电压闪变检测系统瞬时闪变视感度对数特性曲线传递函数的研究

1、本 科 毕 业 设 计(论文)题 目：电压闪变检测系统瞬时闪变视感度对数特性曲线传递函数的研究学生姓名： 学 号： 专业班级：电气工程及其自动化 班指导教师： 电压闪变检测系统瞬时闪变视感度对数特性曲线传递函数的研究摘 要电压闪变是影响电能质量的一个重要因素,本文论述了电压闪变产生的原因,简要介绍了几种常用检测技术及抑制闪变的措施。电能质量有5个重要指标，其中之一是电压波动和闪变，它能够体现在稳态运行的情况下，波动性负荷引起的电网电压波动程度，该电压波动可能危害电气设备并且引起照明闪变。引起电压闪变的原因有很多,主要分为三类：一是电源引起电力系统电压闪变,主要是指风力发电厂发电机发电时产生的闪

2、变；二是负载的切换、电动机的启动引起电压闪变；三是冲击性负荷(如电弧炉、轧钢机、矿山绞机、电力机车等)投入电网运行引起的电压闪变。首先，根据之前学过的自动控制基础知识，结合测量瞬时闪变视感度的对数特性曲线，将电压波动与人对于照度波动的闪变视感度的关系联系起来，形成灯-眼-脑环节的传递函数。其次，从波动性负荷所发生的闪变允许值和受危害设备的抗闪变干扰阀值来表述负荷的闪变兼容，阐述制定闪变标准的原则。最后，再由电路分析建立波动性负荷的无功功率变动量与电压波动的基本关系式，表述负荷补偿的基本概念。接着，又主要介绍了国际电工委员会(iec)推荐的闪变仪及其闪变标准，概括地介绍了闪变仪对于调幅波的检测方

3、法和检测特点。闪变兼容值是为了保证电能质量对于供电部门和用户的要求，而用户发生闪变允许值，原则上要根据用户协议负荷与其供电系统供电能力的比例作为分配。关键词: 电压波动；对数特性曲线；瞬时闪变视感度research on the instantaneous flicker visual sensitivity curves transfer function in voltage flicker detection system abstractthe voltage quality consists of five important indicators,one of which is v

4、oltage fluctuation and flicker lights ,it could check out that when working in the steady condition, volatility load would cause voltage rise and full.in the first place , combined with knowledge of automatic control theory, the content in the article contacts relation between voltage fluctuation an

5、d flicker lights, forms the transfer function of lamps-eyes-brains links. on the basic of automatic control theory, the article generalizes the relevance about voltage fluctuation and instantaneous flicker sensation level ,builds the transfer function between lamps ,eyes and brains. in the basic of

6、flickering allowable value of the volatility of load and resistant lighting fluctuation threshold value of damaged equipment,it elaborates that how to establish the standard of lighting fluctuation ,at the last ,with the help of circuit analysis ,it builds the relation between reactive power of fluc

7、tuated load and essential relationship of voltage fluctuation .in the second place，the essay introduces the flicker meter and apply standard that recommended form international electro technical commission, introduces detection method and graphic image about the related instruments, as a new basic s

8、tandard of allowable numerical value.to guarantee electric energy quality, iec installs compatible numerical value in the purpose of meeting requirements of power supply department and electronic units .however, the allowable numerical value used at ordinary times, is origined from user treaty load

9、and power-up capability of the power-up system.keywords：voltage fluctuation；bode diagram；the instantaneous flicker visual sensitivity目 录第1章 引言1第2章 电压波动和闪变的基本概念22.1 电压变动和电压波动22.2 电压闪变的基本概念42.2.1 基本概念与定义42.2.2 闪变觉察率f42.2.3 瞬时闪变视感度s(t)42.2.4 波形因数r(f)62.3 电弧炉的用电特性分析6第3章 闪变的评估方法83.1 电压波动与闪变的起因和危害83.2 闪变水

