【文章內(nèi)容簡介】 的燈閃敏感程度和閃變刺激性程度的電壓波動值 。??17GB12326 2022《 》對電壓波動與閃變的規(guī)定：在公共供電?電 壓 允 許 波 動 和 閃 變點的電壓波動允許值：10kV 及以下為 %，35～ 110kV 為 2％，220kV 及以上為％。當出現(xiàn)電壓波動與閃變時將有可能導致伺服電機不能正常運行；計算機不能正常工作，電機出現(xiàn)反轉；如果出現(xiàn)大的波動，則可能引起設備諧振，損害比較嚴重。為了能夠有效治理電壓波動和電壓閃變，需要降低由沖擊性負荷引起的電網(wǎng)電壓波動及閃變，這時宜采取的措施有：采用專線供電；當和其它負荷共享配電線路時，降低配電線路的阻抗，如果存在功率較大的沖擊性負荷，則與對電壓波動和電壓閃變敏感的負荷使用不同的變壓器供電；為大功率電弧爐的爐用變壓器供電時要使用短路容量較大的電網(wǎng)。 三相不平衡GB/T15543 95《 》中規(guī)定：三相供電電壓允許不平衡度?三 相 電 壓 允 許 不 平 衡 度正常允許 2%，短時不超過 4%；每個用戶一般不得超過 %。三相不平衡可能會損壞設備，引起裝置的誤動作，也會增加用戶的用電量。為了盡量避免這些不良影響的產(chǎn)生，可以采取以下措施 ：??18(1)從公用變出線至進戶電源側的低壓干線和分支線最好采用三相四線制，這樣能夠減少迂回，避免交叉跨越。(2)相線和零線應該按照一定順序排列。(3)統(tǒng)一規(guī)劃配變下的單相負荷用電戶，使其均衡地分配到低壓線路的三相上。(4)調(diào)整，使得低壓電網(wǎng)實際運行的三相負載在平衡度范圍之內(nèi)。 諧波波形畸變是由電力系統(tǒng)中的非線性設備引起的，使得流過非線性設備的電流和加在其上的電壓不成比例關系。任何一個波形畸變的周期性非正弦波電壓、電流，對其進行傅里葉級數(shù)分解，除了得到與基波頻率相同的分量外，還得到一系列基波頻率整數(shù)倍的分量，這部分分量稱為諧波。諧波含有率(HR)及總諧波畸變率(THR)常被用來反映諧波的含量情況，它們是反映電能質量的重要指標。次諧波電壓和電流的含有率可分別表示為：h (21)10%hUHRI?? (22)1hI電壓和電流的總諧波畸變率可分別表示為： (23)210%MhUTHD??? (24)21MhI?GB/T14549 93《 》中規(guī)定的各級電網(wǎng)諧波的電壓限值見表 21：?公 用 電 網(wǎng) 諧 波表 21 各級電網(wǎng)諧波電壓限值（% ）：電壓(kV) THD 奇次 偶次 5 10 4 366 3 110/220 2 諧波的產(chǎn)生主要是由于非線性負荷和固態(tài)開關負荷的加入。諧波產(chǎn)生的主要危害有：導致電氣設備發(fā)熱，增加損耗；產(chǎn)生電網(wǎng)諧振；使得自動裝置和繼電保護產(chǎn)生誤動作；儀表計量結果不準確，除此之外，還會在一定程度上干擾附近的通信系統(tǒng)等。為了控制并減小這些危害，可以采取以下措施 ：??19(1)改善裝置的功率因數(shù)，進行無功功率補償；(2)合理使用有源和無源濾波；(3)盡量避免發(fā)生或注入諧波電流；(4)消除電磁干擾；(5)采用多種功能補償。 電能質量檢測方法 頻率偏差頻率偏差檢測的常用方法有：周期法、解析法、傅里葉變換算法等。其中，傅里葉算法又主要包括連續(xù)和離散傅里葉算法、快速傅里葉算法、加窗傅里葉算法等 。??20(1)傅里葉變換正 變 換 ： (25)2()(),|()jtXxedxt????????逆 變 換 ： (26)12jtt??其 中 ， 為 任 意 連 續(xù) 信 號 。()xt(2)快速傅里葉變換快速傅里葉算法的基本思想是利用式： (27)10()()0,1.)NnknXkxWN????中 的周期性、對稱性和可約性，合并重復出現(xiàn)的運算來減少運算量。nkNW(3)加窗傅里葉變換設 為任意連續(xù)信號，如果滿足 ， ，則加窗傅()xt 2|()xtd????2|()|gtd????里葉正變換為： (28)(,)()jtgxxtged?????????