本文將介紹一種使用模糊辨識(shí)方法的閃變計(jì)算方法。建立了一個(gè)簡(jiǎn)單、可溯源的數(shù)學(xué)模型，利用砂礫統(tǒng)計(jì)理論，得出瞬時(shí)閃變計(jì)算統(tǒng)計(jì)周期內(nèi)閃變值的計(jì)算模型；通過(guò)matlab分析得出波動(dòng)頻數(shù)值、瞬時(shí)閃變分布圖。

【關(guān)鍵詞】模糊辨識(shí) 閃變 計(jì)算方法

本方法主要是對(duì)電壓有效值包絡(luò)線進(jìn)行分析，引入曲線模糊辨識(shí)技術(shù)，確定了一個(gè)模糊辨識(shí)計(jì)算方法和辨識(shí)函數(shù)，結(jié)合辨識(shí)段數(shù)據(jù)的極值查找，確定變化量和相應(yīng)的頻數(shù)，直接溯源到周期性矩形（或階躍波）電壓變動(dòng)的單位閃變（PST=1）曲線描述上。

1 電壓數(shù)據(jù)中提取調(diào)制信號(hào)處理

對(duì)于數(shù)字處理流程，相對(duì)50hz的信號(hào)頻率，對(duì)每個(gè)周波內(nèi)的采樣數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)是一個(gè)已知的定數(shù)。在測(cè)量中通常會(huì)使用鎖相技術(shù)來(lái)保證每一個(gè)周波內(nèi)得到穩(wěn)定的采樣點(diǎn)數(shù)N。后續(xù)處可以參考采樣點(diǎn)數(shù)進(jìn)行處理。設(shè)電壓中的調(diào)制信號(hào)函數(shù)為f（t）。

由于三角函數(shù)的正交性，對(duì)（2）式數(shù)據(jù)序列逐點(diǎn)在每一個(gè)周波內(nèi)做N個(gè)點(diǎn)的平均值陷波計(jì)算，濾除工頻信號(hào)及其所有的倍頻信號(hào)，將cos項(xiàng)完全濾除，序列做整個(gè)數(shù)據(jù)序列的平均值，得到。對(duì)式中序列做逐點(diǎn)開(kāi)方，并減去1，就可以得到產(chǎn)生波動(dòng)的電壓調(diào)制信號(hào)f（t）。

2 波動(dòng)峰值辨識(shí)

閃變標(biāo)準(zhǔn)中，要求30mS內(nèi)的變化不計(jì)為波動(dòng)，同方向的變化也只計(jì)為一次變化，所以辨識(shí)需要靈敏有效和合適的分辨時(shí)間寬度。由于閃變的一般信號(hào)最高頻率為25hz，而預(yù)處理后的數(shù)據(jù)相當(dāng)于100hz的數(shù)據(jù)，每個(gè)點(diǎn)占有10mS，做下函數(shù)定義：fs{i}={-2，-1， 0， 1， 2}。辨識(shí)函數(shù)的帶寬約在30hz左右，滿足模糊辨識(shí)要求與標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.1 閃變參數(shù)量的查找計(jì)算

由包絡(luò)線數(shù)據(jù)Ux[i]的第1個(gè)數(shù)據(jù)開(kāi)始，做下計(jì)算Dn為辨識(shí)值。

f（t）該段趨勢(shì)斜率大于0時(shí)，Dn為正；趨勢(shì)斜率小于0時(shí)，Dn為負(fù)。當(dāng)辨識(shí)值Dn每發(fā)生一次符號(hào)變化時(shí)，從i點(diǎn)開(kāi)始的5個(gè)f（i）數(shù)據(jù)段內(nèi)找到一個(gè)極值；Dn由正變?yōu)樨?fù)時(shí)，找最大值；Dn由負(fù)變正時(shí)找最小值。同時(shí)記錄出現(xiàn)最大值和最小值時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（或i值）。相鄰兩個(gè)最大值和最小值的差的絕對(duì)值的百分比記為波動(dòng)變化量Bn（k）；相鄰2個(gè)極值點(diǎn)（最大值和最小值）之間對(duì)應(yīng)的點(diǎn)間隔乘以0.01秒， 等于兩個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)ik和ik+1的時(shí)差dt，將dt換算成頻數(shù)fk（k）。

2.2 溯源計(jì)算

對(duì)應(yīng)閃動(dòng)頻數(shù)fk（k），周期性矩形（或階躍波）電壓變動(dòng)的單位閃變（PST=1）曲線對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表格，得到瞬時(shí)頻數(shù)fk（k）對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)閃變值Pst=1的變動(dòng)值d%，則瞬時(shí)閃變值