10、平评估与干扰限制值83.2.1 短时间闪变水平值pst83.2.2 长时间闪变水平值pst103.2.3 闪变干扰限制值113.2.4 单位闪变曲线11第4章 iec推荐的闪变测量模型134.1 电压波动的同步检测法134.2 灯-眼-脑环节传递函数的计算134.3 iec闪变测量环节分析15第5章 模型的建立及其仿真结果195.1 iec推荐闪变仪模型测量结果195.2 采用渐近线计算的新模型测量结果25第6章 结 论30致 谢31参考文献32第1章 引言我国国民经济在这几年来迅猛发展，进而使电力事业日益成熟与完善，但也随之带来了非线性负载数量的不断增加。这种情况极有可能使电网带有大量谐波、

11、产生电压波动和闪变等电能质量问题。另外，电压闪变会引起日光灯闪亮，使人眼睛产生不适，严重影响人的日常生活和工作，电压闪变问题越来越引起人们的高度重视。然而，要消弱电压波动及闪变带来的危害，减少谐波分量，提高电能质量，首先必须对电压波动及闪变进行检测，从而为相关部门制定调整方案提供根据。目前有三种类型的闪变测量仪器，分别是：英国的era电弧炉闪变仪、日本的闪变仪及由iec和国际电热协会(uie)推荐的闪变仪。国产闪变仪主要参考闪变仪的原理。但是，我国国情实际与iec/uie 建议使用的条件相似，例如我国日常电压为220v，而iec推荐采用230v电压、60w白炽灯作为闪变试验条件。在此基础上且利

12、用短时间以及长时间闪变值估计电压闪变的严重程度也更加稳妥，因此我国近期开始采用iec的标准。但是iec只是给出了实现的理念和流程，并没有提供详细的实现方法。所以，我们只能借助matlab的仿真功能，构建iec闪变测试系统模型，根据，校验所构建的闪变测量的模拟系统。本文参照了iec建议使用的原理流程图和设计规范，基于matlab仿真软件，构建了检测电压波动及闪变的闪变仪原理构成模型。模型按照iec规定及其检测规范，通过对模拟滤波器和数字滤波器的合理设置，完成了闪变信号的提取和测量，对所建模型的精度进行了校验。结果显示所构建的测试模型符合精度要求，而且具有易操作，可视化强等优点。综上所述，本文主要

13、工作有：在matlab中搭建灯眼脑模型；利用自控原理相关知识，根据闪变视感度的对数特性曲线(伯德图)写出其开环传递函数g(s)即加权函数；仿真验证其可行性，要求误差在iec允许的范围之内。第2章 电压波动和闪变的基本概念2.1 电压变动和电压波动 电压波动是连续1s以上的，两个相邻电压均方值的量差。是指相对快速变动或连续改变的电压均方根值的现象。在同一个方向的二次或者二次以上的电压方根均值的变动能够保持在30ms的期间之内，则将该波动归为一次变动，变动的相对百分比如公式(2-1)所示： (2-1)典型的电压变动特性曲线如下图所示。在电压的 均值开始下降，至电压下降，为电压变动特性的最大电压变动

14、。从开始电压回升，至电压持续稳压值，为稳态的电压波动，为动态的电压波动。通常电压波动多以标称电压的百分值来表示。电压均方根随时间的变化如图2-1所示。 图2-1 电压均方根随时间的变化曲线 稳压电压均方根植与额定电压之间的差为稳压电压变动值，相对电压变动值如公式(2)所示： (2-2) 相对的动态电压变动值如下式所示，定义为系统电压变动过程中两极值电压之差，如公式(2-3)所示： (2-3) 相对最大电压变动值如公式(2-4)所示： (2-4)国际电工委员会(iec)规定：在低于1kv的配电网中，相对稳态变动值都不得大于3%；相对动态电压变动值超过3%的持续时间不高于200ms；相对最大电压变

15、动值应该低于4%。典型的电压变动曲线如图2-2所示。波动电压对工频电压的调制如图2-3所示。 图2-2 典型的电压变动曲线 电压波动值等于一系列电压变动或连续的电压偏差值。电压波动值等于电压方均根值的极值和之差，常以其标称电压的百分数表示其相对百分值，即 (2-5) (a) 电压波动调制示意图 (b)正弦调制波电压波形 图2-3 波动电压对工频电压的调制产生电压波动因素：配电系统突发短路故障或开关闭合，投切无功补偿设备、大型整流装置和功率冲击性波动负荷的运行情况变化等等。 波动性负载是引起电网电压波动的主要原因。波动性负载可以分为两大类型：（1） 引起电压按一定规律周期变化的负荷(一般原因是由

