[發明專利]一種電網阻頻特性測試方法及其裝置

有效

• 申請號: 201410397801.6
• 申請日: 2014-08-14
• 公開（公告）號: CN104198843B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 李群湛;舒澤亮;陳民武;易東;王保國;劉煒;趙元哲;李亞楠
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及一種電網阻頻特性測試系統，特別涉及電網阻頻特性的在線測試技術。

背景技術

電力電子技術的飛速發展，改善了電網供電性能，給大規模、超長距離和超高壓直流輸電等技術提供了強有力的支持，并且越來越廣泛地應用在國民經濟的各種領域，但與此同時,電網中這些電力電子(非線性)設備的使用也引起了不容忽視的諧波問題，并且日益嚴重。

諧波會對電網產生許多危害，主要包括：(1)介質擊穿或無功過載而使電容器組故障；(2)干擾紋波控制電力載波系統，引起遙控、負荷控制和遙測的運行異常；(3)造成電網損耗增加；(4)網絡諧振引起過電壓或過電流；(5)諧波過電壓引起絕緣電纜的介質擊穿；(6)對通信系統的感應干擾；(7)引起感應式電度表計量誤差；(8)引起信號干擾和保護誤動，特別是固態型的和微機型的；(9)干擾大型電機控制系統和電廠勵磁系統；(10)引起感應電機或同步電機的機械振動；(11)引起基于電壓過零檢測或閉鎖的觸發電路的不穩定運行，等。

為了控制公用電網中的諧波污染，國家標準《電能質量 公用電網諧波》規定了用戶諧波發射限值。國際上也提出了一種獎懲性方案，即系統與用戶在額定的范圍內正常交易，如果系統不能保證供電質量，用戶應當得到賠償；如果用戶的污染指標惡化，則系統在保證向用戶正常供電的前提下要收取額外的懲罰費用；如果用戶吸收了系統中額外的諧波功率，系統應當給予用戶一定的補償和鼓勵。該方案順利實施的前提是在公共連接點對系統以及用戶的諧波發射水平進行合理的評估，而評估主要圍繞對系統和用戶側諧波阻抗特性分析來展開。眾所周知,電網是一個含有電感、電容、電阻和電源元件的網絡，電網的阻頻特性是固有的，其中，最重要的其諧振特性。當諧波源向該網絡注入的諧波頻率等于或兩者接近網絡諧振頻率時，將激勵該網絡產生諧振或諧波放大。諧振分為并聯諧振和串聯諧振。諧振會造成電網中諧波激增，產生諧波過電流、過電壓等現象，危害系統的供電、用電設備，嚴重時還會影響電網的安全可靠運行。近年來，隨著交直交列車在電氣化鐵路上的廣泛使用，諧波諧振造成電氣化鐵路的供電設備損壞，甚至影響正常、安全運行的案例時有發生。因此，有必要對系統的阻頻特性進行測定，掌握其諧振規律，更有針對性地對系統的諧波情況進行評估和治理，避免不良影響的發生和發展。

國內外學者一直致力于系統阻頻特性測量方法的研究，提出的方法主要有：投切電容器法、投切晶閘管支路法和諧波電流源注入法。前兩種都存在注入諧波含量不全和不可控制的問題，容易受噪聲信號的影響，降低了測量的準確度，而諧波電流源注入法采用的是注入特征諧波電流，這又將受到電網背景諧波(也是特征諧波)的干擾而影響其測試精度，甚至真偽難辨。

本發明公開一種電網阻頻特性測試裝置，將非特征頻率的諧波電流注入電網監測點，結合測試相應頻率的諧波電壓，扣除已知的電壓互感器與電流互感器的傳遞函數的影響，得到該點的阻抗值，再根據測得的這些阻抗值擬合出包括特征頻率在內的阻頻特性。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種電網阻頻特性測試方法，實現電網阻頻特性的在線測試。

本發明解決其技術問題，所采用的技術方案為：一種電網阻頻特性測試方法，在主要由直流儲能器(D)、單相逆變器(B)、單相隔離變壓器(T)、電壓互感器(V)、電流互感器(A)、上層控制器(C)等組成的系統上；上層控制器(C)控制單相逆變器(B)輸出非特征頻率的諧波電流，經單相隔離變壓器(T)注入電網監測點(M)，電流互感器(A)測量注入監測點的諧波電流值，電壓互感器(V)同時測量該監測點對應頻率的諧波電壓值，并把測得的諧波電流值和諧波電壓值送至上層控制器(C)；上層控制器(C)根據該非特征頻率下已知的電壓互感器(V)與電流互感器(A)的傳遞函數和測得的諧波電流值、諧波電壓值進行計算，得出電網監測點的阻抗值，進一步獲得電網監測點的阻頻特性曲線，主要步驟是：

(1)上層控制器(C)控制單相逆變器(B)輸出一組非特征頻率的序列諧波電流，電壓互感器(V)測量對應的序列諧波電壓值，扣除已知的電壓互感器(V)與電流互感器(A)的傳遞函數的影響，上層控制器(C)計算出電網監測點的序列阻抗值；

(2)上層控制器(C)根據該序列阻抗值擬合出包括特征頻率在內的阻頻特性曲線；對應阻頻特性曲線上阻抗極大值的為并聯諧振頻率，阻抗極小值的為串聯諧振頻率；如果需要諧振點的更精確測量，轉步驟(3)，否則，轉步驟(5)；