基于曲線模糊辨識的電壓閃變檢測方法

本文將介紹一種使用模糊辨識方法的閃變計算方法。建立了一個簡單、可溯源的數學模型，利用砂礫統計理論，得出瞬時閃變計算統計周期內閃變值的計算模型；通過matlab分析得出波動頻數值、瞬時閃變分布圖。

【關鍵詞】模糊辨識 閃變 計算方法

本方法主要是對電壓有效值包絡線進行分析，引入曲線模糊辨識技術，確定了一個模糊辨識計算方法和辨識函數，結合辨識段數據的極值查找，確定變化量和相應的頻數，直接溯源到周期性矩形（或階躍波）電壓變動的單位閃變（PST=1）曲線描述上。

1 電壓數據中提取調制信號處理

對于數字處理流程，相對50hz的信號頻率，對每個周波內的采樣數據個數是一個已知的定數。在測量中通常會使用鎖相技術來保證每一個周波內得到穩定的采樣點數N。后續處可以參考采樣點數進行處理。設電壓中的調制信號函數為f（t）。

由于三角函數的正交性，對（2）式數據序列逐點在每一個周波內做N個點的平均值陷波計算，濾除工頻信號及其所有的倍頻信號，將cos項完全濾除，序列做整個數據序列的平均值，得到。對式中序列做逐點開方，并減去1，就可以得到產生波動的電壓調制信號f（t）。

2 波動峰值辨識

閃變標準中，要求30mS內的變化不計為波動，同方向的變化也只計為一次變化，所以辨識需要靈敏有效和合適的分辨時間寬度。由于閃變的一般信號最高頻率為25hz，而預處理后的數據相當于100hz的數據，每個點占有10mS，做下函數定義：fs{i}={-2，-1， 0， 1， 2}。辨識函數的帶寬約在30hz左右，滿足模糊辨識要求與標準的要求。

2.1 閃變參數量的查找計算

由包絡線數據Ux[i]的第1個數據開始，做下計算Dn為辨識值。

f（t）該段趨勢斜率大于0時，Dn為正；趨勢斜率小于0時，Dn為負。當辨識值Dn每發生一次符號變化時，從i點開始的5個f（i）數據段內找到一個極值；Dn由正變為負時，找最大值；Dn由負變正時找最小值。同時記錄出現最大值和最小值時對應的時刻（或i值）。相鄰兩個最大值和最小值的差的絕對值的百分比記為波動變化量Bn（k）；相鄰2個極值點（最大值和最小值）之間對應的點間隔乘以0.01秒， 等于兩個點對應ik和ik+1的時差dt，將dt換算成頻數fk（k）。

2.2 溯源計算

對應閃動頻數fk（k），周期性矩形（或階躍波）電壓變動的單位閃變（PST=1）曲線對應的數據表格，得到瞬時頻數fk（k）對應的瞬時閃變值Pst=1的變動值d%，則瞬時閃變值

。如圖1所示。

2.3 測量周期內瞬時閃變值的砂礫統計計算

在Pst[k]中找到最大值，Pst_max；

按Pst_max分成200級，做Pst[k] =INT（ Pst[k]*200 / Pst_max ） INT為取整數運算，將Pst[k]中值為I 的個數放在ZF[I]中，其中I = {0，200}。

參考砂礫統計方法，直接剔除掉不屬于砂礫的泥土和大石塊，以單體質量I乘以數量ZF[I]的累加，再除以總數量的方式來標度。此方法與正態分布做剔除3σ外數據后的平均值分析相同。

3 波動頻數與瞬時閃變分布密度

此方法同時還可以得到波動頻數sgmNum和瞬時閃變分布密度直方圖。有效信息量遠大于單純的閃變計算值描述。對一組測量周期為2分鐘的電壓波動實測數據進行matlab程序模擬計算，已知Pst=1，波動頻數分別為39和1620，計算結果見圖2，其x坐標為瞬時閃變值與最大值之比后乘以200，用坐標為測量周期內的波動頻數。

其中波動頻數較高的圖形中，分布范圍較大，是因為1620次/分鐘 對應頻率為13.5hz，相對10mS的數據周期為非整數周期，每個周波只有7個點描述，查找峰值點的偏差就要大一些，同時dt的密度分析也要粗糙些，所以分布范圍要大一些。單一頻率調制下的分布類似正態分布。

大部分數據集中在直方圖中較低的位置上，（在左側），極少數部分在右側，表明閃變源為標準中定義的熔化期不重疊的電弧爐負載；如果主要的數據集中分布在較大閃變的位置，（在右側），則表明閃變源為標準中定義的同時發生重疊率很高的波動負載；如果數據在整個范圍內比較平均，則可以認為是表明閃變源為標準中定義的同時發生的可能性很小的負載；如果數據集中在2-3個位置附近，則表明閃變源為數個重點波動負載。從這個分布密度圖可以看出閃變誘發原因，相對一個Pst值的標定，這種表達方式更科學、對我們進行波動源的查找更有價值。

4 結論

波動和閃變是相輔相成的，閃變的計算不能為計算而計算，更應該與波動的分析相呼應，給出更多的信息。本文所推薦的模糊辨識方法，在得到調制波形后，直接查找峰值和波動頻數，溯源到GB12326-2008中周期性矩形（或階躍波）電壓變動的單位閃變（PST=1）曲線對應的數據表格，計算瞬時閃變值并按我們所熟悉的統計方法統計，給出更多的有關波動的信息。計算量小，有效數據量大，將閃變與波動以及標準溯源有機結合，方法更科學。

參考文獻

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[2]馬永強，張有玉，武劍.IEC閃變儀對間諧波引起的電壓閃變測量誤差的分析[J].電力系統保護與控制，2010，38（01）：23-27.

[3]GB/T 12326-2008電能質量[S].電壓波動和閃變，2008.

[4]DL/T 1198-2013[S].電力系統電能質量技術管理規定，2013.

作者簡介

韓雄輝（1982-），男，廣東省梅州市人。碩士學位。現為廣東電網有限責任公司梅州供電局工程師，主要從事供電可靠性積及電能質量管理工作。

作者單位

廣東電網有限責任公司梅州供電局 廣東省梅州市 514000