具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1所示，一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，所述方法包括：

步骤S1、通过电能质量录波仪器测量得到离散化的波动性负荷母线三相电压、波动负荷进线电流的数字量，其中，电能质量录波仪器的采样率为12.8kHz，每工频周波采样256点；为抑制100Hz以上谐波电压电流对瞬时无功波动的影响，本实施例将上述三相电压、波动负荷进线电流的数字量再经过一截止频率为95Hz的6阶巴特沃斯低通滤波器；为进一步减小计算量，对滤波后的电压电流信号每间隔8个采样点取一个计算点，从而得到每个采样点经过预处理的三相电压u_a(n)、u_b(n)、u_c(n)和三相电流i_a(n)、i_b(n)、i_c(n)。

本发明实施例中，采用同步并行采集方式，采集被测系统供电母线电压和波动性负荷电流的模拟信号，并通过相应的滤波电路后经过同步模数转换电路转换为数字信号。

所述截止频率为95Hz的6阶巴特沃斯滤波器的表达式为：

其中，x(n+1-r)表示滤波器的输入响应，y(n+1-l)表示滤波器的全响应，n表示第n个采样点，l表示输入响应的阶数，r表示全响应的阶数，a_l表示输入响应的系数，b_r表示全响应的系数，a_l和b_l均为实常数，a₁＝1，a₂＝-5.8198，a₃＝14.1153，a₄＝-18.2620，a₅＝13.2925，a₆＝-5.1611，a₇＝0.8351；b₁＝1.47e-10，b₂＝8.8201e-10，b₃＝2.2050e-09，b₄＝2.9400e-08，b₅＝2.2050e-08，b₆＝48.8201e-10，b₇＝1.4700e-10。

步骤S2、对预处理后的被测系统的三相电压和三相电流进行瞬时有功功率和瞬时无功功率计算，将计算得到的瞬时有功功率和瞬时无功功率进行差分运算，得到单位时间间隔的瞬时有功功率和无功功率的波动量，具体过程为：

通过公式p(n)＝u_a(n)i_a(n)+u_b(n)i_b(n)+u_c(n)i_c(n)获取预处理后的每个采样点瞬时有功功率，其中，p(n)表示第n个采样点的瞬时有功功率，u_a(n)、u_b(n)、u_c(n)分别表示第n个采样点的经过预处理的三相电压，i_a(n)、i_b(n)、i_c(n)表示第n个采样点的经过预处理的三相电流；

通过公式获取预处理后的每个采样点瞬时无功功率，其中，q(n)表示第n个采样点的瞬时无功功率。

对计算得到的瞬时有功功率序列p(n)和瞬时无功功率序列q(n)进行相邻点的差分运算，通过公式获取单位时间瞬时有功功率和无功功率的波动量；其中，p(m)和q(m)分别为第m个采样点预处理后的瞬时有功功率和瞬时无功功率；p(m+1)和q(m+1)分别为第m+1个采样点预处理后次瞬时有功功率和瞬时无功功率。

步骤S3、根据被测系统运行短路容量计算对应的运行系统短路阻抗，再计算将瞬时有功功率和瞬时无功功率的波动量注入被测系统后引起的供电母线电压波动值序列；具体过程为：

根据波动性负荷接入电力系统电压等级确定被测系统的运行短路容量S_d，再结合被测系统标称电压U_N，通过公式计算出被测系统基准系统阻抗X_s。

从而计算单位时间间隔的瞬时有功功率Δp(m)和瞬时无功功率Δq(m)单独注入被测系统后引起的电压波动值序列：

通过公式

其中，R_S为被测系统等效电阻分量，取值为

步骤S4、电压波动值序列经过数字化视感度加权滤波器、平方器、平滑滤波的数字滤波器一系列处理后得到瞬时闪变视感度并拟合出CPF曲线，根据CPF曲线计算短时电压闪变值和长时电压闪变值，进而绘制出波动性负荷闪变发射水平曲线。具体过程为：

