基于LabWindows /CVI的电压闪变测量研究
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0 引言
电力系统中具有冲击性(快速变动)功率的负荷会引起电网电压的波动和闪变，引起许多电工设备不能正常工作．严重影响电网的电能质量。因此，对电压波动和闪变的准确测量显得越来越重要。
国际电工委员会(IEC)给出了闪变测量和评估的国际统一规范，但IEC并未给出其具体实现方法。本文应用虚拟仪器开发平台LabWindows／CVI开发了基于IEC闪变测量原理的闪变测量模块，经验证测量精度完全满足IEC标准。
1 IEC闪变测量原理
IEC推荐的闪变仪原理框图如图1所示。输入量为电压信号，经过框1至框4的滤波器处理后获得输出信号瞬时闪变视感度S(t)，该信号反映了电压波动引起灯光闪烁对人视觉的影响。对S(t)进行在线或者离线统计评定后，便可得出短时闪变值Pst或长时闪变值Plt。
2 IEC闪变仪中滤波器参数的确定
IEC推荐的闪变仪框图中框1的功能是将输入信号进行平方，送入框2中，用0．05 Hz～35 Hz滤波器滤去直流分量和工频及以上的频率分量。滤波器由一个0．05 Hz高通滤波器和35 Hz低通滤波器串联实现。
0．05 Hz高通滤波器的传递函数为：
框3中的视感度加权滤波器的传递函数为：
框4中一阶低通滤波器的功能是模拟人脑神经对视觉的反映和记忆效应，其传递函数为：
式(4)中τ=300 ms。
在数字系统中实现上述滤波器需要将其数字化，通常有脉冲响应不变法和双线性变换法。本设计中采用双线性变换法，利用MATLAB中的变换函数： [NUMd，DENd]=BILINEAR(NUM，DEN，Fs)便可以实现。例如将35 Hz巴特沃斯低通滤波器由模拟滤波器转换为数字滤波器的MATLAB程序为：
其中n和d分别为模拟滤波器传递函数的分子和分母系数，本设计采用的采样频率为3 200 Hz，运行后得到的Nd和Dd即是数字滤波器的分子分母系数。
3 IEC闪变仪软硬件实现
电压闪变测量模块硬件结构如图2所示，电网电压经过互感器板后将高电压降为-5 V～+5 V之间的低电压信号，然后送入采集卡进行AD转换，转换后的数字量送入工控机进行分析计算，最终得到闪变值。
按照国标规定，计算短时闪变需要不问断测量10分钟，即600秒，由于滤波器的收敛需要一定时间，如图3所示，所以本设计每计算一次短时闪变需进行不问断测量650秒，在计算闪变值时丢弃掉前50秒数据，以保证滤波器此时已经收敛到稳态值。经MATLAB仿真，上述所用滤波器在30秒时就已经进入稳态，为了保证计算的精确，本设计采用了50秒以后的数据。
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