配电网电压暂降检测算法的仿真比较
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圈
Ｓｍ ａ ｔＧｒ ｒ ｉ ｄ
第２ 卷 第３ ８ 期
２ １年 ３ ０ ２ 月 文 章 编 号 ：６ ４ ３ １（０ ２ ０ — ０ １ ０ １７ — ８ ４ ２ １ ）３ ０ ２ — ５
电网与清洁能源
Ｐ ｗｅ ｙ ｔｍ ｎ ｅ ｎ Ｅ ｅｇ ｏ ｒＳ ｓｅ ａ ｄ Ｃｌａ ｎ ｒ ｙ
ａ ｇ ｕ ｐｎ ｎ ｉ ｈ ｏ ａｅｉｃ ｄｎ ａ ｏｉ ｈ ｎ ｎ ｌ ｊｍ ｉｇａ ｄｗｔ ｔｅｖｌ ｇ ｎｌ ｉｇｈｒ ｎ ｓｗ ｅ ｅ ｈ ｔ ｕ ｍ ｃ
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根据连续周期信号有效值的定义， 对信号进行 数 字 化处 理 之后 ， 算 一个 周期 数据 序 列 的滑 动平 计
均值 如下 ｌ： ｇ ｌ
厂Βιβλιοθήκη Baidu— —
由两相 同步旋转坐标系中ｒ。 １ 对于单相 电压暂降的 ３ １ 检 测 ， 以根据 实测 的单相 电压来 构造 两 相静 止 坐 可 标系下 的电压分量 。 假设 、 Ｕ ｉ（ ｔｑ ， ／ ｓ ｔ＋￣ ｎｏ ）
摘要 ： 在分 析有效值算法 、瞬时幽 变换法和 变换法３ 种电 压暂降检测算法基本原理 的基础上 ，应用Ｍａｌ ／ｉ ｕｉｋ ｔ ｂＳｍ ｌ 软 ａ ｎ 件仿真平 台 ， 建立 了配 电网电压暂降 的检测模 型。针对 电压
暂 降时有无相位跳 变以及 配电网含谐波源等情况 ，对３ 种检
测算法 的检测性能进行了仿真 比较 。 仿真结果表明 ：种 检测 ３ 算法都能检测 电压暂降后基波有效值的大小 。其 中， 变换 叩 法具 有检测响应速度 快 ， 检测精度 高等特点 ， 瞬时幽变换 而
谐波
随 着 电力 电 子技 术 的发 展 ， 代工 业 生产 中基 现 于 微 电子 技术 控 制 的 自动化 生 产线 、 导 体 芯片 制 半
（ ＭＳ， ｔｅ ｎｔｎａｅｕ ａ ｔ ｎｆｒ ａｉ ａ ｄ ｈ Ｒ ） ｈ ｉｓ ｔｎｏｓ ｑ ｒ ｓ ｍ ｔ ｎ ｎ ｔｅ ａ ａ ｏ ｏ
Ｖｏ ．８ Ｎｏ． １２ ３ Ｍａ ．２０１ ｒ ２
中 图分 类 号 ：Ｍ７ ４ Ｔ ７
文 献 标 志码 ： Ａ
配 电网 电压 暂 降检 测 算 法 的仿 真 比较
王劲１ 春・刘 霞－洪毅 张志科ｚ李辉２ ， 杨 ， ， ， ，
（． １ 重庆 市江 津 区供 电有 限责任 公 司， 重庆 ４ ２ ６ ；． ０２ ０２ 重庆 大学 输 配 电装备及 系统安 全与新技 术 国家重点
ＡＢＳ ＲＡＣＴ： ｓ ｄ ｏ ｔ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｏ ｇ ｄ ｖ ｌ ｇ ｓ ｇ Ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｆ ｒ ｏｔ ｅ ａ ｉ ａ ｄ ｔｃ ｉｎ ｒｎ ｉ ｌ ｓ ｓ ｌ ｔ ｎ ｅｅ ｔ ｐ ｃ ｐ ｅ ， ｉ ａｉ ｍｏ ｅｓ ｆ ｏｔ ｇ ｓ ｇ ｒ ｏ ｉ ｍｕ ｏ ｄ ｌ ｏ ｖ ｌ ｅ ａ ａ ｅ ａ ｅ ｔ ｂ ｉｈ ｄ ｉ ｃ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ａｇ ｒ ｈ ｆ ｔ ｅ ｒ ｏ ａ ｑ ａ ｅ ｓａ ｌ ｅ ｎ ｌ ｄ ｎ ｈ ｌｏ ｔ ｍｓ ｏ ｈ ｏ ｔ ｍｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｓ ｉ