16、于间歇通电和频繁启动)，例如，电动机、轧钢机和绞车、电焊机等等。（2） 引起供电出现连续的不规则的随机电压变动的负荷，例如，炼钢电弧炉等等。2.2 电压闪变的基本概念2.2.1 基本概念与定义电压波动常会导致许多电工设备非正常工作。一般来说，对微型计算机以及控制设备不需要重点关注，因为他们的容量小并能够在相对成本不大的条件下增加抗干扰措施。日光灯和电视机等设备对电压波动的敏感度比白炽灯低得多，然而，大量白炽灯被使用于每个建筑的照明都会，如果某次电压波动还未能引起白炽灯闪亮，则可以推断其对电视机和日光灯等正常运行造成不了较大影响。为此，一般都用检测白炽灯工作情况的方式来判断电压波动值是否能够被接

17、受。闪变是经过灯-眼-脑环节反映人主观感觉照度波动，其重要因素有：(1) 电网电压的频度、波形和幅值。(2) 用于照明装置，以影响白炽灯的照度，而且与白炽灯的功率和额定电压有关。(3) 人的闪变主观视感。这种感觉因人而异，需要抽样调查人对闪变的主观感觉。2.2.2 闪变觉察率f iec建议使用不同的频度、波形、幅值的调幅波和工频电压作为载波为工作频率230v、60w的白炽灯电源去研究人对闪变的视觉反映程度，通过抽样调查部分观察者，得出闪变觉察率f的统计公式，如公式2-6所示： (2-6)公式中，a没有察觉的人数； b略有察觉的人数； c有明显察觉的人数；d不能忍受的人数：若把f50%定为闪变限

18、定值，那么该实验条件下的波动允许值就是f对应的电压变动值。2.2.3 瞬时闪变视感度s(t)在电压波动的波形、频度、大小等集中作用下，人对闪变的瞬时感觉水平是有所差异，由来反映。一般规定闪变觉察率f=50%是的衡量单位，对应的称之为=1的觉察单位。人对闪变的感觉与照度波动的频率特性是有密切联系的，其频谱分布有如下规律： (1)闪变的一般觉察率的范围：1-25hz； (2)闪变的最大觉察率频率范围：0.05-35hz； (3)闪变的敏感频率范围：6-12hz； (4)闪变的最大敏感频率范围：8.8hz.在察觉单位下，最小电压波动值与个频率电压波动值的比，即显然，其中。=1觉察单位的电压波动如表2

19、-1所示。 表2-1 s(t)=1觉察单位的电压波动频率/hz频度/min正弦波电压波动/d%矩形波电压波动/d%波形系数r(f)视感度系数k(f)0.5602.340.5114.551.1071.51801.080.4292.50.2313.54200.560.3421.650.4456000.3980.2911.390.63867200.2660.2491.320.7627.59000.250.2061.290.948.810560.260.1961.2611012000.3120.2031.270.9621214400.4320.2441.270.8011518000.5840.3391

20、.260.5791821600.70.4571.270.4282024000.890.5391.270.3572327601.0420.6791.250.281根据公式，再根据表中的数据进行计算，便可以的得出表中所列视感度系数k(f)的值，闪变觉察率f=50%，即使s=1觉察单位的视感度系数k(f)的频率特性曲线，如图2-4所示。 图2-4 视感度系数k(f)的频率特性曲线2.2.4 波形因数r(f) 不同的电压波动流动导致的闪变是不一样的，波形因数如下： r(f)大致是常数1.27；矩形行波的基波当频率9hz时对闪变的影响比其它谐波分量更大；矩形波的基波当频率9hz对闪变影响比其谐波小；当r

