暂态电能质量信号发生与检测平台.pdf

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1、第2期总第200期农业科技与装备No．2TotalNo．200兰Q!!生呈旦垒匝!坐皇型墨!!!望竺!壁!曼!坠翌21竺赶塑生里9旦!仑里!坐至生：至Q!!暂态电能质量信号发生与检测平台李波(德惠市农电有限公司，长春130300)摘要：提出一种利用虚拟仪器平台集成暂态电能质量扰动信号发生与检测的设计方案。在LahView环境下，按照IEEEll59-．--1995标准设计电压骤升、电压骤降、电压波动、瞬态震荡4种扰动信号发生器，并将希尔伯特移相法集成其中，可实现对信号发生器生成的扰动信号进行实时检测。试验用例表明，该测试平台直观、便捷

2、，移相法对暂态扰动信号的检测准确、有效。关键宇：暂态电能质量；信号发生器；希尔伯特移向检测；1．abVIEW中图分类号：TM93文献标识码：A文章编号：1674-1161(2011)02—0089—03‘随着电力电子装置在电力系统中的广泛应用。暂态电能质量问题已成为众多领域关注的热点[¨。信号发生器作为科学实验中比较重要的装置，被广泛地应用到电能质量领域。本文论述一种新型便携式虚拟信号发生器：它在必要的硬件平台的支持下，在通用计算机上通过软件实现仪器中数据分析处理、人机交互和显示等几部分功能模块，有性价比高、功能多、灵活性强、人机界面

3、好、使用方便等优点[2】。对暂态电能质量扰动进行准确的检测定位，是对暂态电能质量进行监测和治理的必要前提和依据。本文拟采用基于希尔波特移相变换的方法，它是一种应用在扰动检测中的快速简单的方法，其原理简单，计算起来更加快捷。试验证明该方法是一种有效的扰动检测方法。。1移相检测基本原理1．1希尔伯特变换函数x(t)的希尔伯特变换被定义为戈(t)与函数h(t)=l／，rrt的卷积，可表示为：日[髫(￡)]兰矿(f)≈(t)木^(1)≈(￡)木寺=}』．。譬≯dr式中：木为卷积；圳：戈(I)]和妒(t)为时域中的一个希尔伯特变换。通过数学推导

4、可得正弦函数的希尔伯特变换就是负的余弦函数，结果是将输入信号移相了_『。同理，如输人信号是余弦函数，则其希尔伯特变换为正弦函数，结果也移相了j。因此，希尔伯特变换可以提供900的相位变化而不影响频谱分量的幅度大小。●收稿日期：2010-11-06作者简介：李波(196卜)，女，工程师，主要从事农电企业营销管理工作。1．2移相检测电力系统的理想信号为纯正弦波形，即：l／,(t)=Asin(2哟+仇)]=Asin(toot+tpo)。式中：A为电压的幅值蕊为基本频率，50Hz；伽为初始相位。对于理想情况，u(t)有以下属性：U2(t)+M

5、2(￡一r／4)=[Asin(toot+自oo)]2+[Asin(tOo(t—T／4)+‘po)]LA2。令检测输出y(t)为：y(t)=u2(t)+扩(￡一肌)“2。显然，对于理想波形信号输入，检测输出y(t)=0。而当输入信号含扰动时，表达式为：u2(1)=Asin(州+90)+e(t)。对比(t)进行900相移。得：Ⅱ2(1)=“(1一T／4)=Asin(蛳+妒90。)+e(t一900)，则检测输出y(t)为：y(￡)=2Asin(tOo+qOo)e(t)+2Acos(toot+1900)e(t-900)+e2(t)+e2(￡一

6、90。)。式中：Asin(toot+cpo)和Acos(∞0

7、}坤o)已知，故可将上式整理为：y(t)_g(e(t))。因此。当输入信号含有扰动信号时，检测输出y(t)必然不为o：而且不同的扰动输入包含不同的e(t)，对应的检测输出Y(t)也具有不同的波形特征，且与扰动发生时刻相对应，可保证移相检测的实时性[，划。这样就达到了扰动检测的目的。2暂态电能质量信号发生与检测电力系统中电能质量问题主要分为稳态和暂态两大类。稳态电能质量问题主要包括三相电压不平衡、电压闪变、电压偏移、频率偏移以及其他以波形畸变为特征的谐波、间谐波、陷波等现象。

8、暂态电能质量问题主要包括短时电压改变及各种暂态现象，与暂态电能质量有关的现象主要有电压中断、电压凹陷、电压暂升、瞬态振荡、瞬态脉冲等。本文介绍的暂态电能质量发生器的设计与检测，．将主要考虑电压骤降、电压骤升、电压波动和瞬态振荡4种常见的暂态现象。2．1电压骤降发生与检测本文采用一种基于LabVlEW环境下自行开发的暂态电能质付信峙发，t器浚仪器小但弊向友好．而且功能强大，操作简便。它南4个模块组台在起．包括电Jt骤降、电jt骤升，电压波动、瞬态振荡4种电能质馘信号．呵以根据需要．改变波形的频率和幅值．可以完成不同环境下的测培要求。假设

9、lI：常信号为幅值lV、频牢50Hz的惟弦波，掏建m器种暂态扰动信号横型，下嘣符仿真斟中，横坐标表示时问．单位为s：纵坐标表爪电压幅值，单位为v}l；!据EIEEII59一[995标准电压骤降是指T：频电压或电流降低到0