Mcr型svc裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置及方法，該裝置包括電壓、電流信號(hào)處理電路、前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊，電壓信號(hào)處理電路和電流信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)分別輸入前置信號(hào)調(diào)理電路，前置信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號(hào)接入處理單元模塊。通過測(cè)試母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流、MCR饋線電流，經(jīng)過前置信號(hào)調(diào)理電路后進(jìn)行FFT變換和頻域功率計(jì)算，并確定無功波動(dòng)負(fù)荷切除時(shí)刻到總進(jìn)線功率下降為該時(shí)的90%無功功率時(shí)刻間的功率計(jì)算點(diǎn)，最終確定響應(yīng)時(shí)間。該算法簡(jiǎn)單，分辨率高，且誤差控制78.125微秒以內(nèi)，具有高實(shí)時(shí)性和高可靠性。
【專利說明】MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置及方法，屬于電氣測(cè)量的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]MCR磁控電抗器型SVC裝置適用于6kV — 500kV交流電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，包括固定電容器組(Fixed Capacitor,簡(jiǎn)稱 FC)、磁控電抗器(Magnetically ControlledReactor,簡(jiǎn)稱MCR)及控制系統(tǒng)。MCR型SVC裝置具有在容性至感性無功范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)、產(chǎn)生諧波小、易于維護(hù)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在電力系統(tǒng)中主要起調(diào)相、調(diào)壓、提高輸電容量、改善靜態(tài)和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、抑制振蕩等作用；在工業(yè)企業(yè)中可以改善電壓質(zhì)量(諧波、電壓波動(dòng)和閃變)，提高產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量，在節(jié)能增效上有明顯作用。
[0003]動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間是MCR型SVC裝置功能特性的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)。由于實(shí)際系統(tǒng)的短路容量和應(yīng)用負(fù)荷背景不同，接入系統(tǒng)運(yùn)行的MCR型SVC裝置的響應(yīng)時(shí)間測(cè)試?yán)щy，目前階段均采用在實(shí)驗(yàn)室用標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)測(cè)試，對(duì)響應(yīng)時(shí)間測(cè)試的精度和實(shí)際運(yùn)行值有很大差異。目前還未見有接線簡(jiǎn)單、分析精度高、時(shí)間分辨率高的適用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置及方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供適用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置及方法。應(yīng)用本方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際運(yùn)行的MCR型SVC裝置的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間快速準(zhǔn)確的測(cè)量，并對(duì)MCR型SVC裝置的性能進(jìn)行科學(xué)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置包括電壓信號(hào)處理電路、電流信號(hào)處理電路、前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊，電壓信號(hào)處理電路和電流信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)分別輸入前置信號(hào)調(diào)理電路，前置信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號(hào)接入處理單元模塊。數(shù)據(jù)采集卡為PCMCIA數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的采樣率為200K/S。處理單元模塊為運(yùn)行有數(shù)據(jù)分析程序的電腦。
[0007]前置信號(hào)調(diào)理電路包括強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元和抗混疊濾波單元，強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元的輸出信號(hào)輸入抗混疊濾波單元，抗混疊濾波單元的輸出信號(hào)接入電壓電流信號(hào)變換單元。
[0008]用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量方法包括如下步驟:
[0009]步驟一、布置測(cè)試MCR型SVC裝置響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量點(diǎn)；
[0010]步驟二、對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流的同步測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過前置信號(hào)調(diào)理電路和高速數(shù)字采集卡完成模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)化；
[0011]步驟三、通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，對(duì)測(cè)量裝置硬件電路和采集卡產(chǎn)生的非同步采樣誤差進(jìn)行同步性修正；[0012]步驟四、運(yùn)用快速離散傅立葉變換算法，完成對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)的256點(diǎn)傅立葉變換，得到母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)的基波幅值和相位；
[0013]步驟五、完成對(duì)總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)基波功率的計(jì)算，對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)進(jìn)行每周波256點(diǎn)傅立葉變換得到基波電壓和電流的幅值與相位，分別計(jì)算總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)有功功率與無功功率；
