动态电压恢复器基于模糊形态滤波器的检测方法研究.pdf

第４２卷第２期２０１４年１月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌＶｌ０１．４２ＮＯ．２Ｊａｎ．１６．２０１４动态电压恢复器基于模糊形态滤波器的检测方法研究师维，周卫平，吴正国（海军工程大学电气工程学院，湖北武汉４３００３３）摘要：针对三相不平衡电压暂降，以及动态电压恢复器对电压检测的实时性要求，在常用ｄｑ变换的基础上，提出一种新的检测方法。该方法将模糊控制应用于教学形态滤波器，对电网中的谐波、随机以及脉冲等多种干扰进行初次滤除。再对各单相电压使用求导的方法，分别得到三相虚拟电压。最后对虚拟电压进行ｄｑ变换并用新型滤波器替代传统巴特沃斯低通滤波器，可实时、准确地检测出电压暂降起始与结束时间、幅值以及相角变化。通过仿真证明该方法与传统ｄｑ检测方法相比具有抗干扰能力强，延时小，运算简单的优点。关键词：电压跌落；动态电压恢复器；ｄｑ变换；形态学滤波器；模糊控制Ａｎｏｖｅｌｆｕｚｚｙｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｉｌｔｅｒｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｄｙｎａｍｉｃｖｏｌｔａｇｅｒｅｓｔｏｒｅｒ——ＳＨＩＷｅｉ，ＺＨＯＵＷｅｉｐｉｎｇ，ＷＵＺｈｅｎｇｇｕｏ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｖａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｗｕｈａｎ４３００３３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｄｅｎｔｉｆｙｕｎｂａｌａｎｃｅｄｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｏｍｅｅｔｔｈｅｒｅａｌｔｉｍｅｖｏｌｔａｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｖｏｌｔａｇｅｒｅｓｔｏｒｅ￣ａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｑｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｔｏｄｅｔｅｃｔｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ａｔｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｉｌｔｅｒｔｏｐｒｅｔｒｅａｔｈａｒｍｏｎｉｃｓａｎｄｒａｎｄｏｍ／ｉｍｐｕｌｓｅｎｏｉｓｅｉｎｐｏｗｅｒｇｒｉｄ．——Ｔｈｅｎ，ａｄｅｒｉｖａｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｉｓｕｓｅｄｆｏｒｅａｃｈｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｖｏｌｔａｇｅｔｏｏｂｔａｉｎａｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｖｉｒｔｕａｌｖｏｌｔａｇｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓｃａｎｂｅ—ｄｅｔｅｃｔｅｄｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｌｙｗｉｔｈｄｕｒａｔｉｏｎ，ｍａｇｎｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅａｎｇｌｅｊｕｍｐｗｈｅｎｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｖｉｒｔｕａｌｖｏｌｔａｇｅｉｓｔｒｅａｔｅｄｂｙｄｑ—ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＢ＿ｅｗｆｉｌｔｅｒｒｅｐｌａｃｅｓＢｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈｌｏｗｐａｓｓｆｉｌｔｅｒ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｑｄｅｔｅｃｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｇｏｏｄａｎｔｉ－ｊａｍｍｉｎｇｃａｐａｂｉｌｉｔｙ，ｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｎｅｘｅｃｕｔｉｏｎａｓｗｅｌｌａｓｓｉｍｐｌｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ．ＴｈｉｓｗｏｒｋｉｓｓｕｐｐｏｓｅｄｂｙＮ￣ｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄｍｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．５１２０７１６４）．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｏｌｔａｇｅｓａｇ；ｄｙｎａｍｉｃｖｏｌｔａｇｅｒｅｓｔｏｒｅｒ；ｄｑｔｒａｎｓｆｏｒｍ；ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｉｌｔｅｒ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ中图分类号：ＴＭ７６１文献标识码：Ａ—文章编号：１６７４．３４１５（２０１４）０２００６３－０６０引言目前电力电子设备的大量使用，使得电压跌落对电力系统的影响越来越大ｌｌ之】。动态电压恢复器（ＤｙｎａｍｉｃＶｏｌｔａｇｅＲｅｓｔｏｒｅｒ，ＤＶＲ）可对电网电压进行动态补偿，解决电压暂降、突升，以及系统电压不对称、畸变等问题Ｊ。实时、准确地检测出电压跌落起始、结束时间，幅值以及相角变化是保证动态电压恢复器有效投切工作的前提。因此动态电压恢复器检测方法就成了一个研究热点。目前应用比较多的检测方法包括有效值检测法、峰值电压法、小波变换法以及傅里叶变换法ｌ～ｌ。这些方法大多基于频率分析造成计算基金项目：国家自然科学基金（５１２０７１６４）量较大或者需要半个到一个周波的延时，无法满足动态电压恢复器对检测实时性的要求。而基于瞬时无功功率的ｄｑ变换法是根据实时数据进行处理的，具有很高的实时性。文献［７．８］在基于单相瞬时电压ｄｑ变换法的基础上利用求导法提出一种无时延的改进ｄｑ变换算法。很好地解决了三相电压不平衡问题，而且进一步提高了检测速度。但是并没有考虑实际电网中多种干扰对检测精度的影响，同时传统巴特沃斯低通滤波器不可避免地会给系统带来延时，很大程度上影响了检测的实时性的进一步提高。本文在改进ｄｑ变换算法的基础上，根据数学形态学理论以及模糊控制理论，构造出将模糊控制应用于数学形态滤波器的新型非线性低通滤波器，利用其良好的低通性能，可对加入干扰的电网电压进行滤波预处理，再对各单相电压利用求导的方法，．．６４．．电力系统保护与控制分别得到三相虚拟电压。最后对虚拟电压进行ｄｑ变换并用新型滤波器替代传统巴特沃斯低通滤波器，得到电压跌落起始、结束时间，幅值以及相角变化，从而解决了传统检测方法抗干扰能力差，实时性不高的问题。仿真结果表明该方法检测精度与实时性比使用传统线性低通滤波器有了较大提高。１瞬时ｄｑ变换法检测电压跌落原理传统三相电源系统以ａｂｃ坐标表示，该坐标系静止不动。ｄｑ变换即ｐａｒｋ变换是将ａｂｃ三相电压转换成ｄｑ坐标系中相应分量。实际三相电压中由于谐波以及电压不平衡等因素的影响，可将ａｂｃ三相电压表示为ｖａｎ皿『ｓｉ＋ｆ）＋√ｓｉｎ（＋）∑√ｖｂ：ｎｆＳｉｎ（＋～）＋∑ｎ，ｓｉｎ（＋，＋）ｎ皿『Ｓｉ＋争（１）皿ｎ（耐＋ｏ２一－Ｔ）式中：为正序第ｉ次谐波有效值；为负序第ｉ次谐波有效值；Ｏ１为正序第ｉ次谐波初相角；ｏ２为负序第ｆ次谐波初相角。ａｂｃ三相电压经ｄｑ变换可得∑甜２１ｃｏｓ［ｍ／一Ｄｔ＋４『］ｉ＝２∑ｓｉｎ［ｃｏ（／一１）ｔ＋４ｆ】ｉ＝２∑一ｃｏｓ［ＣＯ（ｉ＋１）ｔ＋８２ｆ］ｉ＝１∑一ｓｉｎ［＋１）ｆ＋『］＋由式（３）可知，经过ｄｑ变换后，ａｂｃ三相电压正序基波分量变为直流分量，正序次谐波分量变为．