[发明专利]基于信息熵的电压跌落持续时间检测方法

说明书

技术领域

    本发明属于电能质量分析领域，具体涉及一种基于信息熵的电压跌落持续时间检测方法。

背景技术

电压跌落是发生最频繁、影响最严重的电能质量问题之一，在IEEE和IEC的标准中，跌落幅值和持续时间是描述电压跌落的两个重要指标。动态电压校正装置是抑制电压跌落的有效装置之一，电压跌落的持续时间也是该装置清除故障的时间。因此，准确快速地检测出电压跌落的起止时刻及持续时间是保证动态电压校正装置工作的前提和基础。

国内外学者对电压跌落问题进行了大量研究。有效值法和峰值电压法算法简单，可以定量地计算出电压跌落幅值，但是不能确定跌落的起止时刻和持续时间。快速傅里叶变换适合分析平稳信号，对于电压跌落这种暂态过程无能为力。小波分析广泛应用于电能质量信号处理，具有良好的时频局部特性，对信号的奇异点也非常敏感，但是小波分析计算量大，小波基的选取和特征量的提取难度较大，不利于工程实现。基于瞬时无功功率理论的派克变换法可以检测出电压跌落幅值和持续时间，但是该方法仅适用于三相电路，而实际中电压跌落多为单相故障，需构造出虚拟的三相系统，又因为需要分离直流分量而引入低通滤波器造成了一定延时。采用分形测度原理检测电压跌落持续时间的方法具有一定的准确性和实时性，但是检测结果受分形维数影响较大。

信息熵理论作为一种揭示事物发展方向，量度物质系统不确定性和无序性的指标，已相继应用于电力系统负荷预测，脆性分析，电力系统可靠性，故障诊断，暂态信号分析等领域。针对上述问题，本发明采用信息熵理论对电压跌落起止时刻和持续时间进行准确定位，并分析了在各种干扰作用下该方法的可行性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种检测精度较高，易于工程实现的基于信息熵的检测电压跌落持续时间的方法，无论是单相故障还是三相故障引起的电压跌落，该方法都具有较强的适应性；对动态电压校正装置来说，本发明提供了一种检测电压跌落持续时间的新方法。

本发明是通过如下技术方案实现的，一种基于信息熵的电压跌落持续时间检测方法，可应用在动态电压校正装置等电压调节装置中，该类装置通过实时采集的电压监测数据，由控制系统采用信息熵算法完成电压跌落持续时间的检测，包括如下步骤；计算电压跌落信号的信息熵值；通过阈值选取定位电压跌落信号的起止时刻；对该检测方法进行适应性分析；具体步骤如下：

A.计算电压跌落信号的信息熵值

A.1设采样数据窗长度为                                                ，考虑到检测结果的精确性， 一般选为一个周期采样点数的1/20～1/10；数据窗序列，对这个采样点进行差分处理，令，则组成一个包含个值的新序列，；

A.2计算被分析序列电压值的能量，对这个点对应的电压值取平方，设平方后的被分析序列为，按式(1)计算被分析序列电压值的能量：

                            (1)

构造被分析序列的概率分布模型，按式(2)求各点对应的概率值：

                                                  （2）   

    按式(3)计算被分析序列在数据窗内的信息熵值：

                            

A.3设定步长，移动数据窗，依次循环A.1～A.2步，计算下一采样数据窗内的信息熵值。

B.通过阈值选取定位电压跌落信号的起止时刻

对进行了信息熵处理后的信号，令信息熵值大于等于0.2的点为0，小于0.2的点为1。通过阈值选取准确定位电压跌落的起止时刻，从而计算出电压跌落的持续时间。

C.进行适应性分析

C.1对幅值跌落50%或65%两种情况进行Mtalab仿真分析；

C.2对含有3次和5次谐波以及5次和7次谐波的电压跌落信号进行Mtalab仿真分析；

C.3对叠加了白噪声和脉冲噪声的电压跌落信号进行分析，采用半圆形和三角形混合型结构元素对信号进行滤波，然后采用信息熵理论检测滤波后信号的起止时刻，从而推算出含有噪声的电压跌落信号的持续时间。