检测电压暂降特征量的有效值算法

2006年2月电工技术学报Vol.21 No.2 第21卷第2期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Feb. 2006一种改进的电压暂降检测方法张庆超肖玉龙（天津大学电气与自动化工程学院天津 300072）摘要电压暂降是最严重的电能质量问题之一，补偿电压暂降能够带来巨大的经济效益，而实现电压暂降特征量的快速、准确检测是电压暂降补偿的前提。

本文对现有的电压暂降特征量检测方法进行了全面的研究后，提出一种改进的电压暂降检测方法。

该方法利用求导来代替αβ变换方法中的相位延迟算法，不但克服了αβ变换方法中相位延迟算法所造成的短时扰动现象，提高了检测精度，而且还明显加快了检测速度，提高了算法的实时性，从而实现了电压暂降特征量的快速、准确检测。

仿真结果证明了该方法的有效性，有望用于DVR补偿装置。

关键词：电压暂降αβ变换相位延迟动态电压恢复器中图分类号：TM835An Improved Detection Method of Voltage SagZhang Qingchao Xiao Yulong（Tianjin University Tianjin 300072 China）Abstract With wide use of sensitive electronic equipment, voltage sag has become one of the most serious problems of power quality，which has attracted extensive attentions of scholars and engineers in the power field both native and abroad, because voltage sag compensation can bring about great economic benefit. To compensate voltage sag, fast and exact detection of voltage sag characteristics (sag amplitude, time duration and angle jump) is very important. At the basis of studying present voltage sag detection methods, this paper proposes an improved detection method of voltage sag characteristics which uses differential coefficient instead of phase delay that is employed in αβtransform method for the voltage sag detection. The improved method presented in this paper enhances the detection accuracy and speed which is very useful for DVR compensation device. The simulation results verify the validity of the method.Keywords：Voltage sag, αβ transform, phase delay, dynamic voltage restorer(DVR)1引言近年来，随着各种大功率电力电子开关设备的普及应用，对电能质量提出了越来越高的要求，尤其是一些新型电力负荷如用户敏感设备PLCs，ASDs以及微处理机等对电压暂降敏感程度很高，当电压下降到80%标称值以下几个周波时就会导致设备中断，造成巨大的经济损失。

新型单相电压暂降实时检测方法及实现杨达亮;卢子广;杭乃善【摘要】针对单相系统电压暂降的检测,提出一种用相电压虚构出三相电压信号的新型检测方法.根据单相交流电压信号离散数据,利用相线电压相量关系,通过移相角度30°虚构出三相电压信号.所提出的检测方法幅值变化延时仅为电网工频周期的1/12,理论延时为1.67 ms,与目前延时3.33 ms的瞬时电压dq分解法和延时5.0 ms的αβ检测法相比,实时性进一步提高.根据给定的30°相位差选择离散数据的间隔,并对采样频率的选取进行深入分析,以提高检测精度.针对检测延时时间、"检测异常"情况进行仿真,结果验证了所提方法的正确性和有效性.【期刊名称】《电力自动化设备》【年(卷),期】2015(035)002【总页数】4页(P110-113)【关键词】电压暂降;电能质量;电力系统;电压控制;仿真【作者】杨达亮;卢子广;杭乃善【作者单位】广西大学电气工程学院,广西南宁530004;广西大学电气工程学院,广西南宁530004;广西大学电气工程学院,广西南宁530004【正文语种】中文【中图分类】TM7140 引言在众多电能质量问题中，电压暂降（voltage sag）是最严重的电能质量问题之一[1]。

对电压暂降特征量的实时、准确检测是快速、有效进行电压暂降补偿的前提。

目前，电压暂降的检测方法很多，主要有有效值计算法、dq变换法、小波变换法及动态预测法等[2-6]。

其中dq变换法实现简单，实时性好，得到广泛应用[7]。

通常实用的检测和控制算法存在4 ms的延时时间[8]，文献[8]通过改进，将延时时间控制在2 ms以内。

同时，在电力系统中发生的电压暂降多为单相事件[9]。

因此，如何针对单相系统进行电压扰动的检测显得尤为重要。

目前主要的方法是通过虚构三相系统，采用dq变换进行电压暂降参数检测[10]，一般称为瞬时电压dq分解法；或虚构正交的αβ系统，通过αβ／dq 变换计算电压暂降的特征量[11]，通常称为αβ检测法。

