電能質(zhì)量中閃變的測量1

1、PAGE 電能質(zhì)量中閃變的測量第8頁 DATE yyyy-M-d 2022-9-dPAGE 電能質(zhì)量中閃變的測量1 引言隨著現(xiàn)代科學(xué)技技術(shù)的迅猛發(fā)發(fā)展，一方面面,電力電子設(shè)設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域越來越廣廣，特別是各各類沖擊負荷荷、非線性負負荷容量的不不斷發(fā)展，使使得電網(wǎng)中電電壓波形畸變變，電壓波動動、閃變和三三相不平衡等等問題時有發(fā)發(fā)生，嚴重地地影響了電能能質(zhì)量；另一一方面，人們們越來越多地地使用精密和和復(fù)雜的電子子設(shè)備，故如如何提高電能能質(zhì)量將是電電力企業(yè)面臨臨的又一重要要課題。我國國的國家標準準中電能質(zhì)量量主要包括五五項指標：電電力系統(tǒng)的頻頻率偏差、供供電電壓的允允許偏差、三三相電壓不平平衡度、

2、電網(wǎng)網(wǎng)諧波含量、電電壓波動與閃閃變。其中前前幾種指標測測量方法相對對比較成熟，而而電壓波動和和閃變測量方方法和實現(xiàn)技技術(shù)的研究，由由于重視程度度不夠相對滯滯后些。電壓波動與閃變變會對用戶產(chǎn)產(chǎn)生多方面的的危害：會使使得電機的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不均勻，影影響生產(chǎn)產(chǎn)品品的質(zhì)量，也也會縮短電機機的使用壽命命；對電能質(zhì)質(zhì)量要求較高高的電子設(shè)備備、計算機、自自動控制設(shè)備備也可能因為為電壓的波動動而無法正常常工作；電壓壓波動還影響響對電壓變化化敏感的工藝藝和實驗結(jié)果果；電壓閃變變會使照明燈燈具燈光發(fā)生生閃爍，刺激激人的大腦和和眼睛，使人人疲勞，視力力下降，注意意力分散。波動性負荷中以以電弧爐引起起的電壓波動動和閃變最為

3、為嚴重，許多多國家針對電電弧爐制定了了閃變標準。1986 年IEC 根據(jù)國際電熱協(xié)會（UIE）的推薦，制定了閃變儀的測量功能和設(shè)計規(guī)范。我國于2000 年頒布了GB-12326-2000電能質(zhì)量電壓波動與閃變標準。由此可見，利用用先進的技術(shù)術(shù)手段，采取取精確合理的的計算方法，對對電壓波動和和閃變進行測測量，從而采采取必要的技技術(shù)措施進行行抑制十分必必要。2 閃變的定義義及測量方法法2.1 閃變的的定義電壓閃變是指人人眼對由電壓壓波動所引起起的照明異常常的視覺感受受。由于一般般用電設(shè)備對對電壓波動的的敏感度遠低低于白熾燈，為為此，選擇人人對白熾燈照照度波動的主主觀視感，即即“閃變”，作為衡量量電

4、壓波動危危害程度的評評價指標。閃閃變的主要決決定因素有：供電電壓波波動的幅值、頻頻度和波形；照明裝置，以以對白熾燈的的照度波動影影響最大，而而且與白熾燈燈的瓦數(shù)和額額定電壓等有有關(guān)；人對閃變的的主觀視感等等。研究表明明，人眼對電電壓波動頻率率8.8Hzz 左右最為為敏感。2.2 閃變的的測量2.2.1 閃閃變的預(yù)測方方法早期電壓閃變的的研究主要是是波動記錄法法，原理是測測量出調(diào)幅電電壓中各個頻頻率電壓分量量，然后據(jù)電電壓變化的幅幅度和頻率，畫畫出分布圖，進進而估計閃變變值。它是一一種近似的方方法，結(jié)果不不盡如人意。隨隨著電弧爐容容量的不斷增增加，人們發(fā)發(fā)現(xiàn)電弧爐容容量與電壓閃閃變有直接的的聯(lián)系

