电能质量在线监测装置是如何实现对电压中断事件的识别的？

电能质量在线监测装置对电压中断事件的识别，是基于 **“国标定义 + 高保真采样 + 实时计算 + 多维度验证”** 的闭环技术体系，核心目标是 “无漏判、无误判”，精准捕捉符合 GB/T 30137-2013/IEC 61000-4-30 标准的中断事件。具体实现流程可拆解为以下 6 个关键步骤，每个环节都有明确的技术逻辑和参数要求：

一、前置基础：明确识别的 “国标门槛”（统一判定标准）

装置首先内置电压中断的国标定义作为识别基准，避免因判定规则模糊导致误判 / 漏判：

幅值门槛：电压有效值（RMS）≤ 标称电压（Un）的 10%（即 0.1pu），这是中断与电压暂降（10% Un~90% Un）的核心区分线；

时间门槛：持续时间≥ 0.5 周波（50Hz 系统为 10ms），短于该时间的瞬时波动（如雷击干扰）判定为 “干扰信号”，而非中断；

触发条件：必须同时满足 “幅值门槛 + 时间门槛”，且通过多维度验证（如电流同步变化），才确认为有效中断事件。

二、第一步：高保真前端采样（获取可靠原始数据）

识别的准确性依赖于 “源头数据质量”，装置通过高精度采样环节捕捉电压信号的真实变化：

采样硬件配置：

采样率：≥ 1024 点 / 周波（50Hz 系统），高端 A 类装置可达 2048 点 / 周波，确保捕捉毫秒级电压骤降（如 10ms 内电压从 Un 降至 0% Un）；

传感器：搭配精度≤±0.1% 的电压互感器（PT）或分压模块，避免传感器误差导致的幅值判断偏差；

信号调理：通过抗混叠滤波器（截止频率≥1kHz）、屏蔽差分输入电路，过滤电磁干扰（如开关操作、变频器谐波），确保原始信号纯净。

采样同步机制：

三相电压同步采样（相位偏差≤±1°），避免因相位异步导致某一相电压误判为中断；

支持 GPS / 北斗 / IEEE 1588 PTP 对时（时间偏差≤10μs），为中断事件打上精准时间戳，便于后续故障追溯。

三、第二步：实时有效值（RMS）计算（量化电压幅值）

采样得到的是 “瞬时电压值”，需通过算法实时转换为 “有效值（RMS）”，才能与国标门槛比对：

计算周期：每半周波（10ms）计算一次 RMS 值（符合 IEC 61000-4-30 标准要求），兼顾实时性与稳定性；

计算算法：采用 “滑动窗口 RMS 算法”，公式为：URMS​=N1​∑i=1N​ui2​​其中，ui​ 为窗口内的瞬时电压值，N 为窗口内的采样点数（如 1024 点 / 周波时，半周波窗口为 512 点）；

稳定性优化：通过 “加权平滑处理”（近期采样点权重更高），避免单数据点干扰导致的 RMS 值跳变（如电磁脉冲导致的瞬时电压尖峰，不影响 RMS 计算结果）。

四、第三步：阈值比对与持续时间判定（核心识别逻辑）

装置将实时计算的 RMS 值与预设门槛进行比对，同时判断持续时间是否达标，形成 “幅值 - 时间” 二维判定：

幅值比对：

预设 “动作阈值”（10% Un）和 “返回阈值”（12% Un），设置 2% 的回滞区间，避免电压在 10% Un 附近波动时频繁触发 / 解除判定（如电压从 9% Un 回升至 11% Un 时，需达到 12% Un 才判定为中断结束，防止抖动误判）；

支持自定义阈值（如敏感设备场景可设为 20% Un），适配不同场景的识别需求。

持续时间判定：

当 RMS 值首次≤10% Un 时，启动 “时间计数器”，开始累计持续时间；

只有当累计时间≥0.5 周波（10ms）时，才进入下一步验证；若在 10ms 内电压回升至 12% Un 以上，则判定为 “干扰信号”，重置计数器。

五、第四步：多维度交叉验证（避免误判，提升置信度）

仅通过 “幅值 - 时间” 判定还不够，装置需结合其他维度验证，排除虚假信号（如电磁干扰、传感器故障）：

电流同步验证：

电压中断时，负荷电流通常会同步骤降（如电机停机、线路断开），装置会比对三相电流的 RMS 变化率（≥50%/10ms）；

若电压≤10% Un 但电流无明显变化（如 PT 断线导致的虚假电压跌落），则标记为 “疑似中断”，降低告警优先级，需人工复核。

相位连续性验证：

记录中断前后的电压相位角变化，若相位突变≥10°（如线路切换导致的中断），仍判定为有效中断；

若相位跳变≥180°（如 PT 接线松动导致的相序反转），则判定为 “设备故障”，而非电网中断事件。

三相一致性验证：

三相系统中，若仅一相电压≤10% Un，其他两相正常，判定为 “单相中断”；若三相同时≤10% Un，判定为 “三相中断”；

若某一相电压长期≤10% Un，但其他两相无异常且电流正常，大概率是该相 PT 故障，装置会触发 “传感器异常告警”，而非中断事件。

六、第五步：事件触发与数据记录（完成识别闭环）

当所有验证条件满足后，装置正式触发 “电压中断事件”，并完整记录关键数据，为后续分析提供支撑：

事件触发逻辑：

满足 “幅值≤10% Un + 持续时间≥10ms + 至少 1 项交叉验证通过”，立即触发事件记录；

同时启动本地声光告警（如红色告警灯闪烁）、远程主站告警（通过 IEC 61850/Modbus 协议推送），支持短信 / APP 推送（高端装置）。

数据完整记录：

波形记录：按国标要求，保存事件前 5 周波（100ms）+ 事件后 45 周波（900ms）的完整三相电压 / 电流波形，采样率保持≥1024 点 / 周波，支持 PQDIF/COMTRADE 格式导出；

参数存储：记录核心参数，包括：

事件时间戳（起始 / 结束时间，精度≤10μs）；

中断幅值（最小 RMS 值，精度≤±0.5%）；

持续时间（累计时长，精度≤±1ms）；

中断相数（单相 / 两相 / 三相）、相位变化值；

验证结果（如 “电流同步验证通过”“三相中断”）。

关键技术保障：确保识别的可靠性与稳定性

为应对复杂电网环境（如强电磁干扰、极端温湿度），装置还通过以下技术保障识别精度：

抗干扰设计：电磁兼容（EMC）符合 IEC 61000-4-2/3/4/6 等级，硬件采用屏蔽机箱、差分信号传输，软件采用数字滤波算法，抵御雷击、开关操作等干扰；

故障自诊断：实时监测 PT 接线、采样模块、电源状态，若自身硬件故障（如 ADC 芯片失效），立即标记数据为 “无效”，避免虚假中断判定；

阈值自适应调整：针对电网电压波动（如 Un±5% 正常偏差），装置自动校准 10% Un 的实际判定值（如 Un=220V 时，判定阈值为 22V；Un=230V 时，阈值自动调整为 23V），确保判定标准始终贴合实际电网。

总结

电压中断事件的识别过程，是 “从原始信号到有效事件” 的层层筛选与验证：前端采样保证数据保真，实时计算量化电压幅值，阈值比对锁定候选事件，多维度验证排除虚假信号，最终完整记录事件信息。整个流程严格遵循国标要求，同时通过抗干扰设计、自诊断机制提升可靠性，确保在电网关口、工业生产、新能源并网等不同场景下，都能精准识别电压中断事件，为故障分析和设备保护提供可靠数据支撑。

审核编辑 黄宇