對(duì)電網(wǎng)的諧波源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體設(shè)及一種對(duì)電網(wǎng)的諧波源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的日益提高，電力系統(tǒng)的電能消耗也逐 步增大。目前我國(guó)發(fā)電系統(tǒng)依然W燃燒煤炭作為能量來(lái)源的火力發(fā)電為主。
[0003] 隨著化石能源的不斷消耗，W及人民日益增強(qiáng)的環(huán)境保護(hù)意識(shí)，W風(fēng)能、太陽(yáng)能為 代表的新型清潔能源在整個(gè)能源消費(fèi)中扮演著越來(lái)越重要的角色。由于風(fēng)能、太陽(yáng)能、時(shí)變 性，上述清潔能源發(fā)電過(guò)程中不可避免的產(chǎn)生大量諧波，隨著清潔能源裝機(jī)容量的不斷增 大，其對(duì)電力系統(tǒng)造成的諧波問(wèn)題不可忽視。電力系統(tǒng)中同時(shí)存在大量非線性負(fù)荷，例如牽 引機(jī)車、電弧爐、社鋼機(jī)等，運(yùn)些非線性負(fù)荷同樣向電力系統(tǒng)中注入大量諧波。另一方面，諧 波同樣會(huì)引起諸如電壓波動(dòng)和閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題。
[0004] 目前，電網(wǎng)雖然存在眾多諧波源，但是運(yùn)行人員僅能針對(duì)單一電網(wǎng)諧波源進(jìn)行實(shí) 時(shí)監(jiān)測(cè)；同時(shí)，如果電網(wǎng)諧波超限告警，運(yùn)行人員無(wú)法快速判斷電網(wǎng)諧波的主要來(lái)源，因此 無(wú)法迅速針對(duì)諧波源進(jìn)行緊急處理；對(duì)引發(fā)電網(wǎng)諧波超標(biāo)的諧波源，如果不快速進(jìn)行定位 和處理，則超標(biāo)的電網(wǎng)諧波可能引發(fā)電網(wǎng)的進(jìn)一步故障，從而影響電網(wǎng)供電的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠清晰、全面監(jiān)測(cè)并顯示電網(wǎng)諧波源的諧波狀態(tài)， 并且能夠?qū)χC波源進(jìn)行準(zhǔn)確定位和濾波指導(dǎo)的對(duì)電網(wǎng)的諧波源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法。
[0006] 本發(fā)明提供的運(yùn)種對(duì)電網(wǎng)的諧波源進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法，包括如下步驟：
[0007] SI.獲取電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的所有典型諧波源的諧波數(shù)據(jù)；
[0008] S2.基于地理信息系統(tǒng)在地理圖上對(duì)各典型諧波源接入電力系統(tǒng)的位置進(jìn)行顯 示，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各諧波源的電壓和電流；
[0009] S3.對(duì)步驟S2獲取的各諧波源的電壓和電流進(jìn)行諧波源分析；
[0010] S4.針對(duì)步驟S3的諧波源分析結(jié)果，根據(jù)國(guó)家諧波標(biāo)準(zhǔn)和諧波源的電壓等級(jí)，將 諧波源按照諧波狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)和著色，并在地理圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示；
[0011] S5.針對(duì)步驟S3的諧波源分析結(jié)果，將超標(biāo)的諧波源在地理圖上特別標(biāo)注，并將 常用的濾波方法和具體的濾波參數(shù)在諧波源附近的地理圖上進(jìn)行標(biāo)注。
[0012] 步驟S2所述的典型諧波源，包括風(fēng)電場(chǎng)、光伏并網(wǎng)發(fā)電、電力機(jī)車、社機(jī)負(fù)荷和電 弧爐。
[0013] 步驟S4所述的諧波源按照諧波狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)和著色，包括對(duì)諧波源的諧波電壓 和諧波電流分別進(jìn)行分級(jí)和著色。
[0014] 所述的對(duì)諧波源的諧波電壓進(jìn)行分級(jí)和著色，包括如下步驟：
[0015] 1)若諧波源的電壓總諧波崎變率小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的50%，則該諧波源的諧 波電壓等級(jí)為優(yōu)；
[0016] 2)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的50%和75%之間，則該諧 波源的諧波電壓等級(jí)為良； 陽(yáng)017] 3)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的75%和100%之間，則該諧 波源的諧波電壓等級(jí)為合格；
