一種閃變源識別方法
2023-05-18 00:27:26
專利名稱：：一種閃變源識別方法
技術領域：
：本發明涉及一種育^)多識別電力系統中造成電壓波動從而弓胞燈光照度不禾急的閃變源的方法，屬電力
技術領域：
。技術背景因電光源電壓波動造成燈光照度不穩定的人B艮視感反應稱為閃變。閃變通常是由各種類型的大功率波動性負荷投運弓胞的，目前系統中廣泛j頓的、常造成電壓幹擾的負荷主要有電弧爐、軋鋼機、電力機車、電焊機以及高功率脈衝輸出電子設備，等等。這些負荷對與其連接在同一公共供電點的其他用戶的用電設備造成影響和危害。電壓波動和閃變會帶來一系列的危害，比如引起車間、生活居室等場所的照明燈光閃爍，使人視覺疲勞、精神煩躁、降低工作效率和生活質量；造成電動機轉速不穩，影響產品質量，造成經濟損失，嚴重時甚至危及設備安全運行；導致以電壓相位角為控制指令的系統控制功能紊亂，使電力電子換流器換相失敗，等等。隨著各種類型大功率波動性負荷在電力系統中的廣泛應用，電壓波動和閃變時常發生。供電公司通常是M51測量母線上的電壓瞬時閃變視感度，短時間閃免^SS等參數來評估閃變的程度。這種方法的缺點是不能確定在閃變發生時，是由連接在該母線上的哪條支路負荷弓胞了母線上電壓的波動，使引起閃變責任不能確定，閃變危害不能及時治理。
發明內容本發明的目的在於劍共一種既能判斷閃變源是否存在、又能夠準確辨別其所在支路及波動電壓和電流調幅波頻率的閃變源識別方法。本發明所稱問題是以下述技術方案實現的一種閃變源識別方法，其識別步驟為a.首先根據相鄰兩個電壓等級、即高壓和低壓的三相電壓，計算高壓和低壓的瞬時閃^^重度P,.,，若瞬時閃z,離P、,超過國標規定的允許限值時，則判斷有閃變發生；b.高壓和低壓的瞬時閃免i離屍,,都超過國標規定的允許限值時，對比高壓和低壓等級同相別的P,,，若同相別的低壓等級的A與高壓等級的P、,之比大於閾值時，則高壓側和低壓側同時發生閃變；否則高壓發生閃變，低壓不發生閃變；c.低壓的瞬時閃變嚴重度i^超過國標規定的允許限值，而高壓屍,,沒有超過國標規定的允許限值時，則高壓不發生閃變，低壓發生閃變；d.低壓的瞬時閃變嚴重度屍,,沒有超過國標規定的允許限值，而高壓《,超過國標規定的允許限值時，則高壓發生閃變，低壓不發生閃變；e.高壓和低壓的瞬時閃變嚴重度《,都沒有超過國標規定的允許限值時，則高壓和低壓都不發生閃變；f.比較所有支路電流與其所在電壓等級相關係數與經驗閾值的大小，判斷閃變源所在支路。上述閃變源識別方法，按下述步驟確定閃變源所在支路設"07)和/(M)分別是經過濾出100Hz以上及50HZ頻率信號後乘lj下的電壓和電流信號序列，則W(7)和/(M)的相關係數y定義為7=2"(")'(")w=0Z"2(")》'20)「V2，若某支路電流與母線電壓的相關度係數小於閾值，則該支路上存在閃變源負荷。上述閃變源識別方法，確定閃變源支路調幅波頻率的步驟為設定Q為調幅波電壓(或電流)分量的角頻率；W為電網工頻電壓(或電流)的角頻率；(Q+和(Q-為閃變頻率，根據傅立葉變換，求出所有(Q十和(Q—頻率所對應幅值，及其與基波分量幅值的百分比和。根據理論分析，波動性負荷的和、(_n)較大，數量級比較艦，且^—。)a一,，所以艦檢測出各支路電流調幅波頻率成份，並比較閃變頻率電流成份幅ft0f佔基波幅值的百分數，艮P能確定閃變頻率(D+^)、(D-w)和調幅波頻率Q。本發明禾I」用相鄰兩個電壓等級高壓和低壓的瞬時閃變嚴SS判斷閃變源是否存在以及所在的電壓等級和閃變相，利用閃變相的母線電壓和各條支路電流的相關係數，判斷閃變源所在支路能夠方便、快捷、準確地找到電力系統中造成電壓波動的閃變源，使閃變危害能夠得到及時有效的治理。下面結合附圖對本發明作進一歩詳述。