CN205941672U - 一种电压暂降辨识系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种电压暂降辨识系统，该系统包括分别与电压互感器和电流互感器相连通的电压暂降触发导通模块，与电压暂降触发导通模块相连接的数据记录模块，与数据记录模块相连接的数据处理模块，与数据处理模块相连接的显示模块。本实用新型提供的电压暂降辨识系统及辨识方法通过将电压有效值幅值和电流有效值幅值的特性进行协同分析判断，根据实际具体情况对电压暂降过程中幅值偏差、暂降持续时间的阈值进行修订，从而能够减少只分析电压有效值幅值带来的判断失误，同时，本实用新型还引入斜率，斜率的引入能够更好地表征电压暂降的全局过程，从而有效的减少分析判断的失误率，提高分析判断结果的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及电能质量暂态分析技术领域，更为具体地说，涉及一种电压暂降辨识系统。
背景技术
随着用电设备的技术更新，特别是20世纪80年代以来，数字式自动控制设备如变频调速设备、可编程逻辑控制器、各种自动生产线以及计算机系统等敏感性用电设备在工业生产中的大规模应用，供电系统的电压质量要求也越来越高，而电压暂降是常见的一种电能质量问题。电压暂降一般是由于电网、变电设施的故障或负荷突然出现大的变化所引起的，电压暂降会导致企业生产率和产品质量下降，增加制造成本，阻碍企业正常的生产计划。同时，对各电力部门来说，由电压暂降引发的客户抱怨以及经济纠纷也会增多，会影响其在电力市场环境下的竞争力。
电压暂降的辨识是指根据检测到的电压暂降数据特征识别其产生原因，是电压暂降的重要评价指标之一。准确的电压暂降的辨识不但有助于评估区域配电系统、选择合理的治理措施，而且还能够作为电力市场环境下供电部门、用户以及设备供应商之间协调纠纷的重要依据。因此，对电压暂降扰动的监测、分析、解决等一系列问题的研究显得更加重要。
目前，在电压暂降识别方法的研究中提出了一种仅通过电压有效值辨识电压暂降的方法，该方法根据不同电压暂降所引起的暂降幅值大小、暂降结束时是否产生电压跳变、对电压暂降过程中电压变化趋势进行分析比较、三相电压是否平衡以及是否发生电压暂升等方面情况的不同，提取相应的特征量，实现对线路故障、变压器投切和大容量感应电动机启动所引起电压暂降的辨识。但是，在该方法存在以下方面的不足，如仅仅对电压有效值的幅值特性进行分析判断，并没有将电压暂降发生时电流有效值的幅值特性与之进行协同分析判断，进而使原方法中分析判断的误判率升高；应用电压跳变作为特征量对电压暂降进行辨识时不能表征电压暂降的全局过程，因而该方法在电压暂降进行辨识过程中具有局限性，且增大了分析判断的误判率；该方法对三相幅值偏差和电压暂降持续时间的阈值设置与实际工程经验不相符。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电压暂降辨识系统，解决背景技术所述的现有电压暂降识别方法误判率高的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
一种电压暂降辨识系统，其特征在于，所述系统包括：
分别与电压互感器和电流互感器相连通的电压暂降触发导通模块，
与所述电压暂降触发导通模块相连接的数据记录模块，
与所述数据记录模块相连接的数据处理模块，
与所述数据处理模块相连接的显示模块；
其中，所述数据记录模块包括数据转换器和数据记录器，所述数据转换器与所述电压暂降触发导通模块相连接，所述数据记录器分别与所述数据转换器和所述数据处理模块相连接；
所述数据处理模块包括与所述数据记录器相连接的数据处理装置，所述数据处理装置分别连接斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块，所述斜率处理模块、所述持续时间处理模块、所述电压有效值幅值偏差处理模块以及所述电流有效值幅值偏差处理模块分别连接结果累加模块；
所述结果累加模块与所述显示模块相连接。
优选地，所述数据转换器为A/D转换器。
优选地，所述数据处理装置为单片机。
优选地，所述斜率处理模块包括Δk比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器A，所述Δk比较器分别与所述A/D转换器A和Δk阈值存储器相连接。
优选地，所述持续时间处理模块包括Δt比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器B，所述Δt比较器分别与所述A/D转换器B和Δt阈值存储器相连接。
