电压暂降的诊断方法、系统、介质及电子设备

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种电压暂降的诊断方法、系统、介质及电子设备。

背景技术

电压暂降也称电压骤降，是指供电电压有效值的突然下降或几乎完全损失，然后又回升至正常值附近。造成电压暂降的原因很多，如由电源瞬时故障引起电压暂降，或接在电源上的负荷侧遭受到雷击、动物、及其它引起的线路故障，也会引起电压暂降。

电压暂降是由电源侧引起，还是负荷侧引起，对电压暂降后的补偿方式和保护方式不同。

对电源侧故障引起的电压暂降其后续补偿负荷侧电压时必须断开电源侧开关，即电源侧与负荷侧分开，让负荷侧独立运行，否则，补偿负荷侧也就和电源侧连接，补偿到故障点上，无法进行；对负荷侧故障引起的电压暂降，则需急速切除负荷侧故障元件，然后再进行必要的补偿。

现有的电压暂降诊断方法，未对电压暂降是由电源侧引起还是负荷侧引起进行有效的诊断。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了现有的电压暂降诊断方法未对电压暂降是由电源侧引起还是负荷侧引起进行有效诊断的缺陷，提供一种电压暂降的诊断方法、系统、介质及电子设备，填补电压暂降类别诊断的不足，可以有效区分出电压暂降是由电源侧引起还是负荷则引起，从而更好的根据引起电压暂降的原因采取必要的措施。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种电压暂降的诊断方法，所述诊断方法包括：

获取电源侧的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；

根据所述电气信号获取电压暂降的扰动起始时刻；

根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量，所述电气增量包括电压相对增量、电流相对增量、以及功率相对增量；

根据所述电气增量与预设融合判据诊断电压暂降的原因，所述预设融合判据包括电压判据、电流判据、以及功率判据。

优选地，根据所述电气增量与预设融合判据诊断电压暂降的原因的步骤包括：

若同时满足电压判据、电流判据、以及功率判据，则判定为负荷侧引起的电压暂降；否则，判定为电源侧引起的电压暂降。

优选地，所述电压判据包括：扰动起始时刻前后电压相对增量大于等于电压增量阈值，并且，扰动起始时刻后电压值小于等于电压阈值；或者，扰动起始时刻前后电压相对增量大于等于电压增量阈值，并且，扰动起始时刻后电压值连续多个周期小于等于电压阈值。

优选地，所述电流判据包括：扰动起始时刻前后电流相对增量值大于等于电流增量阈值，并且，扰动起始时刻后电流大于等于电流阈值；或者，扰动起始时刻前后电流相对增量值大于等于电流增量阈值，并且，扰动起始时刻后电流连续多个周期大于等于电流阈值。

优选地，所述功率判据包括：扰动起始时刻前后的功率相对增量小于等于第一功率增量阈值；扰动起始时刻后功率增量基本保持平稳，或者，扰动起始时刻后连续多个周期功率增量基本保持平稳。

优选地，所述根据所述电气信号获取电压暂降的扰动起始时刻的步骤包括：

对所述电气信号采用等间隔采样，当电气采样信号满足第一扰动判据时，则确定第k个采样点为扰动起始时刻；

所述第一扰动判据，为：

|2F

式中：F

优选地，所述根据所述电气信号获取电压暂降扰动起始时刻的步骤还包括：

所述确定第k个采样点为扰动起始时刻之后，判断电气变化增量是否满足第二扰动判据，若满足，则核定第k个采样点为扰动起始时刻；

所述第二扰动判据，为：

|F

式中：F

优选地，根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量的步骤包括：

计算扰动起始时刻后的一个工频周期电压实时有效值，即：

式中：u

当满足U

其中，U

优选地，k

优选地，根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量的步骤包括：

计算扰动起始时刻后一工频周期与扰动起始时刻前一工频周期的电压相对增量，所述电压相对增量的计算公式为：

式中：u

计算扰动起始时刻后一工频周期与扰动起始时刻前一工频周期的电流相对增量，所述电流相对增量的计算公式为：

式中：i

计算扰动起始时刻后一工频周期与扰动起始时刻前一工频周期的功率相对增量，所述功率相对增量的计算公式为：

式中：u

另一方面，本发明还提供一种电压暂降的诊断系统，所述诊断系统包括：

电气信号获取模块，用于获取电源侧的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；

扰动起始时刻获取模块，用于根据所述电气信号获取电压暂降的扰动起始时刻；

电气量与电气增量获取模块，用于根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量，所述电气增量包括电压相对增量、电流相对增量、以及功率相对增量；

