專利名稱：：一種閃變源識別方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種育^)多識別電力系統(tǒng)中造成電壓波動從而弓胞燈光照度不禾急的閃變源的方法，屬電力
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景因電光源電壓波動造成燈光照度不穩(wěn)定的人B艮視感反應(yīng)稱為閃變。閃變通常是由各種類型的大功率波動性負荷投運弓胞的，目前系統(tǒng)中廣泛j頓的、常造成電壓干擾的負荷主要有電弧爐、軋鋼機、電力機車、電焊機以及高功率脈沖輸出電子設(shè)備，等等。這些負荷對與其連接在同一公共供電點的其他用戶的用電設(shè)備造成影響和危害。電壓波動和閃變會帶來一系列的危害，比如引起車間、生活居室等場所的照明燈光閃爍，使人視覺疲勞、精神煩躁、降低工作效率和生活質(zhì)量；造成電動機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成經(jīng)濟損失，嚴重時甚至危及設(shè)備安全運行；導(dǎo)致以電壓相位角為控制指令的系統(tǒng)控制功能紊亂，使電力電子換流器換相失敗，等等。隨著各種類型大功率波動性負荷在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，電壓波動和閃變時常發(fā)生。供電公司通常是M51測量母線上的電壓瞬時閃變視感度，短時間閃免^SS等參數(shù)來評估閃變的程度。這種方法的缺點是不能確定在閃變發(fā)生時，是由連接在該母線上的哪條支路負荷弓胞了母線上電壓的波動，使引起閃變責(zé)任不能確定，閃變危害不能及時治理。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于劍共一種既能判斷閃變源是否存在、又能夠準確辨別其所在支路及波動電壓和電流調(diào)幅波頻率的閃變源識別方法。本發(fā)明所稱問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的一種閃變源識別方法，其識別步驟為a.首先根據(jù)相鄰兩個電壓等級、即高壓和低壓的三相電壓，計算高壓和低壓的瞬時閃^^重度P,.,，若瞬時閃z,離P、,超過國標規(guī)定的允許限值時，則判斷有閃變發(fā)生；b.高壓和低壓的瞬時閃免i離尸,,都超過國標規(guī)定的允許限值時，對比高壓和低壓等級同相別的P,,，若同相別的低壓等級的A與高壓等級的P、,之比大于閾值時，則高壓側(cè)和低壓側(cè)同時發(fā)生閃變；否則高壓發(fā)生閃變，低壓不發(fā)生閃變；c.低壓的瞬時閃變嚴重度i^超過國標規(guī)定的允許限值，而高壓尸,,沒有超過國標規(guī)定的允許限值時，則高壓不發(fā)生閃變，低壓發(fā)生閃變；d.低壓的瞬時閃變嚴重度尸,,沒有超過國標規(guī)定的允許限值，而高壓《,超過國標規(guī)定的允許限值時，則高壓發(fā)生閃變，低壓不發(fā)生閃變；e.高壓和低壓的瞬時閃變嚴重度《,都沒有超過國標規(guī)定的允許限值時，則高壓和低壓都不發(fā)生閃變；f.比較所有支路電流與其所在電壓等級相關(guān)系數(shù)與經(jīng)驗閾值的大小，判斷閃變源所在支路。上述閃變源識別方法，按下述步驟確定閃變源所在支路設(shè)"07)和/(M)分別是經(jīng)過濾出100Hz以上及50HZ頻率信號后乘lj下的電壓和電流信號序列，則W(7)和/(M)的相關(guān)系數(shù)y定義為7=2"(")'(")w=0Z"2(")》'20)「V2，若某支路電流與母線電壓的相關(guān)度系數(shù)小于閾值，則該支路上存在閃變源負荷。