优选地，所述电压有效值幅值偏差处理模块包括ΔU比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器C，所述ΔU比较器分别与所述A/D转换器C、ΔU阈值存储器以及触发导通相连接。
优选地，所述电流有效值幅值偏差处理模块包括ΔI比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器D，所述A/D转换器D以及所述ΔI比较器通过可控开关相连接，所述可控开关与所述ΔU比较器相连接，所述ΔI比较器还与ΔI阈值存储器、非门相连接。
一种电压暂降辨识系统，所述系统包括：分别与电压互感器和电流互感器相连通的电压暂降触发导通模块，与所述电压暂降触发导通模块相连接的数据记录模块，与所述数据记录模块相连接的数据处理模块，与所述数据处理模块相连接的显示模块；其中，所述数据记录模块包括数据转换器和数据记录器，所述数据转换器与所述电压暂降触发导通模块相连接，所述数据记录器分别与所述数据转换器和所述数据处理模块相连接；所述数据处理模块包括与所述数据记录器相连接的数据处理装置，所述数据处理装置分别连接斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块，所述斜率处理模块、所述持续时间处理模块、所述电压有效值幅值偏差处理模块以及所述电流有效值幅值偏差处理模块分别连接结果累加模块；所述结果累加模块与所述显示模块相连接。本实用新型提供的电压暂降辨识系统通过将电压有效值幅值和电流有效值幅值的特性进行协同分析判断，并根据实际具体情况对电压暂降过程中幅值偏差、暂降持续时间的阈值进行修订，从而能够减少只分析电压有效值幅值带来的判断失误，同时，本实用新型还引入斜率，斜率的引入能够更好地表征电压暂降的全局过程，从而有效的减少分析判断的失误率，提高分析判断结果的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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，对于本领域普通技术人员而言，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是本实用新型实施例提供的电压暂降辨识系统的结构示意图；
图2是本实用新型实施例提供的电压暂降辨识系统具体装置的结构示意图；
图3是本实用新型实施例提供的电压暂降辨识方法的流程示意图。
具体实施方式
本实用新型的目的是提供电压暂降辨识系统，解决背景技术所述的现有电压暂降识别方法误判率高的问题。
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例中的技术方案，并使本实用新型实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型实施例中的技术方案作进一步详细的说明。
请参考附图1，附图1示出了本实用新型实施例提供的电压暂降辨识系统的结构示意图。
从图1中能够看出，本实用新型实施例提供的电压暂降辨识系统包括：分别与电压互感器和电流互感器相连通的电压暂降触发导通模块，与所述电压暂降触发导通模块相连接的数据记录模块，与所述数据记录模块相连接的数据处理模块，与所述数据处理模块相连接的显示模块。其中，所述数据记录模块包括数据转换器和数据记录器，所述数据转换器与所述电压暂降触发导通模块相连接，所述数据记录器分别与所述数据转换器和所述数据处理模块相连接；所述数据处理模块包括与所述数据记录器相连接的数据处理装置，所述数据处理装置分别连接斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块，所述斜率处理模块、所述持续时间处理模块、所述电压有效值幅值偏差处理模块以及所述电流有效值幅值偏差处理模块分别连接结果累加模块；所述结果累加模块与所述显示模块相连接。
具体的，电压互感器和电流互感器分别测量电压有效值U和电流有效值I。
当电压有效值U低于正常值时，发生电压暂降，该电压的正常值一般为220V。电压暂降发生时，电压暂降触发导通模块导通，电压暂降未发生或恢复时，电压暂降触发导通模块截止。
数据记录模块包括数据转换器和数据记录器，其中，数据转换器用于将所测得电压有效值U和电流有效值I转换成数字量，数据记录器每隔一定时间记录电压有效值U和电流有效值I，电压有效值U、电流有效值I与时间形成(Ui，Ii，ti)数据组。
