三相供电系统的电能质量分析系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种三相供电系统的电能质量分析系统和方法，所述电能质量分析系统包括数据采集模块、三维转换模块、归一化模块、比较模块、比较结果分析模块和存储模块等部分。本发明专利技术通过建立一种仿真模型，为每种模式创建一个特殊的电流和电压信号数据库，其中EEC参数有明显的偏差，从而表明了电能质量畸变影响的程度和来源。本发明专利技术电能质量分析方法是在电流和电压失真的各种模式和条件下对三相供电系统进行仿真建模，通过模拟和识别复杂离散信号的数据，记录EEC参数与所需值的偏差，用于特定三相供电系统，以确定其电流和电压失真的程度和来源，由此实现了对三相供电系统的电能质量分析。析。析。

【技术实现步骤摘要】
三相供电系统的电能质量分析系统及方法


[0001]本专利技术涉及一种三相供电系统的电能分析技术，具体地说是一种三相供电系统的电能质量分析系统及方法。

技术介绍

[0002]三相电网电能质量参数的确定，通常是通过输入电压和参考电压的比较，确定三相电网应力直线序列的初始阶段，形成三相直线电压参考系统，其初始相等于三相电网电压直接序列的初始相，幅值等于三相电网电压幅值的标称值，然后从输入电压和参考电压差中分离出对称应力分量，根据其值判断三相电网的电能质量。这种三相电网电能质量参数的确定方法不允许识别正弦电流和电压振荡的来源和畸变程度，因而存在有适用性的局限性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的就是提供一种三相供电系统的电能质量分析系统及方法，以克服现有电能质量参数确定方法存在的弊端，提高三相供电系统电能质量参数确定方法的适用性。
[0004]本专利技术三相供电系统的电能质量分析系统包括：数据采集模块，其输入端连接到三相供电系统的每一相，其输出端分接三维转换模块和存储模块，用于测量三相供电系统每一相的相电流和相电压的变化，并通过模数转换方式将相电流和相电压的瞬时值提供给三维转换模块；三维转换模块，其输入端接数据采集模块，其输出端接归一化模块，用于对输入的相电流和相电压瞬时值的转换数据进行Clarke变换；归一化模块，其输入端接三维转换模块，其输出端分接在比较模块的各比较子模块，用于对经Clarke变换后的相电流和相电压瞬时值转换数据进行归一化处理；比较模块，包括若干比较子模块，每个比较子模块的第一输入端均连接归一化模块，第二输入端均接至存储模块，每个比较子模块的输出端均连接比较结果分析模块，用于将归一化处理后的相电流和相电压转换数据与存储模块中输出的模拟失真的相电流和相电压的数据信息进行数据比较，得出比较结果；存储模块，其一路输入端连接到数据采集模块，其输出端分接比较模块中各比较子模块，用于存储仿真模型及其在每种操作模式下由仿真模型得到的关于相电流和相电压模拟结果的数据库、加载模拟数据以及在三相供电系统的特定操作模式下向比较模块输出一组对应的电流和电压的失真信号；以及比较结果分析模块，其输入端分接比较模块中的各比较子模块，用于对各比较子模块输出的比较结果进行分析，并输出分析结果。
[0005]三相供电系统中电能质量分析取决于工业用电负载的特性以及工艺流程的特点和控制，因此，在三相供电系统的每个用户的连接点处，其自身的电流和电压的正弦形畸变
将是特征性的，这取决于负载的技术特征和电源系统的工作模式，尤其是确定的模式。本专利技术通过建立一种仿真模型，为每种模式创建一个特殊的电流和电压信号数据库，其中EEC参数有明显的偏差，从而表明了电能质量畸变影响的程度和来源。本专利技术以模拟方式确定三相供电系统的运行模式，识别可能会严重偏离EEC参数的操作模式，以利恢复三相供电系统的正常功能。
[0006]本专利技术三相供电系统的电能质量分析方法包括以下步骤：a、测量一组电量，该组电量包含三相供电系统每一相中的一个电量；b、在该组测量的电量的即时三维转换的基础上，形成一个空间矢量；c、将空间矢量的当前瞬时值的当前集合在给定的滑动窗口中进行归一化处理，然后送入比较模块，将其他测量信息输入到比较模块的其他瞬时值的集合中；d、根据当前集合在比较模块中的比较结果，从用户的模拟电源结果生成空间向量，该空间向量的特征是与被分析的三相供电系统中的电能质量指标相对应；e、根据模拟结果获得的空间矢量的当前瞬时值与空间矢量的瞬时值的对应关系，确定相应的模拟条件，以及电流和电压的畸变程度与来源，在三相供电系统中同时生成表征畸变程度的电力质量信号。