5、。實驗驗證明電力系系統(tǒng)能夠接受受的電弧爐容容量大小取決決于連接電弧弧爐變壓器的的連接點母線線處的三相短短路容量，在在此基礎(chǔ)上提提出了互降常常數(shù)預(yù)測閃變變法和短路壓壓降法，另外外還有最大功功率預(yù)測法。閃閃變的預(yù)測法法只能大致的的評估閃變，無無法知道閃變變的確切值是是多少，只有有在公共的供供電處直接測測量才能準確確的知道閃變變值的大小。2.2.2 閃閃變的直接測測量閃變的直接測量量儀器主要有有以下三種：（1）英國的EERA 閃變變測量儀。它它是在整流檢檢波和一系列列的濾波之后后，對檢測到到的波動電壓壓值求取1mmin 的均均方根值。（2）法國的EEDF 閃變變儀。該閃變變儀以閃變劑劑量作為評價價標

6、準，閃變變劑量定義如如下：在t 的時間間內(nèi)（t=1miin）式中s(t)為為波動電壓信信號；g(ff)為人的眼眼腦對波動電電壓的反應(yīng)。（3）IEC 推薦的閃變變儀。后文將將詳細闡述其其工作原理。2.2.3 閃閃變值的獲得得閃變的測量應(yīng)用用得最多的有有3 種方法：模擬式加權(quán)濾濾波器法，數(shù)數(shù)字式加權(quán)濾濾波器法和頻頻譜分析法。對對于模擬濾波波器法，它是是采用模擬傳傳遞函數(shù)來實實現(xiàn)，因而對對硬件電路要要求較高，設(shè)設(shè)計復(fù)雜，二二次開發(fā)也比比較難；頻譜分析法。是先利用快速傅里葉變換，獲得0.135Hz 之間各個頻率譜線的幅值，然后再按視感度曲線上對應(yīng)得各個頻率分量上的視感度系數(shù)進行等效折算，計算誤差較大；

7、數(shù)字濾波法。利用數(shù)字濾波法計算較復(fù)雜，計算量比較大，對CPU 的速度要求足夠快。本文主要介紹：1、閃變的的直接測量中IEC 推薦薦的閃變儀的的工作原理。2、閃變值的的獲得方法中中數(shù)字濾波法法在Matllab 中的的仿真和在DDSP 芯片片TMS3220VC333 中的實現(xiàn)現(xiàn)。3 IEC 推推薦的閃變儀儀1986 年，國國際電工委員員會給出的閃閃變儀的功能能和設(shè)計規(guī)范范，其框圖如如圖1所示：圖1 IEC 閃變儀測量量原理框1，將輸入的的被測電壓適適配成適合儀儀器的電壓數(shù)數(shù)值，并能發(fā)發(fā)出標準的調(diào)調(diào)幅波電壓作作儀器自檢信信號?？?-4，為燈燈、眼、腦環(huán)環(huán)節(jié)的模擬?？?，用平方檢檢測方法從工工頻電壓波

8、動動中解調(diào)出放放映電壓波動動的調(diào)幅波?？?，由帶通濾濾波器和視感感度加權(quán)濾波波器構(gòu)成。閃閃變儀要求在在相對電壓變變動為5%的范圍最最為靈敏，解解調(diào)調(diào)幅波的的幅值變動必必須不小于11%的范圍。帶帶通濾波器由由截止頻率為為0.05HHz的高通濾濾波器和355Hz 的低低通濾波器構(gòu)構(gòu)成?？?，平方器和和一階低通濾濾波器，模擬擬人腦的神經(jīng)經(jīng)對視覺反應(yīng)應(yīng)和記憶效應(yīng)應(yīng)?？?，在線或離離線對框4 輸出錄波做做統(tǒng)計分析。將將框4輸出的s(tt)橫速采樣樣，分級計時時做統(tǒng)計評定定，給出累積積概率函數(shù)CCPF。采樣樣頻率不小于于50Hz，要要遠高于閃變變的停閃頻率率，最后給出出閃變值Psst 和Plt。電壓波動與

9、閃變變已成為衡量量電能質(zhì)量的的一個重要指指標。IECC 只給出了了閃變測量的的原理框圖。在在具體實現(xiàn)時時既可以采用用模擬與數(shù)字字混合的測量量方法，也可可以采用全數(shù)數(shù)字的方式。檢測閃變需先檢檢測出調(diào)幅波波。常用的調(diào)調(diào)幅波檢波方方法有：平方方檢波法、整整流檢波法、有有效值檢波法法。這些方法法對于數(shù)字測測量來說都太太復(fù)雜，且精精度不高。4 數(shù)字濾波法法在Matllab 中的的仿真和在DDSP 芯片片TMS3220VC333 中的實現(xiàn)現(xiàn)4.1 數(shù)字濾濾波法在Maatlab 中的仿真TI 公司的TTMS3200VC33 芯片是32位的浮點點型芯片，且且運算速度是是150MFFLOPS，其其運算精度和和速

