基于LabVIEW的改进d-q变换电压暂降分析

　　摘要：对当前常用的电压暂降分析技术进行了比较分析，并指出其存在的问题。在分析了瞬时电压d-q分解法的基础上，对其进行改进，使其具有更好的实时性。改进的无时延d-q算法所利用的数据具有同时性，保证了检测的实时性，并且克服了时延造成的镜像扰动等问题，提高了系统的检测精度，加快了检测速度。并按照该算法运用LabVIEW技术进行了仿真，验证了该算法的优越性。

　　引言

　　上世纪80年代以来，随着计算机应用技术、自动化控制技术及大功率电力电子技术等高新技术的迅速发展，大量新型用电设备和各种电力电子设备在电力系统中的投入使用，它们对系统干扰非常敏感，比传统用电设备对电能质量的要求苛刻得多，即使短暂的电压扰动都将影响这些设备的正常工作，造成巨大的损失，因此电能质量扰动的检测与分析已成为当前国际研究的重点。

　　电压暂降或下跌是指供电电压均方根值在短时间内下降到额定电压幅值的90%～10%，典型持续时间为0.5～30个周波的一种现象。对于电压暂降的定义，目前国际上并不一致，国际电气与电子工程师协会(IEEE)将电压暂降定义为供电系统中某点的工频电压有效值突然下降到额定值的10%～90%，并在随后10ms～1min的短暂持续期后恢复正常。国际电工委员会(IEC)则将其定义为下降到额定值的1%～90%，持续时间为10ms～1min。而在国内，如在电工术语标委会组织的国家标准“发电、输电及配电领域中的运行术语”审查会议上，“电压暂降”又被定义为：“在系统的某供电点上，电压突然下降，在几个周波到几秒钟的时间内又恢复”。这个定义仅粗略描述了电压暂降的外在特征，但没有具体指出电压下降的幅值范围。

　　电压暂降特征量检测方法比较

　　当配电系统中发生短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变压器以及电容器组的投切等事件时，均可以引起电压暂降。

　　在电压暂降的分析中，通常考虑三个特征量：电压暂降幅值、电压暂降持续时间和相位跳变。要想尽可能的控制电压暂降所带来的影响，就需要对电压暂降的3个特征量进行实时测量，进而采取相应的措施进行控制，这就要需要高效的分析和计算方法来提取系统的电压扰动信号。目前常用的分析方法主要有以下几种：

　　(1)方均根值计算方法：根据电压暂降的定义可知，采用方均根值计算方法可以衡量电压的暂降程度，然而，方均根值计算方法所得的电压暂降持续时间与实际持续时间有明显误差，同时不能明确给出电压暂降起止时间和电压暂降的发生时可能出现的相位跳变的大小;

　　(2)单项电压变换平均值法：该算法可以得到暂降幅值和相位跳变大小，并且具有较好的实时性，但无法检测电压暂降的起止时刻;

　　(3)αβ坐标变换检测法：该方法将电压先经过在αβ静止坐标系的变换，再变化到d-q坐标系上，容易得到电压暂降幅值变化和相位跳变的特征量。相比abc-dq变换的检测算法而言，该算法大大减少了计算量，但是该算法所用的数据不具有同时性，从而导致此法检测时间较长，实时性不够好，而且数据的不同时性常常造成检测波形出现短时扰动，影响检测精度。

　　(4)瞬时电压d-q分解法：该算法的思想来源于三相电路瞬时无功功率，利用abc-dq变换的检测算法可以瞬时确定电压有效值和相位跳变的大小，具有良好的动态响应性，适合应用于电压暂降的实时补偿装置。

　　除了以上所述的检测方法外，电压暂降还可采用峰值电压法、基波分量法以及小波变换等方法来检测。