一种单相电压暂降快速检测方法技术

本发明专利技术公开了一种单相电压暂降快速检测方法，首先，监测节点电压、相位等原始数据；其次，根据采样数据，采用延时向量构造法得到αβ静止坐标系下的uα和uβ分量；然后，采用自适应RLS滤波器进行滤波得到基波分量；再进行αβ‑d q变换，得到基波分量在dq旋转坐标系下的d轴直流分量和q轴直流分量；最后，根据d、q轴直流分量计算出电压幅值与相位。本发明专利技术一方面可以同时滤除信号误差和延时构造产生的噪声，另一方面避免了αβ‑d q变换对谐波的方法作用。最后，采用自适应滤波器代替传统的低通滤波器，对谐波含量大的情况有更好的消除效果。自适应滤波器采用递归最小二乘(RLS)算法，实现更快的初始收敛速度与更高的检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种单相电压暂降快速检测方法
本专利技术属于电力检测领域，涉及一种单相电压暂降快速检测方法。
技术介绍
为实现“零闪动”供电目标，凭借以往保障经验，多项保障措施已制定并逐步落实，如为保障客户开展安全评估、隐患排查等一系列差异化服务，但现有是保障工作仍存在以下难点：一是保障范围点多面广。保障客户分布广泛，且每个保障场所的保障范围也不尽相同，如会议中心主要保障范围有会议室照明及音响系统、电梯及消防系统，接待酒店主要保障范围有客房、餐厅、电梯及消防。当发生电网故障时，现有应急措施难以保证面面俱到。二是客户内部接线形式多样化。由于客户内部接线形式多样化，导致现有应急预案无法满足全部，且无法保证通用应急电源装置均能快速接入。三是客户未配置自备电源。通过对客户配电室隐患排查，发现多数保障客户未自行配置自备电源或无应急电源快速接入装置。当发生电力故障且无法迅速恢复供电时，将造成较长时间停电。四是保障对象多为临时性重要负荷。保障客户范围及重要负荷范围随保障任务而变化，大多保障客户属临时性重要客户，其较长期重点保障客户相比，保障措施相对落后。对于此类客户而言，缺乏一种更为通用的应急电源，用于提高其临时性保障时的用电可靠性。五是现有不间断电源UPS(UninterruptiblePowerSupply)等应急电源功能性差。当发生电网事故是，对重要负荷加装UPS等应急电源是重要的保障措施，但现有UPS装置有性能不稳定、故障率较高、且安装改造难度较大等问题。随着电力电子技术的发展，相比交流配电网，直流配电网具有供电容量大、线路损耗小、电能质量好、无需无功补偿，以及适于各类电源和负载接入等优点，具有巨大的发展前景。国内外研究资料表明，基于直流的配电网在输送容量、可控性及提高供电质量等方面具有比交流更好的性能，可以有效提高电能质量、减少电力电子换流器的使用、降低电能损耗和运行成本、协调大电网与分布式电源之间的矛盾，充分发挥分布式能源的价值和效益。1992年9月，美国电科院在佐治亚州的亚特兰大举办主题为“终端的应用与展望”的电能质量国际会议，其理论研究主要在主电路拓扑、检测算法、控制方法、补偿策略方面，从此电压暂降的影响取得国际上更多的关注。在主电路结构方面，其主要研究储能装置的应用、接入电网的耦合方式、不同的三相逆变器结构的补偿效果的区别、高压大功率逆变器的应用等；在检测算法方面，其主要研究如何快速准确地检测到电网电压的幅值、相位以及频率的变化，并生成负载电压的参考指令；在控制方法方面，其研究热点是如何快速捕捉畸变电压并对其减小补偿，保证系统具有良好的动稳态性能；在补偿策略方面，其主要研究如何在储存能量一定的情况下尽量延长补偿电压暂降的时间。电压暂降管控技术不仅在理论上取得很多成果，而且有不少DVR装置已在澳大利亚、加拿大和英国等国家广泛使用，并取得了良好的效果。第一台工业应用的DVR装置由西屋公司于1996年研制成功，安装在一个自动化纺织厂附近的12.47kV系统上，为全厂提供电压暂降保护。目前容量最大的DVR是ABB公司制造的，容量为22.5MVA，于2000年在以色列一家微处理器制造厂投入运行，响应时间小于1ms，可补偿持续时间达500ms的35％三相电压暂降和50％单相电压暂降，大大提高了用户的电压质量和经济效益。另有报道，ABB研制的DVR选用新开发的IGCT，通过元件串联有望使功率超过100MW，更高性能、更大容量的电压暂将解决方案的问世指日可待。随着电力电子开关设备的普及应用，用电负荷对电能质量提出了越来越高的要求。尤其是一些敏感负荷如以计算机、微处理器为核心的设备对电压暂降敏感程度很高，当电压下降到80％标称值以下持续几个周波时就会导致设备中断，造成巨大的经济损失。所以采取适当的措施来避免电压暂降对用户的敏感负荷产生不利的影响非常必要。目前，解决电压暂降问题的有效手段主要有不间断电源、动态电压恢复器、采用电力电子固态开关的快速切换装置等设备。而对电压暂降特征量如暂降幅值、起止时刻和相位跳变的快速、准确检测是治理暂降问题的重要前提。目前，常用的单相电压检测法是从传统三相dq变换算法改进而来的单相dq变换法，该方法先根据单相电压构造αβ静止坐标系，再从αβ静止坐标系变换到dq旋转坐标系，进而得到电压暂降的特征量。根据不同的αβ坐标系构造原理，可以分为延时90°构造法、求导构造法以及延时向量构造法。