21、(f)1是，即在一样的频率下，正弦电压波动对闪变的影响比矩形电压波动更小。电压波动与频率的关系如图2-4所示。 图2-5 =1觉察单位的电压波动与频率的关系图2.3 电弧炉的用电特性分析电网各种功率波动性质负载中对电压特性影响较深的负载是交流电弧炉，其中炼钢用电弧炉对电网的干扰更大。电网负载之一炼钢用交流电弧炉对其产生的不利影响，主要包括三相负荷不对称带来的电网动态不平衡干扰以及由有功和无功功率冲击性剧变引起的电压波动和闪变等等。普通交流电弧炉的冶炼周期约为3-8，具体时间取决于供电电压高低、电弧炉容量和冶炼材料及其工艺。通常电弧炉的供电电压为110kv或35kv，二次侧电极件电压的典型值在1

22、00-600v之间。电弧炉消耗的无功功率变化率也大，在电极短路时功率因数约为0.1-0.2，在额定运行时约为0.7-0.85。电弧炉的运行周期包括三个阶段：熔化期、氧化期和还原期。电弧炉运行周期如图2-6所示。 图2-6 电弧炉运行周期示意图电弧炉的电气特性如下：(1)消耗的功率强烈而快速，且出现随机性变化。(2)电能质量下降程度最大和时变性最强的时刻发生在熔化期。(3)氧化和还原的精炼时期电压波动和谐波含量显著降低。(4)电能质量的性质和电能质量下降的程度随融化其运行条件的不断变化而有所不同，取决于电弧炉的容量和类型，融化材料的成分和性质。电弧炉运行引起的电能质量冲击的因素包括：(1)大电流

23、电感支路。(2)在电极与融化的炉料之间燃烧的性质，是电能质量降低的主要原因是三个主要燃烧的大电流电弧。第3章 闪变的评估方法3.1 电压波动与闪变的起因和危害 一方面很多大功率负荷引入电网后会引起电压波动；另一方面如果配电线路短时出现过重的承载负荷，而且没有充足的无功功率储备，电压水平就很难达到要求，因此很难保证较高的电能质量水平。大功率的波动负荷是造成电压波动的主要因素，如大型轧钢机，电动机车，炼钢用的电弧炉等，这些设备使用高频开关的电力电子装置，并且具有高功率的输出；其它如家用小电器等功率不大的小型负荷也有可能引起局部的电压波动。电压波动与闪变的危害：(1)引起照明灯光闪烁，降低了照明质量

24、。(2)使电视机画面亮度不稳，降低了电视画面质量。(3)造成电动机的转速不太稳定，影响工厂正常运行甚至造成安全事故。(4)对电压稳定要求较高的生产过程或实验结果产生负面影响。(5)导致计算机设备、办公自动化系统、电子测量仪器和设备以及自动化的智能控制生产线等非正常运行。(6)以触发角为控制量的系统需要确定电压的相位，电压波动会使控制指令定位失败以至于功能失常，甚至使晶闸管为开关的整流器换相失败。(7)大量的负序分量和谐波被波动性负荷产生。3.2 闪变水平评估与干扰限制值在电网输配电时，既要抑制电压闪变，也要限制波动，并且严防闪变干扰。iec推荐在进行闪变监测时，对于运行频率较小的波动性负荷，闪

25、变严重度的判据一般都使用短时间闪变量和长时间闪变量两个指标，分别用来确定整个工作周期(1h-7天)闪变严重度和一段时间(1-15min)的闪变强弱，并且iec详细说明了闪变评估的方法。3.2.1 短时间闪变水平值pst短时间闪变水平值需要对对瞬时闪视感度进行处理，经过不少于64级的递推分级，可以得到概率直方图。利用水平分级状态时间计算法来评定该时间的闪变严重度，一般来说最常采用累积概率函数cpf是iec建议使用的。 下列15000个数据表示出的瞬时闪变视感度变化曲线是通过观察10min内等间隔采样时间得到，如图3-1所示为对进行分级计时后得到的结果。 图3-1 分级计时事例如图3-2所示，将瞬

26、时闪变视感度的变化曲线分为10级后，按照总时间，得出的概率直方图： 图3-2 统计计时概率分布直方图 cpf可通过对概率直方图进行累加计算获得，如图3-3所示： 图3-3 累积概率函数曲线 研究表明， 在多样的电网电压影响下，要更准确的体现闪变的负面影响程度最好采用多点测定算法，测量到实际的短时间闪变程度是通过5个概率分布测量值对短时间闪变值进行平滑估计计算，如公式(3-1)所示： (3-1) 式中，。分别把1/6h内超过0.1%、1%、3%、10%、50%的总时间的觉察单位值，定义为、。当是s(t)不随时间变化时，如公式(3-2)和(3-3)所示： (3-2) (3-3) 评估单独的闪变源干

