电网低压侧含谐波源支路的确定方法

摘要

本发明公开了电力系统谐波监测技术领域中的一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法。包括：在电网低压侧的所有负载引出线上安装同步采样单元，记为第一同步采样单元；在电网低压侧并联一条不接负载的引出线，并在所述不接负载的引出线上安装同步采样单元，记为第二同步采样单元；每个同步采样单元将设定时间内的电压测量数据传送到测量分析装置；测量分析装置分别计算第二同步采样单元与每一个第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度，并根据相关度确定含有谐波源的负载引出线。本发明提供的方法计算快捷简便，并能够准确地确定低压侧含谐波源的支路。

权利要求

1.一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法，其特征是所述方法包括：步骤1：在电网低压侧的所有负载引出线上安装同步采样单元，记为第一同步采样单元；

步骤2：在电网低压侧并联一条不接负载的引出线，并在所述不接负载的引出线上安装同步采样单元，记为第二同步采样单元；

步骤3：每个同步采样单元将设定时间内的电压测量数据传送到测量分析装置；

步骤4：测量分析装置分别计算第二同步采样单元与每一个第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度，并根据相关度确定含有谐波源的负载引出线；所述计算第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度具体采用公式： 其中，fA(τ)是第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据，fB(τ)是第二同步采样单元在设定时间内的电压测量数据。

2.根据权利要求1所述的一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法，其特征是所述安装同步采样单元具体包括：步骤101：在每条引出线上串联一个电感小于设定阈值的限流电抗器；

步骤102：在每条引出线和与该条引出线连接的限流电抗器之间安装电压互感器；

步骤103：在每个电压互感器的二次绕组输出侧安装一个同步采样单元，并将每个同步采样单元连接到测量分析装置。

3.根据权利要求1所述的一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法，其特征是所述根据相关度确定含有谐波源的负载引出线具体是：当第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度为1时，则安装该第一同步采样单元的负载引出线不含谐波源；当第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度小于1时，则安装该第一同步采样单元的负载引出线含谐波源。

说明书

电网低压侧含谐波源支路的确定方法

技术领域

[0001] 本发明属于电力系统谐波监测技术领域，尤其设计一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法。

背景技术

[0002] 随着现代社会的快速发展，日益复杂化的电网负荷严重影响了电网供电的电能质量。电能质量问题主要分为电能质量扰动和谐波问题。谐波问题主要是由于系统中存在的非线性负荷造成的。谐波可以对电力系统、电力用户和通讯系统产生危害。其中，对电力系统的危害主要有：增加系统损耗、造成输电设备的损坏、造成继电保护误动；对用户的危害主要有：降低精密制造业的加工精度进而导致产品质量不合格、有可能引起局部的并联或串联谐振导致过电压和绝缘损坏；对通讯系统的危害主要是：导致数据丢失，使通讯线路不能正常使用。

[0003] 当电网中出现谐波时，不论对于供电方还是用户都希望明确谐波来源，为谐波治理提供依据，可见电网中谐波源的识别技术具有重要价值和意义。

[0004] 目前使用最广泛的谐波源检测方法是功率方向法，即根据测量点的谐波有功功率的方向来定位谐波源。另外，传统的谐波源检测方法是对该点的电压和电流做傅里叶分析，根据得到的各次谐波的幅值和相角来计算谐波功率。传统方法的定性分析主要是通过对谐波功率和用户负载的非线性度来判别谁是主要谐波源。其主要处理方式有：有功功率法、临界阻抗法、瞬时负荷参数分割法等。有功功率法根据谐波有功方向判定谐波源，方法简单直观，但由于谐波源相位在4个坐标象限内任意变化，谐波有功方向实际上很难准确反映真实谐波源；临界阻抗法首先计算完全吸收系统无功功率所需临界阻抗，通过系统侧、用户侧平均阻抗大小确定谐波源，该方法能判断主要谐波源，但对系统侧、用户侧阻抗的估计在实际中难以实现；瞬时负荷参数分割法基于负荷的非线性度识别谐波源。其它类似的方法还有：谐波阻抗法、神经网络法、电流矢量法等。目前以上的方法主要都是针对一个采样点的数据进行分析计算或对多个采样点数据的计算结果进行网络化分析，普遍存在算法复杂、准确度不高的问题。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于，针对现有技术在确定谐波源时存在的不足，提供一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法，用于在电网低压侧快速准确地确定含有谐波源的支路。

[0006] 技术方案是，一种电网低压侧含谐波源支路的确定方法，其特征是所述方法包括：

[0007] 步骤1：在电网低压侧的所有负载引出线上安装同步采样单元，记为第一同步采样单元；

[0008] 步骤2：在电网低压侧并联一条不接负载的引出线，并在所述不接负载的引出线上安装同步采样单元，记为第二同步采样单元；

[0009] 步骤3：每个同步采样单元将设定时间内的电压测量数据传送到测量分析装置；

[0010] 步骤4：测量分析装置分别计算第二同步采样单元与每一个第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度，并根据相关度确定含有谐波源的负载引出线。

