基于LabVIEW的改進d-q變換電壓暫降分析

　　摘要：對當前常用的電壓暫降分析技術進行了比較分析，并指出其存在的問題。在分析了瞬時電壓d-q分解法的基礎上，對其進行改進，使其具有更好的實時性。改進的無時延d-q算法所利用的數(shù)據(jù)具有同時性，保證了檢測的實時性，并且克服了時延造成的鏡像擾動等問題，提高了系統(tǒng)的檢測精度，加快了檢測速度。并按照該算法運用LabVIEW技術進行了仿真，驗證了該算法的優(yōu)越性。

　　引言

　　上世紀80年代以來，隨著計算機應用技術、自動化控制技術及大功率電力電子技術等高新技術的迅速發(fā)展，大量新型用電設備和各種電力電子設備在電力系統(tǒng)中的投入使用，它們對系統(tǒng)干擾非常敏感，比傳統(tǒng)用電設備對電能質量的要求苛刻得多，即使短暫的電壓擾動都將影響這些設備的正常工作，造成巨大的損失，因此電能質量擾動的檢測與分析已成為當前國際研究的重點。

　　電壓暫降或下跌是指供電電壓均方根值在短時間內下降到額定電壓幅值的90%～10%，典型持續(xù)時間為0.5～30個周波的一種現(xiàn)象。對于電壓暫降的定義，目前國際上并不一致，國際電氣與電子工程師協(xié)會(IEEE)將電壓暫降定義為供電系統(tǒng)中某點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)期后恢復正常。國際電工委員會(IEC)則將其定義為下降到額定值的1%～90%，持續(xù)時間為10ms～1min。而在國內，如在電工術語標委會組織的國家標準“發(fā)電、輸電及配電領域中的運行術語”審查會議上，“電壓暫降”又被定義為：“在系統(tǒng)的某供電點上，電壓突然下降，在幾個周波到幾秒鐘的時間內又恢復”。這個定義僅粗略描述了電壓暫降的外在特征，但沒有具體指出電壓下降的幅值范圍。

　　電壓暫降特征量檢測方法比較

　　當配電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障、感應電機啟動、雷擊、開關操作、變壓器以及電容器組的投切等事件時，均可以引起電壓暫降。

　　在電壓暫降的分析中，通常考慮三個特征量：電壓暫降幅值、電壓暫降持續(xù)時間和相位跳變。要想盡可能的控制電壓暫降所帶來的影響，就需要對電壓暫降的3個特征量進行實時測量，進而采取相應的措施進行控制，這就要需要高效的分析和計算方法來提取系統(tǒng)的電壓擾動信號。目前常用的分析方法主要有以下幾種：

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

　　(2)單項電壓變換平均值法：該算法可以得到暫降幅值和相位跳變大小，并且具有較好的實時性，但無法檢測電壓暫降的起止時刻;

　　(3)αβ坐標變換檢測法：該方法將電壓先經(jīng)過在αβ靜止坐標系的變換，再變化到d-q坐標系上，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變換的檢測算法而言，該算法大大減少了計算量，但是該算法所用的數(shù)據(jù)不具有同時性，從而導致此法檢測時間較長，實時性不夠好，而且數(shù)據(jù)的不同時性常常造成檢測波形出現(xiàn)短時擾動，影響檢測精度。

　　(4)瞬時電壓d-q分解法：該算法的思想來源于三相電路瞬時無功功率，利用abc-dq變換的檢測算法可以瞬時確定電壓有效值和相位跳變的大小，具有良好的動態(tài)響應性，適合應用于電壓暫降的實時補償裝置。

　　除了以上所述的檢測方法外，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檢測。