27、扰采用短时间内闪变值。 对于工作占空比不稳定，且长时间运行的单闪变源，或者若干闪变源的随机运行，必要时需做出长时间评价。3.2.2 长时间闪变水平值pst在中国要求2小时的统计值作为长时间闪变水平值的统计时间。在不少于2h的时间里获得累积概率统计曲线，把瞬时闪变视感度低于99%概率的参量定义为短时间闪变值pst，把超过1%参量定义为长时间闪变水平值。表达式为。长时间闪变值可以灵活根据实际情况特殊处理，其计算方法是多种多样的，例如：（1） 多个点分析与计算还是利用时间的长度(cpt)分析计算。（2） 有的学者出于实际考虑，降低考察要求，在概率上以95%替代99%，表达式如公式(3-4)所示： (

28、3-4) 简化计算公式如公式(3-5)所示： 或 (3-5)（3） 如果整体评定波动性负荷所引起的闪变，在每天保留的中取出第三个最大值作为的最终值最少检测一周才能得到结果。（4） 此外，长时间闪变值可以通过n个10min短时间闪变值数据的立方和求根得到，使用的方法与iec略有不同 ，如公式(3-6)所示： (3-6) 因此，在闪变评估时，首先要根据被测对象的工作周期定长设定值。3.2.3 闪变干扰限制值（1） 各级电压水平闪变限制值 为了降低波动性负荷产生的谐波分量，若干实力强劲的电力公司和工业发达国家相继制定了电压闪变和波动的标准。如表3-1所示，我国电能质量电压波动和闪变标准公布了对高压、

29、中压、低压三种情况下电压波动和闪变的不同要求。表3-1 不同电压等级下对于电压波动和闪变的标准三类电压0.22-1k(lv)3k-35k(mv)35k-110k(hv)10.90.80.80.70.6 在系统负荷较小的情况下，电网母线节点，进行测量周期为168h的检测，系统检测的到的长时间闪变值应满足表3-2规定的标准。表3-2 pst满足的条件pst110kv110kv10.8（2） 闪变限制的补充说明闪变干扰值包括两个指标：闪变允许值和闪变兼容值。前者是负载设备的闪变干扰限定值，后者是受到闪变干扰设备的安全限值，此外，国家标准和iec标准不一样。3.2.4 单位闪变曲线当pst1.3时，电

30、压波动造成的灯闪会使人明显感到不适，当pst0.7时，可以认为对人眼没有明显的不利影响。因此有“等值阶跃电压的单位闪变”的概念，主要是iec推荐了一个对于任何调幅波信号进行约束的标准。如果推荐的试验条件下，即230v电压对60w钨丝灯供电， 80%的被实验者对于周期性的电压波动有明显刺激性视觉感受，那么这个闪变强度意味着低压供电的短时间闪变限定值pst=1，分布如图3-4所示。 图3-4 矩形电压波动单位闪变曲线电压波动和对应频度的关系可以通过在闪变限值临界条件下矩形电压波动单位闪变曲线得到。第4章 iec推荐的闪变测量模型 4.1 电压波动的同步检测法整流检测法、有效值检测法和同步检测法为3

31、种通用的电压波动测量方法。i ec建议使用同步检测法作为闪变测量方法。对于任何波都可以看成由各种频率分量集成的，为使分析简化，我们可以分析频率单一的调幅波对工频载波的调制。调制波解析式的一般表达式，如公式(4-1)所示： (4-1)式中，um-工频载波电压的幅值，v； -工频载波电压的角频率，hz； -调幅波电压，v； -调幅波电压的角频率，hz；按照iec推荐的同步检测方法，可得如公式(4-2)所示：(4-2)除此之外，含有以下频率分量：、2()、利用带通滤波器滤除其中的直流分量和工频及以上频率成分。4.2 灯-眼-脑环节传递函数的计算根据灯-眼-脑的幅频特性与对数特性，可以得出比较直观的波

