基于IEC的电压闪变测量模块设计
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*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*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。
闪变汁算时用到的滤波器实现时采用了labwindows／cvi提供的滤波器函数iirfiltering()，给出数字滤波器系统函数分子和分母多项式系数后，iirfiltering()函数便可以对输人数据进行iir滤波。对数据进行处理的功能函数如下所示，此函数完成的功能是对采集的一包数据进行处理，处理后便可得到视感度曲线s(t)。本设计中采样频率为3 200 hz，一包数据4个周波，所以每包数据中有256个数据。其中lpa、lpb为35 hz低通滤波器系统函数的分子分母系数，lpx和lpy为滤波器收敛后的初始条件。
得到视感度曲线s(t)后，按照iec推荐的方法，需要对其进行等周期采样，分级计时，计算累积概率函数cpf，根据cpf最后得到短时间闪变值pst及长时间闪变值plt。pst计算公式为：
按照iec的规定，连续测量2个小时，得到6个短时间闪变值后便可以计算长时间闪变值plt。
4 检验数据
iec在给出闪变测量模型的同时，也给出了闪变测试仪的校验标准，如表1所示。当输入表中规定值的矩形调幅波时，要求测得 pst=14-0．05。为了对本设计进行验证，按照iec给出的校验方法进行了测试，表1中第三列即为在采样频率fs=3 200 hz的条件下测得的短时闪变值，可以看出其误差均在iec规定的范围内，符合iec的标准。
5 结论
本文按照iec推荐的闪变测量方法，结合虚拟仪器设计思想，在labwindows／cvi开发平台上开发了电压闪变测量模块，作为电能质量分析系统的一部分，经仿真和实际应用检验，计算精度完全符合iec的标准。
双11国内品牌连创佳绩，小狗吸尘器如何做到“国货第一”？
中文repo霸榜GitHub Trending，你怎么看？
五一京东欢购活动正在进行 几款品质空调等你来选购
浅谈ETA8xx应用底板和主要接口资源
Google会先发布两个Developer Preview
基于IEC的电压闪变测量模块设计
大型公共建筑智能电表改造及能耗管理系统的研究与应用
vivo将首发搭载Exynos 1080处理器的终端产品
SMT-PCB的設計原则
诺基亚8什么时候上市？旗舰新机真的快要来了！HMD证实3款新机将推出！
一文详解SRAM特点和原理
提高服务器安全等级的基本措施
GBatteries表示自家产品可让用户在15分钟内将一辆配备了60kWh电池组
vivoX9sPlus真机照片曝光，拍照能力瞬秒iPhone7Plus
怎么设计一款安静且紧凑的工业用电源
移动电源有哪些产品？热门的移动电源推荐
基于TI DLP技术的高精度3D扫描应用
无人经济成热门， 安防企业也纷纷切入智能汽车领域
三星Note8什么时候上市？三星Note8最新消息汇总：三星Note8后置双摄、屏占比巨高！无光学指纹？
变比测试仪的特点有哪些？
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*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*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。
闪变汁算时用到的滤波器实现时采用了labwindows／cvi提供的滤波器函数iirfiltering()，给出数字滤波器系统函数分子和分母多项式系数后，iirfiltering()函数便可以对输人数据进行iir滤波。对数据进行处理的功能函数如下所示，此函数完成的功能是对采集的一包数据进行处理，处理后便可得到视感度曲线s(t)。本设计中采样频率为3 200 hz，一包数据4个周波，所以每包数据中有256个数据。其中lpa、lpb为35 hz低通滤波器系统函数的分子分母系数，lpx和lpy为滤波器收敛后的初始条件。
得到视感度曲线s(t)后，按照iec推荐的方法，需要对其进行等周期采样，分级计时，计算累积概率函数cpf，根据cpf最后得到短时间闪变值pst及长时间闪变值plt。pst计算公式为：
按照iec的规定，连续测量2个小时，得到6个短时间闪变值后便可以计算长时间闪变值plt。
4 检验数据
iec在给出闪变测量模型的同时，也给出了闪变测试仪的校验标准，如表1所示。当输入表中规定值的矩形调幅波时，要求测得 pst=14-0．05。为了对本设计进行验证，按照iec给出的校验方法进行了测试，表1中第三列即为在采样频率fs=3 200 hz的条件下测得的短时闪变值，可以看出其误差均在iec规定的范围内，符合iec的标准。
5 结论
本文按照iec推荐的闪变测量方法，结合虚拟仪器设计思想，在labwindows／cvi开发平台上开发了电压闪变测量模块，作为电能质量分析系统的一部分，经仿真和实际应用检验，计算精度完全符合iec的标准。
双11国内品牌连创佳绩，小狗吸尘器如何做到“国货第一”？
中文repo霸榜GitHub Trending，你怎么看？
五一京东欢购活动正在进行 几款品质空调等你来选购
浅谈ETA8xx应用底板和主要接口资源
Google会先发布两个Developer Preview
基于IEC的电压闪变测量模块设计
大型公共建筑智能电表改造及能耗管理系统的研究与应用
vivo将首发搭载Exynos 1080处理器的终端产品
SMT-PCB的設計原则
诺基亚8什么时候上市？旗舰新机真的快要来了！HMD证实3款新机将推出！
一文详解SRAM特点和原理
提高服务器安全等级的基本措施
GBatteries表示自家产品可让用户在15分钟内将一辆配备了60kWh电池组
vivoX9sPlus真机照片曝光，拍照能力瞬秒iPhone7Plus
怎么设计一款安静且紧凑的工业用电源
移动电源有哪些产品？热门的移动电源推荐
基于TI DLP技术的高精度3D扫描应用
无人经济成热门， 安防企业也纷纷切入智能汽车领域
三星Note8什么时候上市？三星Note8最新消息汇总：三星Note8后置双摄、屏占比巨高！无光学指纹？
变比测试仪的特点有哪些？