10、度都比較較高，因此本本文介紹的是是基于DSP 芯片TMS3320VC333 的數(shù)字字式加權(quán)濾波波器法實現(xiàn)電電壓閃變的測測量和計算。數(shù)字濾波器的系系數(shù)有兩種方方法可以得到到：由模擬濾波波器直接求相相應(yīng)的數(shù)字濾濾波器的系數(shù)數(shù)，常用方法法是沖激響應(yīng)應(yīng)不變法與雙雙線性變換法法；根據(jù)頻帶和和衰減系數(shù)的的要求直接設(shè)設(shè)計數(shù)字濾波波器。這兩種方法均可可以由Mattlab 軟軟件求取，第第一種可用編編程的方法求求取，第二種種可以編程，也也可以直接利利用工具箱FFDAToool 和SPToool 得到。為為了運算簡便便以及根據(jù)IIEC 相關(guān)關(guān)標準，0.0535Hz 帶通濾波器器由于標準上上有相關(guān)的要要求，故可直直

11、接利用SPPTool 工具箱求得得，一階加權(quán)權(quán)濾波器具體體要求沒有明明確，而脈沖沖響應(yīng)不變法法容易出現(xiàn)混混疊失真，故故用雙線性變變換法編程求求取數(shù)字濾波波器的系數(shù)。圖2為Matlab閃變仿真框圖：圖2 Matllab閃變仿仿真框圖4.2 數(shù)字濾濾波法DSPP 中編程實實現(xiàn)TMS320VVC3355具有強大大的匯編語言言指令集，其其中的并行乘乘/累加操作、重重復(fù)操作和循循環(huán)尋址功能能特點特別適適合數(shù)字濾波波算法，可極極大地提高運運算速度。針針對測量原理理及實際運算算速度等問題題，需注意以以下幾個問題題：（1） 實際采采樣頻率不宜宜過高，因為為引起閃變的的頻率在0.0535Hz，相相對比較低，經(jīng)經(jīng)

12、仿真結(jié)果表表明400HHz 比較合合適，太大了了數(shù)字濾波系系數(shù)非常小，使使計算精確度度降低。（2）因為閃變變頻率主要集集中在0.5525Hz，故故采樣時間至至少為2s，瞬時閃閃變值為了減減小誤差更加加準確，可取取s(t)最后20 個數(shù)的的95%概率大大值。（3）根據(jù)IEEC 標準規(guī)規(guī)定實際儀器器的分級系數(shù)數(shù)應(yīng)不小于664 級，又又考慮到求短短時閃變需要要先把瞬時閃閃變值從大到到小進行排序序，時間相對對比較長，所所以實時測量量中分級系數(shù)數(shù)也不宜取太太大，可選取取6s 計算一一次，則100min 可可計算出1000 個瞬時時閃變值。電壓閃變測量整整個軟件流程程圖如圖3所所示。圖5 測量軟件件流程圖

13、5 結(jié)論對于閃變的直接接測量儀器，隨著現(xiàn)代測量技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，各種數(shù)字化電器參數(shù)測量儀器的使用已經(jīng)成為發(fā)展趨勢，未來的電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)將向便攜，小型化，網(wǎng)絡(luò)化和復(fù)雜化的方向發(fā)展。本文通過對閃變的各種測量方法的總結(jié)，希望能對電能質(zhì)量的其它指標的測量起到拋磚引玉的作用。而對于閃變的測測量計算方法法，由于引起起電壓閃變的的波動波形非非常復(fù)雜，有有周期性波動動、非周期性性波動，有正正弦波、矩形形波及三角波波等，以上算算法只是針對對周期性的正正弦波引起的的電壓閃變計計算，這種方方法比較準確確，對于其他他類型的波動動引起的閃變變的計算，具具有一定的局局限性，并不不太適合，還還有待進一步步研究?！緟⒖嘉墨I】1 全國電電壓電流等級級和頻率標準準化技術(shù)委員員會.電壓電流頻頻率和電能質(zhì)質(zhì)量國家標準準應(yīng)用手冊.北京: 中國電力力出版