32、特图，进而可以求导出各种典型环节的传递函数，以、和这五条直线和渐近线逼近对数频率特性曲线，他们的转折角频率分别为、和。 图4-1 灯-眼-脑环节的对数频率特性曲线 如图4-1所示，各个直线和渐近线分别对应典型环节的传递函数、和。根据公式(4-3)所示： (4-3)于是可以得到灯-眼-脑环节的传递函数，如公式(4-4)所示： (4-4)化简之后，如公式(4-5)所示： (4-5)在图中每条渐近直线中，取出特殊位置的点，根据每个点的横纵坐标求出每条渐近线的传递函数，最后相乘百年可以近似得到上述公式。（1） 第一段近似直线中，斜率20db与f轴交于一点为(4.5，0)，根据公式和传递函数，可以得，最

33、后解得和。（2） 第二段近似曲线中，斜率变化为-20db与转折频率为，根据公式可以得出。（3） 第三段近似曲线中，斜率变化为20db与转折频率为，根据公式可以得出。（4） 第四段近似曲线中，斜率变化为-20db与转折频率为，根据公式可以得出。（5） 第五段近似曲线中，斜率变化为-20db与转折频率为，根据公式可以得出。（6） 第六段近似曲线中，斜率变化为-20db与转折频率为，根据公式可以得出。 然后，将每段渐近线的传递函数进行逐个相乘，便近似得到了最后环节需要的传递函数为： 通过数学化解成所最终的传递函数为：4.3 iec闪变测量环节分析 iec依据国际电热协会uic的推荐，给出闪变仪的设计

34、和功能细则，使电压波动与闪变的检测方法规范化，并且使各个仪器制造厂家的闪变仪测量结果有统一的评估标准， uic又作出详细的阐述。iec闪变测量原理如图4-1所示。 iec给出的闪变测量环节，总体上分为三部分：(1)电压输入适配调整；(2)模拟视觉系统灯-眼-脑反映链频率响应特性；(3)瞬时闪避视感度的统计分析； 图4-3 iec闪变测量原理框图 框1，将输入电压调整成适合的电压数值，并能生成精确的调幅波电压。 框2至框4，模拟灯-眼-脑环节。框2，模拟灯的作用。框3，由带通滤波器和加权滤波器构成。框4，平方器和一阶低通滤波器，对人脑神经对视觉反映和记忆效应的模拟。框5，为在线统计分析或离线将框

35、4输出录波做统计分析。参照iec建议使用的闪变测量原理框图，为了得出各部分的传递函数，必须熟悉理解闪变测量各环节输入、输出信号的物理意义，具体步骤如下。(1)输入信号 一般将电压波动看成是以工频电压为载波。单个或多个频率分量构成了调幅波。假设输入的电压信号只有一个调幅波，如公式(4-6)所示： (4-6) (2)平方检测 公式(4-6)所示输入电压经平方后，输出信号可进行化简，如公式(4-7)所示： (4-7) 式(2)包含直流分量、调幅波相关分量及工频相关分量3部分。经过0.05-35hz的带通滤波器，便可以检测出调幅波，即电压波动分量，其输出如公式(4-8)所示： (4-8)由以上结果可知

36、，单频率的调幅波经过平方检测，还是会存在该波倍频分量，由于m远小于1，倍频分量比调幅波的幅值小倍。(3) 解调调幅波 为了提取出调幅波，输出信号通过0.0535hz 的带通滤波器得到直流分量和两倍工频左右的分量，即电压波动。由截止频率为0.05hz 的高通滤波器和35hz 的低通滤波器构成该带通滤波器，一阶高通滤波器的传函如公式(4-9)所示： (4-9) 式中： rad/s。 六阶巴特沃斯低通滤波器的传递函数，如公式(4-10)所示： (4-10) 式中，。 (4)视感度加权滤波 以觉察率为50%的视感度系数-频率特性构造出视感度加权滤波器，模拟不同频率电压波动对人眼的影响，传递函数如公式(