[0018] 4)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的100%和150%之間，則該 諧波源的諧波電壓等級(jí)為超標(biāo)。
[0019] 5)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的150%和200%之間，則該 諧波源的諧波電壓等級(jí)為嚴(yán)重。
[0020] 6)若諧波源的電壓總諧波崎變率大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的200%，則該諧波源的諧 波電壓等級(jí)為極其嚴(yán)重。
[0021] 所述的對(duì)諧波源的諧波電流進(jìn)行分級(jí)和著色，包括如下步驟：
[0022] 1)將測(cè)量的各次諧波電流值均折算在基準(zhǔn)短路容量下；
[0023] 2)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的50%，則該諧波源的諧波電 流等級(jí)為優(yōu)；
[0024] 3)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的75%，但存在某次諧波電流 大于允許值的50%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為良；
[0025] 4)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的100%，但存在某次諧波電流 大于允許值的75%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為合格；
[0026]W若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的150%，但存在某次諧波電流 大于允許值的100%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為超標(biāo)；
[0027] 6)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的200%，但存在某次諧波電流 大于允許值的150%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為嚴(yán)重；
[002引7)若諧波源存在某次諧波電流大于標(biāo)準(zhǔn)允許值的200%，則該諧波源的諧波電流 等級(jí)為極其嚴(yán)重。
[0029] 步驟S5所述的常用的濾波方法，濾波方法為采用n次單調(diào)諧濾波器和高通濾波器 組合的方法。
[0030] 步驟S5所述的濾波方法的濾波參數(shù)，具體包括如下步驟：
[0031] 1)計(jì)算n次單調(diào)諧濾波器的計(jì)算參數(shù)，包括：
[0032] ①確定母線電壓和n次諧波電流值測(cè)量值；
[0033] ②按照下式計(jì)算最小電容值Cwmi。
[0035] 式中為基波角頻率；Ui為母線電壓，I。為n次諧波電流值測(cè)量值，n為諧波次 數(shù)；
[0036] ③按照下式計(jì)算電感器參數(shù)L:
[0038]式中e為偏諧振率，一般取值為0.015 ;
[0039] ④按照下式計(jì)算電阻器參數(shù)R;
陽(yáng)OW式中Qf為品質(zhì)因數(shù)，一般取值為15~80 ;
[0042] 2)計(jì)算高通濾波器的主要參數(shù)，包括：
[0043] ①高通濾波器的截止頻率選擇為n巧次；
[0044] ②按照下式計(jì)算高通濾波器的電容值CfmW;
[0046] C(mm)=C*(m")C(n)min
[0047] 式中Ii為i次諧波電流值，C 為電容標(biāo)么值；
[0048] ③按照下式計(jì)算高通濾波器的電阻值R;
[0050] ④按照下式計(jì)算高通濾波器的電感值L;
[0051] L=mR2c(min)
[0052] 式中m為與品質(zhì)因數(shù)相關(guān)的參數(shù)，相應(yīng)取值在0. 5~2之間。
[0053] 本發(fā)明方法采集電網(wǎng)中的典型諧波源的電壓電流數(shù)值，對(duì)諧波源的電壓、電流數(shù) 值進(jìn)行分析和計(jì)算，并根據(jù)國(guó)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波源的諧波電壓和諧波電流進(jìn)行分級(jí)顯示、預(yù)警 和定位，并針對(duì)超標(biāo)的諧波源給出相應(yīng)的警告，同時(shí)給出相應(yīng)的濾波方法和濾波器的參數(shù) 設(shè)計(jì)。本發(fā)明方法能夠清晰、全面的對(duì)電網(wǎng)諧波源狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)、分析、顯示、定位和報(bào)警， 并且能夠?qū)χC波源進(jìn)行一定的濾波指導(dǎo)，方法簡(jiǎn)單、高效和可靠。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。 陽(yáng)化5] 圖2為本發(fā)明的單調(diào)諧濾波器電路原理圖。
[0056] 圖3為本發(fā)明的高通濾波器電路原理圖。
[0057] 圖4為本發(fā)明的具體實(shí)施例的諧波電壓情況示意圖。