[0011] 所述安装同步采样单元具体包括：

[0012] 步骤101：在每条引出线上串联一个电感小于设定阈值的限流电抗器；

[0013] 步骤102：在每条引出线和与该条引出线连接的限流电抗器之间安装电压互感器；

[0014] 步骤103：在每个电压互感器的二次绕组输出侧安装一个同步采样单元，并将每个同步采样单元连接到测量分析装置。

[0015] 所述计算第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度具体采用公式： 其中，fA(τ)是第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据，fB(τ)是第二同步采样单元在设定时间内的电压测量数据。

[0016] 所述根据相关度确定含有谐波源的负载引出线具体是，当第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度为1时，则安装该第一同步采样单元的负载引出线不含谐波源；当第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度小于1时，则安装该第一同步采样单元的负载引出线含谐波源。

[0017] 本发明提供的方法计算快捷简便，并能够准确地确定低压侧含谐波源的支路。

附图说明

[0018] 图1是电网低压侧含谐波源支路的确定方法示意图；

[0019] 图2是电网低压侧含谐波源支路的确定方法流程图。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

[0021] 图1是电网低压侧含谐波源支路的确定方法示意图。本发明以图1所示的电网结构为例进行说明。图1是有3个电压等级的降压变电站配电网结构，其中T1、T2分别为两台降压变压器，所有负载都从35KV电压母线引出。

[0022] 图2是电网低压侧含谐波源支路的确定方法流程图。图2中，本发明提供的方法包括下列步骤：

[0023] 步骤1：在电网低压侧的所有负载引出线上安装同步采样单元，记为第一同步采样单元。

[0024] 图1中，分别在与负载1，负载2，...，负载n连接的负载引出线上安装同步采样单元C1，C2，C3，...，Cn。所有同步采样单元C1，C2，C3，...，Cn记为第一同步采样单元。

[0025] 步骤2：在电网低压侧并联一条不接负载的引出线，并在所述不接负载的引出线上安装同步采样单元，记为第二同步采样单元。

[0026] 图1中，在35KV电压母线并联一条不接负载的引出线，并在该不接负载的引出线上安装同步采样单元C0。C0记为第二采样单元。

[0027] 安装同步采样单元，包括在引出线上安装同步采样单元C0，C1，C2，C3，...，Cn，其具体过程是：

[0028] 步骤101：在每条引出线上串联一个电感小于设定阈值的限流电抗器。

[0029] 图1中，可以将设定阈值取为0.4mH。对于已经串联了限流电抗器的引出线，就不必再另外安装限流电抗器L了。

[0030] 步骤102：在每条引出线和与该条引出线连接的限流电抗器之间安装电压互感器。

[0031] 图1中，VT为电压互感器，电压互感器的作用是降低高压侧的电压，便于测量。

[0032] 步骤103：在每个电压互感器的二次绕组输出侧安装一个同步采样单元，并将每个同步采样单元连接到测量分析装置。

[0033] 同步采样单元用于测量电压波形，并将设定时间内的电压测量数据传送到测量分析装置。测量分析装置定时向每个同步采样单元发出同步采样的信号，同步采样单元接收到同步采样信号后，将设定时间内的电压测量数据依次传到测量分析装置。测量分析装置根据收到的电压测量数据经过计算和分析，确定含谐波源的支路。

[0034] 步骤3：每个同步采样单元将设定时间内的电压测量数据传送到测量分析装置。

[0035] 步骤4：测量分析装置分别计算第二同步采样单元与每一个第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度，并根据相关度确定含有谐波源的负载引出线。

[0036] 谐波一般是由大功率电力电子负载产生的，某一个大功率电力电子负载产生的谐波又会沿着供电线路传到其它所有线路，降低其它线路负载的供电电能质量。为了及时查找确定含谐波源的负载出线线路，定义如下相关度函数：假设同步采样单元A和同步采样单元B在设定时间t内同步采样单元测得的数据分别为fA(τ)、fB(τ)，为了比较两个测量数据曲线之间的相关度，定义两曲线相关度函数如下：

[0037] 计算第二同步采样单元与第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度具体采用曲线相关度函数，即公式 其中，fA(τ)是第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据，fB(τ)是第二同步采样单元在设定时间内的电压测量数据。

[0038] 实际上，如果第m条引出线上含运行的大功率电力电子负载，其产生的谐波信号为g(τ)，则在Cm同步采样单元测量的信号为：f(τ)+g(τ)，由于谐波信号g(τ)要传播到其它引出线的负载上，需要通过两个限流电感器L，会产生时滞和衰减，设其为g′(τ+ΔT)，则在其它没有谐波源的负载引出线上，同步采样单元测得的信号都将为：f(τ)+g′(τ+ΔT)。即不接负载的引出线上，第二同步采样单元C0测得的信号也为：
f(τ)+g′(τ+ΔT)。由此可以看出，第二同步采样单元与含有谐波源的负载引出线上的第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据相关度小于1，而第二同步采样单元与不含有谐波源的负载引出线上的第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据相关度等于
1。用此方法计算第二同步采样单元与每一个第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据的相关度，并可以根据相关度，确定含有谐波源的负载引出线。

[0039] 如果第二同步采样单元与所有第一同步采样单元在设定时间内的电压测量数据之间的相关度都为1，则所有负载引出线上都不含谐波源。此时，如果用谐波分析仪仍然可以在负载引出线的同步采样单元上检测到谐波信号，说明该谐波信号是由高压输电线路经降压变压器传播而来，需要分析与高压线路相联的其它负载出线情况，进一步查找含谐波源的负载线路。

[0040] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。