37、4-11)所示： (4-11) 式中：，。加权滤波的作用是将频率为的正弦波电压等效为最大敏感频率8.8hz 的正弦波电压，输出，为对应调幅波频率的视感度系数。输出除以 后得到，是一个等效8.8hz 调幅波。(5)平方一阶低通滤波器 由平方器模拟人眼- 脑觉察过程的非线性，直流分量和谐波分量被包含于平方后的信号。调幅波的幅值成分包含于直流分量中。 为了得到直流分量，一阶低通滤波器模拟人脑的存储记忆效应。截止频率为0.53hz，时间常数为300ms，其传递函数如公式(4-12)所示： ， (4-12) (6) 闪变的统计评定 等周期采样上述输出的，分级计时，由cpf 曲线获得如公式(4-13)所示

38、： (4-13) 式中：10min瞬时闪变视感度超过0.1%、1%、3%、10%、50%时间的值分别为、，那么在该时间段之内序列中99.9%、99%、97%、90%、50% 的概率最大值。故求可将 按照从小到大的顺序进行排序，查找出与其对应的最大值代入式中。 测量时间段(规定为2h)内短时间闪变值可推算出长时间闪变值，计算式为公式(4-14)所示： (4-14) 式中：n 为所包含的短时间闪变值的个数，通常n=12。每通过计算便可以一个，可依据式(9)计算，求得一个。第5章 模型的建立及其仿真结果5.1 iec推荐闪变仪模型测量结果 通过iec推荐的闪变仪的基本要求，借助matlb及其仿真工具

39、，搭建了闪变测试系统如图5-1所示：图5-1 iec推荐的闪变测试系统 设定仿真时间为10 s，输入的电压波动信号为： v(t)=101+ 25100sin(28.8t)sin(250t) 其中，标准的8.8hz的调幅波的波形，如5-2图所示：图5-2 8.8hz的调幅波的波形 通过matlab工具进行仿真，可以得到50hz的基波在频率为8.8 hz的调幅波调制之后所得的输入信号的包络线，如5-3图所示： 图5-3 调制之后的波形图(a)将波形经过平方之后仿真出来的波形，如图5-4所示:图5-4 平方器之后的波形图(b)设计的带通滤波器的通频带为0.05hz-35hz，用来消除平方检测法得到的

40、调幅波中直流分量和100hz的分量，使其能够具有较高的带阻品质因数，由截止频率为0.05hz的一阶高通滤波器能较容易地抑制直流分量，六阶巴特沃斯低通滤波器的截止频率为35hz，使100hz分量衰减55db，再由加权滤波器衰减37db来达到衰减90db的要求。首先经过低通滤波器滤掉信号中的设定标准中低阶次的信号,便得到了一条的新的信号曲线,如图5-5所示: 图5-5 滤掉低阶信号的波型(c)再经过个高阶滤波器滤掉信号中高阶次的信号,就得到了接近计算的理想波形,如图5-6所示:图5-6 滤掉高阶信号的波形(d)进行滤波之后的信号,经过加权视波器进行处理,在通过一个一次的低通滤波器,得到满足可以测量

41、瞬时闪变视感度的图形曲线,如图5-7所示:图5-7 理想波形(e)经过增益公式进行多重运算,最终得到了瞬时闪变视感度的波形曲线,如5-8所示:图5-8 瞬时闪变视感度曲线根据上述的传递函数,一次改变调幅波的频率和幅值,并且分别求出在不同频率下所得到的瞬时闪变视感度的曲线图:(1) 取频率为0.5hz的正弦调幅波，如图(5-9)所示： (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度测量曲线图图5-9 频率为0.5hz的正弦调幅波测量结果（2） 取频率为2.5hz正弦调幅波，如图(5-10)所示： (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度测量曲线图图5-10 频率为2.5hz的正弦调幅波测量结果

42、 (3)取频率为4.0hz的正弦调幅波，如图(5-11)所示： (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度测量曲线图图5-11 频率为4hz的正弦调幅波测量结果 (4)取频率为5.5hz的正弦调幅波，如图(5-12)所示： (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度测量曲线图 图5-12 频率为5.5hz的正弦调幅波测量结果 (5)取频率为7.0hz的正弦调幅波，如图(5-13)所示： (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度测量曲线图图5-13 频率为7hz的正弦调幅波测量结果(6)取频率为10.0hz的正弦调幅波，如图(5-14)所示： (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度