由IEC 61000-4-15标准中给出的方法，将步骤S3得到的电压波动值序列d(m)进行一系列处理：先对步骤S3计算出的电压波动值序列d(m)做z变换，得到

其中，所述数字化视感度加权滤波器的传递函数为：

其中，Z为传递函数的变量；

电压波动值序列经数字化视感度加权滤波器得到D(z)经过传递函数后的表达式D₁(z)＝D(z)H₁(z)；

再对D(z)进行z反变换，得到电压波动经过视感度加权滤波器的输出为：

d₁(m)＝Z^-1[D₁(z)]；

视感度加权滤波器的输出经过平方器，得到平方器的输出

将平方器的输出经过平滑滤波的数字滤波器，其中，平滑滤波的数字滤波器的传递函数为：

对d₂(m)进行z变换，得到

得到D₂(z)经过传递函数后的表达式D₃(z)＝D₂(z)H₂(z)；

再对D₃(z)进行z反变换，得到d₃(m)＝Z^-1[D₃(z)]，最终平滑滤波的数字滤波器输出信号即为瞬时闪变视感度S(t)序列。

步骤S5、按照IEC要求将步骤4得到的瞬时闪变视感度S(t)做分级处理，且分级数量不小于64，对于分级后的数据，分别求出每个级别对应的瞬时闪变视感度S(t)个数占总个数的百分比，构造出频率分布直方图，根据直方图即可以得到IEC推荐的CPF图，即概率累计直方图。

由拟合出来的CPF曲线可以获得IEC规定的用来计算短时闪变值所需要的5个值，分别为：P_0.1、P_1s、P_3s、P_10s、P_50s，对于这5个值，通过公式获取短时电压闪变值，其中，P_st表示短时电压闪变值，P_0.1、P_1s、P_3s、P_10s、P_50s分别表示瞬时闪变视感度超过0.1％、1％、3％、10％、50％时间的觉察单位值，P_1s、P_3s、P_10s、P_50s的下标s表示应使用平滑值，这些值使用以下公式获得：

P_1s＝(P_0.7+P₁+P_1.5)/3；

P_3s＝(P_2.2+P₃+P₄)/3；

P_10s＝(P₆+P₈+P₁₀+P₁₃+P₁₇)/5；

P_1s＝(P₃₀+P₅₀+P₈₀)/3；

其中P_0.7等值含义和上述P_0.1等类似，不再赘述。

当原始电压信号中的电压波动信号的幅值、频率稳定不变时，可考虑：

P_0.1＝P_1s＝P_3s＝P_10s＝P_50s＝S(t)；

代入公式则有：

用测量时段内统计获得的短时电压闪变值通过公式获取长时电压闪变值，其中，P_lt表示长时电压闪变值，P_sti表示第i个短时电压闪变值，N表示测量时段内短时电压闪变值的总个数。

根据计算出的短时电压闪变值和长时电压闪变值，来绘制出波动性负荷闪变发射水平曲线，然后，可以评估各种波动性负荷对公用电网电压闪变的责任分摊，评价电能质量治理装置对电压闪变的治理效果，更好地对波动性负荷进行电能质量技术监督与管理，减少波动性负荷对电网电压稳定性的影响，保证供用电设备的安全稳定运行。

为了便于理解，下面结合一具体的示例进行说明；需要说明的是，下述示例中所采用的数值仅为举例，用户可根据实际的需求做相应的更改。

本示例为某企业150吨交流电弧炉，该配电系统有一段33kV母线，该段母线由一台180MVA变压器供电，现场荷主要负荷为EAF炉、LF炉及SVC装置。某企业150吨交流电弧炉供配电系统的测试接线示意图如图2所示。