如果 能繼續(xù)滿足 時 ， 或 時 ，則加窗()gt12t?0?1t?2t?()0gt???傅里葉逆變換為： (29)()(,)2()jtgxtXedt????????幅值法和相位差法是用傅里葉變換算法檢測頻率偏差的方法。這兩種檢測方法的原理 是：??21(1)幅值法是先進行被測信號的采樣和數(shù)字化，然后進行傅里葉變換，根據(jù)結果計算信號的幅頻特性。 (210)/xsfMN?式中， 是被測信號頻率， 是信號頻譜幅值最大點的位置， 是信號采樣速率，xf sf是傅里葉變換長度。N此方法的優(yōu)點是硬件簡單，軟件靈活，抗干擾能力較強；缺點是如果干擾信號比被測信號大，則檢測不出被測信號。(2)相位差法設 是輸入信號，對其進行傅里葉變換，求得基波分量相位變化()xt，其中， 和 分別是基波分量的實部和虛部。1ar/RX??1XR首先求出 和 ，又 ，得?221ft????? (211)21()/()/()f Nt????其中， 是采樣間隔， 是基準頻率， 是每周期采樣次數(shù)。t?b即可利用公式 計算出頻率。ff此方法的優(yōu)點是抗干擾能力強，檢測精度高，容易實現(xiàn)；缺點是實時性較差。 電壓偏差在電壓偏差檢測中，平均值法和真有效值法是比較常用的兩種檢測算法。(1)平均值法是利用平均值 AC/DC 轉換器得到電壓或電流，然后根據(jù)正弦波有效值與平均值之間的確定關系，得出被測信號的有效值 。由于不同波形的有效值RMSX??2與平均值之間的關系可能是不同的，所以對于工程中大多數(shù)不標準的被測信號來說，用平均值法則存在著顯著的誤差。(2)真有效值法是根據(jù)有效值的定義來檢測的，其定義為： (212)1()NTRMSkXx??其中，N 是一個周期的采樣數(shù)， 是采樣序列中第 k 個采樣值。一般還要滿足 LU 原理以保證檢測精度，即： (213)??/snTN???????其中， 是預置的采樣數(shù)；n是 A/D 轉換一次軟、硬件操作的時間；sT[ ]是取整符號；是實際采樣總次數(shù)。N 電壓波動和閃變電壓波動和閃變的監(jiān)測方法有經(jīng)典方法和現(xiàn)代方法。經(jīng)典方法中有平方解調(diào)法、有效值法、半波有效值法和全波有效值法等，現(xiàn)代方法中有小波變換法、希爾伯特變換法、傅里葉變換法和神經(jīng)網(wǎng)絡法 等。??23(1)小波變換為了分離出調(diào)制信號，要進行的第一步是對信號進行預處理，即讓信號與其載波的單位幅值同步信號相乘得到一個新信號，然后對新的信號進行小波變換，就能很方便的得到調(diào)制信號 。另外，為了防止閃變信號受到基波的干擾，將同步電壓與采樣??24信號相乘即可。圖 21 和圖 22 分別為小波變換檢測電壓波動和小波變換檢測電壓閃變的原理圖。乘法器P L Lc o s小波變換運算幅值 /頻率采樣)x ( t??ru圖 21 小波變換法檢測電壓波動的原理圖平方采樣P L Lc o su ( t )S ( t )x ( t )乘法器小波變換運算平滑加權濾波統(tǒng)計處理閃 變評 價rut圖 22 小波變換法檢測電壓閃變的原理圖小波變換檢測電壓變動的步驟 是：??251)對電壓 同步跟蹤檢波，得到同步電壓 ；??ut ??rut2)將電壓信號 與同步電壓 相乘，取樣，獲得相乘積信號序列 ；??rut ??xn3)利用連續(xù)小波變換、多分辨率分解及小波包處理信號序列 ；4)再次利用小波變換，將調(diào)制信號的更多子頻帶信號從包絡信號序列中分解出來。也可以使用傅里葉變換來測量包絡信號序列各頻率點的幅值。(2)傅里葉變換由于電壓波動實際上是幅值時變正弦波，所以可以采用傅里葉變換方法進行電壓波動檢測。采用傅里葉變換檢測電壓波動需要對電壓信號的平方進行傅里葉變換，而且還需要注意低頻信號的提取，應該采取措施保證提取的低頻信號在 內(nèi)，??,Hz以提取盡量多的離散傅里葉變換值 。??26 三相不平衡三相不平衡的計算方法主要有對稱分量法、三相電量法和負荷容量法，其中，對稱分量法是計算三相不平衡度的基本方法 。