１次谐波分量，负序次谐波分量变为ｎ＋１次谐波分量。将式（３）计算所得的、１，０分量分别经过低通滤波器可滤除各高次谐波得４ｇＵｌ（４）由式（４１可以求得ａ相电压的正序基波电压的幅值。但是电压暂降多为单相暂降，同时伴有相位的跳变，造成三相电压的不平衡。假设ａ相电压发生暂降且相位跳变角度，式（１）中ａ相电压基波正序分量变为４２ＵＩ】ｓｉｎ（ａ￣＋Ｏ１】＋），采用文献【５］所提出的无时延改进型的方法分别构造ｂ相与Ｃ相电压，再将所构造三相电压代入式（２）进行ｄｑ变换，然后将所得ｄ轴、ｑ轴电压分量通过低通滤波器滤除谐波可得，ＺｕＩ。ｌ由式（５）可得ｓｉｎ（甜一争ｓ＋测ｊｊｌＵ—ｃ一争一ｓ（ｏｉ＋Ｏｌ。＋ｊｊＩ（２）式中：１２ｄ为ｄ轴电压分量；ｖｑ为ｑ轴电压分量；ｓｉｎ（ｏ￣＋Ｏｌ１）与ｃ０ｓ（＋Ｏｌ１）为与ａ相电压基波分量相位相同的正余弦信号，将式（１）中的ａｂｃ三相电压分量代入（２）式中得＝３厢（６）…ｒｃｓｉｎ＿４３３ｖｑ／［＿赤］由式（１）～式（７）推导可知电压跌落的瞬时ｄｑ检法原理图如图１所示。图１瞬时ｄｑ检测法原理图Ｆｉｇ．１Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｄｑｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ要准确获得基波电压幅值以及跳变相位角的核心就是快速、精确地得到滤除谐波后的、分…师维，等动态电压恢复器基于模糊形态滤波器的检测方法研究．６５．量，所以低通滤波器的选择就会直接影响算法的可实现性。传统数字低通滤波器的类型、阶数、截止频率都会对检测的精确性产生很大影响，文献［１０１经综合考虑，采用２阶、截止频率为７５Ｈｚ的Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ低通滤波器在检测精度要求不高的情况下可以满足设计要求，但数字低通滤波器存在的固有系统延时仍然无法避免，限制了ＤＶＲ检测速度的进一步提高。２模糊形态滤波器的设计２．１数学形态学的基本原理以及形态学滤波器的构造数学形态学是１９６４年由法国ＧＭａｔｌｌｅｒｏｎ和Ｊ．Ｓｅｒｒａ在积分几何研究成果的基础上创立的，是基于集合论的数学分支¨。形态滤波是利用预先设定的结构元素对信号进行相关的数学形态学运算，以达到提取有用信号、抑止噪声的目的。设输入序列ｆ（ｎ）和结构元素ｇ（ｎ）分别为定…义在Ｆ＝｛０，・，Ｎ一１）和Ｇ＝｛０，１，，Ｍ一１）上的离散函数，且ＮＭ，则ｆ（ｎ）关于ｇ（ｎ）的膨胀运算定义为（厂０ｇ）（）＝ｍａｘ｛ｆ（ｎ－ｍ）＋ｇ（ｍ））（８）ｆ（ｎ）关于ｇ（ｎ）的腐蚀运算定义为（ｆＯｇ）（ｎ）＝ｒｒｉｌｎ｛ｆ（ｎ＋ｍ）－ｇ（））（９）…Ⅳ…其中：，２＝０，１，，一１；ｍ＝０，１，，一１。形态开运算定义为（ｆｏｇ）（）＝【（ｆＯｇ）０ｇ】（）（１０）形态闭运算定义为（ｆ・ｇ）（）＝［（厂０ｇ）Ｏｇ］（）（１１）在电力系统中，开闭运算均具有低通特性，但开运算用于平滑并抑制信号的峰值噪声，滤波后序列小于或等于原始序列，闭运算则用于抑制波谷噪声，滤波后序列大于或等于原始序列。Ｍａｒａｇｏｓ利用相同尺寸的结构元素，分别定义开．闭（Ｏｃ）、闭一开（Ｃ０１运算为’（二）Ｃ（＿厂（））＝（／ｏｇ・ｇ）（）（１２）‘ＣＤ（（））＝（／・ｇｏｇ）（）（１３）这两种运算虽然同时具有开、闭运算的性质，但是开．闭、闭．开滤波器均存在统计偏倚现象，经开．闭滤波器输出幅值偏小，经闭．开滤波器输出幅度幅值偏大。故较多采用两种滤波器平均组合形式构成交替混合滤波器，即［（）（ｇ）］（）＝［（）ＤＣ（ｇ）＋（ＣＯ（ｇ）］（ｎ）／２２．２模糊形态滤波器构造形态滤波器的滤波效果不止取决于滤波器变换形式，还与结构元素的形状和长度有关，只有当结构元素的形状与长度和所要滤除的信号相匹配时才能有效地滤波。一般情况下滤除谐波使用直线型元素结构效果较好，滤除白噪声使用半圆型结构元素效果较好，滤除脉冲噪声使用三角型结构元素效果较好。考虑到实际电力系统中电网电压往往会有多种形式的噪声干扰，单纯的使用一种结构元素进行滤波效果并不理想，为了充分利用各种结构元素的滤波效果，可以在交替混合滤波器的基础上将模糊控制的方法与形态滤波器相结合构成一种新的滤波器，其基本形式如图２所示。