基于LabVIEW的改進(jìn)d-q變換電壓暫降分析

　　摘要：對(duì)當(dāng)前常用的電壓暫降分析技術(shù)進(jìn)行了比較分析，并指出其存在的問(wèn)題。在分析了瞬時(shí)電壓d-q分解法的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，使其具有更好的實(shí)時(shí)性。改進(jìn)的無(wú)時(shí)延d-q算法所利用的數(shù)據(jù)具有同時(shí)性，保證了檢測(cè)的實(shí)時(shí)性，并且克服了時(shí)延造成的鏡像擾動(dòng)等問(wèn)題，提高了系統(tǒng)的檢測(cè)精度，加快了檢測(cè)速度。并按照該算法運(yùn)用LabVIEW技術(shù)進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了該算法的優(yōu)越性。

　　引言

　　上世紀(jì)80年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及大功率電力電子技術(shù)等高新技術(shù)的迅速發(fā)展，大量新型用電設(shè)備和各種電力電子設(shè)備在電力系統(tǒng)中的投入使用，它們對(duì)系統(tǒng)干擾非常敏感，比傳統(tǒng)用電設(shè)備對(duì)電能質(zhì)量的要求苛刻得多，即使短暫的電壓擾動(dòng)都將影響這些設(shè)備的正常工作，造成巨大的損失，因此電能質(zhì)量擾動(dòng)的檢測(cè)與分析已成為當(dāng)前國(guó)際研究的重點(diǎn)。

　　電壓暫降或下跌是指供電電壓均方根值在短時(shí)間內(nèi)下降到額定電壓幅值的90%～10%，典型持續(xù)時(shí)間為0.5～30個(gè)周波的一種現(xiàn)象。對(duì)于電壓暫降的定義，目前國(guó)際上并不一致，國(guó)際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)將電壓暫降定義為供電系統(tǒng)中某點(diǎn)的工頻電壓有效值突然下降到額定值的10%～90%，并在隨后10ms～1min的短暫持續(xù)期后恢復(fù)正常。國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)則將其定義為下降到額定值的1%～90%，持續(xù)時(shí)間為10ms～1min。而在國(guó)內(nèi)，如在電工術(shù)語(yǔ)標(biāo)委會(huì)組織的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)“發(fā)電、輸電及配電領(lǐng)域中的運(yùn)行術(shù)語(yǔ)”審查會(huì)議上，“電壓暫降”又被定義為：“在系統(tǒng)的某供電點(diǎn)上，電壓突然下降，在幾個(gè)周波到幾秒鐘的時(shí)間內(nèi)又恢復(fù)”。這個(gè)定義僅粗略描述了電壓暫降的外在特征，但沒(méi)有具體指出電壓下降的幅值范圍。

　　電壓暫降特征量檢測(cè)方法比較

　　當(dāng)配電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障、感應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)、雷擊、開(kāi)關(guān)操作、變壓器以及電容器組的投切等事件時(shí)，均可以引起電壓暫降。

　　在電壓暫降的分析中，通?？紤]三個(gè)特征量：電壓暫降幅值、電壓暫降持續(xù)時(shí)間和相位跳變。要想盡可能的控制電壓暫降所帶來(lái)的影響，就需要對(duì)電壓暫降的3個(gè)特征量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，進(jìn)而采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制，這就要需要高效的分析和計(jì)算方法來(lái)提取系統(tǒng)的電壓擾動(dòng)信號(hào)。目前常用的分析方法主要有以下幾種：

　　(1)方均根值計(jì)算方法：根據(jù)電壓暫降的定義可知，采用方均根值計(jì)算方法可以衡量電壓的暫降程度，然而，方均根值計(jì)算方法所得的電壓暫降持續(xù)時(shí)間與實(shí)際持續(xù)時(shí)間有明顯誤差，同時(shí)不能明確給出電壓暫降起止時(shí)間和電壓暫降的發(fā)生時(shí)可能出現(xiàn)的相位跳變的大小;

　　(2)單項(xiàng)電壓變換平均值法：該算法可以得到暫降幅值和相位跳變大小，并且具有較好的實(shí)時(shí)性，但無(wú)法檢測(cè)電壓暫降的起止時(shí)刻;

　　(3)αβ坐標(biāo)變換檢測(cè)法：該方法將電壓先經(jīng)過(guò)在αβ靜止坐標(biāo)系的變換，再變化到d-q坐標(biāo)系上，容易得到電壓暫降幅值變化和相位跳變的特征量。相比abc-dq變換的檢測(cè)算法而言，該算法大大減少了計(jì)算量，但是該算法所用的數(shù)據(jù)不具有同時(shí)性，從而導(dǎo)致此法檢測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性不夠好，而且數(shù)據(jù)的不同時(shí)性常常造成檢測(cè)波形出現(xiàn)短時(shí)擾動(dòng)，影響檢測(cè)精度。

　　(4)瞬時(shí)電壓d-q分解法：該算法的思想來(lái)源于三相電路瞬時(shí)無(wú)功功率，利用abc-dq變換的檢測(cè)算法可以瞬時(shí)確定電壓有效值和相位跳變的大小，具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性，適合應(yīng)用于電壓暫降的實(shí)時(shí)補(bǔ)償裝置。

　　除了以上所述的檢測(cè)方法外，電壓暫降還可采用峰值電壓法、基波分量法以及小波變換等方法來(lái)檢測(cè)。