0 引言

電力系統(tǒng)中具有沖擊性(快速變動)功率的負荷會引起電網電壓的波動和閃變，引起許多電工設備不能正常工作．嚴重影響電網的電能質量。因此，對電壓波動和閃變的準確測量顯得越來越重要。

國際電工委員會(IEC)給出了閃變測量和評估的國際統(tǒng)一規(guī)范，但IEC并未給出其具體實現(xiàn)方法。本文應用虛擬儀器開發(fā)平臺LabWindows／CVI開發(fā)了基于IEC閃變測量原理的閃變測量模塊，經驗證測量精度完全滿足IEC標準。

1 IEC閃變測量原理

IEC推薦的閃變儀原理框圖如圖1所示。輸入量為電壓信號，經過框1至框4的濾波器處理后獲得輸出信號瞬時閃變視感度S(t)，該信號反映了電壓波動引起燈光閃爍對人視覺的影響。對S(t)進行在線或者離線統(tǒng)計評定后，便可得出短時閃變值Pst或長時閃變值Plt。

2 IEC閃變儀中濾波器參數(shù)的確定

IEC推薦的閃變儀框圖中框1的功能是將輸入信號進行平方，送入框2中，用0．05 Hz～35 Hz濾波器濾去直流分量和工頻及以上的頻率分量。濾波器由一個0．05 Hz高通濾波器和35 Hz低通濾波器串聯(lián)實現(xiàn)。

0．05 Hz高通濾波器的傳遞函數(shù)為：

框3中的視感度加權濾波器的傳遞函數(shù)為：

框4中一階低通濾波器的功能是模擬人腦神經對視覺的反映和記憶效應，其傳遞函數(shù)為：

式(4)中τ=300 ms。

在數(shù)字系統(tǒng)中實現(xiàn)上述濾波器需要將其數(shù)字化，通常有脈沖響應不變法和雙線性變換法。本設計中采用雙線性變換法，利用MATLAB中的變換函數(shù)： [NUMd，DENd]=BILINEAR(NUM，DEN，F(xiàn)s)便可以實現(xiàn)。例如將35 Hz巴特沃斯低通濾波器由模擬濾波器轉換為數(shù)字濾波器的MATLAB程序為：

其中n和d分別為模擬濾波器傳遞函數(shù)的分子和分母系數(shù)，本設計采用的采樣頻率為3 200 Hz，運行后得到的Nd和Dd即是數(shù)字濾波器的分子分母系數(shù)。

3 IEC閃變儀軟硬件實現(xiàn)

電壓閃變測量模塊硬件結構如圖2所示，電網電壓經過互感器板后將高電壓降為-5 V～+5 V之間的低電壓信號，然后送入采集卡進行AD轉換，轉換后的數(shù)字量送入工控機進行分析計算，最終得到閃變值。

按照國標規(guī)定，計算短時閃變需要不問斷測量10分鐘，即600秒，由于濾波器的收斂需要一定時間，如圖3所示，所以本設計每計算一次短時閃變需進行不問斷測量650秒，在計算閃變值時丟棄掉前50秒數(shù)據，以保證濾波器此時已經收斂到穩(wěn)態(tài)值。經MATLAB仿真，上述所用濾波器在30秒時就已經進入穩(wěn)態(tài)，為了保證計算的精確，本設計采用了50秒以后的數(shù)據。