专利名称：高速电压跌落检测方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电カ电子控制技术领域，尤其涉及ー种高速电压跌落检测方法及系统。
背景技术：
电压跌落以及电压短时中断的出现占所有电能质量问题的90%左右。Siemens公司研究了电压跌落(sag)对现代社会应用较广泛的电子类设备的影响，研究结表明电压跌落超过ー个エ频周期，即会对某些敏感负载带来重大影响。为解决电压跌落问题，研究人员设计了各种相关电能质量设备，如UP S、固态开关、动态电压补偿装置等。电压跌落检测算法的快速性对相关电能质量的设备的性能至关重要。IEEE相关标准对电压跌落的定义为幅值标幺值在0.1 0. 9之间，持续时间为半个周期至I分钟。电压跌落的幅值是针对エ频分量的。常规的电压跌落检测算法由于检测エ频分量的需要，必须使用滤波器，且截至频率较低(エ频一般为50HZ)，从而导致检测输出延迟，检测速度受到影响。例如在工程中常用的三相改进派克变换电压跌落检测法对某些单相小幅跌落检测时间可达7ms。这对电能质量设备实现快速电压补偿是不利的。为了保证能在一个エ频周波内识别并补偿电压跌落，要求系统的检测速度必须尽可能快。有鉴于此，有必要提出ー种高速电压跌落检测方法及系统以解决上述问题。

发明内容
本发明的目的在于提供ー种高速电压跌落检测方法及系统。本发明的ー种高速电压跌落检测方法，所述方法包括S1、在Tl时刻采样三相电压瞬时值Ux ；S2、同时预判和检测电压是否跌落，预判的时间小于检测的时间，其中预判电压是否跌落具体为S21、计算Tl时亥Ij相位为供=^T，其中，1；为系统エ频周期，当前采样时刻Tl与电压正向过零时刻TO时间间隔At为At=Tl-TO ；S22、计算Tl时刻电压瞬时值为匕=K Xsin炉，其中，Um为系统额定电压峰值；S23、判断是否满足，Pk为跌落预警阈值，若是，则预判为电压跌落，发出预
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警信号，若否，则预判为电压未跌落；S3、根据检测结果判断预判结果是否准确，若预判为电压跌落，检测为电压跌落，则判定为预判准确；若预判为电压跌落，检测为电压未跌落，则判定为预判错误；若预判为电压未跌落，检测为电压跌落，则判定为预判错误；若预判为电压未跌落，检测为电压未跌落，则判定为预判准确。作为本发明的进ー步改进，所述步骤S2中检测电压是否跌落采用的检测算法为基于单相电压检测法的三相电压跌落检测算法、或三相改进dq电压跌落检测算法、或小波变换电压跌落检测算法、或有效值检测法。作为本发明的进ー步改进，所述步骤S2中设有电压跌落检测阈值，所述跌落预警阈值Pk小于电压跌落检测阈值。作为本发明的进ー步改进，所述步骤SI还包括对电压瞬时值Ux进行平滑处理，记录系统连续采样到的电压瞬时值为Uxl、Ux2-Uxi, i为平滑窗长度，从Uxl、ux2…Uxi去掉最大值和最小值，并将其余瞬时值求和取平均得到ux。作为本发明的进ー步改进，所述步骤S22中电压正向过零时刻TO计算方法为
设定负过零比较阈值-U0,以及正过零比较阈值+Utl,负过零交点P的判断原则为设当前采样值Xi与-U。差为正，而上ー个采样值Xg与-U。差为负，记录负过零交点P的下标i，并开始寻找正过零交点Q ；寻找正过零交点Q的方法为以i为起点，向后考察N个瞬时采样值Xi+1、XiV"Xi+N，从中寻找正过零交点Qji Xj G [xi+1, xi+N],若Xj与+Uci差为正,而上ー个采样值Xj_i与+U。差为负，则为正过零交点Qj ；若在[xi+1，xi+N]中寻找到多个Qp则记录最大的j，若没有找到Qj.,则j=i+N，Qj为所求的正向过零交点Q，之后计算P、Q时刻的中点下标k=round((i+j)/2),则k为最新的电压正向过零点TO的下标。作为本发明的进ー步改进，所述N为过零考察窗长度，且满足N= round(^),round{^)，其中M为ー个エ频周期内系统平均采样点数。相应地，ー种高速电压跌落检测系统，所述系统包括电压跌落预判模块，用于预判电压是否跌落；电压跌落检测模块，用于检测电压是否跌落；其中，电压跌落预判模块包括用于计算Tl时刻相位为炉=#的単元，其中，ん为系统エ频周期，当前采样时刻Tl