圖1是具有三個電壓等級的電力系統接線圖；圖2為確定閃變頻率及調幅波頻率原理^f直電路；圖3為兩個閃變源的仿^驗證系統接線圖；圖4是閃變源識別步驟框圖。圖中各符號為W(O、母線電壓，Z'0)、系統電源電流，Q(O、線性負荷電流，Q(O、波動負荷電流，Z,、電源內阻抗，Z,、線路阻抗，Z,一、線性負荷阻抗，ZFjL、波動負荷阻抗。文中所用符號C、短時閃變嚴重度，A相短時閃變嚴重度，屍~、B相短時閃變嚴重度，屍"C相短時閃變嚴離，"(")、濾出100Hz以上及50Hz頻率信號後乘糹下的電壓信號序列，、濾出100Hz以上及50Hz頻率信號後剩下的電流信號序列，y、和f(")的相關係數，、電源內阻，Z,電源內電抗，^、線路電阻、X,、線路電抗，i、線性負荷電阻，I、線性負荷電抗，、波動負荷電阻，XFi、波動負荷電抗，4、電網額定電壓(或電流)幅值；m、調幅波電壓(或電流)分量幅值與電網額定電壓(或電流)幅值之比，Q、調幅波電壓(或電流)分量的角頻率，w、電網工頻電壓(或電流)的角頻率，A"/。、電壓波動百分數，、n)、負荷支路電流中的閃變頻率成份與基波頻率成份的百分比。具體實施方式電光源的電壓波動造成了閃變，通常用于衡量閃變嚴重，號指標的是短時閃變嚴離P,,。國家標準《電能質量電壓波動與閃變》(GB12326-2000)規定了不同電壓等級的《,允許限值，因ltb(寸一個供電系統中是否發生閃變就應通過測量公共聯接點的電壓並計算其P,,值，判斷A值是否超出國標中規定柳艮值。確定閃變源電壓等級及相別的具體步驟如下。以圖1為例，首先採集兩個電壓等級的母線三相電壓，如同時採集10kV和35kV母線三相電壓，並計算10kV和35kV母線三相電壓的短時閃變嚴重度i^、&,、4,,，兩個電壓等級應有6個值。屍、,是Mil測量的母線電壓數據，根據IEC-61000-4-5所規定的閃變儀測量原理框圖而求出的。由於在相鄰的電壓等級中，若高電壓等級出現閃變幹擾，由於高壓側的系統阻抗較小，從低壓系統往高壓系統看，高壓側的電壓閃變頻率成份相當於閃變電壓源，因此將大部分傳遞至作為該供電系統的低電壓等級；高電壓等級電力網的短路容量較大，低電壓等級發生的閃變是由相應頻率成份的電流成份造成，當其相應頻率成份由低電壓等級傳遞到相鄰高電壓等級時，將出現較大的衰減5。因此，當測量的^超過國標規定的允許限值時，可判斷有閃變發生。但若需判斷閃變發生的電壓等級，需要對比高壓和低壓等級同相別的屍,,。若同相別的低壓等級的《,與高壓等級的C之比大於閾值時，則高壓側和低壓側同時發生閃變；否則高壓發生閃變，低壓不發生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度A超過國標規定的允許限值，而高壓iV沒有超過國標規定的允許限值時，貝IJ高壓不發生閃變，低壓發生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度iV沒有超過國標規定的允許限值，而高壓i^超過國標規定的允許限tt時，則高壓發生閃變，低壓不發生閃變；在確定了閃變發生的電壓等級和相別後，若閃變發生在低壓側，則需進一步判斷低壓側發生閃變的饋線支路若閃變發生在高壓側，貝嚅進一步觀懂電壓等級更高的電壓才能確定閃變的來源。本發明確定閃變源支路的實施方法如下。本發明Mil電壓和電流波形相關係數確定閃變支路。電壓和電流的相關係數算法說明如下。設w(")和一)分別是經過濾出100Hz以上及50Hz頻率信號後乘lj下的電壓和電流信號序列，則和/0)的相關係數^定義為formulaseeoriginaldocumentpage8在上式，分母等於w(")，/(w)各自能量乘積的開方，是一個常數，所以相關係數z大小由分子來決定。根據許瓦茲不等式得卜—1。