[0058]圖5為本發(fā)明的具體實(shí)施例的諧波電流情況示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 如圖1所示，為本發(fā)明的方法流程圖：本發(fā)明提供的運(yùn)種對(duì)電網(wǎng)的諧波源進(jìn)行監(jiān) 測(cè)的方法，包括如下步驟：
[0060] SI.獲取電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的所有典型諧波源的諧波數(shù)據(jù)；
[0061] S2.基于地理信息系統(tǒng)在地理圖上對(duì)各典型諧波源接入電力系統(tǒng)的位置進(jìn)行顯 示，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各諧波源的電壓和電流；
[0062] 所述的典型諧波源，包括風(fēng)電場(chǎng)、光伏并網(wǎng)發(fā)電、電力機(jī)車、社機(jī)負(fù)荷和電弧爐
[0063] S3.對(duì)步驟S2獲取的各諧波源的電壓和電流進(jìn)行諧波源分析； W64] S4.針對(duì)步驟S3的諧波源分析結(jié)果，根據(jù)國(guó)家諧波標(biāo)準(zhǔn)和諧波源的電壓等級(jí)，將 諧波源按照諧波狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)和著色，并在地理圖上進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示； W65] 所述的諧波源按照諧波狀態(tài)進(jìn)行分級(jí)和著色，包括對(duì)諧波源的諧波電壓和諧波電 流分別進(jìn)行分級(jí)和著色。
[0066] 對(duì)諧波源的諧波電壓進(jìn)行分級(jí)和著色，包括：
[0067] 1)若諧波源的電壓總諧波崎變率小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的50%，則該諧波源的諧 波電壓等級(jí)為優(yōu)；
[0068] 2)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的50 %和75 %之間，則該諧 波源的諧波電壓等級(jí)為良；
[0069] 3)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的75%和100%之間，則該諧 波源的諧波電壓等級(jí)為合格；
[0070] 4)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的100%和150%之間，則該 諧波源的諧波電壓等級(jí)為超標(biāo)。 陽(yáng)071] 5)若諧波源的電壓總諧波崎變率在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的150%和200%之間，則該 諧波源的諧波電壓等級(jí)為嚴(yán)重。
[0072] 6)若諧波源的電壓總諧波崎變率大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定最大值的200%，則該諧波源的諧 波電壓等級(jí)為極其嚴(yán)重。
[0073] 對(duì)諧波源的諧波電流進(jìn)行分級(jí)和著色，包括：
[0074] 1)將測(cè)量的各次諧波電流值均折算在基準(zhǔn)短路容量下；
[0075] 2)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的50%，則該諧波源的諧波電 流等級(jí)為優(yōu)；
[0076] 3)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的75%，但存在某次諧波電流 大于允許值的50%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為良；
[0077] 4)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的100%，但存在某次諧波電流 大于允許值的75%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為合格；
[0078] 5)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的150%，但存在某次諧波電流 大于允許值的100%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為超標(biāo)；
[0079] 6)若諧波源的各次諧波電流值均小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的200%，但存在某次諧波電流 大于允許值的150%，則該諧波源的諧波電流等級(jí)為嚴(yán)重；
[0080] 7)若諧波源存在某次諧波電流大于標(biāo)準(zhǔn)允許值的200%，則該諧波源的諧波電流 等級(jí)為極其嚴(yán)重。
[0081] S5.針對(duì)步驟S3的諧波源分析結(jié)果，將超標(biāo)的諧波源在地理圖上特別標(biāo)注，并將 常用的濾波方法，如采用n次單調(diào)諧濾波器和高通濾波器組合的方法，和具體的濾波參數(shù) 在諧波源附近的地理圖上進(jìn)行標(biāo)注。
[0082] 單調(diào)諧濾波器的電路原理圖如圖2所示，高通濾波器的電路原理圖如圖3所示.
[0083] 當(dāng)采用n次單調(diào)諧濾波器和高通濾波器組合的濾