[發明專利]一種大功率電弧爐低頻間諧波發射特性分析方法及系統

在審

• 申請號: 202111530387.8
• 申請日: 2021-12-15
• 公開（公告）號: CN114201881A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 蘭金晨;林焱;吳丹岳;林芳;方曉玲;許雙婷
• 申請（專利權）人: 國網福建省電力有限公司電力科學研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06F119/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 張燈燦;蔡學俊

本發明涉及一種大功率電弧爐低頻間諧波發射特性分析方法及系統，該方法包括：通過三角函數分解方法分別對描述電壓波動和低頻非平穩間諧波的信號進行處理，確定低頻非平穩間諧波與電壓波動的相互影響機理；通過數學分析方法分別對描述電壓波動和低頻非平穩間諧波的信號進行處理，明確低頻非平穩間諧波與電壓波動的定量轉換關系；根據能量守恒定律和混沌動態模型，建立描述低頻非平穩間諧波發射特性的交流電弧爐仿真模型；基于建立的交流電弧爐仿真模型，獲取交流電弧爐的電壓、電流數據，采用遺傳蟻群算法對仿真模型進行參數辨識；通過仿真方式獲取電弧爐低頻非平穩間諧波的發射特性。該方法及系統有利于獲取大功率電弧爐低頻間諧波的發射特性。

技術領域

本發明屬于電力設備領域，具體涉及一種大功率電弧爐低頻間諧波發射特性分析方法及系統。

背景技術

隨著大功率電弧爐接入電網的容量及數量的增加，該類負荷產生的非平穩間諧波和大功率沖擊對配電網電能質量的影響日趨嚴重。如福建電網大功率電弧爐用戶三山鋼鐵廠(50噸電弧爐)生產時造成所接入的110kV太平變及九越變多套保護頻繁啟動，主變在帶負載時產生嚴重的噪聲，還導致接在同一35kV母線上的三山精密鑄件有限公司設備損壞，赤嶺電廠等發電企業發電機發生定子振動、局部發熱異常。

目前，國內外針對電弧類設備低頻非平穩間諧波發射特性所開展的研究分析還較少，國內的一些專家學者針對用于電壓波動研究的電弧爐模型、間諧波與電壓波動相互影響機理開展了研究分析，大都從電弧的隨機性出發，基于隨機理論或者混沌理論來建立電弧爐的相關模型，然而，現有電弧爐模型基本只適用于電壓波動的研究，是否適用于超高功率電弧類設備低頻非平穩間諧波發射特性的研究還有待商議，并且現有模型難以體現電弧類設備對配電網穩定運行影響的模型，而且未揭示典型非平穩間諧波干擾源發射特性及其影響因素。因此，有必要建立適用于低頻非平穩間諧波研究的大功率電弧類模型，研究大功率電弧類設備低頻非平穩間諧波發射特性，為低頻間諧波的干擾源分析及低頻間諧波在電網中傳播特性的分析提供支撐。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大功率電弧爐低頻間諧波發射特性分析方法及系統，該方法及系統有利于獲取大功率電弧爐低頻間諧波的發射特性。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種大功率電弧爐低頻間諧波發射特性分析方法，包括以下步驟：

通過三角函數分解方法分別對描述電壓波動和低頻非平穩間諧波的信號進行處理，確定低頻非平穩間諧波與電壓波動之間的相互影響機理；通過數學分析方法分別對描述電壓波動和低頻非平穩間諧波的信號進行處理，明確低頻非平穩間諧波與電壓波動之間的定量轉換關系；

基于得到的低頻非平穩間諧波與電壓波動之間的相互影響機理及定量轉換關系，根據能量守恒定律和混沌動態模型，建立描述低頻非平穩間諧波發射特性的交流電弧爐仿真模型；

基于建立的交流電弧爐仿真模型，獲取交流電弧爐的電壓、電流數據，采用遺傳蟻群算法對所述交流電弧爐仿真模型進行參數辨識；

基于參數確定的交流電弧爐仿真模型，通過仿真方式獲取電弧爐低頻非平穩間諧波的發射特性。

進一步地，通過三角函數分解方法分別對描述電壓波動和低頻非平穩間諧波的信號進行處理，處理后的電壓波動信號為基波和一對間諧波信號的疊加，處理后的間諧波信號為賦值調制AM信號和相位調制PM信號的疊加，即間諧波引起電壓閃變的部分為幅度調制和相位調制的疊加；通過對處理后的電壓波動信號進行分析，得到由電壓波動引起的間諧波參數；通過對處理后的含有間諧波分量的信號進行分析得到：當信號中包含間諧波分量時，因為間諧波分量幅值、頻率和相位參數的不同，對基波產生不同程度的幅值、相位調制效應的影響，從而引起不同程度的電壓波動。

進一步地，建立的交流電弧爐仿真模型由電弧靜態模型和電弧動態模型兩部分組成。

進一步地，所述電弧靜態模型根據能量守恒定律獲得。