数据处理模块包括数据处理装置、斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块；其中，数据处理装置用于对数据记录器所记录的(Ui，Ii，ti)数据组计算电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI；斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块分别比较计算值以及阈值的大小，进而分别得到比较结果。
结果累加模块用于接收数据处理模块所发送的比较结果，并对比较结果进行累加，得到累加结果，若累加结果大于2，则引起电压暂降的原因为感应电动机启动或变压器投退；若累加结果小于或等于2，则引起电压暂降的原因为短路。
显示模块用于显示引起电压暂降的原因结果。
本实用新型提供的电压暂降辨识系统通过将电压有效值幅值和电流有效值幅值的特性进行协同分析判断，从而能够减少只分析电压有效值幅值带来的判断失误，同时，本实用新型还引入斜率，斜率的引入能够更好地表征电压暂降的全局过程，从而有效的减少分析判断的失误率，提高分析判断结果的可靠性。
本实用新型实施例还提供了电压暂降辨识系统具体装置的结构示意图，具体请参考附图2。在本实用新型实施例提供的电压暂降辨识系统具体装置中，数据转换器优选为A/D转换器，数据处理装置优选为单片机；斜率处理模块包括Δk比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器A，所述Δk比较器分别与所述A/D转换器A和Δk阈值存储器相连接；持续时间处理模块包括Δt比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器B，所述Δt比较器分别与所述A/D转换器B和Δt阈值存储器相连接；电压有效值幅值偏差处理模块包括ΔU比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器C，所述ΔU比较器分别与所述A/D转换器C、ΔU阈值存储器以及触发导通相连接；电流有效值幅值偏差处理模块包括ΔI比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器D，所述A/D转换器D以及所述ΔI比较器通过可控开关相连接，所述可控开关与所述ΔU比较器相连接，所述ΔI比较器还与ΔI阈值存储器、非门相连接。
其中，A/D转换器A、A/D转换器B、A/D转换器C以及A/D转换器D的作用与作为数据转换器的A/D转换器作用相同，仅是转换的数据不同；Δk阈值存储器、Δt阈值存储器、ΔU阈值存储器以及ΔI阈值存储器分别对预先设定的阈值进行存储；Δk比较器、Δt比较器、ΔU比较器以及ΔI比较器分别对输入的计算值与阈值进行比较，从而输出比较结果。在ΔU比较器在进行比较电压有效值幅值偏差时，当ΔU的计算值小于阈值时，触发导通部件进行导通，同时可控开关截止，并输出比较结果为0；当ΔU的计算值大于或等于阈值时，触发导通部件截止，同时可控开关导通，不输出比较结果。在ΔI比较器在进行比较电流有效值幅值偏差时，在非门的作用下，当ΔI大于阈值时，输出比较结果为0，当ΔI小于或等于阈值时，输出比较结果为1。
本实用新型实施例提供的电压暂降辨识系统具体装置的具体工作过程为：电压互感器和电流互感器分别测量电压有效值和电流有效值，判断电压有效值是否低于正常值，当电压有效值不低于正常值时，电压互感器和电流互感器继续测量电压有效值和电流有效值，直至电压有效值低于正常值；当电压有效值低于正常值时，电压暂降触发导通模块导通，从而电压互感器和电流互感器将电压有效值和电流有效值发送至A/D转换器转换成数字量，转换成的数字量发送至数据记录器，数据记录器记录相应时刻的U、I，并形成(Ui，Ii，ti)数据组；将(Ui，Ii，ti)数据组发送至单片机，单片机计算相应的电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI；单片机将电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI分别发送至斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块；斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块分别比较计算值以及阈值的大小，并分别得到比较结果；斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块分别将比较结果发送至结果累加模块，进而结果累加模块对比较结果进行累加，得到累加结果；当累加结果大于2时，引起电压暂降的原因为感应电动机启动或变压器投退；当累加结果小于或等于2时，引起电压暂降的原因为短路，显示模块显示最后的辨识结果。
