[发明专利]一种基于改进S变换的三相不平衡度检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量问题检测的技术，具体涉及一种电力系统中三相不平衡度的检测方法。

背景技术

随着电力系统的发展，配电网中负荷类型日益复杂，单相、三相负荷混用使得配电网电压不平衡的问题日益严重。系统三相不平衡会导致损耗的增加，电压超限运行等问题。严重的三相不平衡甚至危及系统的安全。所以准确、快速的检测配电网的不平衡度具有至关重要的意义。

目前，国标对系统三相电压的不平衡度计算方法已经有相关的规定。现有的检测方法首先需要测量三相电压向量的幅值和相位，然后利用对称分量法将三个向量分解为对称的正序、负荷和零序向量组。现有的检测方法，在计算电压向量的幅值和相位时，容易受到噪声的干扰，使得正序分量和负序分量之间的相角计算出现误差，最终影响到三相不平衡度的计算。

发明内容

针对现有检测方法检测速度慢和抗谐波能力差的问题，本发明提出一种基于改进S变换的三相不平衡度检测方法，通过对传统S变换进行改进，应用于三相不平衡度检测，提高了基波幅值和相位信息的检测速度和精确度，从而增强系统三相不平衡度的检测效果。

本发明的解决方案如下：

该基于改进S变换的三相不平衡度检测方法，包括：采样电网的三相电压的实时信号；利用改进的S变换，对电压信号中的基波分量进行提取，得到三相基波电压的向量(U_a，U_b，U_c)；所述改进的S变换是在传统S变换的高斯窗表达式中引入两个调节因子，形成两个自由度，使时频分辨率能够得到灵活的调节；根据三相基波电压的向量(U_a，U_b，U_c)，利用对称分量法计算得到三相基波电压的正序、负序和零序分量(U_p，U_n，U₀)；利用正序、负序和零序分量(U_p，U_n，U₀)计算系统的不平衡度。

上述改进的S变换具体如下：

式中：h(τ)为待分析信号，t为时移变量，f为频率，τ为时间；

时窗范围和频窗范围分别如公式(5)和(6)；

通过调节a、b的取值，实现对检测速度和精度的优化；当a<1时，频率分辨率相对于传统S变换将提高；当b<1时，频率分辨率相对于传统S变换也得到了提高；当因子b一定时，高斯窗函数的时窗宽度随a的增加而减小，相应的频窗宽增大；当因子a一定时，高斯窗函数的时窗宽度随b的增加而减小，相应的频窗宽增大。

对电压信号中的基波分量进行提取，首先是得到三相电压U_a，U_b，U_c的基波幅值(|U_a|、|U_b|、|U_c|)和相位(α_a、α_b、α_c)，再计算得到三相电压的向量，具体如下：

利用对称分量法计算得到三相基波电压的正序、负序和零序分量(U_p，U_n，U₀)，具体如下：

其中α为旋转因子，其定义如下式：

利用正序、负序和零序分量(U_p，U_n，U₀)计算系统的不平衡度，具体如下：

其中，k_u0为电压的零序不平衡度，k_un为电压的负序不平衡度。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

利用S变换的思想来计算系统电压向量的幅值和相位信息，并且通过引入两个调节因子优化检测结果。该方法能快速准确的检测出三相电压向量的幅值、相位信息，解决原有检测方法检测速度慢和抗谐波能力差的问题，从而提高系统三相不平衡度的计算速度和精确度。

附图说明

图1为本发明的检测方法流程框图。

具体实施方式

本发明利用S变换检测三相电压中的基波分量，得到其幅值和相位信息。通过引入两个调节因子，在确保检测精度的同时保证检测的速度。然后利用得到的电压幅值、相位信息，对电网的三相不平衡度进行计算。