图２模糊形态滤波器Ｆｉｇ．２Ｆｕｚｚｙｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｆｉｌｔｅｒ本滤波器采用三种结构元素并行。为直线型结构元素，为半圆型结构元素，为三角型结构元素。其中ｆ（ｎ）为输入原始信号，（）为不包括噪声的理想信号，可设ｆ（ｎ）＝（）＋（），（）为噪声信号。．、．、．为原始信号通过三种交替混合滤波器的输出：＝（Ａ１半ＯＣ（ｇ１）＋Ａ２木ＣＯ（ｇ１））／２（１５）＝（木ＯＣ（ｇｚ）＋Ａ４木Ｃ０（ｇ２））／２（１６）＝（Ａ５木ＯＣ（ｇ３）＋Ａ６木Ｃ岛））／２（１７）通过模糊控制可实时整定权值ＡＩ－Ａ６的大小，以达到最佳的滤波效果。设计二阶模糊控制器以（）与、、的差值ｅ以及差值的变化率为输入，以权值１６为输出，输入输出语言变量．６６．电力系统保护与控制模糊子集均定义为ｆＮＢ，ＮＭ，ＮＳ，ＺＥ，ＰＳ，ＰＭ，ＰＢ），选取Ｐ和ｄｅ的模糊论域为【一９０９０］，选取１６的模糊论域为［０．８１．２］。模糊控制器输入输出隶属度函数如图３所示。ＡＩ／ｄ２／Ａ３／Ａ４／Ａ５Ｍ６图３输入输出隶属度函数分布曲线Ｆｉｇ．３ＩｎｐｕｔａｎｄｏｕｔｐｕｔｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐｆｕｎｃｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎＣＵｒＶｅ结合多次实验数据以及开．闭、点，建立如表１所示控制规则。图４新型检测方法原理图Ｆｉｇ．４Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｎｏｖｅｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ为ａ相电网电压，由于电网电压除了基波电压以外往往还会有谐波电压以及白噪声、脉冲噪声等多种形式的噪声干扰，故使用３．２节所提出的三结构模糊形态滤波器对原始电压进行预处理可滤除掉大多数噪声干扰以及谐波电压，其输出电压为’。考虑到虚拟三相电压ｄｑ变换后只含有基波正序分量转换为直流分量，以及少量噪声干扰，对、ｖ滤波仍使用三结构模糊形态滤波器滤波效果并不理想且检测速度也会下降，经过多次试验仿真比较，使用单结构半圆型模糊形态滤波器检测精度以及检测速度都较为理想，其模糊控制器的设计方法与三结构的相同。通过仿真实验表明本文所提出的基于瞬时ｄｑ变换的新型动态电压恢复器的检测方法抗干扰能力强，延时小，检测速度、精度较高。闭．开滤波器特３系统仿真实验分析表１模糊控制规则Ｔａｂｌｅ１ＣｏｎｔｒｏｌｒｕｌｅｓｏｆｔｈｅｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＡｌ（Ａ３５）／Ａ２（Ａ４６）ＮＢＮＭＮＳＺＥＰＳＰＭＰＢＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＢＮＢＮＭＮＳＮＳＺＥＺＥＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＳ／ＮＭＮＭＮＳＮＳＮＳＺＥＺＥＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＳ／ＮＳ／ＮＳＮＳＮＳＮＳＮＳＺＥＺＥＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＳ／ＮＳ／ＮＳ／ＺＥｅＣＮＳＮＳＮＳＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＳ／ＮＳ／ＮＳ，ＮＳ，ＰＳＮＳＮＳＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＳ／ＮＳ／ＮＳ／ＮＭ，ＰＭＮＳＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥ／ＺＥ／ＺＥ／ＮＳ／ＮＳ／ＮＭ／ＺＢ／ＰＢＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥＺＥ２．