上述閃變源識別方法，確定閃變源支路調(diào)幅波頻率的步驟為設(shè)定Q為調(diào)幅波電壓(或電流)分量的角頻率；W為電網(wǎng)工頻電壓(或電流)的角頻率；(Q+和(Q-為閃變頻率，根據(jù)傅立葉變換，求出所有(Q十和(Q—頻率所對應(yīng)幅值，及其與基波分量幅值的百分比和。根據(jù)理論分析，波動性負荷的和、(_n)較大，數(shù)量級比較艦，且^—。)a一,，所以艦檢測出各支路電流調(diào)幅波頻率成份，并比較閃變頻率電流成份幅ft0f占基波幅值的百分數(shù)，艮P能確定閃變頻率(D+^)、(D-w)和調(diào)幅波頻率Q。本發(fā)明禾I」用相鄰兩個電壓等級高壓和低壓的瞬時閃變嚴SS判斷閃變源是否存在以及所在的電壓等級和閃變相，利用閃變相的母線電壓和各條支路電流的相關(guān)系數(shù)，判斷閃變源所在支路能夠方便、快捷、準確地找到電力系統(tǒng)中造成電壓波動的閃變源，使閃變危害能夠得到及時有效的治理。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一歩詳述。圖1是具有三個電壓等級的電力系統(tǒng)接線圖；圖2為確定閃變頻率及調(diào)幅波頻率原理^f直電路；圖3為兩個閃變源的仿^驗證系統(tǒng)接線圖；圖4是閃變源識別步驟框圖。圖中各符號為W(O、母線電壓，Z'0)、系統(tǒng)電源電流，Q(O、線性負荷電流，Q(O、波動負荷電流，Z,、電源內(nèi)阻抗，Z,、線路阻抗，Z,一、線性負荷阻抗，ZFjL、波動負荷阻抗。文中所用符號C、短時閃變嚴重度，A相短時閃變嚴重度，尸~、B相短時閃變嚴重度，尸"C相短時閃變嚴離，"(")、濾出100Hz以上及50Hz頻率信號后乘纟下的電壓信號序列，、濾出100Hz以上及50Hz頻率信號后剩下的電流信號序列，y、和f(")的相關(guān)系數(shù)，、電源內(nèi)阻，Z,電源內(nèi)電抗，^、線路電阻、X,、線路電抗，i、線性負荷電阻，I、線性負荷電抗，、波動負荷電阻，XFi、波動負荷電抗，4、電網(wǎng)額定電壓(或電流)幅值；m、調(diào)幅波電壓(或電流)分量幅值與電網(wǎng)額定電壓(或電流)幅值之比，Q、調(diào)幅波電壓(或電流)分量的角頻率，w、電網(wǎng)工頻電壓(或電流)的角頻率，A"/。、電壓波動百分數(shù)，、n)、負荷支路電流中的閃變頻率成份與基波頻率成份的百分比。具體實施方式電光源的電壓波動造成了閃變，通常用于衡量閃變嚴重，號指標的是短時閃變嚴離P,,。國家標準《電能質(zhì)量電壓波動與閃變》(GB12326-2000)規(guī)定了不同電壓等級的《,允許限值，因ltb(寸一個供電系統(tǒng)中是否發(fā)生閃變就應(yīng)通過測量公共聯(lián)接點的電壓并計算其P,,值，判斷A值是否超出國標中規(guī)定柳艮值。確定閃變源電壓等級及相別的具體步驟如下。以圖1為例，首先采集兩個電壓等級的母線三相電壓，如同時采集10kV和35kV母線三相電壓，并計算10kV和35kV母線三相電壓的短時閃變嚴重度i^、&,、4,,，兩個電壓等級應(yīng)有6個值。尸、,是Mil測量的母線電壓數(shù)據(jù)，根據(jù)IEC-61000-4-5所規(guī)定的閃變儀測量原理框圖而求出的。由于在相鄰的電壓等級中，若高電壓等級出現(xiàn)閃變干擾，由于高壓側(cè)的系統(tǒng)阻抗較小，從低壓系統(tǒng)往高壓系統(tǒng)看，高壓側(cè)的電壓閃變頻率成份相當于閃變電壓源，因此將大部分傳遞至作為該供電系統(tǒng)的低電壓等級；高電壓等級電力網(wǎng)的短路容量較大，低電壓等級發(fā)生的閃變是由相應(yīng)頻率成份的電流成份造成，當其相應(yīng)頻率成份由低電壓等級傳遞到相鄰高電壓等級時，將出現(xiàn)較大的衰減5。