一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，包括：信號采集模塊、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，所述信號采集模塊連接信號調(diào)理電路，所述信號采集模塊用于采集諧波電壓和諧波電流數(shù)值，所述信號調(diào)理電路還連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理單元，由處理單元進(jìn)行運(yùn)算，所述處理單元通過數(shù)據(jù)通信模塊連接數(shù)據(jù)傳輸模塊。
【專利說明】一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)和方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電氣工程領(lǐng)域，尤其涉及一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，電氣設(shè)備對電能質(zhì)量的要求越來越高，電能質(zhì)量問題引起了廣泛的重視。目前，諧波、電磁干擾和功率因數(shù)降低被列為電力系統(tǒng)的三大公害。諧波是指對周期交流信號進(jìn)行傅立葉分解后得到的頻率不為基波頻率的分量。在電力系統(tǒng)中，由于非線性負(fù)荷的使用，使得電網(wǎng)中三相電壓不對稱、電壓波動(dòng)等情況愈來愈嚴(yán)重。許多新型電力電子設(shè)備雖然工作效率較高，但是同時(shí)使電流波形偏離正弦而產(chǎn)生畸變，在負(fù)荷電流中產(chǎn)生諧波。該畸變電流在電力系統(tǒng)中傳輸，從而產(chǎn)生諧波污染問題，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。因此，研制一套集諧波數(shù)據(jù)采集和諧波源定位的實(shí)時(shí)監(jiān)測與分析系統(tǒng)是非常必要的。
[0003]分析諧波狀態(tài)必須要了解諧波源的位置，但是，在復(fù)雜的配電系統(tǒng)中，除了個(gè)別大型的諧波源負(fù)荷能確定其位置外，系統(tǒng)中還存在許多由不同類型和容量的用電設(shè)備按照一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成的綜合諧波負(fù)荷，這些諧波源對檢測點(diǎn)受到一定的限制。因此，通過對公共連接點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)測量，尋找一套準(zhǔn)確的、實(shí)用的配電系統(tǒng)諧波源定位與檢測和用戶諧波發(fā)射水平估計(jì)方法是當(dāng)務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少 解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，特別創(chuàng)新地提出了一種一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)和方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供了一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于，包括:信號采集模塊、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元，
[0006]所述信號采集模塊連接信號調(diào)理電路，所述信號采集模塊用于采集諧波電壓和諧波電流數(shù)值，所述信號調(diào)理電路還連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理單元，由處理單元進(jìn)行運(yùn)算，所述處理單元通過數(shù)據(jù)通信模塊連接數(shù)據(jù)傳輸模塊。
[0007]所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述信號采集模塊包括電壓互感器和電流互感器，所述電壓互感器和電流互感器分別連接信號調(diào)理電路進(jìn)行信號調(diào)理。
[0008]所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，優(yōu)選的，所述處理單元包括:FPGA和DSP，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接FPGA，所述FPGA連接DSP。
[0009]所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，優(yōu)選的，還包括監(jiān)測終端和服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊無線連接監(jiān)測終端，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊將諧波電壓和諧波電流數(shù)值傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，所述監(jiān)測終端連接服務(wù)器，由服務(wù)器保存和整理數(shù)值結(jié)果。
[0010]本發(fā)明還公開一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位方法，其關(guān)鍵在于，包括如下步驟:
[0011]步驟1，測量電網(wǎng)系統(tǒng)非線性負(fù)荷作用在PCC點(diǎn)所產(chǎn)生的諧波電壓和諧波電流的數(shù)值，由于PCC點(diǎn)連接若干非線性負(fù)荷，在PCC點(diǎn)的諧波電壓和諧波電流的數(shù)值是用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源數(shù)值的迭加值，所述用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源工作狀態(tài)決定諧波電流，通過所述用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源的諧波電流含有率和工作電流求得諧波電流值，通過二元線性回歸方法計(jì)算回歸系數(shù)；