３新型检测方法的实现以检测ａ相电压暂降为例，本文所提出的新型动态电压恢复器的检测方法原理框图如图４所示。３．１原始电网电压预处理滤波实验本文利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真软件对系统进行仿真。动态电压恢复器系统电网电压以ａ相为例参数设置为：相电压幅值２２０ｘ／２Ｖ，基波频率５０Ｈｚ，且含有三次谐波以及白噪声和脉冲噪声干扰。其中白噪声干扰功率为０．０２ｄＢＷ，脉冲噪声幅值为１ｌ０Ｖ，分别在０．１１Ｓ以及０．２２Ｓ加入，电网电压在０．１～０．２Ｓ发生３０％的电压暂降并伴随有４０。的相位跳变。仿真中电压采样频率为１０ｋＨｚ，ａ相电压波形如图５（ａ）所示，其信噪比为１７．５４３７ｄＢ。分别采用四种低通滤波器对ａ相电压进行预处理，滤波效果如图５（ｂ）、图５（ｃ）所示，其中图５（ｂ）为采用二阶巴特沃斯滤波器的滤波效果，所得波形信噪比为１７．５３７１ｄＢ，图５（ｃ）为采用直线结构数学形态滤波器的滤波效果，所得波形信噪比为１８．６０４２ｄＢ，图５（ｄ１为采用模糊直线结构数学形态滤波器的滤波效果，所得波形信噪比为１８．６１２８ｄＢ，图５（ｅ）为采用三结构模糊形态滤波器的滤波效果，所得信噪比为１８．７３５０ｄＢ。各种结构元素分别为直线型结构元素：（）＝｛０，０，０，Ｏ｝半圆型结构元素：譬（）＝｛Ｏ，３．９７，５．２，５．５，６，５．２，３．９７，０｝三角型结构元素：师维，等动态电压恢复器基于模糊形态滤波器的检测方法研究．６７．ｇ（ｎ）＝｛０，２．１４，４．２９，６．４３，５．５７，１０．７１，１２．５６，１５，１２．８６，１０．７１，８．５７，６．４３，４．２９，２．１４，０｝３００２００ｌＯ００｝Ｏ０２００３００３０Ｏ２００１ＯＯ０ｌＯ０２００３００３００２００】Ｏ００１Ｏ０２００３０Ｏ采样、ｌ数ｆａ１ａ＊ｌ１电压原始波形采样点数采样点数（ｃ１赢线结构交捧混合形态滤波效果采样点数（ｄ）模糊苴线结构数学形态滤波器的滤波效果采样点数（ｅ）一结构模糊形态滤波器的滤波效果图５四种滤波器的滤波效果比较Ｆｉｇ．５Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｆｉｌｔｅｒｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｏｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｉｌｔｅｒｓ模糊形态滤波器，波形失真较小，较为理想地提取出了基波电压分量，而采用三结构的模糊形态滤波器，波形失真最小，信噪比最高，达到了实验预期效果。３．２电压幅值相位检测实验利用无延时法将使用三结构模糊形态滤波器处理后的电网电压构造成三相虚拟电压１，、ｖ、ｖ，经过ｐａｒｋ变换得到ｄ轴与ｑ轴分量１，、，考虑到预处理后的电网电压只含少量的噪声干扰，所以将１，、Ｖ通过低通滤波器可滤除干扰分量，根据式（６）、式（７）便可检测到电网电压幅值以及相位的跳变。分别采用巴特沃斯低通滤波器以及模糊半圆形态滤波器对、滤波后可得图６结果。３２０３ＯＯ２８０：。２４０２２０２。。３５。ｌ０Ｏ４０３５３Ｏ２５２０１５１０５０—５采样点数采样点数ｆａ１采模糊半铡形态滤波器的幅值ｊ槲位检测结粜采点数采点数（ｂ）采¨Ｊ阶【特沃斯低通滤波器的幅值与村｛位枪测结果图６两种滤波器检测效果比较Ｆｉｇ．６Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｄｅｔｅｃｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｂｅｔｗｅｅｎｔｗｏｆｉｌｔｅｒｓ图６（ａ１为采用模糊半圆形态滤波器的基波电压幅值与相位跳变检测结果，图６（ｂ）为采用二阶巴特沃斯滤波器基波电压幅值与相位跳变检测结果。由波形图对比可以看出使用二阶巴特沃斯滤波器会给系统带来１０ｍｓ以上的延时，并且依然含有部分谐波分量，滤波效果并不理想，不能准确的得到电压跌落的起始与结束时间。而采用模糊半圆形态滤波器系统延时仅有１ｍｓ左右，可准确地得到基波分量，滤波效果较好，所以采用本文提出的检测方法可以检测出基波电压幅值以及相位，并且能精确地得到电压跌落的起始与结束时间，很好地满足了动态电压器快速检测、准确投切的要求。