延时90°构造法需要较大的延时，求导构造法存在过冲现象且抗白噪声能力差。延时向量构造法虽然有较好的实时性，但是会放大谐波及噪声的影响。而在实际配电网中，系统电压会存在畸变和不平衡等问题，检测波形的短时扰动和谐波都会影响检测精度，因此需要给dq变换后的计算结果加一个低通滤波器。低通滤波器的时延特性将严重影响电压暂降的实时检测性能，使得采用低通滤波器的dq变换法难以兼顾检测的实时性与准确性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种单相电压暂降快速检测方法，该方法将dq变换与自适应递归最小二乘(RecursiveLeastSquares，RLS)滤波器结合，解决了传统低通滤波器的时延问题，提高谐波含量较多的情况下的实时性和准确性。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种单相电压暂降快速检测方法，包括以下步骤：步骤1：监测节点电压、相位等原始数据；步骤2：根据采样数据，采用延时向量构造法得到αβ静止坐标系下的uα和uβ分量；步骤3：采用自适应RLS滤波器进行滤波得到基波分量；再进行αβ-dq变换，得到基波分量在dq旋转坐标系下的d轴直流分量和q轴直流分量；步骤4：根据d、q轴直流分量计算出电压幅值与相位。本专利技术进一步的改进在于：步骤2中，根据单相电压构造αβ静止坐标系的方法如下：设待测电压向量为u1，令：其中，U为基波电压幅值，w为角频率，t为时间，为基波电压相位，k为谐波次数，Uk为k次谐波电压幅值，为k次谐波电压相位；将uβ延时一个角度δ，δ为1个工频周期采样间隔，则有：进而得到uα：步骤3中，自适应RLS滤波处理的方法如下：采用自适应RLS滤波器对uα、uβ进行滤波处理，得到基波分量uα、uβ；输入信号x(n)经过滤波器滤波后产生输出信号y(n)，将y(n)与参考信号d(n)比较得到误差信号e(n)，然后通过自适应算法不断调整滤波器参数使得e(n)均方值最小，此时得到的y(n)即为参考信号d(n)的最佳估计；RLS算法的准则如下：其中ε(n)表示均方误差，λ为遗忘因子，且0<λ≤1，n为采样点。RLS算法的具体迭代步骤如下：3-1)增量更新：3-2)滤波输出：y(n)＝wT(n-1)x(n)；3-3)误差计算：e(n)＝d(n)-y(n)；3-4)权向量更新：w(n)＝w(n-1)+k(n)e(n)；3-5)逆矩阵更新：其中，w(n)表示滤波器在第n次迭代时的权系数向量，T(n)为逆协方差矩阵。步骤3中，从αβ静止坐标系变换到dq旋转坐标系的具体方法如下：得到基波分量在d-q旋转坐标系下的d轴直流分量ud0和q轴直流分量uq0。步骤4中，计算电压幅值和相位跳变特征值的具体方法如下：与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过将uβ延时一个角度δ(δ为一个采样间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相电压暂降快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：监测节点电压、相位等原始数据；步骤2：根据采样数据，采用延时向量构造法得到αβ静止坐标系下的uα和uβ分量；步骤3：采用自适应RLS滤波器进行滤波得到基波分量；再进行αβ‑dq变换，得到基波分量在dq旋转坐标系下的d轴直流分量和q轴直流分量；步骤4：根据d、q轴直流分量计算出电压幅值与相位。

【技术特征摘要】
1.一种单相电压暂降快速检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：监测节点电压、相位等原始数据；步骤2：根据采样数据，采用延时向量构造法得到αβ静止坐标系下的uα和uβ分量；步骤3：采用自适应RLS滤波器进行滤波得到基波分量；再进行αβ-dq变换，得到基波分量在dq旋转坐标系下的d轴直流分量和q轴直流分量；步骤4：根据d、q轴直流分量计算出电压幅值与相位。2.根据权利要求1所述的一种单相电压暂降快速检测方法，其特征在于，步骤2中，根据单相电压构造αβ静止坐标系的方法如下：设待测电压向量为u1，令：其中，U为基波电压幅值，w为角频率，t为时间，为基波电压相位，k为谐波次数，Uk为k次谐波电压幅值，为k次谐波电压相位；将uβ延时一个角度δ，δ为1个工频周期采样间隔，则有：进而得到uα：3.根据权利要求1所述的一种单相电压暂降快速检测方法，其特征在于，步骤3中，自适应RLS滤波处理的方法如下：采用自适应RLS滤波器对uα、uβ进行滤波处理，得到基波分量uα、uβ；输入信号x(n)经过滤波器滤波后产生输出信号y(n)，将y(n)与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志欣，张宏志，刘天星，董禹泽，胡雨时，张杨，程林，岳阳，田文辉，王晓飞，汤恩洪，岳兵，
申请(专利权)人：国网北京市电力公司，国家电网有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11