[0014]步驟六、完成MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間τ的測(cè)量，利用功率測(cè)量與計(jì)算得到總進(jìn)線無功功率、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線無功功率和MCR饋線無功功率數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)標(biāo)對(duì)標(biāo)，分析總進(jìn)線無功功率和MCR饋線無功功率變化趨勢(shì)，測(cè)量出MCR型SVC裝置的響應(yīng)時(shí)間。
[0015]所述的步驟六包括以下步驟:步驟一、確定無功波動(dòng)負(fù)荷切除時(shí)刻為t=0時(shí)刻；步驟二、確定過度過程，該過程為總進(jìn)線無功功率下降為無功波動(dòng)負(fù)荷切除時(shí)刻的無功功率的10%，即Qj( τ ) = 10% XQ ;MCR饋線的無功功率上升到滿容量無功功率的90%時(shí)刻，即Qmck(T) = 90% XQ;步驟三、確定功率計(jì)算點(diǎn)n，并計(jì)算MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間τ=nXTs = ηX78.125微秒，其中Ts為采樣間隔。所述對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流進(jìn)行FFT變換的公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量裝置，其特征在于:該裝置包括電壓信號(hào)處理電路、電流信號(hào)處理電路、前置信號(hào)調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、處理單元模塊，電壓信號(hào)處理電路和電流信號(hào)處理電路的輸出信號(hào)分別輸入前置信號(hào)調(diào)理電路，前置信號(hào)調(diào)理電路的輸出信號(hào)接入數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的輸出信號(hào)接入處理單元模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的前置信號(hào)調(diào)理電路包括強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元和抗混疊濾波單元，強(qiáng)電和弱電光耦隔離單元的輸出信號(hào)輸入抗混疊濾波單元，抗混疊濾波單元的輸出信號(hào)接入電壓電流信號(hào)變換單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)采集卡為PCMCIA數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的采樣率為200K/S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)量裝置，其特征在于:所述的處理單元模塊為運(yùn)行有數(shù)據(jù)分析程序的電腦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一項(xiàng)所述的用于MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、布置測(cè)試MCR型SVC裝置響應(yīng)時(shí)間的測(cè)量點(diǎn)； 步驟二、對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流的同步測(cè)量，測(cè)量數(shù)據(jù)通過前置信號(hào)調(diào)理電路和高速數(shù)字采集卡完成模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)化； 步驟三、通過標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，對(duì)測(cè)量裝置硬件電路和采集卡產(chǎn)生的非同步采樣誤差進(jìn)行同步性修正； 步驟四、運(yùn)用快速離散傅立葉變換算法，完成對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)的256點(diǎn)傅立葉變換，得到母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)的基波幅值和相位； 步驟五、完成對(duì)總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)基波功率的計(jì)算，對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)進(jìn)行每周波256點(diǎn)傅立葉變換得到基波電壓和電流的幅值與相位，分別計(jì)算總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)有功功率與無功功率； 步驟六、完成MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間τ的測(cè)量，利用功率測(cè)量與計(jì)算得到總進(jìn)線無功功率、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線無功功率和MCR饋線無功功率數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)標(biāo)對(duì)標(biāo)，分析總進(jìn)線無功功率和MCR饋線無功功率變化趨勢(shì)，測(cè)量出MCR型SVC裝置的響應(yīng)時(shí)間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于:所述的步驟六包括以下步驟: 步驟一、確定無功波動(dòng)負(fù)荷切除時(shí)刻為t=0時(shí)刻； 步驟二、確定過度過程，該過程為總進(jìn)線無功功率下降為無功波動(dòng)負(fù)荷切除時(shí)刻的無功功率的10%，即Qj( τ ) = 10% XQ ;MCR饋線的無功功率上升到滿容量無功功率的90%時(shí)刻，即 Qmcr") = 90% XQ; 步驟三、確定功率計(jì)算點(diǎn)n，并計(jì)算MCR型SVC裝置動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間τ = nXTs =ηX78.125微秒，其中Ts為采樣間隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于:所述對(duì)母線電壓、總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流進(jìn)行FFT變換的公式為:
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)量方法，其特征在于:所述對(duì)總進(jìn)線電流、無功波動(dòng)負(fù)荷饋線電流和MCR饋線電流信號(hào)有功功率與無功功率的計(jì)算，計(jì)算間隔為78.125微秒，計(jì)算公式為:

【文檔編號(hào)】G01R31/00GK103513133SQ201310449599
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】蘇國友, 朱明星, 包自力, 李懷遷, 丁毅, 馮文雄 申請(qǐng)人:馬鋼(集團(tuán))控股有限公司, 馬鞍山鋼鐵股份有限公司