由仿真结果可以看出采用巴特沃斯低通滤波器造成波奚表大，且产生相位延迟，滤波效果很４结论不理想，采用直线型交替混合形态滤波器与直线型本文针对三相不平衡电压跌落暂降，以及动态姗猢ｏ姗Ａ，猢㈣ｏｍ．６８．电力系统保护与控制电压恢复器对电压检测的实时性要求。在常用ｄｑ变换的基础上，提出一种新的检测方法。该方法将模糊控制应用于数学形态滤波器，使用三种形式的结构元素对电网中的谐波、白噪声以及脉冲干扰进行初次滤除。再将各单相电压利用求导的方法，分别得到三相虚拟电压。最后对虚拟电压进行ｄｑ变换并用模糊半圆形态滤波器替代传统巴特沃斯低通滤波器，仿真对比试验表明该方法满足简单、易行，可实时、准确地检测出电压跌落起始、结束时间，幅值以及相角变化，满足ＤＶＲ快速检测、准确投切的要求。参考文献ｌ１］ＢｏｌｌｅｎＭＨＪ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｖｏｌｔａｇｅｓａｇｓａｎｄｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎｓ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＩＥＥＥＰｒｅｓｓ，２０００．［２］王晶，徐爱亲，翁国庆，等．动态电压恢复器控制策略研究综述［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１）：１４５。１５１．ＷＡＮＧＪｉｎｇ，ＸＵＡｉ－ｑｉｎ，ＷＥＮＧＧｕｏ－ｑｉｎｇ，ｅｔａ１．ＡｓｕｒｖｅｙｏｎｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｏｆＤＶＲ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍ—ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１）：１４５１５１．Ｅ３］鲁波涌，黄文清．结合小波变换和能量算子的电压暂降检测方法［Ｊ］．电工技术学报，２０１１，２６（５）：１７１．１７７．—ＬＵＢｏｙｏｎｇ，ＨＵＡＮＧＷｅｎ－ｑｉｎｇ．Ｈｙｂｒｉｄｗａｖｅｌｅｔ－ｅｎｅｒｇｙｏｐｅｒａｔｏｒｍｅｔｈｏｄｆｏｒｖｏｌｔａｇｅｓａｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（５）：１７１－１７７．Ｅ４］王智勇，吴正国，周卫平，等．基于基波特征量提取的ＤＶＲ参考电压波形生成算法［Ｊ］．电工技术学报，２００９，—２４（４）：１６８１７５．—ＷＡＮＧＺｈｉ－ｙｏｎｇ，ＷＵＺｈｅｎｇ－ｇｕｏ，ＺＨＯＵＷｅｉｐｉｎｇ，ｅｔａ１．ＡｎｏｖｅｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｖｅｃｔｏｒｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｏｒＤＶＲ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００９，２４（４）：１６８－１７５．Ｅ５］ＳｏｎｇＨＳ，ＮａｍＫ．Ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓｐｈａｓｅ－ａｎｇｌｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｎｄｅｒｕｎｂａｌａｎｃｅｄｖｏｌｔａｇｅ・ｓａｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＩＥＥＥＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＧｅｎｅｒａｔｉｏｎＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎａｎｄ—Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，２０００，１４７（６）：４０９４１５．［６］郝晓弘，田江博，陈伟，等．基于信息熵和数学形态学的电压跌落持续时间检测方法『Ｊ］．电力系统保护与控—制，２０１２，４０（１１）：３０３６．——ＨＡＯＸｉａｏｈｏｎｇ，ＴＩＡＮＪｉａｎｇｂｏ，ＣＨＥＮＷｅｉ，ｅｔａ１．Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｖｏｌｔａｇｅｓａｇｄｕｒ￣ｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ－ｅｎｔｒｏｐｙａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１２，４０（１１）：３０．３６．［７］王智勇，吴正国，周卫平．直接电容接入动态电压恢复器的研究［Ｊ］．电力系统保护与控制，２００９，３７（１７）：８２．８６．——ＷＡＮＧＺｈｉｙｏｎｇ，ＷＵＺｈｅｎｇ－ｇｕｏ，ＺＨＯＵＷｅｉｐｉｎｇ．Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｖｏｌｔａｇｅｒｅｓｔｏｒｅｒｓｗｉｔｈｃａｐａｃｉｔｏｒｄｉｒｅｃｔ－ｃｏｕｐｌｅｄ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２００９，３７（１７）：８２－８６．［８］张波，颜湘武，王树岐．基于ｄｑ变换的三相电压暂降生成方法［Ｊ］＿电工技术学报，２０１１，２６（１０）：５５－６１．—ＺＨＡＮＧＢｏ，ＹＡＮＸｉａｎｇＶＣｔｌ，ＷＡＮＧＳｈｕ－ｑｉ．Ａｎｏｖｅｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｗａｖｅｇｅｎｅｒ￣ｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｄｑｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，２６（１０）：５５－６１．［９］冯小明，杨仁刚．动态电压恢复器的形态学．ｄｑ变换综合检测算法［Ｊ】．中国电机工程学报，２００４，２４（１１）：１９４．１９８．ＦＥＮＧＸｉａｏ－ｍｉｎｇ，ＹＡＮＧＲｅｎ－ｇａｎｇ．Ａｎｏｖｅｌｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇ—ｙｄｑｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００４，２４（１１）：１９４－１９８．［１０］ＷＡＮＧＪｉ・ｄｏｎｇ，ＬＩＵＫｕｎ，ＹＡＮＧＧｕａｎ－ｑｉｎｇ．ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｖｏｌｔａｇｅｓａｇｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＤＱｔａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＬｅｃｔｕｒｅＮｏｔｅｓｉｎＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ—Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１１（１）：１０３９１０４６．１１１ＪＳｅ丌ａＪ．Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｉｎｇ［Ｃ】／／ＡｎＯｖｅｒｖｉｅｗＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｂａｒｃｅｌｏｎａ，Ｓｐａｉｎ，１９９４，３８（４）：３－１１．—收稿日期：２０１３－０４２７；修回日期：２０１３－０６－０８作者简介：师维（１９８８一），男，硕士研究生，研究方向为电能智能化控制；Ｅ－ｍａｉｌ：４１５４９０６０７＠ｑｑ．ｃｏｍ周卫平（１９６９一），男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向为电能质量检测与控制：吴正国（１９４３一），男，教授，博士生导师，研究方向为电力电子技术、数字信号处理。