电压暂降与短时中断测量参考指标电压暂降与短时中断时电能质量考核中重要的指标之一，主要是由于电网、电力设施的故障或负荷突然出现大的变化引起的。

下面本文根据电压暂降与短时中断国家标准中的相关描述，对电压暂降与短时中断测量的参考指标、测量等内容进行介绍。

一、电压暂降与短时中断测量参考指标根据电能质量——电压暂降与短时中断标准中的描述，一般采用SARFI指标来考评电压暂降与短时中断事件。

SARFI指标用来描述特定周期内某一系统或某一单一测量点电压暂降(短时中断)事件发生频度。

SARFI指标包括两种形式：一种是针对某一阈值电压的统计指标SARFIX;另一种是针对某类敏感设备的容限曲线的统计指标SARFI-curve。

1.SARFIX电能质量标准中的SARFIX推荐采用两种方式，分别为利用事件影响用户数进行统计的SARFIX-C和仅利用事件发生次数进行统计的SARFIX-T，分别如下式1和式2所示：……1、式中：X——电压方均根阈值，X可能的取值为90、80、70、50或10等，用电压方均根值占标称电压的百分数形式表示，即为X%；当X<100时，Ni为第i次事件下承受残余电压小于X%的电压暂降(或短时中断)的用户数；NT——所评估测点供电的用户总数。

(2)式中：X——电压方均根阈值，X可能的取值为90、80、70、50或10等，用电压方均根值占标称电压的百分数形式表示，即为X%；当X<100时，Ni为第i次事件下承受残余电压小于X%的电压暂降(或短时中断)的用户数；DT——监测时间段内的总天数；D——指标计算周期天数，可取值30或365，对应指标分别表示每月或每年残余电压小于X%的电压暂降(或短时中断)的平均发生天数，D≤DT。

2.SARFI-curveSARFI-curve指标是统计电压暂降(短时中断)事件超出某一类敏感设备容限曲线所定义的区域的概率，不同的容限曲线对应不同的SARFI-curve指标。

基于复小波变换和有效值算法的电压暂降检测方法张艳;殷礼胜;马瑞卿;刘冬梅;杨重良【摘要】对电压暂降三大特征量即持续时间、相位跳变和幅值的准确检测是实现电压暂降有效补偿的前提.文中提出复小波变换和有效值算法相结合的电压暂降检测方法.详细研究了复小波变换奇异性检测原理及其在电压暂降起止时间检测中的应用,采用具有四阶消失距的复Gaussian小波(Cgau4)能准确检测电压暂降发生、恢复时刻和相位跳变,利用有效值算法实现电压暂降幅值的检测.通过在Matlab中对有无畸变情况下的的电压暂降问题建模仿真,验证了该算法的有效性,实验结果表明该方法能精确检测电压暂降三大特征量.%The accurate detection of duration time,amplitude and phase jump of voltage sag is the primary problem for voltage sag compensation.A voltage sag detection method based on complex wavelet transform and RMS algorithm is proposed in this paper.The principle of wavelet singularity detection and its application in the starting and ending times for voltage sag detection are studied in detail.The begin-end time,phase jump and amplitude of voltage sag is detected by using the fourth derivative of a complex Gaussian wavelet (Cgau4) and RMS algorithm.The performance of the algorithm is validated and confirmed through simulation studies about voltage sag problem with distortion or not using the Matlab/Simulink analysis program.The experimental results show that the method can accurately detect the three kinds of characteristics of the voltage sag.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2017(054)010【总页数】6页(P74-79)【关键词】电压暂降;复小波变换;有效值算法【作者】张艳;殷礼胜;马瑞卿;刘冬梅;杨重良【作者单位】合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥 230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥 230009;江门供电公司,广东江门 529000;合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥 230009;合肥工业大学电气与自动化工程学院,合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TM933.210 引言电压暂降是供电电压均方根值快速下降到额定值的90%～10%，而后又恢复到正常电压水平的现象［1］。

[电压跌落检测方法及动态电压恢复器控制策略]电压跌落测试电能质量不仅关系到电网的安全经济运行，还对大大小小的电力负荷的正常工作具有一定的影响。

越来越多的用电设备对电能质量非常敏感，电力用户对供电质量的要求也越来越高。

根据有关研究的数据统计可以得出，在电力系统存在的众多电能质量问题中，电压跌落问题是发生率最高且造成损失最严重的电能质量问题，而动态电压恢复器（DVR）能有效地解决电网中存在的暂态电压质量问题，如电压跌落、暂升、短时谐波等。

因此，对动态电压恢复器进行深入研究有助于解决电压跌落问题，提高电能质量，满足电力用户的高要求，具有极大的理论和现实意义。

一、电压跌落简述电压跌落是一种电压暂降现象，即在短时间内供电电压有效值出现突然下降又回升恢复。

电压跌落存在多种不同的定义，其中IEEE将电压跌落定义为供电电压有效值快速下降到90%～10%额定值范围内，并电压有效值变化将持续半个电源周期到1min；IEC所指的电压跌落表示电网中的供电电压下降到90%～1%额定值范围中，并电压有效值变化持续10ms～1min。

采用检查跌落幅值、持续时间和跳变相位等特征向量可以用来判定电力系统中是否存在电压跌落问题，并在此基础上结合动态电压恢复的补偿能力产生指令电压，以补偿敏感负载上的电压跌落幅值和跳变相位。

电压跌落的成因主要包括以下几个方面：短路故障、雷击和大型异步电动机起动等，除此以外，还包括大量的随机因素。

（1）由于输电网或者配电网中出现短路故障，将会使电网电流急剧增大，从而出现公共连接点处的电压跌落情况，并沿着电网扩散开来，进而对网络中的用户产生严重的影响。

其中电压跌落的幅值主要由短路故障类型和故障点距离来引发，而电压有效值的变化持续时间主要是由保护的类型决定，通常为半个周期到数秒之间。

不同类型的短路故障将会产生对称型和不对型两种不同类型的电压跌落现象。

（2）雷击可能会引起绝缘子闪络或线路对地放电问题，若发生此类问题，电力系统中也会发生电压跌落现象。

电网单相电压暂降特征量检测的二点算法马啸;应展烽;张旭东;吴军基【摘要】The accuracy of algorithm to detect characteristic quantity for single-phase voltage sag based on deri-vation is affected by sampling rate.A new algorithm, which called two-points algorithm,was proposed based on a equation set constructed by two voltage sampled at the adjacent time.The unique solution condition, unbounded so-lution condition and no solution condition of algorithm were analyzed by utilizing augmented matrix.The comparison between the two-points algor ithm, derivation algorithm and the αβderivation algorithm was presented by Simulink model.Simulation results show that the detection times are same for these three algorithms.However, the accuracy of proposed algorithm is better than the other two algorithms and not affected by sampling rate because two-points detection algorithm do not need to calculate derivation.The proposed algorithm reduces demand of sampling rate and operating rate for voltage sag detector.It is suitable for application in actual engineering with high detection speed requirement and low harmonic content.%基于求导运算的单相电压暂降特征量检测算法精度受采样频率影响。

电压有效值计算公式
电压有效值计算公式：正弦波有效值＝U/2/sqrt(2)；sqrt(2)即2的开平方。

交变电流（交流电）的电压高低和方向都是随时间变化的。

如果这个交流电与某个电压的直流电的热效应相等，那么就可以认为该直流电的电压就是这个交流电电压的有效值。

不同时间的瞬时电压不同，为了便于对交变电流进行测量，计算等，就必须从交流电产生的效果上来规定交变电压，交变电流大小的量，即有效值。

有效值即瞬时值的平方的平均值的平方根，也简称为方均根值。

让一个交流电流（电压）和一个直流电流（电压）分别加到阻值相同的电阻上，如果在相同周期内产生的热量相等，那么就把这一直流电流（电压）的数值叫做这一交流电流（电压）的有效值。

