一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法技术方案

本发明专利技术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u

【技术实现步骤摘要】
一种基于幅值变化特性的电压跌落预测系统及方法


[0001]本专利技术涉及电压检测
，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。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术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。
[0007]一方面，本专利技术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：
[0008]S1：采集电网中任意一相的电压矢量u0；
[0009]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u
φ
；
[0010]S3：利用虚拟电压矢量u
φ
，计算得到电压矢量增幅u
d
；
[0011]S4：根据电压矢量增幅u
d
，计算在延迟的角度对应的时间内的电压矢量增幅u
d1
；
[0012]S5：根据延迟的角度对应的时间内的电压矢量增幅u
d1
的计算值与电压矢量原幅值U的关系，判断电压跌落结果；
[0013]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u
d1
的计算值确定跌落幅值特性表；
[0014]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。
[0015]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u
φ
，u
φ
幅值与u0幅值相同；
[0016]u0＝U sinθ
ꢀꢀꢀ
(1)；
[0017][0018]其中，θ为瞬态电压相位角，为延迟的角度。
[0019]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，
[0020]所述S3具体包括：
[0021]S31根据式(1)和式(2)，由u
φ
向α轴作投影，得到式(3)的矢量u1，方向与u
α
相反；
[0022][0023]S32:连接u
φ
顶点和u1顶点，得到式(4)的矢量u2[0024][0025]S33:将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)，得到u
α
的表达式，如式(6)所示：
[0026][0027][0028]其中，u
α
为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的α轴分量，u
β
为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的β轴分量；
[0029]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u
d
和电压矢量原幅值U
[0030][0031]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，
[0032]所述S4具体包括：
[0033]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’
[0034]u
’0＝(U
‑
U1)sinθ
ꢀꢀꢀ
(8)；
[0035]S42:因为虚拟电压矢量u
φ
是基于前几个采样周期的u0作的延迟，所以u
φ
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u
d1
的表达式如式(9)所示：
[0036][0037]S44:根据令对式(9)进行简化，
[0038][0039]其中，
[0040]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，
[0041]所述S5具体为：
[0042]S51：根据式(11)设θ'∈(0,2π)，u
d1
的值与电压矢量原幅值U的关系由式(12)得到；
[0043][0044]S52：采用阈值比较法和图像法判断角度下的跌落。
[0045]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：
[0046]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u
d1
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；
[0047]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u
d1
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。
[0048]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：
[0049]当函数y值在
‑
1到3时，采取的跌落检测方式如下：
[0050]S521：计算电压矢量u
d1
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；
[0051]S522：根据式(11)的函数图像得到：
[0052]在函数y的斜率大于0时，u
d1
的变化趋势为不断增大；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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u
φ
；S3：利用虚拟电压矢量u
φ
，计算得到电压矢量增幅u
d
；S4：根据电压矢量增幅u
d
，计算在延迟的角度对应的时间内的电压矢量增幅u
d1
；S5：根据延迟的角度对应的时间内的电压矢量增幅u
d1
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u
d1
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u
φ
，u
φ
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u
φ
向α轴作投影，得到式(3)的矢量u1，方向与u
α
相反；S32：连接u
φ
顶点和u1顶点，得到式(4)的矢量u2S33：将式(1)、(2)、(3)、(4)代入式(5)，得到u
α
的表达式，如式(6)所示：的表达式，如式(6)所示：其中，u
α
为电压矢量原幅值U在αβ坐标系下的α轴分量，u
β
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u
d
和电压矢量原幅值U4.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u
φ
是基于前几个采样周期的u0作的延迟，所以u
φ
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u
d1
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)，u
d1
的值与电压矢量原幅值U的关系由式(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王新庆，李晓亮，张军兆，段美珠，赵越超，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：