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与电压正向过零时刻TO时间间隔At为At=Tl-TO ；用于计算Tl时刻电压瞬时值为Cな=UmXsin识的单元，其中，Um为系统额定电压峰值；用于判断是否满足》，Pk为跌落预警阈值，若是，则预判为电压跌落，发出预警信号，若否，则预判为电压未跌落的単元。本发明的有益效果是本发明采用的高速电压跌落检测方法及系统是在传统电压跌落检测法的基础上增加瞬时预判功能。通过快速预判，可给予装置预动作时间，提升了系统速度；当预判发生错误时，可通过合理的控制流程使系统快速恢复正常工作状态，不对负载正常工作带来损害性影响。


图1是本发明高速电压跌落检测方法的流程示意图；图2是本发明高速电压跌落检测系统的模块示意图；图3是本发明高速电压跌落检测方法中电压跌落预判原理的示意图；图4是本发明高速电压跌落检测方法中电压过零检测方法示意图；图5是本发明ー实施方式中UPS控制器的示意图；图6是本发明高速电压跌落检测 方法中単相电压基波幅值算法示意图。
具体实施例方式以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。參图1所示，本发明的ー种高速电压跌落检测方法，具体包括S1、在Tl时刻采样三相电压瞬时值Ux，參图2所示X为A、B或C相；S2、同时预判和检测电压是否跌落，预判的时间小于检测的时间。检测电压是否跌落采用的检测算法为基于单相电压检测法的三相电压跌落检测算法、或三相改进dq电压跌落检测算法、或小波变换电压跌落检测算法、或有效值检测法。其中预判电压是否跌落具体为
Al.S21、计算Tl时刻相位为炉=ア其中，Ts为系统エ频周期，当前采样时刻Tl与电
压正向过零时刻TO时间间隔At为At=Tl-TO ；S22、计算Tl时刻电压瞬时值为ひA =〖なXsin识，其中，Um为系统额定电压峰值；523、判断是否满足|<#，Pk为跌落预警阈值，若是，则预判为电压跌落，发出
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预警信号，若否，则预判为电压未跌落；系统设有电压跌落检测阈值，其中跌落预警阈值Pk小于电压跌落检测阈值，这是因为系统电压跌落阈值是针对基波分量的，而瞬时跌落值里面还包含有其他频率分量。优选的，若电压跌落检测阈值设为0.9，跌落预警阈值Pk设为0. 8。S3、根据检测结果判断预判结果是否准确，若预判为电压跌落，检测为电压跌落，则判定为预判准确；若预判为电压跌落，检测为电压未跌落，则判定为预判错误；若预判为电压未跌落，检测为电压跌落，则判定为预判错误；若预判为电压未跌落，检测为电压未跌落，则判定为预判准确。进ー步地，为提高系统抗干扰能力，步骤SI还包括对电压瞬时值Ux进行平滑处理，记录系统连续采样到的电压瞬时值为Uxl、Ux2-Uxi，i为平滑窗长度，一般可取为5 9，从Uxl、Ux2-Uxi去掉最大值和最小值，并将其余瞬时
值求和取平均得到ux，并带入计算得到#"。
U xk为避免瞬时值在过零阈值附近震荡导致输出抖动。除对瞬时采样值做平滑以外，还要采用时间平均法。參图4所示，在步骤S21中电压正向过零时刻TO计算方法为设定负过零比较阈值-U0,以及正过零比较阈值+Utl,负过零交点P的判断原则为设当前采样值Xi与-U0差为正，而上ー个采样值Xg与-U0差为负，记录负过零交点P的下标i，并开始寻找正过零交点Q ；寻找正过零交点Q的方法为以i为起点，向后考察N个瞬时采样值xi+1、xi+2“*xi+N,从中寻■找正过零交点Qj，设Xj G [Xi+I,xi+N],若Xj与+Uci差为正,而上ー个采样值Xj_i与+U。差为负，则为正过零交点Qj ；若在[xi+1，xi+N]中寻找到多个Qp则记录最大的j，若没有找到Qj.，则j=i+N，Qj为所求的正向过零交点Q，之后计算P、Q时刻的中点下标k=round((i+j)/2),则k为最新的电压正向过零点TO的下标。 其中，N为过零考察窗长度,且满足
