[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

一種基于APF直流電壓信息反演的工業園區諧波監測方法，屬于電力系統諧波補償技術領域。本發明的目的是根據APF直流側電容電壓中紋波頻次與輸出補償電流諧波頻次的內在聯系，提出對工業園區諧波監測的基于APF直流電壓信息反演的工業園區諧波監測方法。本發明步驟是：設計直流側電容電壓紋波頻率與補償電流頻率的對應關系，獲得直流側電容電壓信號的奇異本征模函數，對優化后的IMF應用希爾伯特變換，通過查表法確定配網內諧波次數。本發明通過對兩電平APF直流側電容電壓信號的二次數據挖掘反演出APF諧波補償電流的頻次和相對幅值，繼而實時掌握工業園區配電網受諧波污染的程度，以減低工業園區企業在諧波監測設備的資金投入。

技術領域

本發明屬于電力系統諧波補償技術領域。

背景技術

工業園區負載主要為異步電機、變頻器、精密儀器、樓宇控制設備以及其他含有電力電子非線性設備，這些設備在運行過程中產生的諧波電流不僅會影響工業園區的電能質量，甚至會威脅到系統的安全穩定運行。有源濾波器(APF)因具有實時補償速度快、可靠性高和控制簡潔等特點已經成為解決工業園區諧波污染問題的主要設備之一。如果能夠利用APF自備的直流電壓檢測模塊獲取APF直流側電容電壓信息，通過數據挖掘算法反演出APF諧波補償的情況，就能夠在不附加其他電能質量監測設備的情況下，實時掌握工業園區配電網受諧波污染的程度，這將大量節省企業在諧波監測上的資金投入。

發明內容

本發明的目的是根據APF直流側電容電壓中紋波頻次與輸出補償電流諧波頻次的內在聯系，提出對工業園區諧波監測的基于APF直流電壓信息反演的工業園區諧波監測方法。

本發明步驟是：

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(m+1＞0)或者|-m+1|次負序(-m+1＜0)諧波電流時，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