采用本发明实施例提供的上述方案，测试得到EAF炉、LF炉进线的电流和33kV母线电压的运行数据。

(1)该仪器将电弧炉33kV母线三相电压u_a(t)、u_b(t)、u_c(t)和EAF炉、LF炉进线电流i_EAFa(t)、i_EAFb(t)、i_EAFc(t)、i_LFa(t)、i_LFb(t)、i_LFc(t)由模拟量转换为数字量，将三相母线电压和进线电流的数字量通过截止频率为95Hz的6阶巴特沃斯滤波器，然后为减少计算量每隔8个采样点取一个计算点，得到经过处理的被测系统三相电压数字量u_a(n)、u_b(n)、u_c(n)和i_EAFa(n)、i_EAFb(n)、i_EAFc(n)、i_LFa(n)、i_LFb(n)、i_LFc(n)，n为处理后的采样序列编号。

(2)根据经过处理的被测系统三相电压和电流数字量进行瞬时有功功率和瞬时无功功率计算。对计算得到的瞬时有功功率序列p(n)和瞬时无功功率序列q(n)进行离散傅里叶变换，把第m次瞬时有功功率记为p(m),第m次瞬时无功功率记为q(m)。并对单位时间t内计算的瞬时有功功率和瞬时无功功率做相邻点的差分运算。

(3)该系统母线为33kV，运行短路容量为1152MVA，计算运行系统阻抗、电阻为：

根据公式计算EAF炉、LF炉进线在基准短路容量下单独引起33kV母线的电压波动，EAF炉、LF炉进线在基准短路容量下单独引起33kV母线的电压波动分别如图3和图4所示。EAF炉和LF炉瞬时功率波动量叠加后注入系统引起的33kV母线的电压波动如图5所示。

(4)由IEC 61000-4-15标准中给出的方法，将步骤(3)得到的电压波动值序列d(m)进行一系列处理后得到S(t)，再根据IEC 61000-4-15标准中给出的公式计算电压闪变值：

根据计算出的闪变统计值，来绘制出波动性负荷闪变发射水平曲线，如图6和图7所示，图6为EAF炉单独引起的电压短时闪变曲线，图7为LF炉进线单独引起的电压短时闪变曲线，图8为EAF炉和LF炉瞬时功率叠加的波动量注入系统引起的电压短时闪变值。

(5)根据上述波动性负荷闪变发射水平曲线，可以评估各种波动性负荷对公用电网电压闪变的责任分摊，评价电能质量治理装置对电压闪变的治理效果，更好地对波动性负荷进行电能质量技术监督与管理，减少波动性负荷对电网电压稳定性的影响，保证供用电设备的安全稳定运行。

由电弧炉EAF炉、LF炉的闪变发射水平测量方法看出，此方法可以评估各种波动性负荷单体设备对公用电网电压闪变的责任分摊，评价电能质量治理装置对电压闪变的治理效果。

通过以上技术方案，本发明提供的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，通过电能质量录波仪器测量得到离散化的波动性负荷母线三相电压、波动负荷进线电流的数字量，再经过低通滤波器，抑制谐波电压电流对瞬时无功波动的影响，直接采用电压电流的数字量进行瞬时无功方法计算电压波动和闪变，避免基波附近的间谐波对电压闪变计算结果准确性的影响，同时数字化滤波的方式，滤除高频谐波电压电流，避免因谐波电压电流造成的瞬时功率波动，进而提高电压闪变计算结果的准确性。

实施例2

与本发明实施例1相对应的，本发明实施例2还提供一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量装置，所述装置包括：

预处理模块，用于通过电能质量录波仪器测量得到离散化的波动性负荷母线三相电压、波动负荷进线电流的数字量，其中，电能质量录波仪器的采样率为12.8kHz，每工频周波采样256点；