诊断模块，用于根据所述电气增量与预设融合判据诊断电压暂降的原因，所述预设融合判据包括电压判据、电流判据、以及功率判据。

优选地，所述预设融合判据包括：若同时满足电压判据、电流判据、以及功率判据，则判定为负荷侧引起的电压暂降；否则，判定为电源侧引起的电压暂降。

优选地，所述电压判据包括：扰动起始时刻前后电压相对增量大于等于电压增量阈值，并且，扰动起始时刻后电压值小于等于电压阈值；或者，扰动起始时刻前后电压相对增量大于等于电压增量阈值，并且，扰动起始时刻后电压值连续多个周期小于等于电压阈值。

优选地，所述电流判据包括：扰动起始时刻前后电流相对增量值大于等于电流增量阈值，并且，扰动起始时刻后电流大于等于电流阈值；或者，扰动起始时刻前后电流相对增量值大于等于电流增量阈值，并且，扰动起始时刻后电流连续多个周期大于等于电流阈值。

优选地，所述功率判据包括：扰动起始时刻前后的功率相对增量小于等于第一功率增量阈值；扰动起始时刻后功率增量基本保持平稳，或者，扰动起始时刻后连续多个周期功率增量基本保持平稳。

优选地，所述扰动起始时刻获取模块，用于：

对所述电气信号采用等间隔采样，当电气采样信号满足第一扰动判据时，则确定第k个采样点为扰动起始时刻；

所述第一扰动判据，为：

|2F

式中：F

优选地，所述扰动起始时刻获取模块，用于：

所述确定第k个采样点为扰动起始时刻之后，判断电气变化增量是否满足第二扰动判据，若满足，则核定第k个采样点为扰动起始时刻；

所述第二扰动判据，为：

|F

式中：F

优选地，所述电气量与电气增量获取模块，用于：

计算扰动起始时刻后的一个工频周期电压实时有效值，即：

式中：u

当满足U

其中，U

优选地，k

优选地，所述电气量与电气增量获取模块，用于：

计算扰动起始时刻后一工频周期与扰动起始时刻前一工频周期的电压相对增量，所述电压相对增量的计算公式为：

式中：u

计算扰动起始时刻后一工频周期与扰动起始时刻前一工频周期的电流相对增量，所述电流相对增量的计算公式为：

式中：i

计算扰动起始时刻后一工频周期与扰动起始时刻前一工频周期的功率相对增量，所述功率相对增量的计算公式为：

式中：u

另一方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现前述的电压暂降的诊断方法的步骤。

另一方面，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述的电压暂降的诊断方法的步骤。

本发明的积极进步效果在于：根据电源侧中电压、电流、功率各相对增量的变化情况构成融合判据，可以快速的识别出电压暂降是由电源侧引起还是负荷侧引起的，可为电压暂降后的补偿方式提供理论支持。

附图说明

图1为本发明实施例1的电压暂降的诊断方法的流程图；

图2为本发明实施例1中的步骤S2的流程图；

图3为本发明实施例2的电压暂降的诊断系统的结构框图；

图4为本发明实施例3的电子设备的结构框图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

需要说明的是，本发明下述实施例中的“大于等于(≥)”应当理解为“大于或等于”的关系，本发明下述实施例中的“小于等于(≤)”应当理解为“小于或等于”的关系。

实施例1

本实施例提供一种电压暂降的诊断方法，如图1所示，所述诊断方法可以包括如下步骤：

步骤S1：获取电源侧的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；

步骤S2：根据所述电气信号获取电压暂降的扰动起始时刻；

步骤S3：根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量，所述电气增量包括电压相对增量、电流相对增量、以及功率相对增量；

步骤S4：根据所述电气增量与预设融合判据诊断电压暂降的原因，所述预设融合判据包括电压判据、电流判据、以及功率判据。

本实施例中，按照供电电源、供电母线、供电支路的供电方式，即设在供电回路中设有总电源，总电源通过出口开关，接到供电母线上，供电母线上经过支路开关接有不同出线的负荷用户；对出口开关上的电压和总电流信号设置电压互感器和电流互感器，进行电压、电流信号的转换并进入测量设备，在测量设备中进行等间隔采样并存储，然后根据出口开关中电压、电流、功率各相对增量的变化情况构成融合判据，以诊断出当母线电压暂降时，是由电源侧原由引起还是由于各负荷支路原因引起，进行归类划分，为电压暂降后的补偿提供支持。

本实施例中，在执行步骤S1时，获取电源侧的电气信号，即获取出口开关上的电压和总电流信号。

本实施例中，参考图2，在执行步骤S2时，包括：

步骤S21：判断电气信号是否满足第一扰动判据，若满足第一扰动判据，则确定扰动起始时刻；

对出口开关的电气信号采用等间隔采样，当实时电气采样信号满足扰动判据(1)式时，标记为电气采样信号有扰动发生，即：

|2F

式中：F

步骤S22：判断电气信号的相对变化增量是否满足第二扰动判据，若满足第二扰动判据，则核定扰动起始时刻；

找出扰动开始点后，对扰动情况进一步采用电气采样值相对变化增量来核定；采样值相对变化增量是指第n个采样周期某k点采样值与上一个(n-1)周期同一个采样值k点之间的相对差值，当电气变化增量大于增量定值时，可以确定扰动的真实发生，即：

|F

式中0.1＜k

本实施例中，步骤S2中的电气信号可以为电压信号、也可以为电流信号，也就是说，电压、电流信号都可以用来确定、核定是否发生了扰动。

本实施例中，在执行步骤S3时，包括：

确定了信号扰动的起始位置，就可以进一步对扰动信号的特征进行计算，扰动信号的电压实时有效值计算采用均方根值计算，计算窗口宽度为一个工频周期，即：

相对增量计算采用两个工频周期，为第n个采样周期计算的有效值减去第n-1个采样周期计算的有效值，电压增量计算公式为：

K每个工频周期的采样点数；按(4)式计算，每新增加一个采样点数据，计算窗口平移一次，去掉最前面一个采样点数据，可以认定为另一个新的采样周期数据，计算一次，窗口数据连续递推计算，形成连续的相邻两周的电压增量变化曲线；

电流的实时有效值计算也采用均方根值计算，窗口平移式，与电压计算窗口同步，形成电流增量曲线，电流增量计算式为：

对应电压、电流变化增量，实时功率变化增量为：

与电压电流有效值计算采用的窗口平移方式同步，每采样一个点，窗口平移一次，计算一次，形成连续的相邻两周的实时有功功率增量变化曲线；

确定扰动点后，先按照(3)式计算扰动点前一周(工频自然周期)的电压有效值并记录作为初步判定电压暂降扰动后的前记录值，然后再按照(3)式计算扰动点后的一个工频周期电压值，当计算的电压满足(7)式时，认为电压暂降已经真实发生，记录该电压暂降计算时刻的采样点，并以此为界进行增量的具体计算；

U

U

本实施例中，在执行步骤S4时，包括：

对各电气增量进行融合判定，形成电压暂降是电源侧引起还是负荷侧引起的融合判据：即当扰动前后电压相对增量大于等于电压增量阈值，扰动后电压值小于等于(或连续多个周期小于等于)电压阈值，扰动前后电流相对增量值大于等于电流增量阈值，扰动后电流大于等于(或连续多个周期大于等于)电流阈值，扰动前功率和扰动后功率相对增量小于等于第一功率增量阈值，且后续功率增量(或连续多个周期功率增量)基本保持平稳时，认定为负荷侧引起的电压暂降,即在确定电压暂降的扰动点后同时满足(8)、(9)、(10)融合判定式，判定为负荷侧引起的电压暂降；否则认定为电源侧引起的电压暂降。

ΔU

ΔI

ΔP

式中：k

当扰动前后电压相对增量大于电压增量阈值，扰动后电压低于电压阈值；扰动前后电流相对增量不大于电流增量阈值，扰动后电流小于电流阈值，扰动前功率和扰动后功率相对增量突变，大于第一功率增量阈值，扰动后功率急速降低小于功率阈值，且后续功率增量几乎不变，认定为电源侧引起的电压暂降。

进一步地，本实施例中，设置归类结果标志，记录电压暂降时测量数据。

进一步地，本实施例中，运行前各定值参量设置，根据实际电源功率、母线电压、电源负荷概况，参考各公式中k系数值取值范围，进行整体设定。

本发明提供的电压暂降的诊断方法，根据出口开关中电压、电流、功率各相对增量的变化情况构成融合判据，以诊断出当母线电压暂降时，是由电源侧原由引起还是由于各负荷支路原因引起，进行归类划分，为电压暂降后的补偿提供支持。

实施例2

本实施例提供一种本实施例提供一种电压暂降的诊断系统1，如图3所示，所述诊断系统可以包括：

电气信号获取模块11，用于获取电源侧的电气信号，所述电气信号包括电流信号及电压信号；

扰动起始时刻获取模块12，用于根据所述电气信号获取电压暂降的扰动起始时刻；

电气量与电气增量获取模块13，用于根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量，所述电气增量包括电压相对增量、电流相对增量、以及功率相对增量；

诊断模块14，用于根据所述电气增量与预设融合判据诊断电压暂降的原因，所述预设融合判据包括电压判据、电流判据、以及功率判据。

本实施例中，电气信号获取模块，用于获取电源侧的电气信号，可以是获取出口开关上的电压和总电流信号。

本实施例中，扰动起始时刻获取模块，用于根据所述电气信号获取电压暂降的扰动起始时刻，具体的包括：

1、出口开关电压暂降扰动起始时刻及扰动过程判定

对出口开关的电气信号采用等间隔采样，当实时电气采样信号满足扰动判据(11)式时，标记为电气采样信号有扰动发生，即：

|2F

式中：F

2、电压暂降扰动起始时刻及扰动过程核定

找出扰动开始点后，对扰动情况进一步采用电气采样值相对变化增量来核定；采样值相对变化增量是指第n个采样周期某k点采样值与上一个(n-1)周期同一个采样值k点之间的相对差值，当电气变化增量大于增量定值时，可以确定扰动的真实发生，即：

|F

式中0.1＜k

本实施例中，获取电压暂降的扰动起始时刻所用的电气信号可以为电压信号、也可以为电流信号，也就是说，电压、电流信号都可以用来判定、核定是否发生了扰动。

本实施例中，电气量与电气增量获取模块，用于根据所述扰动起始时刻获取扰动起始时刻前后的电气增量，所述电气增量包括电压相对增量、电流相对增量、以及功率相对增量，具体地包括：

确定了信号扰动的起始位置，就可以进一步对扰动信号的特征进行计算，扰动信号的电压实时有效值计算采用均方根值计算，计算窗口宽度为一个工频周期，即：

相对增量计算采用两个工频周期，为第n个采样周期计算的有效值减去第n-1个采样周期计算的有效值，电压增量计算公式为：

K每个工频周期的采样点数；按(14)式计算，每新增加一个采样点数据，计算窗口平移一次，去掉最前面一个采样点数据，可以认定为另一个新的采样周期数据，计算一次，窗口数据连续递推计算，形成连续的相邻两周的电压增量变化曲线；

电流的实时有效值计算也采用均方根值计算，窗口平移式，与电压计算窗口同步，形成电流增量曲线，电流增量计算式为：

对应电压、电流变化增量，实时功率变化增量为：

与电压电流有效值计算采用的窗口平移方式同步，每采样一个点，窗口平移一次，计算一次，形成连续的相邻两周的实时有功功率增量变化曲线；

确定扰动点后，先按照(13)式计算扰动点前一周(工频自然周期)的电压有效值并记录作为初步判定电压暂降扰动后的前记录值，然后再按照(13)式计算扰动点后的一个工频周期电压值，当计算的电压满足(17)式时，认为电压暂降已经真实发生，记录该电压暂降计算时刻的采样点，并以此为界进行增量的具体计算；

