基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法

摘要

本发明提供的基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法，包括频率跟踪算法实时计算马达母线电压的衰减频率值，通过实时计算的马达母线电压频率值，采用整周期的递推DFT算法计算备用电源电压及马达母线电压的相角，由于整周期递推DFT算法计算的正弦量的相角具有保持为其初相角不变的特性，备用电源电压及马达母线电压的实时相角差需经过校正即计算补偿相角差才能得到准确的相角差，该相角差准确反映了备用电源电压相量与马达母线电压相量之间的相位关系，可为判断是否实施电源的快速切换提供依据。本发明能够使马达母线实现电源快速切换方式拥有更强的准确性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统自动装置领域, 具体地，涉及一种基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法。

背景技术

工业企业由于外部电网或内部供电网络故障或异常,造成生产装置非计划停工、供电电压大幅波动或短时断电，这种俗称“晃电”的情况屡见不鲜。目前工业企业解决供电可靠性的主要办法是一次系统采用双路或多路供电,再辅以二次系统采用电源快速切换装置快切实现电源的快速切换。快切的基本原理是根据电动机母线残压的变化，使备用电源断路器迅速合闸,并使电动机和系统所受冲击在可承受范围内。

快切装置的切换电源方法有快速切换、同期捕捉切换以及残压切换。

实现快速切换的条件为马达母线和备用电源频差小于“快速切换频差”且马达母线和备用电源电源相角差小于“快速切换相角差”。满足上述条件既可以实现快速切换,快速切换是速度最快的合闸方式。

当快速切换不成功时,同期捕捉切换是一种最佳的后备切换方式, 实现同期捕捉切换的条件为备用电源合上时，马达母线和备用电源相角差小于“同期捕捉切换相角差”。

因而，快速准确地计算马达母线和备用电源之间的相角差，是实现快速切换和同期捕捉切换的前提。

随着当今工业企业对供电可靠性及电网故障后快速恢复供电的要求越来越高，对快切装置实现电源快速切换和同期捕捉切换也会有更高的要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法。

根据本发明提供的基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法，包括如下步骤：

步骤S1：用前置滤波滤除马达母线电压信号噪声。

步骤S2：采样频率为

步骤S3：备用电源电压频率为工频频率常数

步骤S4：计算马达母线电压及备用电源电压相角，并求得相角差△

步骤S5：计算马达母线电压与备用电源电压间补偿相角差△

步骤S6：将得到的△

优选地，在步骤S2中通过频率跟踪算法实时地计算马达母线电压信号的衰减频率

优选地，在步骤S3中通过整周期递推DFT算法来计算马达母线电压相量与备用电源电压相量的实部及虚部。

优选地，在步骤S4中计算马达母线电压与备用电源电压的相角及相角差△

优选地，在步骤S5中，计算马达母线电压与备用电源电压间补偿相角差△

优选地，在步骤S6中，准确计算马达母线电压与备用电源电压间的相角差△

优选地，所述频率跟踪算法实时地计算马达母线电压信号的周期及衰减频率的算法为：

v

v

衰减频率为：

优选地，所述整周期递推DFT计算马达母线电压相量的实部及虚部的算法为：

N’—马达母线电压整周期样本数；

所述备用电源电压相量的实部及虚部算法为：

优选地，所述马达母线电压相角为：

所述备用电源电压的相角为：

所述马达母线电压与备用电源电压的相角差为：

优选地，所述马达母线电压与备用电源电压间补偿相角差为：

其中t为时间。

优选地，所述马达母线电压与备用电源电压间的准确相角差为：

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的利用频率跟踪算法实时计算马达母线电压信号的周期及衰减频率值，从而实现用整周期递推DFT算法分别计算马达母线及备用电源母线的电压相角。另外，利用整周期递推DFT算法计算的正弦量的相角具有保持为其初相角不变的特性，这样需根据实时计算所得的马达母线电压信号的周期及衰减频率值，来计算马达母线及备用电源的实时相角差的补偿值，极大提高了该相角差的计算精度，可为判断是否实施电源的快速切换及同期捕捉切换提供依据。本发明能够使马达母线实现电源快速切换及同期捕捉切换方式拥有更强的准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法所用的备用电源电压信号及马达母线电压信号产生图，其中

图2为本发明中的马达母线电压信号频率产生图；

图3为本发明中的马达母线电压信号频率波形图，其频率衰减率为25Hz/s；

图4为本发明中相角差计算的仿真图，Aux souce 为备用电源电压信号

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的基于递推DFT的电源快切装置相角差精确计算方法，包括如下步骤：

步骤S1：用前置滤波滤除马达母线电压信号噪声。

步骤S2：采样频率为

步骤S3：备用电源电压频率为工频频率常数

步骤S4：计算马达母线电压与备用电源电压相角，并求得相角差△

步骤S5：计算马达母线电压与备用电源电压间补偿相角差△

步骤S6：将得到的

在本实施例中，所述的马达母线电压考虑了幅值及频率的衰减，图1至2为本发明中的马达母线电压信号发生图及其频率幅值发生图。图1的马达母线电压信号发生图中的e

图4为本发明中相角差计算的仿真图，在0.1秒之前备用电源电压信号及马达母线电压信号幅值及相角相同； 0.1秒之后马达母线电压信号幅值衰减率为e

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。