[0012]步驟2，根據(jù)系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)等值電路推導(dǎo)的二元回歸方程計(jì)算出的回歸系數(shù)，計(jì)算所述電網(wǎng)系統(tǒng)諧波阻抗，進(jìn)而計(jì)算公共連接點(diǎn)諧波發(fā)射水平，從而定位用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源。
[0013]所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位方法，優(yōu)選的，所述步驟I包括:
[0014]步驟11,對應(yīng)于自變量X1與X2的一組值Xli7X2i (i = I, 2, 3...n), y的值為Yi (i=I, 2, 3...η),于是得到 η 個(gè)點(diǎn)(Xli, x2i, Yi) (i = I, 2, 3...η),其回歸方程為
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，其特征在于，包括:信號采集模塊、信號調(diào)理電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理單元和數(shù)據(jù)傳輸單元， 所述信號采集模塊連接信號調(diào)理電路，所述信號采集模塊用于采集諧波電壓和諧波電流數(shù)值，所述信號調(diào)理電路還連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于對信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接處理單元，由處理單元進(jìn)行運(yùn)算，所述處理單元通過數(shù)據(jù)通信模塊連接數(shù)據(jù)傳輸模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述信號采集模塊包括電壓互感器和電流互感器，所述電壓互感器和電流互感器分別連接信號調(diào)理電路進(jìn)行信號調(diào)理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元包括:FPGA和DSP，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接FPGA，所述FPGA連接DSP。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位系統(tǒng)，其特征在于，還包括監(jiān)測終端和服務(wù)器，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊無線連接監(jiān)測終端，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊將諧波電壓和諧波電流數(shù)值傳輸?shù)奖O(jiān)測終端，所述監(jiān)測終端連接服務(wù)器，由服務(wù)器保存和整理數(shù)值結(jié)果。
5.一種實(shí)時(shí)精確的諧波源定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，測量電網(wǎng)系統(tǒng)非線性負(fù)荷作用在PCC點(diǎn)所產(chǎn)生的諧波電壓和諧波電流的數(shù)值，由于PCC點(diǎn)連接若干非線性負(fù)荷，在PCC點(diǎn)的諧波電壓和諧波電流的數(shù)值是用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源數(shù)值的迭加值，所述用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源工作狀態(tài)決定諧波電流，通過所述用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源的諧波電流含有率和工作電流求得諧波電流值，通過二元線性回歸方法計(jì)算回歸系數(shù)； 步驟2，根據(jù)系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)等值電路推導(dǎo)的二元回歸方程計(jì)算出的回歸系數(shù)，計(jì)算所述電網(wǎng)系統(tǒng)諧波阻抗，進(jìn)而計(jì)算公共連接點(diǎn)諧波發(fā)射水平，從而定位用戶側(cè)諧波源和系統(tǒng)側(cè)諧波源。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位方法，其特征在于，所述步驟I包括: 步驟11，對應(yīng)于自變量X1與X2的一組值Xli, X2i (i = I, 2, 3...n) , y的值為Yi (i =.1，2，3...11)，于是得到11個(gè)點(diǎn)(~，~，71) (i = 1，2，3...n)，其回歸方程為
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的實(shí)時(shí)精確的諧波源定位方法，其特征在于，所述步驟2包括:步驟21，PCC點(diǎn)諧波發(fā)射水平估計(jì)的二元線性回歸方法假定系統(tǒng)側(cè)基本穩(wěn)定，以公共連接點(diǎn)諧波電壓、諧波電流測量參數(shù)為觀測數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)等值電路推導(dǎo)的二元回歸方程，求取系統(tǒng)側(cè)諧波阻抗，進(jìn)而計(jì)算PCC點(diǎn)諧波發(fā)射水平， 步驟22，PCC為負(fù)荷公共連接點(diǎn)；VS為系統(tǒng)側(cè)等值諧波電壓源；ZS為系統(tǒng)側(cè)等值諧波阻抗；1。為用戶側(cè)等值諧波電流源；Z。為用戶側(cè)等值諧波阻抗；V。為公共連接點(diǎn)的某次諧波電壓；1。為公共連接點(diǎn)某次的諧波電流， 其中下標(biāo)=S代表系統(tǒng)側(cè)，C代表用戶側(cè)，O代表測試端 由等效電路可知:Vs = VJItj-Zs 從而，按照運(yùn)算的實(shí)部和虛部展開式為
【文檔編號】G01R27/08GK103675446SQ201310712043
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】熊蘭, 楊子康, 馬龍, 付克勤, 游文鈞 申請人:重慶大學(xué), 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)重慶市電力公司璧山供電分公司