电压暂降计算方法我跟你说啊，电压暂降计算方法这事儿，我一开始那可真是瞎摸索啊。

我最开始就想着很简单呗，直接找几个已知的数据套公式不就得了。

结果啊，那是一塌糊涂。

我当时知道电压的初始值，还有负载啥的一些数据，就直接用最基础的欧姆定律相关的公式去算，心想这肯定没问题。

可是呢，完全忽略了电路里那些复杂的元件特性，像电感、电容之类的，这就导致算出来的结果跟实际情况差了十万八千里。

后来我又试了一种方法。

我就把电路当成一个水流的系统，电压就好比是水压，电流就像是水流。

我就想着，电压暂降是不是就像水在某个地方堵住了一点，水压就降低了呢。

于是我开始仔细研究每个元件对这个“水压”（电压）的影响。

我把电感想象成那种很粗但是很长的水管，电容就像一个小水罐。

这样一比喻，好像能理解一点它们对电压的影响了。

但是新的问题又来了。

当电路里多个元件相互作用的时候，我又懵了。

我那时候想把每个元件对电压的影响分开计算，然后加起来，以为这样就对了。

可是实际操作才发现，这根本不行，因为它们之间的相互作用可不是简单的相加这么简单。

再后来，我就去查了好多资料，还请教了一些懂行的人。

这才知道，原来有专门的软件可以用来模拟电路，进行电压暂降计算。

我就开始学习用那个软件，刚开始也是各种不会，那些菜单选项眼花缭乱的，就像进了个迷宫似的。

不过我就一点点摸索，哪个按钮是干什么的，哪个参数要怎么设置。

经过这么多摸爬滚打，我现在觉得最靠谱的方法是首先把电路的模型建立准确。

这就好比盖房子打基础一样，你得把每个元件的特性、连接方式等都弄对。

然后选择合适的计算方法，如果是简单的线性电路，有一些基本公式可以用，但如果电路比较复杂，带有很多非线性元件，那就得借助软件来算。

并且啊，在计算的时候，你得反复检查数据，就像检查作业一样，多看几遍，因为很可能一个小数点错误就全盘皆输。

我现在还不敢说自己完全精通，但是比最开始的时候已经好太多了。

总之一句话，对待电压暂降计算可不能想当然，要细心再细心。

电压降怎么计算测量_电压降计算公式介绍什么是电压降电压降又称为电压或电位差，表示为U，单位伏特（V），是描述电场力移动电荷做功本领的物理量。

电荷流动时，电荷所具有的能量在电路中释放，电路及电路中所连接的元件将吸收电荷的能量。

经过能量吸收，电荷释放能量其本身所含的能量后变小，人们用电压降落来衡量电荷在电路中释放能量的能力大小。

当电流流过电路时，将在电路的每一小段中产生一定的电压降落，电压降来表示电荷流过该小段释放（或表述成该小段电路吸收）的电能的大小。

电压降怎么测量与计算一个电源的电压经过一段线路或其他部件的传送电压有一部分就会被消耗从而降低，这降低的部分就是这段线路的电压降，测量电源起点处的电压与终点处的电压，两者之差就是电压降。

举个简单的例子，例如变电站的输出电压是220V，而你家的电压是215V，那么从变电站到你家的这段电路的电压降就是220V-215V=5V。

首先计算线路的阻值R。

U损=I*R。

I就是所带负荷的电流。

哪些场合需要考虑电压降一般来说，线路长度不很长的场合，由于电压降非常有限，往往可以忽略“压降”的问题，例如线路只有几十米。

但是，在一些较长的电力线路上如果忽略了电缆压降，电缆敷设后在启动设备可能会因电压太低，根本启动不了设备；或设备虽能启动，但处于低电压运行状态，时间长了损坏设备。

较长电力线路需要考虑压降的问题。

所谓“长线路”一般是指电缆线路大于500米。

对电压精度要求较高的场合也要考虑压降。

电压降产生原因对于动力装置，例如发电机、变压器等配置的电力电缆，当传输距离较远时，例如900m，就应考虑电缆第一文库网电压的“压降”问题，否则电缆采购、安装以后，方才发觉因未考虑压降，导致设备无法正常启动，而因此造成工程损失，电力线路的电压降是因为导体存在电阻。