對稱分量法檢測三相不平衡度的基本原??27理是：任一三相電壓都可以分解為正序、逆序和零序三種三相對稱電壓，而三相不對稱電壓可以分解為正序、逆序和零序三種三相對稱電壓的線性組合。對稱分量法就是利用線性疊加原理把三組不對稱分量分解成三組對稱序分量（正序、逆序、零序） ，再根據(jù)三相對稱電路的特點進行三相不對稱電路 的計算。??28此處設 和 為三相電壓和三相電流，TtabcU???????TtabcII??????和 為 a 相電壓對稱序分量和電流對稱序分量，120TsaaU???????120TsaII???????則有如下關系： ， (214)1stU?1stI??其 中 ， (215)0024113jjjjeT???????要利用對稱分量法檢測三相不平衡度，第一步要檢測出三相電壓和三相電流的有效值及相位差，如果存在比較嚴重的波形畸變，就要先檢測出基波分量，然后，利用式(214) 和(215)計算出各個分量。有效值檢測可以使用有效值法等等，基波檢測的方法主要有相位法和相位差法。相位和相位差的檢測方法有很多，鎖相環(huán)法和傅里葉變換法是常用的兩種方法。(1)鎖相環(huán)法鎖相環(huán) 的基本原理圖如圖 23 所示：??29低通濾波器低通濾波器乘法器乘法器()St?()Rt?()Xt()Yt圖 23 鎖相環(huán)的基本原理圖由原理圖可以看出，鎖相環(huán)其實是一個相位誤差控制系統(tǒng)，它是由乘法器和低通濾波器構成的。乘法器主要是用于調(diào)制信號，低通濾波器是用于減少噪聲干擾。為輸入信號， 為參考信號，輸出電壓 ， ，所以，可以()St()Rt ()cosXtA??sinY?求得：信號幅值： (221/2()AY??16)信號相位差： (21tan(/)X??17)用軟件法實現(xiàn)鎖相環(huán)的框圖如圖 24 所示：信號 1信號 2信號調(diào)制 濾波器參數(shù)計算 信號參數(shù)獲取圖 24 軟件法實現(xiàn)鎖相環(huán)的框圖使用信號調(diào)制是為了得到信號 2 的頻率和初相位；使用濾波器參數(shù)計算是為了計算濾波器的參數(shù)；使用信號參數(shù)獲取是為了得到信號 1 的頻率、幅值和信號 1 與信號2 的相位差。(2)傅里葉變換法用傅里葉變換法求出兩個輸入信號的實部、虛部，進行相位的計算，兩者之差即相位差。使用此方法時，要使信號頻率和采用頻率同步，為了實現(xiàn)，通常要使用數(shù)字式鎖相器。頻率同步數(shù)字鎖相的原理圖 如圖 25 所示：??30低通濾波器 環(huán)路濾波器 壓控振蕩器可編程分頻器數(shù)字式相位比較器同步頻率輸出圖 25 同步數(shù)字鎖相的原理圖 諧波對諧波的檢測方法主要有傅里葉變換法、小波變換法及日趨成熟的人工智能檢測方法。(1)離散傅里葉變換法離散傅里葉變換法是如今檢測諧波和間諧波的最常用的方法之一。利用離散傅里葉變換法檢測諧波、間諧波的原理圖如圖 26 所示：A / D 轉換器 D F T 或 F F T 運算 諧波幅值和相位計算kCk?/()Xt()xn??/emRXkI????圖 26 離散傅里葉變換法檢測諧波、間諧波原理圖利用離散傅里葉變換法檢測諧波和間諧波會存在一些問題，如混疊現(xiàn)象、 “柵欄”效應、泄漏現(xiàn)象等。要得到比較精確的檢測結果就必須解決這些問題。解決混疊現(xiàn)象可以提高采樣的頻率，并使用高通濾波器對信號進行預處理；要解決“柵欄”效應可以讓抽樣點更加接近實際點或者增加抽樣的點數(shù)；要解決泄漏現(xiàn)象可以使用加窗的方法，如果要讓結果更加精確，還可以采用插值法來修正離散傅里葉變換所得的結果 。??31(2)小波變換法小波變換法采用的是尺度不同的分析方法，在信號的不同部位得到最好的時域和頻域分辨率，為解決非平穩(wěn)信號的分析提供了一種新的方法。小波空間的分解應用于信號處理領域能夠實現(xiàn)信號在各頻帶上的分離，因此，在電網(wǎng)檢測信號的分析中應用小波變換技術，可以將諧波、間諧波分量有效地分離 。??32使用小波變換檢測諧波和間諧波的原理圖如圖 27 所示：A / D 轉換器 小波變換算法運算