所以當"(")=/(")時，^=1，兩個信號完全相關(相等)；當w(")和/(")完全無關時，^=0，當和/(")有某種程度上的相似時，|列在0和1之間取值。因此^可用來描述w(")和/o)之間的相鵬度。在某一供電系統中公共連接點的電壓和負荷支路電流都是具有確定能量的信號，且電壓和電流之間具有因果關係。若其中一條支路上連接的是閃變源負荷，當其投AM行時，將引起其所連接的母線上電壓的波動與閃變，而該條支路的電流主要由閃變源負荷特性決定，其它非閃變源支路的電流則受其母線上電壓的影響，非閃變源支路電流的變化與母線上電壓的變化趨勢，相同。所以電流波形和電壓波形的相關係數的大小即反映了其線性關係的緊密程度。因此在確定了閃^^在的電壓等級和相別後(稱閃變相)，將採集的閃變相的電壓和電流先濾除100Hz以上及50Hz頻率成分，然後再計算母線電壓和各條支路電流的相關係數，根據相關係數的大小，就可以判斷哪條支路弓l起了母線上電壓的閃變。對閃變源支路，其電流與母線電壓的相關度係數將小於非閃變源負荷與母線電壓的相關係數。本發明確定閃變源支路調幅波頻率的步驟如下。由於受背景電壓的影響，系統電壓中可存在多個引起閃變的調幅波頻率成分，可用FFT得到所有的調幅波頻率信息，然而究竟是哪一個或多個頻率弓胞閃變，可由下面的方法確定。先分析非閃變源負荷支路調幅波幅值與基波幅值的關係。如圖2所示的電路，W(O為母線電壓，/0)，K0，；(O分別為系統電源電流，線性負荷電流和波動負荷電流；Zs=is+7XS、Z,二i,+jX,、Zi二i+yX二i+^y丄分別為電源內阻抗、線路阻抗和線性負荷阻抗;i為線性負荷的電阻分量，丄為線性負荷的電感分量；Z^二i化+jT^為波動負荷阻抗，閃^變信號可看作是低頻的電壓波動對工頻電壓的調製，f^設包含一個調幅波步頁率成傷、的母線電壓表達式為formulaseeoriginaldocumentpage9式中J為電網額定電壓幅值；w為調幅波電壓分量幅值與電網額定電壓幅值之比；Q為調幅波電壓分量的角頻率；0為電網工頻電壓的角頻率；(Q+和(Q-稱閃變頻率。對各個非波動負荷支路電流，以典型的感性負荷為例，如圖2所示的^，產生的電流/,(0表達式為formulaseeoriginaldocumentpage9非波動性負荷支路電流中的閃變頻率成份與基波頻率成份的百分比為formulaseeoriginaldocumentpage9經推算m等於電壓波動百分數AP/o除以V^，艮P:附=^^。由於敏感的閃變頻率成份範圍為612Hz，AP/o範圍為0.312%0.328%，所以w的範圍為0.11%0.12%。根據、((9+。)、的表達式可知非波動性負荷的、—。)和的百分比均較小，數量級比較接近。且。)<、(")。而對于波動性閃變源負荷，為使母線上產生相應的閃變頻率成份，閃變頻率成份幅值百分比必須足夠大，即、—。)，A:一—。)必須顯著變大。所以iiil檢測出各支路電流調幅波頻率成份，並比較閃變頻率電流成份幅€^佔基波幅值的百分數，即能獲悉閃變頻率(Q+w)、(Q—w)和調幅波頻率Q。所發明的閃變源識別方法，經過了RTDS大量的實驗，驗i正了該方法的可行性，並在實際變電站的測量中得以證實。^根據圖3的含有兩個閃變源的系行RTDS實驗，設置的閃變源1含有10Hz的調幅波，閃變源2含有20Hz的調幅波，負荷1和負荷2為相同的兩個線性負荷，負荷3也為線性負荷。根據測量的屍,,值，確定發生閃變的電壓等級為110kV。計算的A相110kV電壓、閃變源l，閃變源2、負荷3的相關係數和不同頻率的電流幅值百分比如表1所示。表格1相關係數和不同頻率的電流幅值百分比tableseeoriginaldocumentpage10從表1可以看出閃變源1和閃變源2的電壓和電流的相關係數比負荷3的相關係數小得多。閃變源1的40Hz和60Hz的閃變頻率電流幅值百分數的平均有效值大於30Hz和70Hz的閃變頻率電流幅值百分數的平均有效值；閃變源2的30Hz和70Hz的閃變頻率的電流幅值百分數的平均有效值大於40Hz和60Hz的閃變頻率的電流幅值百分數的平均有效值；而負荷3的相應閃變頻率的幅值者湘應小。所以仿真的結論是閃變源1A相主要出現10Hz調幅波，閃變源2A相主要出現20Hz調幅波。閃變源1A相出現20Hz調幅波和閃變源2A相出現10Hz調幅波可以考慮能量傳遞幹擾引起的。圖4給出了閃變源識別方法的原理框圖。禾擁本方法在實際的變電站進行了測試，測試結果與被測試系統的實際瞎況一致。權利要求1、一種閃變源識別方法，其特徵在於，它按如下步驟進行a.首先根據相鄰兩個電壓等級、即高壓和低壓的三相電壓，計算高壓和低壓的瞬時閃變嚴重度Pst，若閃變嚴重度Pst超過國標規定的允許限值時，則判斷有閃變發生；b.對比高壓和低壓等級同相別的Pst，若同相別的低壓等級的Pst與高壓等級的Pst之比大於閾值時，則高壓側和低壓側同時發生閃變；否則高壓發生閃變，低壓不發生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度Pst超過國標規定的允許限值，而高壓Pst沒有超過國標規定的允許限值時，則高壓不發生閃變，低壓發生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度Pst沒有超過國標規定的允許限值，而高壓Pst超過國標規定的允許限值時，則高壓發生閃變，低壓不發生閃變；c.比較所有支路電流與其所在電壓等級相關係數與經驗閾值的大小，判斷閃變源所在支路。2、根據權利要求l所述的閃變源識別方法，其特徵在於，按下述步驟確定閃變源所在支路設"07)和/(")分別是經過濾出100Hz以上及50Hz頻率信號後剩下的電壓和電流信號序列，則w(")和《")的相關係數^定義為formulaseeoriginaldocumentpage2，若某支路電流與母線電壓的相關度係數小於閾值，則該支路上^w閃變源負荷。3、根據權利要求2所述的閃變源識別方法，其特徵在於，確定閃變源調幅波頻率的步驟為設Q為調幅波電壓分量的角頻率；W為電網工頻電壓的角頻率；(Q+和(Q-W)為閃變頻率，貝啦下式確定調幅波幅值與基波幅值的百分比formulaseeoriginaldocumentpage2式中，i為線性負荷的電阻分量，丄為線性負荷的電感分量；w為調幅波電壓分量幅值與電網額定電壓幅值之比，m的範圍為0.11%0.12%;根據非波動性負荷的、(針w和A:^—n)的數量級比較接近，且、((^)</^—n)，檢測出各支路電流調幅波頻率成份後，比較閃變頻率電流成份幅{舒萬佔基波幅值的百分數，艮P能確定閃變頻率(Q+^)、(Q-w)和調幅波頻率Q。全文摘要一種閃變源識別方法，屬電力
技術領域：
，用於解決供電系統中閃變源定位問題。其技術方案是首先根據相鄰兩個電壓等級的電壓，求得瞬時閃變嚴重度Pst，若Pst超過國標規定的允許限值時，則判斷有閃變發生；高壓和低壓的Pst同時超過規定限值時，對比高壓和低壓等級同相別的Pst，若同相別的低壓等級的Pst與高壓等級的Pst之比大於閾值時，則高壓和低壓同時發生閃變；否則僅高壓發生閃變；高壓和低壓的Pst沒有超過允許限值，則對應的電壓等級不發生閃變；比較所有支路電流與其所在電壓等級相關係數與經驗閾值的大小，即能判斷閃變源所在支路。本發明能方便、快捷、準確地找到電力系統中造成電壓波動的閃變源，使閃變危害能得到及時有效的治理。文檔編號H02H7/26GK101241163SQ20081005465公開日2008年8月13日申請日期2008年3月21日優先權日2008年3月21日發明者賈秀芳申請人:華北電力大學