[發明專利]一種網絡化風電場諧波監測系統和方法

在審

• 申請號: 201410647090.3
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN104375005A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發明（設計）人: 高峰;張爽;陳晨;張軍;黃永寧;張金平;宋墩文
• 申請（專利權）人: 國網寧夏電力公司電力科學研究院;中國電力科學研究院
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 張良

技術領域

本發明涉及電力系統自動化、新能源接入與控制領域，具體涉及一種網絡化風電場諧波監測系統和方法。

背景技術

隨著風電在國內的快速發展，我國風電年新增裝機容量及總裝機容量已躍居世界前列。由于風電并網大量采用電力電子器件，在運行中會引入大量諧波，對系統電能質量造成影響，嚴重情況下導致風電場無法運行甚至設備損壞。因此，有必要加強對風電場的諧波檢測。

我國風電場普遍裝機容量較大，覆蓋地域較廣，實際運行中，風電場內部各個地方的諧波狀況也存在較大差異，電能質量需要綜合監測風電場各個部分的諧波狀況，包括主變高壓側、35kV饋線、風電機組、無功補償裝置，測點較多，且分散；同時分散式風電的開發造成諧波污染源頭靠近風電場，易受外界影響。諧波分布及諧振分散，往往存在局部的諧振(串聯諧振、并聯諧振)，但是對設備的安全穩定運行影響非常大，會造成設備的過壓、過流損壞，需要全局的監測。

現有的諧波測試裝置的測試主要集中在風電場并網點處，一般使用專門測試諧波用的諧波分析儀和頻譜分析儀，屬于針對性的測試，即發現風電場并網點的諧波值超標，出現問題，再用諧波測試裝置進行測試，但諧波的情況與電網的運行方式有很大關系，有可能是在特定情況下會出現諧波超標，而在真正去測量時，很難復現這種工況。當風電場規模較大時，風電場內部的風機，集電線路，無功補償裝置等設備之前可能形成諧振而放大諧波，造成某些設備損壞，但風電場并網點的諧波并不會超標。因此傳統的諧波監測手段無法全天候，全方位監視風電場的諧波情況，不利于系統化分析諧波的形成及故障機理，迫切需要一種在線的網絡化風電場諧波監測系統。

發明內容

本發明實施例提供一種網絡化風電場諧波監測系統和方法，以實現全天候，全方位監視風電場的諧波情況，有利于系統化分析諧波的形成及故障機理。

為達上述目的，本發明提供了一種網絡化風電場諧波監測系統，所述系統包括：一個主站和至少一個子站；

所述子站，用于采集監測點電壓數據和電流數據，并根據采集的電壓數據和電流數據進行諧波計算，將計算出的諧波數據傳送至所述主站；

所述主站，用于負責諧波數據的存儲、數據統計和分析，執行諧波越限告警。

較佳地，所述主站包括：電源；通訊設備，用于負責與諧波監測系統的子站進行通訊；數據統計、分析和存儲設備，用于將子站采集的諧波數據按測量位置、時間、類型進行存儲，根據用戶指令實現數據的分析統計和查詢功能，進行諧波越限告警，生成越限報告；以及人機交互接口，用于實現人機接口。

較佳地，所述數據統計、分析和存儲設備可包括：大容量存儲單元和處理器。

較佳地，所述子站可以包括：電源；數據采集器，用于實時采集監測點的三相電壓數據、三相電流數據并進行儲存；數據處理器，用于根據所述數據采集器采集的三相電流數據、三相電壓數據進行諧波計算；以及通訊設備，用于負責與主站通訊，進行諧波數據上傳。

較佳地，所述數據處理器，可用于根據所述數據采集器采集的三相電流數據、三相電壓數據采用傅里葉變換算法進行諧波計算。

較佳地，所述數據采集器可包括：電壓互感器，用于對采集到的監測點的三相電壓信號進行放大；電流互感器，用于對采集到的監測點的三相電流信號進行放大；前置濾波器，用于對放大后的三相電壓信號、三相電流信號中超出頻率范圍的信號進行濾波；模數轉換器，用于對濾波后的三相電壓信號、三相電流信號進行模數轉換，得到三相電壓數據、三相電流數據；緩沖存儲器，用于緩存三相電壓數據、三相電流數據。

較佳地，當采用多個子站時，所述多個子站的位置是在主變高壓側、35kV饋線、風電機組、無功補償裝置所處的位置。

較佳地，當采用多個子站時，所述主站和所述至少一個子站都布置在監控室內。

較佳地，所述主站和所述至少一個子站之間采用控制器局域網CAN總線進行通訊。

較佳地，所述人機交互接口，具體用于實時顯示分析結果，并根據用戶需求展示多種數據分析結果，包括監控圖、柱形圖、曲線、報警指示和報表；其中：所述監控圖用于實時顯示各監測點諧波情況；所述柱形圖用于對比任一個監測點的各次諧波含量、總畸變率；所述曲線圖用于以曲線方式展示一個或多個監測點的諧波數據在一段時間內的變化趨勢；所述報表是將原始數據或二次處理數據以合適的格式導出后而生成的報表；所述報警指示是用于表征諧波數據越限情況的監測結果，包含諧波越限記錄。

另一方面，本發明提供一種網絡化風電場諧波監測方法，所述方法包括：