一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法

2024-02-04 18:07:15 1

一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，採用如下步驟實現：首先採集各條支路負載的電壓和流數據，通過數據處理與運算，進行快速傅立葉分析，得到各條支路的電壓和電流的基波和各次諧波分量，經過計算得到波峰係數CF、形式係數FF、電流諧波總畸變率THDI三個特徵量，依據IEEE519標準和國標GBT24337-2009判斷是否是諧波源；其次對諧波源進行分類，判斷諧波源是屬於鐵磁飽和型、電力電子開關型、電弧型或不屬於以上三種類型的其他類型之一。本發明的有益效果是快速準確，簡單方便的利用特徵量對諧波源類型定性分析，能夠辨識配電網的各個諧波源類型的方法，從而為系統具有針對性的治理諧波提供依據。
【專利說明】一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，屬於電力系統諧波分 析領域。

【背景技術】
[0002] 諧波源的辨識技術是諧波研究領域的重要分支，是對系統進行諧波治理的前提， 也是系統與用戶之間進行諧波責任分攤的基礎，隨著電力系統的不斷發展，各種非線性負 載越來越多的併入電網，大量諧波注入電網，損害了供電系統的電能質量。目前，對諧波源 識別的方法主要有有功功率法，負荷參數辨識法，臨界阻抗法等。其中有功功率法利用諧 波有功功率符號的正負來來識別諧波源的位置，但由於易受到功率角的影響，該方法容易 誤判失效；負荷參數辨識法依靠對R或L非線性程度的定量分析，該方法能較好地分析和 預估配電系統在諧波影響下的行為特性，一定程度上可以作為用戶負荷畸變程度的判定標 準，但該判定方式的合理性以及其結果非線性程度判定的方法仍有待研究與驗證，在實際 應用還需要進一步的探討；臨界阻抗法則從無功功率的流向來進行判斷，從而進行諧波定 位，在實際使用中，該方法還需預知大概的阻抗信息來起動算法，且認為系統中各處的諧波 阻抗特性是一樣的，這樣在實際應用中會帶來較大的誤差。
[0003] 總之，儘管國內外對諧波源的識別十分重視，現有的各種方法在應用中還是受到 一定的制約，實際應用中得到的結果並不十分理想，而實際上諧波源的識別只是個定性的 問題，只需要通過簡單的定性指標即可達到目的。上述各種方法都是從識別出是否是諧波 源的目的出發，但是實際中識別諧波源的本質目的是為了進行諧波補償，因此直接識別出 諧波源的類型，再根據不同的類型的負荷進行補償效果會更佳。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的技術問題是提供了一種快速準確，簡單方便的利用特徵量對諧 波源類型定性分析，能夠辨識配電網的各個諧波源類型的方法，從而為系統具有針對性的 治理諧波提供依據。
[0005] 本發明解決其技術問題所採用的技術方案： 一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，其依據如下步驟實現： 步驟(一）：採集各條支路負載的電壓和流數據，得到特徵量，判斷是否是諧波源： (1)通過數據處理與運算，進行快速傅立葉分析，得到各條支路的電壓和電流的基波和 各次諧波分量，經過計算得到波峰係數CF、形式係數FF、電流諧波總畸變率THD1三個特徵 量： 所述波峰係數CF的計算公式（1)如下：

【權利要求】
1. 一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，其特徵在於具體步驟如下： 步驟(一）：採集各條支路負載的電壓和流數據，得到特徵量，判斷是否是諧波源： (1) 通過數據處理與運算，進行快速傅立葉分析，得到各條支路的電壓和電流的基波和 各次諧波分量，經過計算得到波峰係數CF、形式係數FF、電流諧波總畸變率THD 1三個特徵 量： 所述波峰係數CF的計算公式（1)如下：
其中，為畸變波形的峰值； 為畸變波形的峰值的均方根值； 所述形式係數FF的計算公式（2)如下：
其中，為電流畸變波形的均方根值； 為支路電流的基頻分量的均方根值； 所述電流諧波總畸變率THD1的計算公式（3)如下：
其中，Jft為第h次諧波電流有效值； 為支路電流的基頻分量的均方根值； (2) 基于波峰係數CF、形式係數FF、電流諧波總畸變率THD1三個特徵量的值，依據 IEEE519標準和國標GBT24337-2009判斷是否是諧波源： 當同時滿足 1. 4135 S iF S 1. 4195、0, 9995 S // S. 1. 0005 和 7邵/ S 三個條件 時，可以判斷出支路負載是非諧波源； 當任意滿足>1.4195、// > 1.0005或"邵r 三個條件中的一個時，可以判 斷出支路負載是諧波源，進行下面的步驟(二）； 步驟(二）：對諧波源進行分類，判斷諧波源是屬於鐵磁飽和型、電力電子開關型、電弧 型或不屬於以上三種類型的其他類型之一： (1)判斷是否屬於電弧型： A.在電壓等級在1000V以下，頻率/ <lCi〇/fz的情況下，當間諧波電壓含有率/ML 滿足大於〇. 16,且計算出的電阻R符合電弧電阻的伏安特性曲線時，此時的諧波源屬於電 弧型；若不滿足上述條件，此時的諧波源為非電弧型諧波源，進行下面步驟(二）中的步驟 (2)； B.在電壓等級在IOOOV以上，/< IOOife的情況下，當間諧波電壓含有率/班?&滿足 大於0. 13,且計算出的電阻R符合電弧電阻的伏安特性曲線時，此時的諧波源屬於電弧型； 若不滿足上述條件，此時的諧波源為非電弧型諧波源，進行下面步驟(二）中的步驟（2); (2)判斷是否屬於電力電子開關型： 當支路負載的電流的諧波電流的次數η滿足Π = (i? ~ ±1),且不含有偶數次諧波時， 此時的諧波源屬於電力電子開關型； 若不滿足上述條件，但滿足支路電流的3次、5次和7次諧波分量含有率均大於5%，且 隨著電壓增大，諧波含量增加時，則此時的諧波源屬於鐵磁飽和型；否則此時的諧波源屬於 其他類型；其中，為功率變流器的脈波數，i為正整數。
2. 根據權利要求1所述的一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，其特徵在於： 所述步驟(二）中所述間諧波電壓含有率的計算公式（4)如下：
其中，73·Α為第ih次間諧波電壓有效值； U1為基波諧波電壓有效值。
3. 根據權利要求1所述的一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，其特徵在於： 所述電弧電阻的伏安特性曲線滿足如下公式（5):
其中，5為弧柱最1?溫度； %為弧柱最低溫度； D為弧柱熱慣性常數； ?為外加正弦電壓角頻率； ?為弧長； Ci與《為常數。
4. 根據權利要求1或2或3所述的一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，其特 徵在於：所述步驟(二）中所述功率變流器的脈波數Z 5為6的整倍數。
5. 根據權利要求1或2或3所述的一種基於特徵量分析辨識諧波源類型的方法，其特 徵在於：所述支路電流的η次諧波分量含有率滿足如下公式（6):
其中，Λ為支路電流的基頻分量的均方根值； 4為支路電流的第η次諧波分量的均方根值。
【文檔編號】G01R31/00GK104375026SQ201410610943
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優先權日:2014年11月4日
【發明者】馮振保, 王智國, 李永剛, 李忠良, 李建文, 劉芳, 齊飛, 範不井, 王雷, 成有才 申請人:國家電網公司, 國網河南省電力公司焦作供電公司, 華北電力大學（保定）