因此，當測量的^超過國標規(guī)定的允許限值時，可判斷有閃變發(fā)生。但若需判斷閃變發(fā)生的電壓等級，需要對比高壓和低壓等級同相別的尸,,。若同相別的低壓等級的《,與高壓等級的C之比大于閾值時，則高壓側(cè)和低壓側(cè)同時發(fā)生閃變；否則高壓發(fā)生閃變，低壓不發(fā)生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度A超過國標規(guī)定的允許限值，而高壓iV沒有超過國標規(guī)定的允許限值時，貝IJ高壓不發(fā)生閃變，低壓發(fā)生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度iV沒有超過國標規(guī)定的允許限值，而高壓i^超過國標規(guī)定的允許限tt時，則高壓發(fā)生閃變，低壓不發(fā)生閃變；在確定了閃變發(fā)生的電壓等級和相別后，若閃變發(fā)生在低壓側(cè)，則需進一步判斷低壓側(cè)發(fā)生閃變的饋線支路若閃變發(fā)生在高壓側(cè)，貝嚅進一步觀懂電壓等級更高的電壓才能確定閃變的來源。本發(fā)明確定閃變源支路的實施方法如下。本發(fā)明Mil電壓和電流波形相關(guān)系數(shù)確定閃變支路。電壓和電流的相關(guān)系數(shù)算法說明如下。設(shè)w(")和一)分別是經(jīng)過濾出100Hz以上及50Hz頻率信號后乘lj下的電壓和電流信號序列，則和/0)的相關(guān)系數(shù)^定義為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>在上式，分母等于w(")，/(w)各自能量乘積的開方，是一個常數(shù)，所以相關(guān)系數(shù)z大小由分子來決定。根據(jù)許瓦茲不等式得卜—1。所以當"(")=/(")時，^=1，兩個信號完全相關(guān)(相等)；當w(")和/(")完全無關(guān)時，^=0，當和/(")有某種程度上的相似時，|列在0和1之間取值。因此^可用來描述w(")和/o)之間的相鵬度。在某一供電系統(tǒng)中公共連接點的電壓和負荷支路電流都是具有確定能量的信號，且電壓和電流之間具有因果關(guān)系。若其中一條支路上連接的是閃變源負荷，當其投AM行時，將引起其所連接的母線上電壓的波動與閃變，而該條支路的電流主要由閃變源負荷特性決定，其它非閃變源支路的電流則受其母線上電壓的影響，非閃變源支路電流的變化與母線上電壓的變化趨勢，相同。所以電流波形和電壓波形的相關(guān)系數(shù)的大小即反映了其線性關(guān)系的緊密程度。因此在確定了閃^^在的電壓等級和相別后(稱閃變相)，將采集的閃變相的電壓和電流先濾除100Hz以上及50Hz頻率成分，然后再計算母線電壓和各條支路電流的相關(guān)系數(shù)，根據(jù)相關(guān)系數(shù)的大小，就可以判斷哪條支路弓l起了母線上電壓的閃變。對閃變源支路，其電流與母線電壓的相關(guān)度系數(shù)將小于非閃變源負荷與母線電壓的相關(guān)系數(shù)。本發(fā)明確定閃變源支路調(diào)幅波頻率的步驟如下。由于受背景電壓的影響，系統(tǒng)電壓中可存在多個引起閃變的調(diào)幅波頻率成分，可用FFT得到所有的調(diào)幅波頻率信息，然而究竟是哪一個或多個頻率弓胞閃變，可由下面的方法確定。先分析非閃變源負荷支路調(diào)幅波幅值與基波幅值的關(guān)系。