权利要求
1.一种高速电压跌落检测方法，其特征在于，所述方法包括 51、在Tl时刻采样三相电压瞬时值Ux； 52、同时预判和检测电压是否跌落，预判的时间小于检测的时间，其中预判电压是否跌落具体为 521、计算Tl时刻相位为
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中检测电压是否跌落采用的检测算法为基于单相电压检测法的三相电压跌落检测算法、或三相改进dq电压跌落检测算法、或小波变换电压跌落检测算法、或有效值检测法。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中设有电压跌落检测阈值，所述跌落预警阈值Pk小于电压跌落检测阈值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤I还包括 对电压瞬时值Ux进行平滑处理，记录系统连续采样到的电压瞬时值为Uxl、UyUxi, i为平滑窗长度，从Uxl、Ux2…Uxi去掉最大值和最小值，并将其余瞬时值求和取平均得到Ux。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S22中电压正向过零时刻TO计算方法为 设定负过零比较阈值-Utl,以及正过零比较阈值+Utl,负过零交点P的判断原则为设当前采样值Xi与-U0差为正，而上一个采样值Xp1与-1J0差为负,记录负过零交点P的下标i,并开始寻找正过零交点Q ； 寻找正过零交点Q的方法为以i为起点，向后考察N个瞬时采样值Xi+1、Xi+2-Xi+N，从中寻找正过零交点Qp设e [xi+1,xi+N]，若\与+Utl差为正，而上一个采样值Xp1与+Utl差为负，则&为正过零交点Qj; 若在[xi+1，xi+N]中寻找到多个Qj,则记录最大的j，若没有找到Qj,则j=i+N，Qj为所求的正向过零交点Q，之后计算P、Q时刻的中点下标k=round((i+j)/2),则k为最新的电压正向过零点TO的下标。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述N为过零考察窗长度，且满足
7.—种如权利要求1所述的高速电压跌落检测系统，其特征在于，所述系统包括电压跌落预判模块，用于预判电压是否跌落； 电压跌落检测模块，用于检测电压是否跌落； 其中，电压跌落预判模块包括 用于计算Tl时刻相位为炉=I的单元，其中，Ts为系统工频周期，当前采样时刻Tl与 S电压正向过零时刻TO时间间隔At为At=Tl-TO ； 用于计算Tl时刻电压瞬时值为=UmXSinp的单元，其中，Um为系统额定电压峰值； 用于判断是否满足^ ^巧，Pk为跌落预警阈值，若是，则预判为电压跌落，发出预警 U Xk信号，若否，则预判为电压未跌落的单元。
全文摘要
本发明提供了一种高速电压跌落检测方法及系统，所述方法包括S1、采样三相电压瞬时值；S2、同时预判和检测电压是否跌落；S3、根据检测结果判断预判结果是否准确。本发明采用的高速电压跌落检测方法及系统是在传统电压跌落检测法的基础上增加瞬时预判功能。通过快速预判，可给予装置预动作时间，提升了系统速度；当预判发生错误时，可通过合理的控制流程使系统快速恢复正常工作状态，不对负载正常工作带来损害性影响。
文档编号G01R19/00GK103018532SQ20121054036
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月13日 优先权日2012年12月13日
发明者彭宇 申请人:南京安炤电力电子有限公司