正因为此，所以不管导体采用哪种材料（铜，铝）都会造成线路一定的电压损耗，而这种损耗（压降）不大于本身电压的5%时一般是不会。

电压降的计数方法
电压降是指电路中电压的下降。

计算电压降的方法主要有以下几种：
1. 用欧姆定律计算：根据欧姆定律，电压降等于电路中通过的电流与阻抗的乘积。

即V = I * R，其中V 为电压降，I 为电流，R 为阻抗。

2. 用基尔霍夫定律计算：根据基尔霍夫定律，电压降等于电路中电源电压与各个电阻电压降的代数和。

即V = V1 + V2 + ... + Vn，其中V 为电压降，V1、V2、...、Vn 分别为各个电阻的电压降。

3. 用电压表测量：最直接的方法是使用电压表进行测量。

将电压表的两个探头分别与电路中需要测量的两个点连接，即可读出电压降的数值。

需要注意的是，电压降是指电路中两个点之间的电压差，因此在测量或计算电压降时，需要明确所选择的两个点。

同时，电压降也可由电源提供，或通过电阻负载造成。

一种用于检测电压暂降的新方法蒋素琼【摘要】电压暂降问题严重影响电网的电能质量，对于此类问题的解决方案还未能同时兼顾实时性与准确性。

故本文将通过PSCAD分析比较多种电压暂降检测的方法，并在单相电路瞬时电压dq0坐标变换检测法的基础上，将变换坐标并延迟60°，提出一种新的单相dq坐标变换检测法。

最后采用PSCAD仿真三相电力系统发生单相接地的故障工况，分别采用快速傅里叶电压暂降检测法、单相电路瞬时电压dq0坐标变换检测法与新的单相dq坐标变换检测法进行电压暂降检测，从而对比分析得到新的方法检测的优越性。

该检测方法为电压暂降的检测提供了新的思路和新的手段。

%Voltage sag problems affect the quality of power grid seriously, for solutions to these problems have not been able to take into account the timeliness and accuracy at the same time. This paper focuses on single-phase circuit instantaneous voltage dq0 detection changed method of voltage sags detection method based on the PSCAD, on this basis, transformed and delayed the coordinate by 60°, presents a new single-phase dq coordinate transformation assay. Finally, the advantages of method for the detection of three-phase power system simulation PSCAD single-phase fault this condition were analyzed, through comparing the Fast Fourier、single-phase dq coordinate transformation assay and the new single-phase dq coordinate transformation assay for detecting Voltage Sags. It provides a new way for voltage sags detection method.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】6页(P56-61)【关键词】电压暂降;快速傅里叶;单相电路瞬时电压;单相dq坐标变换;PSCAD 【作者】蒋素琼【作者单位】福建水利电力职业技术学院，福建永安 366000【正文语种】中文近年来，随着各种敏感用电设备在工业中的广泛应用，电压暂降等电能质量扰动问题己成为各方面关注的焦点。

基于反馈神经网络的电压暂降特征量实时检测方法李承;杨博;邹云屏;丁洪发【摘要】动态电压恢复器(DVR)主要用于补偿电压暂降,而实现电压暂降特征量快速、准确地检测是电压暂降补偿的前提.本文提出了一种基于反馈型神经网络的电压暂降快速、实时检测方法,探讨了该方法的建模问题和仿真技术.该方法利用反馈神经网络实现了在误差最小条件下的电压暂降检测,检测精度高、响应速度快、实时性好,为实现快速、准确电压暂降检测提供了一种新方法.仿真结果证明了该方法的有效性和优良性能.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2010(014)009【总页数】7页(P19-25)【关键词】电能质量;电压暂降;反馈型神经网络;实时检测;建模方法【作者】李承;杨博;邹云屏;丁洪发【作者单位】华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉,430074;中南财经政法大学信息学院,湖北武汉,430074;华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉,430074;华中科技大学电气与电子工程学院,湖北武汉,430074【正文语种】中文【中图分类】TP2730 引言近年来，输电系统和配电系统中存在的电压暂降、三相不平衡、高次谐波等电能质量问题，越来越受到人们的关注，而电压暂降所带来的问题以及补偿电压暂降的方法，已经成为专家学者研究的热点问题之一［1－4］。

电压暂降对于那些对电压敏感的用户危害较大，如半导体制造业、造纸业、纺织业等。

在生产自动化程度日益完善和普及的今天，即使是连续生产过程中的某一台设备感受到电压暂降也可能使整个生产线停运，导致生产出次品或废品，造成巨大的经济损失;因此，电压暂降给高技术含量的用电设备带来的严重影响与危害表现得十分突出［5－7］。

动态电压恢复器（DVR）是解决电压暂降问题的一种有效方法［8－9］，它能快速向系统注入正常电压和故障电压之差，补偿电压暂降，因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、准确检测是电压暂降补偿的前提［10］。