[发明专利]一种电网电压暂降故障信号检测方法及系统

说明书

本发明涉及一种电网电压暂降故障信号检测方法及系统，获取电压信号并确定所述电压信号第一设定点处的电压幅值；确定所述电压信号上一周期中与所述第一设定点处的电压幅值相同的点为第二设定点；根据所述第二设定点对所述电压信号进行扩充，得到扩充后的电压信号；对所述扩充后的电压信号进行经验模态分解和重构，得到重构后的电压信号；对所述重构后的电压信号进行希尔伯特变化，确定基频分量的电压幅值；判断所述基频分量的电压幅值是否小于设定值，若是，则确定发生电压暂降；若否，返回步骤“获取电压信号并确定所述电压信号第一设定点处的电压幅值”。本发明能够实现对电压信号进行快速准确的分解。

技术领域

本发明涉及电网电压暂降检测领域，特别是涉及一种电网电压暂降故障信号检测方法及系统。

背景技术

随着计算机和数字技术、智能控制技术、精密加工制造技术及相关产业的迅猛发展，电网中出现了越来越多的敏感负载，使得电能质量问题的重要性日益凸显。在各类电能质量问题的统计中，电压暂降是发生频率最高、影响最为严重的，监测数据表明，80％以上的电能质量问题都是由电压暂降引起的，电压暂降已成为现代工业用户面临的主要电能质量问题，与其他电能质量干扰相比，它们具有更高的经济影响。

作为解决电压暂降问题常见的补偿设备，动态电压恢复器(DVR)、不间断电源(UPS)等都在工业中有着广泛的应用。由于在电网中存在着不同的谐波条件，会影响对电压暂降的信号特征量的提取，为使DVR等补偿设备实现对不同敏感度负荷的有效补偿，首先需要先采用有效方法从电网电压中快速精确地提取电压暂降的特征量，然后根据电压暂降的特征量对电网电压施加补偿量，电网电压暂降检测的速度和精度决定了DVR等补偿设备对不同敏感负荷的补偿效果。因此，对电压信号的实时检测是一个十分关键的部分，这需要一个快速有效的信号处理工具来从电压信号中提取有用的信息。

为实现电压暂降特征量提取，常用瞬时电压dq分解法、αβ变换法等，其中：

(1)瞬时电压dq分解法有一定的延时，实时性较差；

(2)αβ变换法容易引起短时扰动，同样实时性较差。

有许多检测方法都是利用采样电压幅值降低或是相位跳变的特征从而判断是否发生暂降，显而易见这些方法都是无法避免掉谐波的干扰，而且这类方法一般时效性比较差，不能实时、有效的对含谐波的电压信号进行有效特征量的提取，从而可能导致延时。

有许多信号处理工具可以用于自动异常检测和电压信号的特征提取，常见的信号分析方法有快速傅立叶变换(FFT)和小波变换(WT)等：

(1)快速傅里叶变换是基于数据线性和平稳假设，而且有频谱泄漏和时间信息丢失等缺点；

(2)小波变换虽然可以为所有信号尺度提供统一的分辨率，但是如何选择合适的母小波和分解层数是很困难且主观的，小波变换的另一个不足是它的非自适应性。

在众多分析方法中，信号的自适应处理是一个热门研究方向。经验模态分解(EMD)是一种多分辨率、自适应的时频域分析工具，已经被证明是一种十分有效的电压信号分解和分析工具。

经验模态分解(EMD)常用于电压信号监测设备中，但却几乎没有被应用于实时检测领域，最主要的原因在于经验模态分解(EMD)的分解结果取决于极值点的配置，且分解过程十分依赖于电压信号的长度，然而在实时检测故障时，无法获取到足够长度的信号，再加上EMD本身便会因为端点效应而导致提取出的信号在端点处数据发散，便可能会出现无法分解出故障信号或误分解的情形出现。

在以往，经验模态分解(EMD)不能用于信号长度较短的电压信号分解并提取相关特征信息，而为了克服端点效应常用的极值点延拓法对电压信号来说不适用，极有可能造成错误的分解结果从而导致误判。

因此，亟需一种将经验模态分解应用于实时电压分解中的方法，以实现快速准确分解电压信号。

发明内容