。如圖1所示。

2.3 測(cè)量周期內(nèi)瞬時(shí)閃變值的砂礫統(tǒng)計(jì)計(jì)算

在Pst[k]中找到最大值，Pst_max；

按Pst_max分成200級(jí)，做Pst[k] =INT（ Pst[k]*200 / Pst_max ） INT為取整數(shù)運(yùn)算，將Pst[k]中值為I 的個(gè)數(shù)放在ZF[I]中，其中I = {0，200}。

參考砂礫統(tǒng)計(jì)方法，直接剔除掉不屬于砂礫的泥土和大石塊，以單體質(zhì)量I乘以數(shù)量ZF[I]的累加，再除以總數(shù)量的方式來(lái)標(biāo)度。此方法與正態(tài)分布做剔除3σ外數(shù)據(jù)后的平均值分析相同。

3 波動(dòng)頻數(shù)與瞬時(shí)閃變分布密度

此方法同時(shí)還可以得到波動(dòng)頻數(shù)sgmNum和瞬時(shí)閃變分布密度直方圖。有效信息量遠(yuǎn)大于單純的閃變計(jì)算值描述。對(duì)一組測(cè)量周期為2分鐘的電壓波動(dòng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行matlab程序模擬計(jì)算，已知Pst=1，波動(dòng)頻數(shù)分別為39和1620，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖2，其x坐標(biāo)為瞬時(shí)閃變值與最大值之比后乘以200，用坐標(biāo)為測(cè)量周期內(nèi)的波動(dòng)頻數(shù)。

其中波動(dòng)頻數(shù)較高的圖形中，分布范圍較大，是因?yàn)?620次/分鐘 對(duì)應(yīng)頻率為13.5hz，相對(duì)10mS的數(shù)據(jù)周期為非整數(shù)周期，每個(gè)周波只有7個(gè)點(diǎn)描述，查找峰值點(diǎn)的偏差就要大一些，同時(shí)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(diào)制下的分布類似正態(tài)分布。

大部分?jǐn)?shù)據(jù)集中在直方圖中較低的位置上，（在左側(cè)），極少數(shù)部分在右側(cè)，表明閃變?cè)礊闃?biāo)準(zhǔn)中定義的熔化期不重疊的電弧爐負(fù)載；如果主要的數(shù)據(jù)集中分布在較大閃變的位置，（在右側(cè)），則表明閃變?cè)礊闃?biāo)準(zhǔn)中定義的同時(shí)發(fā)生重疊率很高的波動(dòng)負(fù)載；如果數(shù)據(jù)在整個(gè)范圍內(nèi)比較平均，則可以認(rèn)為是表明閃變?cè)礊闃?biāo)準(zhǔn)中定義的同時(shí)發(fā)生的可能性很小的負(fù)載；如果數(shù)據(jù)集中在2-3個(gè)位置附近，則表明閃變?cè)礊閿?shù)個(gè)重點(diǎn)波動(dòng)負(fù)載。從這個(gè)分布密度圖可以看出閃變誘發(fā)原因，相對(duì)一個(gè)Pst值的標(biāo)定，這種表達(dá)方式更科學(xué)、對(duì)我們進(jìn)行波動(dòng)源的查找更有價(jià)值。

4 結(jié)論

波動(dòng)和閃變是相輔相成的，閃變的計(jì)算不能為計(jì)算而計(jì)算，更應(yīng)該與波動(dòng)的分析相呼應(yīng)，給出更多的信息。本文所推薦的模糊辨識(shí)方法，在得到調(diào)制波形后，直接查找峰值和波動(dòng)頻數(shù)，溯源到GB12326-2008中周期性矩形（或階躍波）電壓變動(dòng)的單位閃變（PST=1）曲線對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表格，計(jì)算瞬時(shí)閃變值并按我們所熟悉的統(tǒng)計(jì)方法統(tǒng)計(jì)，給出更多的有關(guān)波動(dòng)的信息。計(jì)算量小，有效數(shù)據(jù)量大，將閃變與波動(dòng)以及標(biāo)準(zhǔn)溯源有機(jī)結(jié)合，方法更科學(xué)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 12326-2000電能質(zhì)量[S].電壓波動(dòng)和閃變，2000.

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

[3]GB/T 12326-2008電能質(zhì)量[S].電壓波動(dòng)和閃變，2008.

[4]DL/T 1198-2013[S].電力系統(tǒng)電能質(zhì)量技術(shù)管理規(guī)定，2013.

作者簡(jiǎn)介

韓雄輝（1982-），男，廣東省梅州市人。碩士學(xué)位?，F(xiàn)為廣東電網(wǎng)有限責(zé)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(zhì)量管理工作。

作者單位

廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司梅州供電局 廣東省梅州市 514000