一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，采用如下步驟實現(xiàn)：首先采集各條支路負(fù)載的電壓和流數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)處理與運算，進(jìn)行快速傅里葉分析，得到各條支路的電壓和電流的基波和各次諧波分量，經(jīng)過計算得到波峰系數(shù)CF、形式系數(shù)FF、電流諧波總畸變率THDI三個特征量，依據(jù)IEEE519標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)GBT24337-2009判斷是否是諧波源；其次對諧波源進(jìn)行分類，判斷諧波源是屬于鐵磁飽和型、電力電子開關(guān)型、電弧型或不屬于以上三種類型的其他類型之一。本發(fā)明的有益效果是快速準(zhǔn)確，簡單方便的利用特征量對諧波源類型定性分析，能夠辨識配電網(wǎng)的各個諧波源類型的方法，從而為系統(tǒng)具有針對性的治理諧波提供依據(jù)。
【專利說明】一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，屬于電力系統(tǒng)諧波分 析領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 諧波源的辨識技術(shù)是諧波研究領(lǐng)域的重要分支，是對系統(tǒng)進(jìn)行諧波治理的前提， 也是系統(tǒng)與用戶之間進(jìn)行諧波責(zé)任分?jǐn)偟幕A(chǔ)，隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，各種非線性負(fù) 載越來越多的并入電網(wǎng)，大量諧波注入電網(wǎng)，損害了供電系統(tǒng)的電能質(zhì)量。目前，對諧波源 識別的方法主要有有功功率法，負(fù)荷參數(shù)辨識法，臨界阻抗法等。其中有功功率法利用諧 波有功功率符號的正負(fù)來來識別諧波源的位置，但由于易受到功率角的影響，該方法容易 誤判失效；負(fù)荷參數(shù)辨識法依靠對R或L非線性程度的定量分析，該方法能較好地分析和 預(yù)估配電系統(tǒng)在諧波影響下的行為特性，一定程度上可以作為用戶負(fù)荷畸變程度的判定標(biāo) 準(zhǔn)，但該判定方式的合理性以及其結(jié)果非線性程度判定的方法仍有待研究與驗證，在實際 應(yīng)用還需要進(jìn)一步的探討；臨界阻抗法則從無功功率的流向來進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行諧波定 位，在實際使用中，該方法還需預(yù)知大概的阻抗信息來起動算法，且認(rèn)為系統(tǒng)中各處的諧波 阻抗特性是一樣的，這樣在實際應(yīng)用中會帶來較大的誤差。
[0003] 總之，盡管國內(nèi)外對諧波源的識別十分重視，現(xiàn)有的各種方法在應(yīng)用中還是受到 一定的制約，實際應(yīng)用中得到的結(jié)果并不十分理想，而實際上諧波源的識別只是個定性的 問題，只需要通過簡單的定性指標(biāo)即可達(dá)到目的。上述各種方法都是從識別出是否是諧波 源的目的出發(fā)，但是實際中識別諧波源的本質(zhì)目的是為了進(jìn)行諧波補(bǔ)償，因此直接識別出 諧波源的類型，再根據(jù)不同的類型的負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償效果會更佳。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種快速準(zhǔn)確，簡單方便的利用特征量對諧 波源類型定性分析，能夠辨識配電網(wǎng)的各個諧波源類型的方法，從而為系統(tǒng)具有針對性的 治理諧波提供依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案： 一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，其依據(jù)如下步驟實現(xiàn)： 步驟(一）：采集各條支路負(fù)載的電壓和流數(shù)據(jù)，得到特征量，判斷是否是諧波源： (1)通過數(shù)據(jù)處理與運算，進(jìn)行快速傅里葉分析，得到各條支路的電壓和電流的基波和 各次諧波分量，經(jīng)過計算得到波峰系數(shù)CF、形式系數(shù)FF、電流諧波總畸變率THD1三個特征 量： 所述波峰系數(shù)CF的計算公式（1)如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，其特征在于具體步驟如下： 步驟(一）：采集各條支路負(fù)載的電壓和流數(shù)據(jù)，得到特征量，判斷是否是諧波源： (1) 通過數(shù)據(jù)處理與運算，進(jìn)行快速傅里葉分析，得到各條支路的電壓和電流的基波和 各次諧波分量，經(jīng)過計算得到波峰系數(shù)CF、形式系數(shù)FF、電流諧波總畸變率THD 1三個特征 量： 所述波峰系數(shù)CF的計算公式（1)如下：