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关键词 ： 电网； 配 电能质量 ； 电压暂 降 ； 电压检测 ； 相位 跳变 ；
基金项 目： 配电装备及系统安全与新技术 国家重点实验室 自 输
主研究项 目ｆ０ ７ ２ ０ ＤＡ１５ ２ １ １ １。 ０ １７０ ０ ）
Ｆ ｕ ｄ ｔｏ ｆ Ｓ ａｅ Ｋｅ ａ ｏ ａ ｏ ｙ ｏ ｏ ｒ Ｔ ａ ｓ ｓ ｉ ｎ Ｅ ｉ — ｏ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｔ ｔ ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔ ｒ ｆＰ ｗｅ ｒ ｎ ｍｉｓｏ ｑｕ ｐ
１ 各种 电压暂降检测算法原理
１１ 有 效值 算 法基 本 原理
ｉｓ ｎａ ｅｕ 由 ｔ ｎｆｒ ｔ ｎａｇ ｒ ｈ ｎ ｔ ｔｎ ｏ ｓ ａ ｒ ｓ ｍａｉ ｌｏｉ ｍ ａ ｏ ｏ ｔ
１３ ，
变 换 法基本 原 理
变 换 法将 电压 从 两 相静 止 坐 标 系 变换 到
网动态电能质量的高要求 ， 研究配电网电压暂降快 速准 确 的检 测算 法 ， 以及 对 电 网谐波 的抗 干扰 能力
等具 有 重要 的现实 意 义 。
目前 ， 电压暂降检测算法的研究已有一些文 对 献报道 。文献『 利用有效值算法 ， １ １ 采用统计学原理 有效区分 电压暂 降的原 因， 提高了电压暂降在线监 测 的精度 。文献ｆ— １ 出使用Ｋ ｌ ａ 滤波器检测 ２ ３提 ａ ｎ ｍ 基 波分 量 的幅值 。 文献 『一 ］Ｊ 两相 同 步旋转ｄ 变 ４ ｓ４用 Ｊ ｑ
法则具有更好的配电网谐 波抗 干扰能力 。
两相静止 变换和两相同步旋转ｄ 变换 的基础上 ｑ 研究 了 变换法 ，避免相位延迟 ，提 高了检测精 度 。然而 ， 述 文献 大 都 围绕 某一 种 检测 算 法针 对 上 特定的电压暂降故障进行分析 ， 电网电压暂降时 对
相位 跳 变 、 网含谐 波 时 的响应 能 力 分析 和 比较 还 电 不 够深 人 。此 外 ， 然有 文 献 提及 基 于现 代信 号 处 虽
Ｗ ＡＮＧ Ｊｎ， ｉ ＹＡＮＧ ｈ ｎ， Ｉ Ｘｉ。ＨＯＮＧ Ｙｉ Ｚ Ｃ ｕ Ｌ Ｕ ａ， 。 ＨＡＮＧ ｈ — ｅ， ＩＨｕ ， Ｚ ｉ ｋ ２ Ｌ ｉ
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实验 室 ， 重庆 ４ ０ ４ ） ００４
Ｓｉ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｃｏ ｐａ ｉｏ ｆＶｏ ｔ ｇ ｇ Ｄｅｅ ｔｏ Ａｌ ｏ ｉｈｍ ｓｉ ｍ ｌ ｔｏ ｎ ｍ ｒｓ ｎ ｏ ｌａ ｅＳａ ｔ ｃｉ ｎ ｇ ｒｔ ｎ
Ｄｉｔ ｉ ｔｏ ｔ ｒ ｓ ｓ ｒ ｉ ｎ Ｎｅ ｗｏ ｋ ｂｕ
●—
Ｓ 翘 雌 ｌ 《 ｛
王劲 ， ： 等 配电网电压暂降检测算法的仿真 比较
时幽 变 换 法 和 变 换 法 基 本 检 测 原 理 的 基 础 上 ，
应用Ｍ ｔｂＳ ｕ ｎ 仿真软件 ，分别建立其 电压暂 ａ／ｉ ｌ ｋ ｌ ｍ ｉ 降检测的仿真模型 。在配 电网单相 电压暂降时有
无 相 位 跳变 和 电 网含 谐 波 等 不 同情 况 下 ，对 基 波
电压有效值 、相位检测的准确性 和抗谐波干扰能
力 进行 了 比较 研 究 。
Ｆｉ ． ｇ２
图２ 瞬 时由 变 换 法 电压 检 测 框 图
Ｖｏ ｔ ｇ ｄｅ ｅ ｔｏｎ ｄｉ ｒ ｍ ｂａ ｅ Ｏｉ ｔ ｌａ ｅ ｔ ｃ ｉ ａｇ ａ ｓｄ ｌ ｈｅ
理的检测方法 ， 如小波变换Ｉ ｓ 变换【 ， 、 ８ 但是这些 Ｉ 等 方法往往计算量大 ， 导致工程应用及实现相对困难 。 基 于此 ，本 文 在分 析 电网 电压有 效 值 算法 、 瞬
