[發明專利]基于APF直流電壓信息反演的工業園區諧波監測方法

有效

• 申請號: 202110696696.6
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113394782B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 陳繼開;祝世啟;劉闖;王汝田;鐘誠;張利偉;李浩茹
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 白冬冬

1.一種基于APF直流電壓信息反演的工業園區諧波監測方法，其特征在于：其步驟是：

S1、三相之間采用星型連接方式，其中u_s為三相電網電壓，i_s為網側電流，i_L為負載電流，i_c為APF輸出補償電流，u_dc為直流側電容電壓，i_dc為流過電容的電流，L_C為連接電抗；根據電力系統基本原理得到APF系統輸出到電網的三相瞬時有功功率為：

其中U_s為ABC三相相電壓有效值，I_(n)和為n次輸出電流對應的有效值和相位，n＝±(6k±1)以及n＝-1時對應三相瞬時功率的交流部分，其中k＝1,2,3…，n＝1時對應三相瞬時功率的直流部分；

APF穩態運行時，直流側電容電壓由直流恒定分量與交流分量組成，即：

根據APF交直流兩側瞬時功率相等的原則得：

令m＝n-1，由式(3)進一步得出直流側電容電壓中角頻率為mω的交流紋波分量的具體表達式：

通過以上對直流側電容電壓紋波的理論分析，得出以下結論：

(1)當APF補償m+1次正序諧波電流時，其中m+1＞0，或者|-m+1|次負序諧波電流時，其中-m+1＜0，直流側電容電壓將會產生m倍頻的波動，直流側電容電壓紋波頻率與補償電流頻率的對應關系

(2)在APF輸出補償電流相序及頻率不變的前提下，APF輸出補償電流幅值I_(m+1)或I_(-m+1)越大，其對應的直流側電容電壓紋波幅值也越大；

S2、獲得直流側電容電壓信號的奇異本征模函數

(1)利用CEEMD分解直流側電容電壓信號，獲得n個本征模函數，并按照式(5)、式(6)計算每個IMF的

其中：T為傅里葉頻譜的周期，S_lnT,i為以lnT為自變量的第i個IMF的傅里葉頻譜，為從第i個IMF的頻譜中計算出的平均周期，E_i為第i個IMF的能量密度，N表示第i個IMF的數據長度；

(2)判斷行程點

令滿足式(7)所示條件的第一個IMF為行程點p，并根據式(8)計算該行程點之前所有IMF的的平均值

其中，為第i個IMF的能量，i＝1,2,…,n-1；

其中，為行程點p之前所有IMF的平均能量；

(3)確定奇異本征模函數并進行閾值優化

令滿足式(9)所示條件的本征模函數為奇異本征模函數，在確定奇異本征模函數后按照式(10)對其進行閾值優化

其中i＝p+1,p+2,…,n-1，p為行程點；

其中：IMF_i′(t)為優化閾值后的奇異本征模函數，τ_i為閾值，σ_i為標準差；

S3、對優化后的IMF應用希爾伯特變換

直流側電容電壓信號經過CEEMD處理后表示為：

其中，r_n為殘差，m為奇異本征模函數的個數；

對不同頻率的IMF進行希爾伯特變換可以得到：

構建解析信號：

根據式(14)、式(15)得到IMF_i′的瞬時幅值、瞬時相位以及瞬時頻率：

S4、通過查表法確定配網內諧波次數

根據式(16)獲得直流側電容電壓紋波的頻次及幅值，通過與步驟S1的直流側電容電壓紋波頻率與補償電流頻率的對應關系對照比對，根據直流側電容電壓紋波頻次反演出配網內諧波次數，并且根據直流側電容電壓各頻次紋波的幅值可以反演出內諧波負載的變化情況，繼而掌握系統受諧波的污染程度。