请参考附图3，附图3示出了本实用新型实施例提供的电压暂降辨识方法的流程示意图。
从附图3中能够得知，本实用新型实施例提供的电压暂降辨识方法包括：
S01：预先分别设置电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI的阈值；
S02：测量电压有效值和电流有效值；
S03：判断电压有效值是否低于正常值；
S04：若电压有效值不低于正常值，则继续测量所述电压有效值和所述电流有效值；
S05：若电压有效值低于正常值，则电压暂降触发导通模块导通；
S06：将所述电压有效值和所述电流有效值发送至数据转换器转换成数字量；
S07：将所述数字量发送至数据记录器，所述数据记录器记录相应时刻的U、I，并形成(Ui，Ii，ti)数据组；
S08：将所述(Ui，Ii，ti)数据组发送至数据处理装置，并计算相应的电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI；
S09：所述数据处理装置将所述电压斜率差Δk、所述持续时间Δt、所述电压有效值幅值偏差特性ΔU以及所述电流有效值幅值偏差特性ΔI分别发送至斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块；
S10：所述斜率处理模块、所述持续时间处理模块、所述电压有效值幅值偏差处理模块以及所述电流有效值幅值偏差处理模块分别比较计算值以及阈值的大小，并分别得到比较结果；
S11：所述斜率处理模块、所述持续时间处理模块、所述电压有效值幅值偏差处理模块以及所述电流有效值幅值偏差处理模块分别将所述比较结果发送至结果累加模块；
S12：所述结果累加模块对所述比较结果进行累加，得到累加结果；
S13：判断所述累加结果是否大于2；
S14：若所述累加结果大于2，则电压暂降为感应电动机启动或变压器投退；
S15：若所述累加结果小于或等于2，则电压暂降为短路。
具体描述为：
S01：预先分别设置电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI的阈值，并将所设置的阈值分别存储在Δk阈值存储器、Δt阈值存储器、ΔU阈值存储器以及ΔI阈值存储器中，以便于后续步骤的调用，其中，设置电压斜率差Δk的阈值为0.05；持续时间Δt的阈值为0.1；电压有效值幅值偏差特性ΔU的阈值为0.8；电流有效值幅值偏差特性ΔI的阈值为4；
S02：电压互感器和电流互感器分别测量电压有效值和电流有效值；
S03：判断电压有效值是否低于正常值，该正常值一般为220v；
S04：若电压有效值不低于正常值，则电压互感器和电流互感器继续测量电压有效值和电流有效值，直至电压有效值低于正常值；
S05：若电压有效值低于正常值，则电压暂降触发导通模块导通；
S06：电压暂降触发导通模块导通后，将电压有效值和电流有效值发送至数据转换器，并将电压有效值和电流有效值转换成数字量；
S07：数据转换器将数字量发送至数据记录器，数据记录器记录相应时刻的U、I，并形成(Ui，Ii，ti)数据组；
S08：将(Ui，Ii，ti)数据组发送至数据处理装置，并计算相应的电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI；
具体为，电压暂降开始时的数据组为(U0,I0,T0)，电压最小值Un＝min(Uj)，此时对应的数据组为(Un,In,Tn)，电流有效值最大值Im＝max(Ij)，此时对应的数据组为(Um,Im,Tm)，电压暂降结束时的数据组为(Us,Is,Ts)，电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI的计算公式为△t＝ts-t0；其中，k1、k2分别为电压暂将开始、暂降结束时的电压斜率；t0、ts分别为电压暂将开始、暂降结束时的时间；U0、Us电压暂将开始、暂降结束时的电压值；I0、Im分别为电压暂将开始时的电流值及最大电流值；k1、k2的计算式为
