[發明專利]線路末端同步測量信號多母線微電網穩態諧波分析方法

有效

• 申請號: 201310066178.1
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103091554A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 程艷;孫樹敏;高峰;丁廣乾;李廣磊;毛慶波;張用
• 申請（專利權）人: 山東電力集團公司電力科學研究院;國家電網公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發明涉及一種微電網穩態諧波分析方法，特別涉及線路末端同步測量信號多母線微電網穩態諧波分析方法。

背景技術

微電網作為大電網的一部分，在理想情況下其提供的電壓和電流應該是含有極少諧波的正弦交流量。然而，隨著含有半導體等非線性電氣元件的各種整流裝置、大容量變頻器、大型交直流變換裝置以及其他的電力電子裝置的使用和含有電弧和鐵磁材料等的非線性材料的用電設備的增加，大量的諧波注入電網。諧波的產生，對微電網的電能質量是一種污染，降低了供電品質，同時對相連大電網的安全、穩定和經濟運行帶來危害。諧波使微電網中的電氣元件產生額外的諧波損耗，降低了電能生產、傳輸和利用的效率；諧波影響各種電氣設備的正常工作，容易使其產生過熱、振動和噪聲等現象，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或損壞；諧波可引起微電網和大電網局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀，甚至引起嚴重事故；諧波還會引起繼電保護和其相關自動裝置誤動或拒動，使其動作失去選擇性，導致可靠性降低，甚至造成系統事故，嚴重威脅電力系統的安全運行；諧波使電氣測量結果出現較大誤差，供電部門無法正確地計量各用戶的用電情況，造成電能計量混亂；對于電力系統外部的通信設備和電子設備，諧波會產生干擾，甚至在極端的情況下，還會威脅通信設備和人員的安全。

因此，微電網諧波分析對于微電網正常運行尤為重要。快速、準確的測量和分析微電網內的諧波，可以準確地掌握微電網諧波情況，為供電部門或電力用戶判斷和改善電能質量提供依據，便于微電網運行狀態的自動調節，有利于保障微電網的安全、穩定、高效運行。

國內外學者對于諧波分析做了大量研究。主要有頻域分析法、是時域分析法和時頻域分析法。現有微電網諧波方法是僅關注微電網和大系統公共連接點處的諧波情況，現有微電網諧波分析方法需要在公共連接點處安裝測量裝置以得到公共連接點的電壓和電流信號，運用該電壓和電流信號分析公共連接點的諧波情況。隨著微電網內大量諧波的注入和微電網內電力用戶對于電能質量要求的提高，分析微電網與大系統公共連接點和微電網內各分級母線的諧波情況以及對諧波的治理越來越受到人們的重視。測量微電網內各母線的諧波畸變情況是諧波治理的重要前提，現有的諧波分析方法需要在測量各母線的電壓和電流信號。為此需在各母線上額外安裝測量裝置以測得各母線的電壓和電流信號，為現有諧波分析方法提供計算數據，大大增加了設備投資。

發明內容

本發明的目的就是解決以上問題，提供一種基于線路末端同步測量信號多母線微電網穩態諧波分析方法。在現有微電網中分布式電源位于線路末端，為更好的控制分布式電源輸出，在其并網接口處安裝了測量裝置，通過高精度授時系統可以實現線路末端的電壓和電流信號的同步測量。測量到的電壓和電流信號可通過能量管理系統進行通訊。本發明以線路末端電壓和電流同步測量數據為參考，根據快速傅里葉分析方法或者小波變換計算得到各次諧波參數，結合微電網網絡方程，能量管理系統可間接計算穩態情況下多母線微電網各母線的諧波情況。本發明，利用已有的線路末端的測量數據進行諧波分析，避免了在微電網各母線安裝額外檢測裝置，節省了大量投資。

為實現以上目的，本發明采用如下技術方案：

基于線路末端同步測量信號的多母線微電網穩態諧波分析方法，包括以下步驟：

一種線路末端同步測量信號多母線微電網穩態諧波分析方法，它的步驟為：

步驟一，采集微電網線路末端檢測點的電壓和電流同步信號，并獲取檢測點與其相鄰母線之間的線路阻抗信息；

步驟二，根據得到電壓和電流同步信號的幅值、初相位結合線路末端檢測點與其相鄰母線之間的線路阻抗信息，利用基爾霍夫定律計算線路末端檢測點相鄰母線的電壓相量；

步驟三，結合兩相鄰母線的電壓相量和母線間線路阻抗信息，利用歐姆定律計算母線連接線中電流相量；

步驟四，結合各母線電壓和電流相量，得到基波和各次諧波有效值，利用諧波電壓含有率、諧波電流含有率、電壓諧波總畸變率和電流諧波總畸變率計算公式計算各母線諧波情況。

所述步驟一中，運用FFT分解計算各點的基波、各次諧波電壓和電流的幅值和初相位。

本發明的有益效果：本發明采用線路末端同步測量信號間接計算微電網諧波情況，不但可以掌握微電網內各母線的諧波情況，為微電網諧波治理提供重要依據，還避免了在微電網內各母線上安裝額外測量設備監測電能質量，節省了大量投資。

附圖說明

圖1為多母線微電網基本結構圖。

具體實施方式