ｍ ｎ ＆ Ｓ ｓ ｍ ｅｕｉ ｎ ｅ ｅｈ ｏｏｙｆ０７ Ａ１５ ２ １ １ １ ｅ ｔ ｙｔ Ｓｃ ｒｙａｄＮ ｗ Ｔ ｃ ｎｌｇ ２０ Ｄ ０ １７ ０ ０ ） ｅ ｔ ．
（＝ ∑ 后＼ ）
Ｔ 』Ｖ
（ １ ）
对 求导得 到该相 电压 的余 弦信号为‰＝ ／ 、 ・ ｃｏｓ（ ＋ ￡ ）然 后将 其 变换 到由 坐标 系 ， 过低 通 滤 ， 通
造、 精密仪器仪表等敏感性非线性用电设备的大量 使用 ， 在给 电网带来 大量谐波 的同时 ， 对供配电系 统 的动 态 电能 质 量提 出了越 来 越高 的要求 。其 中 ，
电压 暂 降是 动 态 电能 质量 最 为 突 出的 问题 之一 ， 常 给用 户 造成 严 重 的经 济 损失 。 有效 解 决 配 电网 电 要 压暂 降 问题 ， 有必 要研 究 能 快速 准确 地 检测 配 电网 电压 变 化信 息 的算 法 。因此 ， 对精 密 负荷 对 配 电 针
ｒｓｏｓｓ ａｄ ｈｇ ｅ ｃｕａｙ ｈｌ ｔｅ ｉｓ ｎａｅｕ 由 ｅｐ ｎｅ ｎ ｉｈｒ ａｃ ｒｃ，ｗ ｉ ｈ ｎｔ ｔｎｏ ｓ ｅ ａ
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换 进 行 电压 有效 值 的检 测 ， 算法 可 以检 测 出 电压 该 跌 落 的深度 和基 波正 序分 量 的相 位跳 变 。文献 『１ ６在
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Ｓｍ ａ ｔＧｒ ｒ ｉ ｄ
第２ 卷 第３ ８ 期
２ １年 ３ ０ ２ 月 文 章 编 号 ：６ ４ ３ １（０ ２ ０ — ０ １ ０ １７ — ８ ４ ２ １ ）３ ０ ２ — ５
电网与清洁能源
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摘要 ： 在分 析有效值算法 、瞬时幽 变换法和 变换法３ 种电 压暂降检测算法基本原理 的基础上 ，应用Ｍａｌ ／ｉ ｕｉｋ ｔ ｂＳｍ ｌ 软 ａ ｎ 件仿真平 台 ， 建立 了配 电网电压暂降 的检测模 型。针对 电压
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测算法 的检测性能进行了仿真 比较 。 仿真结果表明 ：种 检测 ３ 算法都能检测 电压暂降后基波有效值的大小 。其 中， 变换 叩 法具 有检测响应速度 快 ， 检测精度 高等特点 ， 瞬时幽变换 而
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随 着 电力 电 子技 术 的发 展 ， 代工 业 生产 中基 现 于 微 电子 技术 控 制 的 自动化 生 产线 、 导 体 芯片 制 半
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配 电网 电压 暂 降检 测 算 法 的仿 真 比较
王劲１ 春・刘 霞－洪毅 张志科ｚ李辉２ ， 杨 ， ， ， ，
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关键词 ： 电网； 配 电能质量 ； 电压暂 降 ； 电压检测 ； 相位 跳变 ；
基金项 目： 配电装备及系统安全与新技术 国家重点实验室 自 输
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１１ 有 效值 算 法基 本 原理
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１３ ，