S09：数据处理装置将电压斜率差Δk、持续时间Δt、电压有效值幅值偏差特性ΔU以及电流有效值幅值偏差特性ΔI分别发送至斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块；
S10：斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块分别比较计算值以及阈值的大小，并分别得到比较结果；
具体为：比较电压斜率差Δk的计算值以及阈值的大小，若Δk的计算值大于阈值的大小，则比较结果输出为1，否则，比较结果输出为0；
比较持续时间Δt的计算值以及阈值的大小，若Δt的计算值大于阈值的大小，则比较结果输出为1，否则，比较结果输出为0；
比较电压有效值幅值偏差特性ΔU以及阈值的大小，若ΔU的计算值小于阈值的大小，则比较结果输出为0，否则，不输出结果；
比较电流有效值幅值偏差特性ΔI以及阈值的大小，若ΔI的计算值大于阈值的大小，则比较结果输出为0，否则，比较结果输出为1。
S11：斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块分别将上述比较结果发送至结果累加模块；
S12：结果累加模块对所接收到的比较结果进行累加，得到累加结果；
S13：判断所述累加结果是否大于2；
S14：若累加结果大于2，则引起电压暂降的原因为感应电动机启动或变压器投退；
S15：若累加结果小于或等于2，则引起电压暂降的原因为短路。
本实用新型提供的电压暂降辨识方法通过将电压有效值幅值和电流有效值幅值的特性进行协同分析判断，并根据实际具体情况对电压暂降过程中幅值偏差、暂降持续时间的阈值进行修订，从而能够减少只分析电压有效值幅值带来的判断失误，同时，本实用新型还引入斜率，斜率的引入能够更好地表征电压暂降的全局过程，从而有效的减少分析判断的失误率，提高分析判断结果的可靠性。
虽然已经以具体实施例的方式描述了本实用新型，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以对本实用新型进行各种变化和修改，这些变化和修改同样包括在本实用新型的范围内。
Claims (7)
1.一种电压暂降辨识系统，其特征在于，所述系统包括：
分别与电压互感器和电流互感器相连通的电压暂降触发导通模块，
与所述电压暂降触发导通模块相连接的数据记录模块，
与所述数据记录模块相连接的数据处理模块，
与所述数据处理模块相连接的显示模块；
其中，所述数据记录模块包括数据转换器和数据记录器，所述数据转换器与所述电压暂降触发导通模块相连接，所述数据记录器分别与所述数据转换器和所述数据处理模块相连接；
所述数据处理模块包括与所述数据记录器相连接的数据处理装置，所述数据处理装置分别连接斜率处理模块、持续时间处理模块、电压有效值幅值偏差处理模块以及电流有效值幅值偏差处理模块，所述斜率处理模块、所述持续时间处理模块、所述电压有效值幅值偏差处理模块以及所述电流有效值幅值偏差处理模块分别连接结果累加模块；
所述结果累加模块与所述显示模块相连接。
2.根据权利要求1所述的电压暂降辨识系统，其特征在于，所述数据转换器为A/D转换器。
3.根据权利要求2所述的电压暂降辨识系统，其特征在于，所述数据处理装置为单片机。
4.根据权利要求3所述的电压暂降辨识系统，其特征在于，所述斜率处理模块包括Δk比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器A，所述Δk比较器分别与所述A/D转换器A和Δk阈值存储器相连接。
5.根据权利要求3所述的电压暂降辨识系统，其特征在于，所述持续时间处理模块包括Δt比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器B，所述Δt比较器分别与所述A/D转换器B和Δt阈值存储器相连接。
6.根据权利要求3所述的电压暂降辨识系统，其特征在于，所述电压有效值幅值偏差处理模块包括ΔU比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器C，所述ΔU比较器分别与所述A/D转换器C、ΔU阈值存储器以及触发导通相连接。
7.根据权利要求6所述的电压暂降辨识系统，其特征在于，所述电流有效值幅值偏差处理模块包括ΔI比较器以及与所述单片机相连接的A/D转换器D，所述A/D转换器D以及所述ΔI比较器通过可控开关相连接，所述可控开关与所述ΔU比较器相连接，所述ΔI比较器还与ΔI阈值存储器、非门相连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |