高次諧波流出量的評價裝置的製作方法
2023-06-17 21:08:11 3
專利名稱:高次諧波流出量的評價裝置的製作方法
本發明涉及一種能夠簡便地計算和推定工廠、大樓等電力需求處產生的高次諧波電流的高次諧波流出量的評價裝置。
根據日本通產省資源能源廳公益事業部於94年9月頒布的「對接受高壓或超高壓的需求處產生的高次諧波的抑制對策指導」文件，對於比方說接受高次諧波產生設備的等效容量超過50KVA的6.6KV特定電力用戶而言，要求其每使用1KW的使用合同上規定的電力，高次諧波的流出量不能超過上述指導文件中針對每一高次諧波次數分別規定的流出電流上限值。
圖3是使家用電氣設備等工作的工廠、大樓等處的受變電設備的單線接線圖，用於說明對高次諧波發生量所進行的評價。
下面，通過圖3來說明通過實際測量來對是否超過上述指導文件中所規定的流出電流上限值時的情形。
圖3中，參考數字1表示將50Hz、6.6KV的3相電源引入大樓等處的配電室的電力電纜的末端部分，2為斷路器，3為主熔斷器，4和5為將受電點處的電壓及電流傳送到測量器件處的測量器件所使用的變壓器及變流器。
在圖3中，以示例的方式示出了有3個電燈系統、2個動力系統作為饋電線路時的情形。13、23、33、43及53為這些饋電線路各自的分支熔斷器，15、25、35、45及55表示各個分支饋電線路的變流器，16、26、36、46及56為向各個的饋電負載群17、27、37、47及57提供電力的電燈用或動力用變壓器。
另外，93及95表示設在進相電容設備中的分支熔斷器及變流器。113為具有將115和116併入或者脫離6.6KV電路的功能的真空電磁接觸器，123、133和143為具有相同功能的真空電磁接觸器，124、134、144及125、135、145為相同的串聯扼流圈和進相電容。進相電容設備用於通過圖中未示出的、公知的自動功率調整裝置只以必要的組數併入電路中，從而使受電點處的功率因數基本達到100％。
在對大樓等處的高次諧波發生量進行實際測量時，通常選擇產生高次諧波的多個不確定的負載群17、27、37、47和57基本上以最大功率運行的時間帶進行診斷。
這種診斷是通過把圖中未示出的高次諧波分析儀器連接至各饋電線路的變流器15、25、35、45和55的二次側電路上，並把得到的數據進行如下面的算式(1)所示的運算來進行的。
|In|＝|In1|+|In2|+…+|In5| (1)這裡，In為n次高次諧波的總發生量，In1～In5為各個饋電線路各自的n次高次諧波發生量。
此時，各饋電線路中是產生(流出)還是流入n次高次諧波可以通過圖中未示出的公知的高次諧波分析器輸出的高次諧波電力Pn的符號來判定。如符號為負，則判定為產生(流出)，符號為正，則判定為流入。或者，n次高次諧波電流Inm相對於n次高次諧波相電壓Vn的相位角為±90°以上時判定為流出，未滿±90°時判定為流入(這裡的下標m表示各饋電幹線1、2、…5)。
至於進相電容設備115、125、135及145，由於一般是引入高次諧波的直線形電路，在變流器95的二次側被計量的高次諧波電流在對應於發生電流的(1)式中很少有反映。
但是，在上述的現有高次諧波流出量的評價裝置中，因為必須先對各個負載群饋電線路中的每一個進行高次諧波的次數分析，然後在將這些n次高次諧波電流的發生量合計起來，因此，需要與饋電線路的數量相對應的分析儀器，或者將一臺分析器拿到各個饋電線路中進行測試，非常麻煩，而且還有要對每個饋電線路進行n次高次諧波電流是發生型還是流入型的判斷的問題。
本發明就是為了消除先有技術中的上述問題而作出的，其目的在於提供一種無需對各個負載設備幹線中的高次諧波發生量的測量值進行合計，只通過對受電點處測量到的發生量進行校正運算就可以對高次諧波的發生量作出評價的高次諧波流出量評價裝置。
為實現上述目的，本發明的高次諧波流出量評價裝置為一種對自負載向電源系統流出的高次諧波電流的大小作出評價的高次諧波流出量評價裝置，包括設在從電源系統接受電力的受電點處的、測量負載電流的測量儀器用的變流器和測量負載電壓的測量儀器用的變壓器；根據上述測量儀器用變流器和測量儀器用變壓器輸出的電流信號及電壓信號對應於各個高次諧波次數求出其高次諧波電流和高次諧波電壓的高次諧波次數分析單元；從上述的高次諧波電壓和負載的進相電容設備的阻抗求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運算單元；以及根據上述的高次諧波次數分析單元輸出的高次諧波電流和上述高次諧波流入量校正運算單元輸出的高次諧波電流的流入校正成分的矢量相減運算求出真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元。
另外，根據本發明的另一發明的高次諧波流出量評價裝置為一種為一種對自負載向電源系統流出的高次諧波電流的大小作出評價的高次諧波流出量評價裝置，包括設在從電源系統接受電力的受電點處的、測量負載電流的測量儀器用的變流器和測量負載電壓的測量儀器用的變壓器；根據上述測量儀器用變流器和測量儀器用變壓器輸出的電流信號及電壓信號求出其高次諧波電流的流出成分的高次諧波次數分析單元；從電源阻抗和負載的進相電容設備的阻抗求出電流分流比的高次諧波發生量校正運算單元；以及根據上述的高次諧波次數分析單元輸出的高次諧波電流的流出成分和上述高次諧波發生量校正運算單元輸出的電流分流比求出自負載群產生的真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元。
圖1是本發明第1實施例中的高次諧波流出量的評價裝置的構成圖。
圖2是本發明第2實施例中的高次諧波流出量的評價裝置的構成圖。
圖3是用於說明現有的評價高次諧波流出量的設備的構成圖。
圖1中，參考數字1～115表示與圖3中的現有設備相同的部分，相同的構成中有一部分已省略。其中，1表示將50Hz、6.6KV的3相電源引入大樓等處的配電室的電力電纜的末端部分，2為斷路器，3為主熔斷器，4和5為將受電點處的電壓及電流傳送到測量器件處的測量器件用變壓器及變流器。另外，13為分支熔斷器，16為向饋電負載17提供電力的電燈用或動力用變壓器。另外，93表示設在進相電容設備中的分支熔斷器，113為具有將進相電容115和串聯扼流圈114併入或者脫離6.6KV電路的功能的真空電磁接觸器。
200為高次諧波流出量評價裝置的第1實施例，其內部構成包括高次諧波次數分析單元201、高次諧波流入量校正運算裝置202以及高次諧波發生量評價單元203。
在(比方說)對應於3相3線式電路時，位於大樓等的受電部處的、用於測量該大樓的全部負載電流的測量用變流器5輸出的R相和T相的二次側電流iR、iT2個要素與測量用變壓器4輸出的二次側電壓VRS、VTS2個要素一起被作為輸入信號輸入到上述的高次諧波次數分析單元201中。該高次諧波次數分析單元201為眾所周知的裝置，它根據電流信號i和電壓信號V通過頻率分析及相位判別的過程判別出高次諧波電流及電壓的大小及流入、流出方向。在本實施例1中，進行高次諧波次數分析，對於每個高次諧波次數求出其高次諧波電流及高次諧波電壓的矢量信號±In1及Vn。然後，高次諧波電流矢量信號±In1作為高次諧波發生量評價單元203的第1項運算信號矢量輸出，高次諧波電壓矢量信號Vn則輸出到高次諧波流入量校正運算單元202中。這裡，In1中的n表示高次諧波的次數，其正負符號表示高次諧波的流入或流出(產生)。
另一方面，自高次諧波次數分析單元201輸出的高次諧波電壓矢量信號Vn輸入到高次諧波流入量校正運算單元202中，並從該高次諧波電壓信號Vn和圖中未示出的內藏式阻抗設定部中預先設定的進相電容設備的阻抗Zn求出高次諧波電流矢量信號的流入校正成分In2，然後再將它作為高次諧波發生量評價單元203的第2項運算信號矢量輸出。這裡，In2如公式(2)所示，阻抗Zn如公式(3)所示。
In2＝V2/Zn(2)Zn＝(Xc/jn)+jnXL(3)公式(3)中的Xc及XL採用實測時的電容和扼流圈的阻抗值。
上述高次諧波次數分析單元201輸出的高次諧波電流矢量信號±In1及高次諧波流入量校正單元202輸出的高次諧波電流矢量信號的流入校正成分In2輸入到高次諧波發生量評價單元203中後的結果是，在高次諧波發生量評價單元203中進行如公式(4)所示的矢量相減運算。
In＝±In1-In2(4)換言之，上述運算的物理意義是，通過計算出受電部處測量到的高次諧波電流In1與自電源流入進相電容設備的高次諧波電流In2之間的差值，從高次諧波發生量評價單元203輸出由大樓等處的負載群產生的真正高次諧波發生量In。
如上所述，如果採用本實施例1的話，通過在對高次諧波發生量進行測試的現有設備中增加計算自電源流入的高次諧波電流的裝置，可以使具有能夠對真正的高次諧波發生量進行評價的功能的高次諧波流出量評價裝置200適用於受電部分，從而達到無需很多臺的高次諧波分析儀器就能迅速、簡便地進行高精度的高次諧波發生量的評價的效果。第2實施例圖2是本發明第2實施例中的高次諧波流出量的評價裝置的構成圖。
在第2實施例中，對高次諧波發生量的實際測量與第1實施例中一樣在受電部分處進行，只是圖1中的進相電容設備的饋電線路熔斷器93臨時脫開。
圖2中的部分構成與圖1和圖3中所示的構成等效，圖中500為產生高次諧波的饋電線路中的電流源，501為進相電容設備的阻抗Zc(矢量成分)、502表示電源阻抗Zs(矢量成分)。另外，300為第2實施例中使用的高次諧波流出量的評價裝置，其內部構成是，在與實施例1相同地在從所周知的高次諧波次數分析單元301上加上了高次諧波發生量校正運算單元302和高次諧波發生量評價單元303。
高次諧波次數分析單元301根據自測量用變壓器4及測量用變流器5輸出的電流信號及電壓信號，將高次諧波電流中的流出(發生)成分In3輸出至高次諧波發生量評價單元303的通道1。另一方面，502的電壓阻抗Zs(矢量成分)與501的進相電容設備的阻抗Zc(矢量成分)的設定部分為內藏式，利用公式(5)從這二個阻抗求出的電流分流比α輸入到高次諧波發生量評價單元303的通道2中。
α＝Zc/(Zs+Zc) (5)
從輸入高次諧波發生量評價單元303的二個通道的In3及α，通過公式(6)可計算出從大樓等處流向外部的真實的高次諧波電流In，並將其作為高次諧波發生量評價單元303的輸出。
In＝In3·α (6)如上所述，如果採用本實施例2的話，則在大樓等受電點處，在將進相電容設備臨時脫開後進行高次諧波發生電流的測量的裝置中，增加對由電源側和進相電容設備側的阻抗計算出的電流分配比α產生的發生量進行校正的裝置，這樣可使具備能對從大樓等處流向外部電源的真實的高次諧波發生量作出評價的功能的高次諧波流出量評價裝置適用與受電部分，從而達到與實施例1同樣的效果。
綜上所述，如果採用本發明的話，由於具備設在從電源系統接受電力的受電點處的、測量負載電流的測量儀器用的變流器和測量負載電壓的測量儀器用的變壓器；根據上述測量儀器用變流器和測量儀器用變壓器輸出的電流信號及電壓信號對應於各個高次諧波次數求出其高次諧波電流和高次諧波電壓的高次諧波次數分析單元；從上述的高次諧波電壓和負載的進相電容設備的阻抗求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運算單元；以及根據上述的高次諧波次數分析單元輸出的高次諧波電流和上述高次諧波流入量校正運算單元輸出的高次諧波電流流入校正成分的矢量相減運算求出真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元，在現有技術中為了對整個大樓的高次諧波發生量作出評價時必須對5～10個系統的負載設備幹線中每一個的高次諧波發生量同時進行測量，再進行合計；而本發明只通過受電點處的測量值就能對高次諧波發生量進行評價，無需準備多臺高次諧波測量儀器，因而能迅速、簡便進行高次諧波發生量的測量。
另外，如果採用本發明中的另一發明，由於具備設在從電源系統接受電力的受電點處的、測量負載電流的測量儀器用的變流器和測量負載電壓的測量儀器用的變壓器；根據上述測量儀器用變流器和測量儀器用變壓器輸出的電流信號及電壓信號求出其高次諧波電流的流出成分的高次諧波次數分析單元；從電源阻抗和負載的進相電容設備的阻抗求出電流分流比的高次諧波發生量校正運算單元；以及根據上述的高次諧波次數分析單元輸出的高次諧波電流的流出成分和上述高次諧波發生量校正運算單元輸出的電流分流比求出自負載群產生的真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元；與前一發明同樣，只通過受電點處的測量值就能對高次諧波發生量進行評價，無需準備多臺高次諧波測量儀器，而且能迅速、簡便進行高次諧波發生量的測量。
權利要求
1.一種高次諧波流出量評價裝置，該裝置對自負載向電源系統流出的高次諧波電流的大小作出評價，包括設在從電源系統接受電力的受電點處的、測量負載電流的測量儀器用的變流器和測量負載電壓的測量儀器用的變壓器；根據上述測量儀器用變流器和測量儀器用變壓器輸出的電流信號及電壓信號對應於各個高次諧波次數求出其高次諧波電流和高次諧波電壓的高次諧波次數分析單元；從上述的高次諧波電壓和負載的進相電容設備的阻抗求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運算單元；以及根據上述的高次諧波次數分析單元輸出的高次諧波電流和上述高次諧波流入量校正運算單元輸出的高次諧波電流的流入校正成分的矢量相減運算求出真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元。
2.一種高次諧波流出量評價裝置，該裝置對自負載向電源系統流出的高次諧波電流的大小作出評價，包括從電源系統接受電力的受電點處的、測量負載電流的測量儀器用的變流器和測量負載電壓的測量儀器用的變壓器；根據上述測量儀器用變流器和測量儀器用變壓器輸出的電流信號及電壓信號求出其高次諧波電流的流出成分的高次諧波次數分析單元；從電源阻抗和負載的進相電容設備的阻抗求出電流分流比的高次諧波發生量校正運算單元；以及根據上述的高次諧波次數分析單元輸出的高次諧波電流的流出成分和上述高次諧波發生量校正運算單元輸出的電流分流比求出自負載群產生的真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元。
專利摘要
本發明提供了一種高次諧波流出量評價裝置，該裝置無需對各條負載設備幹線中產生的高次諧波發生量進行合計，只通過對受電點處測量到的發生量進行校正運算即可對高次諧波的流出量作出評價，該裝置包括設在從電源系統接受電力的受電點處的、測量儀器用變流器和變壓器、對應於各個高次諧波次數求出其高次諧波電流和電壓的高次諧波次數分析單元、求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運算單元以及求出真實的高次諧波發生量的高次諧波發生量評價單元。
文檔編號G01R29/00GKCN1082188SQ97113986
公開日2002年4月3日 申請日期1997年6月26日
發明者山田直也 申請人:三菱電機大樓技術服務株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan