一种基于改进锁相环系统的电能质量扰动检测方法吕干云,丁屹峰,程浩忠(上海交通大学电气工程系,上海200030)摘要:提出了一种基于改进锁相环（PLL）系统的电能质量扰动检测方法。该改进PLL系统是一个稳定的相位反馈控制系统，产生的多个输出信号可用于多种电能质量扰动的检测，而且对于检测系统的内部参数和电力系统频率的变化是鲁棒的。在叙述了它的基本特性以及电能质量扰动检测的基本原理后，重点阐述了该系统对多种电能质量扰动检测的实现，包括谐波、电压波动、频率偏差、电压下跌、电压上升、过电压、欠电压、瞬时脉冲、低频、高频振荡和无功功率等进行检测和分析，并为此做了大量的计算机仿真。仿真结果证明了结论的正确性，同时也表明，该检测方法具有较好的实时性。关键词:电能质量;扰动检测;改进的锁相环系统;鲁棒;计算机仿真DetectionMethodofPowerQualityDisturbanceBasedonanImprovedPLLSystemLUGanyun,DINGYifeng,CHENGHaozhong(DepartmentofElectricalEngineering,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Anoveldetectionmethodofpowerqualitydisturbancebasedonanimprovedphaselocatedloop(PLL)systemisbroughtforwardinthispaper.ThePLLsystemisastablephasefeedbackcontrolsystemwithmanyusefuloutputs,anditisrobusttoitsinnerparametersandsmallchangeofinput'sbasicfrequency.Afterdescribingbasiccharacteristicsofthesystemanditsdetectionprinciple,therealizationsandeffectsofdetectionofmanykindsofpowerqualitydisturbances,suchasharmonics,voltagefluctuations,frequencydeviation,sags,swells,overvoltage,undervoltage,transientpulse,lowfrequencyoscillation,highfrequencyoscillation,andreactivepower,areanalyzedinemphases.Thesimulationresultsprovetheconclusionabove,andalsoshowthatthedetectionmethodisarealtimeone.Keywords:powerquality;disturbancedetection;improvedPLLsystem;robust;computersimulations1前言近年来，电能质量问题日益受到电力部门和用户的重视，电能质量的内容不仅仅包括传统的静态电能质量，如电网谐波、电压波动和闪变、电压偏差、三相不平衡和频率偏差，还对动态谐波、电压上升、电压下跌和瞬时脉冲等一些动态电能质量提出了新的要求。因此，有必要对电能质量问题进行分析，并采用合理的补偿措施以提高电能质量，为此，电能质量扰动的检测是首先要解决的问题。目前，电能质量扰动的检测方法主要有两类，即频域检测法和时域检测法。频域检测法主要有快速傅立叶变换（FFT）法及其改进方法［1，2］、小波变换法［3~5］和带阻滤波器法。时域检测法主要有基于瞬时无功功率理论的检测方法［6，7］、同步检测法［8］和dq变换法［9］。这些方法大部分都受电力系统频率变化的影响，而且只适合于检测上述多种静态和动态电能质量扰动的其中几种扰动。本文提出一种基于改进PLL系统的电能质量检测方法。该方法具有自适应性，对检测系统的内部参数和电力系统频率变化有较强的鲁棒性，可检测目前最常见的一系列电能质量干扰，而且该方法具有较好的实时性，采用Matlab的Simulink得到的仿真结果证明了结论的正确性。2检测基本原理本文提出的电能质量检测方法是在改进PLL系统基础上展开的。该改进PLL系统结构如图1所示，和传统的PLL（如图2）一样，它由三个基本部分组成，即鉴相器phasedetection(PD)、环路滤波器loopfilter(LF)和压控振荡器voltagecontrolledoscillator(VCO)，三部分形成一个闭环的相位反馈控制系