U

U

本实施例中，诊断模块，用于根据所述电气增量与预设融合判据诊断电压暂降的原因，所述预设融合判据包括电压判据、电流判据、以及功率判据，具体地包括：

对各电气增量进行融合判定，形成电压暂降是电源侧引起还是负荷侧引起的融合判据：即当扰动前后电压相对增量大于等于电压增量阈值，扰动后电压值小于等于(或连续多个周期小于等于)电压阈值，扰动前后电流相对增量值大于等于电流增量阈值，扰动后电流大于等于(或连续多个周期大于等于)电流阈值，扰动前功率和扰动后功率相对增量小于等于第一功率增量阈值，且后续功率增量(或连续多个周期功率增量)基本保持平稳时，认定为负荷侧引起的电压暂降,即在确定电压暂降的扰动点后同时满足(18)、(19)、(20)融合判定式，判定为负荷侧引起的电压暂降。

ΔU

ΔI

ΔP

式中：k

当扰动前后电压相对增量大于电压增量阈值，扰动后电压低于电压阈值；扰动前后电流相对增量不大于电流增量阈值，扰动后电流小于电流阈值，扰动前功率和扰动后功率相对增量突变，大于第一功率增量阈值，扰动后功率急速降低小于功率阈值，且后续功率增量几乎不变，认定为电源侧引起的电压暂降。

进一步地，本实施例中，设置归类结果标志，记录电压暂降时测量数据。

进一步地，本实施例中，运行前各定值参量设置，根据实际电源功率、母线电压、电源负荷概况，参考各公式中k系数值取值范围，进行整体设定。

本发明提供的电压暂降的诊断系统，根据出口开关中电压、电流、功率各相对增量的变化情况构成融合判据，以诊断出当母线电压暂降时，是由电源侧原由引起还是由于各负荷支路原因引起，进行归类划分，为电压暂降后的补偿提供支持。

实施例3

本发明还提供一种电子设备，如图4所示，所述电子设备可以包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现前述实施例1中的电压暂降的诊断方法的步骤。

可以理解的是，图4所示的电子设备仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图4所示，电子设备2可以以通用计算设备的形式表现，例如：其可以为服务器设备。电子设备2的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器3、上述至少一个存储器4、连接不同系统组件(包括存储器4和处理器3)的总线5。

所述总线5可以包括数据总线、地址总线和控制总线。

所述存储器4可以包括易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)41和/或高速缓存存储器42，还可以进一步包括只读存储器(ROM)43。

所述存储器4还可以包括具有一组(至少一个)程序模块44的程序工具45(或实用工具)，这样的程序模块44包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

所述处理器3通过运行存储在所述存储器4中的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如本发明前述实施例1中的电压暂降的的诊断方法的步骤。

所述电子设备2也可以与一个或多个外部设备6(例如键盘、指向设备等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口7进行。并且，模型生成的电子设备2还可以通过网络适配器8与一个或者多个网络(例如局域网LAN，广域网WAN和/或公共网络)通信。

如图4所示，网络适配器8可以通过总线5与模型生成的电子设备2的其它模块通信。本领域技术人员应当明白，尽管图中未示出，可以结合模型生成的电子设备2使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID(磁盘阵列)系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

需要说明的是，尽管在上文详细描述中提及了电子设备的若干单元/模块或子单元/模块，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元/模块的特征和功能可以在一个单元/模块中具体化。反之，上文描述的一个单元/模块的特征和功能可以进一步划分为由多个单元/模块来具体化。

实施例4

本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时实现前述实施例1中的电压暂降的的诊断方法的步骤。

其中，计算机可读存储介质可以采用的更具体方式可以包括但不限于：便携式盘、硬盘、随机存取存储器、只读存储器、可擦拭可编程只读存储器、光存储器件、磁存储器件或上述的任意合适的组合。

在可能的实施方式中，本发明还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在终端设备上运行时，程序代码用于使终端设备执行实现前述实施例1中的电压暂降的的诊断方法的步骤。

其中，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明的程序代码，程序代码可以完全地在用户设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户设备上部分在远程设备上执行或完全在远程设备上执行。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。