瞬态越限标志为“真”，则判定进入瞬态启动状态，记为状态B，记当前时刻为ts，记为瞬态事件开始时间，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S13，若当前处于瞬态启动状态B，且满足
Figure FDA0004065530120000031
条件，则将本次事件判断为非瞬态事件，将当前状态置为非瞬态延时返回状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S14，若当前处于瞬态启动状态B，且不满足
Figure FDA0004065530120000032
条件，若瞬态越限标志为“真”，则返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S15，若当前处于瞬态启动状态B，且不满足
Figure FDA0004065530120000033
条件，若瞬态越限标志为“假”，则更新瞬态事件结束时间，记为te；将当前返回计数值Rn加1，即Rn＝Rn-1+1；同时将当前状态置为瞬态结束状态，记为状态C，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S16，若当前处于瞬态结束状态C，且满足
Figure FDA0004065530120000034
条件，则将本次事件判断为非瞬态事件，将返回计数值Rn清零，将当前状态置为非瞬态延时返回状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S17，若当前处于瞬态结束状态C，且不满足
Figure FDA0004065530120000035
条件，若瞬态越限标志为“假”，则根据当前返回计数值Rn判断是否完成本次瞬态事件判断，若不满足
Figure FDA0004065530120000036
则Rn值加1；若满足
Figure FDA0004065530120000037
则完成本次瞬态事件判断；将当前V值作为本次瞬态事件的最大瞬态值，并将V值清零，计算瞬态事件持续时间T＝te-ts，并将当前状态置为初始状态A，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S18，若当前处于瞬态结束状态C，且不满足
Figure FDA0004065530120000038
条件，若瞬态越限标志为“真”，则将当前返回计数值Rn清零，并将当前状态置为瞬态启动状态B，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S19，若当前处于非瞬态返回状态D，若同时满足判断瞬态越限标志为“假”与
Figure FDA0004065530120000039
条件时，将当前状态置为初始状态A，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6；
步骤S20，若当前处于非瞬态返回状态D，若不同时满足判断瞬态越限标志为“假”与
Figure FDA0004065530120000041
条件时，则保持当前状态为状态D，并返回循环采样判断过程开始环节，即步骤S6。
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