43、测量曲线图图5-14 频率为10hz的正弦调幅波测量结果(7)取频率为11.5hz的正弦调幅波，如图(5-15)所示: (a) 输入信号波形图 (b)瞬时闪变视感度测量曲线图图5-15 频率为11.5hz的正弦调幅波测量结果(8)取频率为14.0hz的正弦调幅波，如图(5-16)所示: (a)输入信号波形 (b)瞬时闪变视感度曲线图图5-16 频率为14hz的正弦调幅波测量结果(9)取频率为17.0hz的正弦调幅波，如图(5-17)所示: (a)输入信号波形 (b)瞬时闪变视感度曲线图图5-17 频率为17hz的正弦调幅波测量结果（10） 取频率为20.0hz的正弦调幅波，如图(5-18)所示

44、: (a)输入信号波形 (b)瞬时闪变视感度曲线图图5-18 频率为20hz的正弦调幅波测量结果5.2 采用渐近线计算的新模型测量结果将iec设计的灯-眼-脑环节中视感度加权滤波器部分替换为根据渐近线所计算出来的传递函数，构成新的测量模型,如图5-19所示，将各个不同频率下调幅波所检测出的瞬时闪变视感度曲线进行汇总，并将两组测量结果进行比较，判断各自存有的误差，如图5-20所示。其中，在一下的测量统计波形图里面，比较曲线中深色线条为ies推荐的测量模型错测量出的各频率下的瞬时闪变视感度系数波形，浅色线条则为根据渐近线所计算出的测量模型所测量出的瞬时闪变视感度系数波形。最终，将两组测量波形的趋近

45、值汇总在一个表格中，如表格5-1所示，仔细分析两种不同测量方式的测量特点以及测量精度。图5-19 根据渐近线计算的测量模型 图5-20 两种测量方式比较模型搭建(1)取频率为0.5hz的正弦调幅波，如图(5-21)所示： (a) 测量波形 (b) 比较波形图5-21 频率为0.5hz的正弦调幅波测量结果(2)取频率为2.5hz的正弦调幅波，如图(5-22)所示： (a) 测量波形 (b) 比较波形图5-22 频率为2.5hz的正弦调幅波测量结果(3)取频率为4.0hz的正弦调幅波，如图(5-23)所示： (a) 测量波形 (b) 比较波形图5-23 频率为4hz的正弦调幅波测量结果 (4)取频

46、率为5.5hz的正弦调幅波，如图(5-24)所示： (a) 测量波形 (b) 比较波形 图5-24 频率为5.5hz的正弦调幅波测量结果(5) 取频率为7.0hz的正弦调幅波，如图(5-25)所示： (a) 测量波形 (b) 比较波形图5-25 频率为7hz的正弦调幅波测量结果(6)取频率为8.8hz的正弦调幅波，如图(5-26)所示： (a)测量波形 (b) 比较波形图5-26 频率为8.8hz的正弦调幅波测量结果(7)取频率为10.0hz的正弦调幅波，如图(5-27)所示： (a)测量波形 (b) 比较波形图5-27 频率为10hz的正弦调幅波测量结果(8)取频率为11.5hz的正弦调幅波

47、，如图(5-28)所示： (a)测量波形 (b) 比较波形图5-28 频率为11.5hz的正弦调幅波测量结果(9)取频率为14.0hz的正弦调幅波，如图(5-29)所示： (a)测量波形 (b) 比较波形图5-29 频率为14hz的正弦调幅波测量结果(10)取频率为17.0hz的正弦调幅波，如图(5-30)所示： (a)测量波形 (b) 比较波形图5-30 频率为17hz的正弦调幅波测量结果(11)取频率为20.0hz的正弦调幅波，如图(5-31)所示： (a)测量波形 (b) 比较波形图5-31 频率为20hz的正弦调幅波测量结果最后，将瞬时闪变视感度系数的测量值汇总，将数据进行对比，对比两种测量模型的准确度，如表5-1所示：表5-1 瞬时闪变视感度测量数据汇总频率/hz幅值/v标准的kfiec的kf论文的kf0.52.340.1070.0080.0132.50.7540.3220.1250.32140.50.50.2520.685.50.360.6941.890.95370.280.8930.781.0518.80.2510.980.995100.2620.9620.8850.9211.50.2960.8050.7050.745140.3880.64