将上述三相电压、波动负荷进线电流的数字量再经过一截止频率为95Hz的6阶巴特沃斯低通滤波器，抑制100Hz以上谐波电压电流对瞬时无功波动的影响；

对滤波后的电压电流信号每间隔8个采样点取一个计算点，从而得到每个采样点经过预处理的三相电压和三相电流；

瞬时功率获取模块，用于对预处理后的被测系统的三相电压和三相电流进行瞬时有功功率和瞬时无功功率计算；

电压波动值序列获取模块，用于将计算得到的瞬时有功功率和瞬时无功功率进行差分运算，得到单位时间间隔的瞬时有功功率和无功功率的波动量，根据被测系统运行短路容量计算对应的运行系统短路阻抗，再计算将瞬时有功功率和瞬时无功功率的波动量注入被测系统后引起的供电母线电压波动值序列；

闪变发射水平获取模块，用于电压波动值序列经过数字化视感度加权滤波器、平方器、平滑滤波的数字滤波器一系列处理后得到瞬时闪变视感度并拟合出CPF曲线，根据CPF曲线计算短时电压闪变值和长时电压闪变值，进而绘制出波动性负荷闪变发射水平曲线。

具体的，所述截止频率为95Hz的6阶巴特沃斯滤波器的表达式为：

其中，x(n+1-r)表示滤波器的输入响应，y(n+1-l)表示滤波器的全响应，n表示第n个采样点，l表示输入响应的阶数，r表示全响应的阶数，a_l表示输入响应的系数，b_r表示全响应的系数，a_l和b_l均为实常数，a₁＝1，a₂＝-5.8198，a₃＝14.1153，a₄＝-18.2620，a₅＝13.2925，a₆＝-5.1611，a₇＝0.8351；b₁＝1.47e-10，b₂＝8.8201e-10，b₃＝2.2050e-09，b₄＝2.9400e-08，b₅＝2.2050e-08，b₆＝48.8201e-10，b₇＝1.4700e-10。

具体的，所述瞬时功率获取模块还用于：

通过公式p(n)＝u_a(n)i_a(n)+u_b(n)i_b(n)+u_c(n)i_c(n)获取预处理后的每个采样点瞬时有功功率，其中，p(n)表示第n个采样点的瞬时有功功率，u_a(n)、u_b(n)、u_c(n)分别表示第n个采样点的经过预处理的三相电压，i_a(n)、i_b(n)、i_c(n)表示第n个采样点的经过预处理的三相电流；

通过公式获取预处理后的每个采样点瞬时无功功率，其中，q(n)表示第n个采样点的瞬时无功功率。

具体的，所述将计算得到的瞬时有功功率和瞬时无功功率进行差分运算，得到单位时间间隔的瞬时有功功率和无功功率的波动量包括：

通过公式获取单位时间瞬时有功功率和无功功率的波动量；其中，p(m)和q(m)分别为第m个采样点预处理后的瞬时有功功率和瞬时无功功率；p(m+1)和q(m+1)分别为第m+1个采样点预处理后次瞬时有功功率和瞬时无功功率。

具体的，所述根据被测系统运行短路容量计算对应的运行系统短路阻抗包括：

根据波动性负荷接入电力系统电压等级确定被测系统的运行短路容量S_d，再结合被测系统标称电压U_N，通过公式计算出被测系统基准系统阻抗X_s。

具体的，所述计算将瞬时有功功率和瞬时无功功率的波动量注入被测系统后引起的供电母线电压波动值序列包括：

通过公式获取将瞬时有功功率和瞬时无功功率的波动量注入被测系统后引起的供电母线电压波动值序列；其中，R_S为被测系统等效电阻分量，取值为

具体的，所述数字化视感度加权滤波器的传递函数为：

其中，Z为传递函数的变量；

平滑滤波的数字滤波器的传递函数为：

通过公式获取短时电压闪变值，其中，P_st表示短时电压闪变值，P_0.1、P_1s、P_3s、P_10s、P_50s分别表示瞬时闪变视感度超过0.1％、1％、3％、10％、50％时间的觉察单位值；

用测量时段内统计获得的短时电压闪变值通过公式获取长时电压闪变值，其中，P_lt表示长时电压闪变值，P_sti表示第i个短时电压闪变值，N表示测量时段内短时电压闪变值的总个数。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。