一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法及装置，所述方法包括：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；将上述三相电压、波动负荷进线电流的数字量滤波；对滤波后的电压电流信号采样得到每个采样点经过预处理的三相电压和三相电流；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；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；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；本发明的优点在于：提高电压闪变计算结果的准确性。

权利要求

1.一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，所述方法包括：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；

将上述三相电压、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；

对滤波后的电压电流信号每间隔若干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；

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，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；

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。

2.根据权利要求1所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，所述低通滤波器的表达式为：

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，al表示输入响应的系数，br表示全响应的系数，al和bl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。

3.根据权利要求1所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，所述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包括：

通过公式p(n)＝ua(n)ia(n)+ub(n)ib(n)+uc(n)ic(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，ua(n)、ub(n)、uc(n)分别表示第n个采样点的经过预处理的三相电压，ia(n)、ib(n)、ic(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。

4.根据权利要求3所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，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Sd，再结合被测系统标称电压UN，通过公式 计算出被测系统基准系统阻抗Xs。

6.根据权利要求5所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，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，RS为被测系统等效电阻分量，取值为

7.根据权利要求1所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法，其特征在于，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，Pst表示短时电压闪变值，P0.1、P1s、P3s、P10s、P50s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，Plt表示长时电压闪变值，Psti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。

8.一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量装置，其特征在于，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；

将上述三相电压、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；

对滤波后的电压电流信号每间隔若干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。

9.根据权利要求8所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量装置，其特征在于，所述低通滤波器的表达式为：

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，al表示输入响应的系数，br表示全响应的系数，al和bl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。

10.根据权利要求8所述的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量装置，其特征在于，所述瞬时功率获取模块还用于：

通过公式p(n)＝ua(n)ia(n)+ub(n)ib(n)+uc(n)ic(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，ua(n)、ub(n)、uc(n)分别表示第n个采样点的经过预处理的三相电压，ia(n)、ib(n)、ic(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。

说明书

一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电力系统、新能源光伏发电与风力发电技术领域，更具体涉及一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法及装置。

背景技术

[0002] 波动性负荷是指其工作电流变化具有周期性或非周期性，突然变化的负荷，如电弧炉、轧钢机、电气化牵引负荷、新能源光伏发电与风力发电等，一般情况下波动性负荷的
运行过程具有严重的间歇性。由于波动性负荷在电力系统中接入比例有逐步增大的趋势，
单体容量也在不断增大，对电网造成的影响和危害可能越来越严重。主要不利影响是波动
性的有功功率和无功功率破坏了系统运行电压的稳定性，造成了供电母线电压波动与闪
变，进而影响了母线下所有用电设备的安全稳定运行。

[0003] 现有的波动负荷电压闪变发射水平计算方法大多集中在供电母线包络线的提取和参数计算过程的优化上，而供电母线所带全部波动性负荷叠加后造成母线的电压波动和
闪变，直接利用仪器测量供电母线的电压闪变只能考核全部负荷对供电母线闪变影响结
果，对存在多个波动负荷对供电母线闪变的贡献率等闪变责任分摊问题无能为力。而涉及
多波动负荷闪变值计算的研究里也存在一定的问题，比如中国专利授权公告号
CN107390014公开的波动性负荷闪变发射水平的测量方法，只计算了基波有功功率和无功
功率，进而计算基波功率造成的电压波动和闪变值，这种方法忽略了基波附近的间谐波对
电压闪变计算结果准确性的影响；如果直接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，又会造成因谐波电压和电流造成的瞬时功率波动，进而也会造成电压闪变
计算结果的准确性问题。

[0004] 新一代电力系统中冲击性负荷的投入比例逐步提高，对一些冲击性负荷闪变发射特性评估时，考虑到冲击性负荷必须和动态无功补偿装置一起投运，直接对供电母线电压
闪变的测量为已经经动态无功补偿装置治理后的闪变值，不能准确评价冲击性负荷单独引
起的电压闪变水平，因此，工程应用中也需急需对冲击性负荷电压闪变发射水平的较高准
确度的评价方法。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题在于现有技术缺乏对冲击性负荷电压闪变发射水平的较高准确度的评价方法。

[0006] 本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：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：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；

[0007] 将上述三相电压、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；

[0008] 对滤波后的电压电流信号每间隔若干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；

[0009] 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；

[0010] 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；

[0011] 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。

[0012] 本发明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。

[0013] 进一步地，所述低通滤波器的表达式为：

[0014]