如圖2所示的電路，W(O為母線電壓，/0)，K0，；(O分別為系統(tǒng)電源電流，線性負荷電流和波動負荷電流；Zs=is+7XS、Z,二i,+jX,、Zi二i+yX二i+^y丄分別為電源內(nèi)阻抗、線路阻抗和線性負荷阻抗;i為線性負荷的電阻分量，丄為線性負荷的電感分量；Z^二i化+jT^為波動負荷阻抗，閃^變信號可看作是低頻的電壓波動對工頻電壓的調(diào)制，f^設(shè)包含一個調(diào)幅波步頁率成傷、的母線電壓表達式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中J為電網(wǎng)額定電壓幅值；w為調(diào)幅波電壓分量幅值與電網(wǎng)額定電壓幅值之比；Q為調(diào)幅波電壓分量的角頻率；0為電網(wǎng)工頻電壓的角頻率；(Q+和(Q-稱閃變頻率。對各個非波動負荷支路電流，以典型的感性負荷為例，如圖2所示的^，產(chǎn)生的電流/,(0表達式為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>非波動性負荷支路電流中的閃變頻率成份與基波頻率成份的百分比為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>經(jīng)推算m等于電壓波動百分數(shù)AP/o除以V^，艮P:附=^^。由于敏感的閃變頻率成份范圍為612Hz，AP/o范圍為0.312%0.328%，所以w的范圍為0.11%0.12%。根據(jù)、((9+。)、的表達式可知非波動性負荷的、—。)和的百分比均較小，數(shù)量級比較接近。且。)<、(")。而對于波動性閃變源負荷，為使母線上產(chǎn)生相應(yīng)的閃變頻率成份，閃變頻率成份幅值百分比必須足夠大，即、—。)，A:一—。)必須顯著變大。所以iiil檢測出各支路電流調(diào)幅波頻率成份，并比較閃變頻率電流成份幅€^占基波幅值的百分數(shù)，即能獲悉閃變頻率(Q+w)、(Q—w)和調(diào)幅波頻率Q。所發(fā)明的閃變源識別方法，經(jīng)過了RTDS大量的實驗，驗i正了該方法的可行性，并在實際變電站的測量中得以證實。^根據(jù)圖3的含有兩個閃變源的系行RTDS實驗，設(shè)置的閃變源1含有10Hz的調(diào)幅波，閃變源2含有20Hz的調(diào)幅波，負荷1和負荷2為相同的兩個線性負荷，負荷3也為線性負荷。根據(jù)測量的尸,,值，確定發(fā)生閃變的電壓等級為110kV。計算的A相110kV電壓、閃變源l，閃變源2、負荷3的相關(guān)系數(shù)和不同頻率的電流幅值百分比如表1所示。表格1相關(guān)系數(shù)和不同頻率的電流幅值百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表1可以看出閃變源1和閃變源2的電壓和電流的相關(guān)系數(shù)比負荷3的相關(guān)系數(shù)小得多。閃變源1的40Hz和60Hz的閃變頻率電流幅值百分數(shù)的平均有效值大于30Hz和70Hz的閃變頻率電流幅值百分數(shù)的平均有效值；閃變源2的30Hz和70Hz的閃變頻率的電流幅值百分數(shù)的平均有效值大于40Hz和60Hz的閃變頻率的電流幅值百分數(shù)的平均有效值；而負荷3的相應(yīng)閃變頻率的幅值者湘應(yīng)小。所以仿真的結(jié)論是閃變源1A相主要出現(xiàn)10Hz調(diào)幅波，閃變源2A相主要出現(xiàn)20Hz調(diào)幅波。閃變源1A相出現(xiàn)20Hz調(diào)幅波和閃變源2A相出現(xiàn)10Hz調(diào)幅波可以考慮能量傳遞干擾引起的。圖4給出了閃變源識別方法的原理框圖。禾擁本方法在實際的變電站進行了測試，測試結(jié)果與被測試系統(tǒng)的實際瞎況一致。權(quán)利要求1、一種閃變源識別方法，其特征在于，它按如下步驟進行a.