变 换 法基本 原 理
变 换 法将 电压 从 两 相静 止 坐 标 系 变换 到
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等具 有 重要 的现实 意 义 。
目前 ， 电压暂降检测算法的研究已有一些文 对 献报道 。文献『 利用有效值算法 ， １ １ 采用统计学原理 有效区分 电压暂 降的原 因， 提高了电压暂降在线监 测 的精度 。文献ｆ— １ 出使用Ｋ ｌ ａ 滤波器检测 ２ ３提 ａ ｎ ｍ 基 波分 量 的幅值 。 文献 『一 ］Ｊ 两相 同 步旋转ｄ 变 ４ ｓ４用 Ｊ ｑ
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两相静止 变换和两相同步旋转ｄ 变换 的基础上 ｑ 研究 了 变换法 ，避免相位延迟 ，提 高了检测精 度 。然而 ， 述 文献 大 都 围绕 某一 种 检测 算 法针 对 上 特定的电压暂降故障进行分析 ， 电网电压暂降时 对
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王劲 ， ： 等 配电网电压暂降检测算法的仿真 比较
时幽 变 换 法 和 变 换 法 基 本 检 测 原 理 的 基 础 上 ，
应用Ｍ ｔｂＳ ｕ ｎ 仿真软件 ，分别建立其 电压暂 ａ／ｉ ｌ ｋ ｌ ｍ ｉ 降检测的仿真模型 。在配 电网单相 电压暂降时有
无 相 位 跳变 和 电 网含 谐 波 等 不 同情 况 下 ，对 基 波
电压有效值 、相位检测的准确性 和抗谐波干扰能
力 进行 了 比较 研 究 。
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图２ 瞬 时由 变 换 法 电压 检 测 框 图
Ｖｏ ｔ ｇ ｄｅ ｅ ｔｏｎ ｄｉ ｒ ｍ ｂａ ｅ Ｏｉ ｔ ｌａ ｅ ｔ ｃ ｉ ａｇ ａ ｓｄ ｌ ｈｅ
理的检测方法 ， 如小波变换Ｉ ｓ 变换【 ， 、 ８ 但是这些 Ｉ 等 方法往往计算量大 ， 导致工程应用及实现相对困难 。 基 于此 ，本 文 在分 析 电网 电压有 效 值 算法 、 瞬
ｍ ｎ ＆ Ｓ ｓ ｍ ｅｕｉ ｎ ｅ ｅｈ ｏｏｙｆ０７ Ａ１５ ２ １ １ １ ｅ ｔ ｙｔ Ｓｃ ｒｙａｄＮ ｗ Ｔ ｃ ｎｌｇ ２０ Ｄ ０ １７ ０ ０ ） ｅ ｔ ．
（＝ ∑ 后＼ ）
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（ １ ）
对 求导得 到该相 电压 的余 弦信号为‰＝ ／ 、 ・ ｃｏｓ（ ＋ ￡ ）然 后将 其 变换 到由 坐标 系 ， 过低 通 滤 ， 通
造、 精密仪器仪表等敏感性非线性用电设备的大量 使用 ， 在给 电网带来 大量谐波 的同时 ， 对供配电系 统 的动 态 电能 质 量提 出了越 来 越高 的要求 。其 中 ，
电压 暂 降是 动 态 电能 质量 最 为 突 出的 问题 之一 ， 常 给用 户 造成 严 重 的经 济 损失 。 有效 解 决 配 电网 电 要 压暂 降 问题 ， 有必 要研 究 能 快速 准确 地 检测 配 电网 电压 变 化信 息 的算 法 。因此 ， 对精 密 负荷 对 配 电 针
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换 进 行 电压 有效 值 的检 测 ， 算法 可 以检 测 出 电压 该 跌 落 的深度 和基 波正 序分 量 的相 位跳 变 。文献 『１ ６在
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