[0015] 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，al表示输入响应的系数，br表示全响
应的系数，al和bl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。

[0016] 进一步地，所述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包括：

[0017] 通过公式p(n)＝ua(n)ia(n)+ub(n)ib(n)+uc(n)ic(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，ua(n)、ub(n)、uc(n)分别表示
第n个采样点的经过预处理的三相电压，ia(n)、ib(n)、ic(n)表示第n个采样点的经过预处理
的三相电流；

[0018] 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。

[0019] 更进一步地，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：

[0020] 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。

[0021] 更进一步地，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：

[0022] 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Sd，再结合被测系统标称电压UN，通过公式 计算出被测系统基准系统阻抗Xs。

[0023] 更进一步地，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：

[0024] 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，RS为被测系统等效电阻
分量，取值为

[0025] 进一步地，所述数字化视感度加权滤波器的传递函数为：

[0026] 其中，Z为传递函数的变量；

[0027] 平滑滤波的数字滤波器的传递函数为：

[0028]

[0029] 通过公式 获取短时电压闪变值，其中，Pst表示短时电压闪变值，P0.1、P1s、P3s、P10s、P50s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；

[0030] 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，Plt表示长时电压闪变值，Psti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。

[0031] 本发明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：

[0032] 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；

[0033] 将上述三相电压、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；

[0034] 对滤波后的电压电流信号每间隔若干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；

[0035] 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；

[0036] 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；

[0037] 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。

[0038] 进一步地，所述低通滤波器的表达式为：

[0039]

[0040] 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，al表示输入响应的系数，br表示全响
应的系数，al和bl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。

[0041] 进一步地，所述瞬时功率获取模块还用于：

[0042] 通过公式p(n)＝ua(n)ia(n)+ub(n)ib(n)+uc(n)ic(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，ua(n)、ub(n)、uc(n)分别表示
第n个采样点的经过预处理的三相电压，ia(n)、ib(n)、ic(n)表示第n个采样点的经过预处理
的三相电流；

[0043] 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。

[0044] 更进一步地，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：

[0045] 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。

[0046] 更进一步地，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：

[0047] 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Sd，再结合被测系统标称电压UN，通过公式 计算出被测系统基准系统阻抗Xs。

[0048] 更进一步地，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：

[0049] 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，RS为被测系统等效电阻
分量，取值为

[0050] 进一步地，所述数字化视感度加权滤波器的传递函数为：

[0051] 其中，Z为传递函数的变量；

[0052] 平滑滤波的数字滤波器的传递函数为：

[0053]

[0054] 通过公式 获取短时电压闪变值，其中，Pst表示短时电压闪变值，P0.1、P1s、P3s、P10s、P50s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；

[0055] 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，Plt表示长时电压闪变值，Psti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。

[0056] 本发明的优点在于：

[0057] (1)本发明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。

[0058] (2)本发明对波动性负荷的闪变发射水平进行在线实时测量，有助于评估各种波动性负荷对公用电网电压闪变的责任分摊，从而评价电能质量治理装置对电压闪变的治理
效果，更好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。

附图说明

[0059] 图1为本发明实施例提供的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法的流程图；

[0060] 图2为本发明实施例提供的电弧炉配电系统测试图；

[0061] 图3为本发明实施例提供的电弧炉配电系统中EAF炉瞬时有功和无功功率波动量注入系统单独引起33kV母线的电压波动示意图；

[0062] 图4为本发明实施例提供的LF炉瞬时有功和无功功率波动量注入系统单独引起33kV母线的电压波动示意图；

[0063] 图5为本发明实施例提供的EAF炉和LF炉瞬时有功和无功功率波动量注入系统引起33kV母线的电压波动示意图；

[0064] 图6为本发明实施例提供的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法测量的EAF炉单独引起33kV母线的电压短时闪变值；

[0065] 图7为本发明实施例提供的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法测量的LF炉单独引起33kV母线的电压短时闪变值。

[0066] 图8为本发明实施例提供的一种基于瞬时功率的闪变发射水平测量方法测量的EAF炉子和LF炉共同引起33kV母线的电压短时闪变值。

具体实施方式

[0067] 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。

[0068] 实施例1

[0069] 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：

[0070] 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ua(n)、ub(n)、uc(n)和三相电流ia(n)、ib(n)、ic(n)。

[0071] 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。

[0072] 所述截止频率为95Hz的6阶巴特沃斯滤波器的表达式为：

[0073]