[0007]本专利技术电能质量分析方法是在电流和电压失真的各种模式和条件下对三相供电系统进行仿真建模，通过模拟和识别复杂离散信号的数据，记录EEC参数与所需值的偏差，用于特定三相供电系统，以确定其电流和电压失真的程度和来源，由此实现了对三相供电系统的电能质量分析。
附图说明
[0008]图1是本专利技术电能质量分析系统的结构框图。
具体实施方式
[0009]如图1所示，本专利技术三相供电系统的电能质量分析系统包括数据采集模块1、三维转换模块2、归一化模块3、比较模块4、存储模块5和比较结果分析模块6等部分。数据采集模块1的输入端连接到三相供电系统的每一相，其输出端分接三维转换模块2和存储模块5；三维转换模块2的输入端接数据采集模块1，其输出端接归一化模块3；归一化模块3的输入端接三维转换模块2，其输出端分接在比较模块4中各比较子模块；比较模块4包括M个比较子模块，每个比较子模块的第一输入端均连接归一化模块3，第二输入端均接至存储模块5，每个比较子模块的输出端均连接比较结果分析模块6；存储模块5有一路输入端连接到数据采集模块1，另一路输入端接上位机，其输出端分接比较模块4中各比较子模块；比较结果分析模块6的输入端与比较模块4中各比较子模块的输出端相接。
[0010]数据采集模块1连接到三相供电系统的每一相，用于测量相值连接点的相电流和相电压的变化。数据采集模块1通过模数转换，将每个时间点的相电流和相电压的瞬时值x
a(n)
，x
b(n)
，x
c(n)
（其中n是当前离散时间）提供给三维转换模块2。
[0011]三维转换模块2对获取的三相供电系统的相电流和相电压的瞬时值进行Clarke变换，这是对称分量的一种变换。
[0012]归一化模块3在包括空间向量的N个复数瞬时值的滑动数据窗口中，将它们在能量
方面进行归一化处理。计算当前滑动窗口中空间向量的N个复数瞬时值的集合的能量，并将当前滑动窗口中空间向量的每个复数瞬时值标准化为计算出的能量。随后，来自归一化模块3的空间矢量的复数瞬时值的标准化集合被送到比较模块4。
[0013]比较模块4包括M个比较子模块，每个比较子模块有两个输入端，其第一输入端接归一化模块3，其第二输入端接存储模块5；每个比较子模块的输出端均接至比较结果分析模块6。比较模块4将所接收的复数离散信号与对应于三相供电系统的当前操作模式下的在存储模块5中存储的每个复数离散信号进行比较。
[0014]在比较模块4中，当输入的比较信号分别为x
(n)
和x
m(n)
时，需要确定它们在形状上的相互对应程度。作为对能量标准化复数离散信号的顺应性度量，可以选择差信号的能量来表述，差信号的能量越低，则信号x
(n)
与x
m(n)
彼此的相似度越高，相关系数R的值越大，差信号的能量就越低，即信号x
(n)
与x
m(n)
彼此的形状越相似。当比较的复数离散信号重合时，相关系数R达到最大，并且等于其能量。因此，还可以基于对相关系数值的分析来进行复杂离散信号的比较。
[0015]存储模块5在进行初步仿真建模时，在三相供电系统的各种操作模式下，形成的CEE参数存在明显偏差的相电流和相电压的失真信号数据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三相供电系统的电能质量分析系统，其特征是，包括：数据采集模块，其输入端连接到三相供电系统的每一相，其输出端分接三维转换模块和存储模块，用于测量三相供电系统每一相的相电流和相电压的变化，并通过模数转换方式将相电流和相电压的瞬时值提供给三维转换模块；三维转换模块，其输入端接数据采集模块，其输出端接归一化模块，用于对输入的相电流和相电压瞬时值的转换数据进行Clarke变换；归一化模块，其输入端接三维转换模块，其输出端分接在比较模块的各比较子模块，用于对经Clarke变换后的相电流和相电压瞬时值转换数据进行归一化处理；比较模块，包括若干比较子模块，每个比较子模块的第一输入端均连接归一化模块，第二输入端均接至存储模块，每个比较子模块的输出端均连接比较结果分析模块，用于将归一化处理后的相电流和相电压转换数据与存储模块中输出的模拟失真的相电流和相电压的数据信息进行数据比较，得出比较结果；存储模块，其一路输入端连接到数据采集模块，其输出端分接比较模块中各比较子模块，用于存储仿真模型在每种操作模式下...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋富雄，刘永兆，赵响，
申请(专利权)人：石家庄数英仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：