首先根據(jù)相鄰兩個電壓等級、即高壓和低壓的三相電壓，計算高壓和低壓的瞬時閃變嚴重度Pst，若閃變嚴重度Pst超過國標規(guī)定的允許限值時，則判斷有閃變發(fā)生；b.對比高壓和低壓等級同相別的Pst，若同相別的低壓等級的Pst與高壓等級的Pst之比大于閾值時，則高壓側(cè)和低壓側(cè)同時發(fā)生閃變；否則高壓發(fā)生閃變，低壓不發(fā)生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度Pst超過國標規(guī)定的允許限值，而高壓Pst沒有超過國標規(guī)定的允許限值時，則高壓不發(fā)生閃變，低壓發(fā)生閃變；低壓的瞬時閃變嚴重度Pst沒有超過國標規(guī)定的允許限值，而高壓Pst超過國標規(guī)定的允許限值時，則高壓發(fā)生閃變，低壓不發(fā)生閃變；c.比較所有支路電流與其所在電壓等級相關(guān)系數(shù)與經(jīng)驗閾值的大小，判斷閃變源所在支路。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的閃變源識別方法，其特征在于，按下述步驟確定閃變源所在支路設(shè)"07)和/(")分別是經(jīng)過濾出100Hz以上及50Hz頻率信號后剩下的電壓和電流信號序列，則w(")和《")的相關(guān)系數(shù)^定義為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>，若某支路電流與母線電壓的相關(guān)度系數(shù)小于閾值，則該支路上^w閃變源負荷。3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的閃變源識別方法，其特征在于，確定閃變源調(diào)幅波頻率的步驟為設(shè)Q為調(diào)幅波電壓分量的角頻率；W為電網(wǎng)工頻電壓的角頻率；(Q+和(Q-W)為閃變頻率，貝啦下式確定調(diào)幅波幅值與基波幅值的百分比<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中，i為線性負荷的電阻分量，丄為線性負荷的電感分量；w為調(diào)幅波電壓分量幅值與電網(wǎng)額定電壓幅值之比，m的范圍為0.11%0.12%;根據(jù)非波動性負荷的、(針w和A:^—n)的數(shù)量級比較接近，且、((^)</^—n)，檢測出各支路電流調(diào)幅波頻率成份后，比較閃變頻率電流成份幅{舒萬占基波幅值的百分數(shù)，艮P能確定閃變頻率(Q+^)、(Q-w)和調(diào)幅波頻率Q。全文摘要一種閃變源識別方法，屬電力
技術(shù)領(lǐng)域：
，用于解決供電系統(tǒng)中閃變源定位問題。其技術(shù)方案是首先根據(jù)相鄰兩個電壓等級的電壓，求得瞬時閃變嚴重度P_st，若P_st超過國標規(guī)定的允許限值時，則判斷有閃變發(fā)生；高壓和低壓的P_st同時超過規(guī)定限值時，對比高壓和低壓等級同相別的P_st，若同相別的低壓等級的P_st與高壓等級的P_st之比大于閾值時，則高壓和低壓同時發(fā)生閃變；否則僅高壓發(fā)生閃變；高壓和低壓的P_st沒有超過允許限值，則對應(yīng)的電壓等級不發(fā)生閃變；比較所有支路電流與其所在電壓等級相關(guān)系數(shù)與經(jīng)驗閾值的大小，即能判斷閃變源所在支路。本發(fā)明能方便、快捷、準確地找到電力系統(tǒng)中造成電壓波動的閃變源，使閃變危害能得到及時有效的治理。文檔編號H02H7/26GK101241163SQ20081005465公開日2008年8月13日申請日期2008年3月21日優(yōu)先權(quán)日2008年3月21日發(fā)明者賈秀芳申請人:華北電力大學(xué)