[0074] 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，al表示输入响应的系数，br表示全响
应的系数，al和bl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。

[0075] 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：

[0076] 通过公式p(n)＝ua(n)ia(n)+ub(n)ib(n)+uc(n)ic(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，ua(n)、ub(n)、uc(n)分别表示
第n个采样点的经过预处理的三相电压，ia(n)、ib(n)、ic(n)表示第n个采样点的经过预处理
的三相电流；

[0077] 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。

[0078] 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。

[0079] 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：

[0080] 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Sd，再结合被测系统标称电压UN，通过公式 计算出被测系统基准系统阻抗Xs。

[0081] 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：

[0082] 通过公式

[0083] 其中，RS为被测系统等效电阻分量，取值为

[0084] 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：

[0085] 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

[0086] 其中，所述数字化视感度加权滤波器的传递函数为：

[0087] 其中，Z为传递函数的变量；

[0088] 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)；

[0089] 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：

[0090] d1(m)＝Z‑1[D1(z)]；

[0091] 视感度加权滤波器的输出经过平方器，得到平方器的输出

[0092] 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：

[0093]

[0094] 对d2(m)进行z变换，得到

[0095] 得到D2(z)经过传递函数后的表达式D3(z)＝D2(z)H2(z)；

[0096] 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。

[0097] 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。

[0098] 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：P0.1、P1s、P3s、P10s、P50s，对于这5个值，通过公式
获取短时电压闪变值，其中，Pst
表示短时电压闪变值，P0.1、P1s、P3s、P10s、P50s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，P1s、P3s、P10s、P50s的下标s表示应使用平滑值，这些值使用以
下公式获得：

[0099] P1s＝(P0.7+P1+P1.5)/3；

[0100] P3s＝(P2.2+P3+P4)/3；

[0101] P10s＝(P6+P8+P10+P13+P17)/5；

[0102] P1s＝(P30+P50+P80)/3；

[0103] 其中P0.7等值含义和上述P0.1等类似，不再赘述。

[0104] 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：

[0105] P0.1＝P1s＝P3s＝P10s＝P50s＝S(t)；

[0106] 代入公式 则有：

[0107]

[0108] 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，Plt表示长时电压闪变值，Psti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。

[0109] 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。

[0110] 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。

[0111] 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。

[0112] 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。

[0113] (1)该仪器将电弧炉33kV母线三相电压ua(t)、ub(t)、uc(t)和EAF炉、LF炉进线电流iEAFa(t)、iEAFb(t)、iEAFc(t)、iLFa(t)、iLFb(t)、iLFc(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ua(n)、ub(n)、uc(n)
和iEAFa(n)、iEAFb(n)、iEAFc(n)、iLFa(n)、iLFb(n)、iLFc(n)，n为处理后的采样序列编号。

[0114] (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。

[0115] (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：

[0116]

[0117]

[0118] 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。

[0119] (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：

[0120]

[0121] 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。

[0122] (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。

[0123] 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。

[0124] 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。

[0125] 实施例2

[0126] 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：

[0127] 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；

[0128] 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；

[0129] 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；

[0130] 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；

[0131] 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；

[0132] 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。

[0133] 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：

[0134]

[0135] 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，al表示输入响应的系数，br表示全响
应的系数，al和bl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。

[0136] 具体的，所述瞬时功率获取模块还用于：

[0137] 通过公式p(n)＝ua(n)ia(n)+ub(n)ib(n)+uc(n)ic(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，ua(n)、ub(n)、uc(n)分别表示
第n个采样点的经过预处理的三相电压，ia(n)、ib(n)、ic(n)表示第n个采样点的经过预处理
的三相电流；

[0138] 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。

[0139] 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：

[0140] 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。

[0141] 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：

[0142] 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Sd，再结合被测系统标称电压UN，通过公式 计算出被测系统基准系统阻抗Xs。

[0143] 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：

[0144] 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，RS为被测系统等效电阻
分量，取值为

[0145] 具体的，所述数字化视感度加权滤波器的传递函数为：

[0146] 其中，Z为传递函数的变量；

[0147] 平滑滤波的数字滤波器的传递函数为：

[0148]

[0149] 通过公式 获取短时电压闪变值，其中，Pst表示短时电压闪变值，P0.1、P1s、P3s、P10s、P50s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；

[0150] 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，Plt表示长时电压闪变值，Psti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。

[0151] 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。