其中，為畸變波形的峰值； 為畸變波形的峰值的均方根值； 所述形式系數(shù)FF的計算公式（2)如下：
其中，為電流畸變波形的均方根值； 為支路電流的基頻分量的均方根值； 所述電流諧波總畸變率THD1的計算公式（3)如下：
其中，Jft為第h次諧波電流有效值； 為支路電流的基頻分量的均方根值； (2) 基于波峰系數(shù)CF、形式系數(shù)FF、電流諧波總畸變率THD1三個特征量的值，依據(jù) IEEE519標(biāo)準(zhǔn)和國標(biāo)GBT24337-2009判斷是否是諧波源： 當(dāng)同時滿足 1. 4135 S iF S 1. 4195、0, 9995 S // S. 1. 0005 和 7邵/ S 三個條件 時，可以判斷出支路負(fù)載是非諧波源； 當(dāng)任意滿足>1.4195、// > 1.0005或"邵r 三個條件中的一個時，可以判 斷出支路負(fù)載是諧波源，進(jìn)行下面的步驟(二）； 步驟(二）：對諧波源進(jìn)行分類，判斷諧波源是屬于鐵磁飽和型、電力電子開關(guān)型、電弧 型或不屬于以上三種類型的其他類型之一： (1)判斷是否屬于電弧型： A.在電壓等級在1000V以下，頻率/ <lCi〇/fz的情況下，當(dāng)間諧波電壓含有率/ML 滿足大于〇. 16,且計算出的電阻R符合電弧電阻的伏安特性曲線時，此時的諧波源屬于電 弧型；若不滿足上述條件，此時的諧波源為非電弧型諧波源，進(jìn)行下面步驟(二）中的步驟 (2)； B.在電壓等級在IOOOV以上，/< IOOife的情況下，當(dāng)間諧波電壓含有率/班?&滿足 大于0. 13,且計算出的電阻R符合電弧電阻的伏安特性曲線時，此時的諧波源屬于電弧型； 若不滿足上述條件，此時的諧波源為非電弧型諧波源，進(jìn)行下面步驟(二）中的步驟（2); (2)判斷是否屬于電力電子開關(guān)型： 當(dāng)支路負(fù)載的電流的諧波電流的次數(shù)η滿足Π = (i? ~ ±1),且不含有偶數(shù)次諧波時， 此時的諧波源屬于電力電子開關(guān)型； 若不滿足上述條件，但滿足支路電流的3次、5次和7次諧波分量含有率均大于5%，且 隨著電壓增大，諧波含量增加時，則此時的諧波源屬于鐵磁飽和型；否則此時的諧波源屬于 其他類型；其中，為功率變流器的脈波數(shù)，i為正整數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，其特征在于： 所述步驟(二）中所述間諧波電壓含有率的計算公式（4)如下：
其中，73·Α為第ih次間諧波電壓有效值； U1為基波諧波電壓有效值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，其特征在于： 所述電弧電阻的伏安特性曲線滿足如下公式（5):
其中，5為弧柱最1?溫度； %為弧柱最低溫度； D為弧柱熱慣性常數(shù)； ?為外加正弦電壓角頻率； ?為弧長； Ci與《為常數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，其特 征在于：所述步驟(二）中所述功率變流器的脈波數(shù)Z 5為6的整倍數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種基于特征量分析辨識諧波源類型的方法，其特 征在于：所述支路電流的η次諧波分量含有率滿足如下公式（6):
其中，Λ為支路電流的基頻分量的均方根值； 4為支路電流的第η次諧波分量的均方根值。
【文檔編號】G01R31/00GK104375026SQ201410610943
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月4日
【發(fā)明者】馮振保, 王智國, 李永剛, 李忠良, 李建文, 劉芳, 齊飛, 范不井, 王雷, 成有才 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河南省電力公司焦作供電公司, 華北電力大學(xué)（保定）