輸電線主諧波源方向指示儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電力系統(tǒng)諧波分析技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量非線性負載和新能源發(fā)電設(shè)備接入電 網(wǎng)，電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量形勢越來越嚴峻，運其中，諧波污染是最為突出的問題之一。
[0003] 為此，電力系統(tǒng)已經(jīng)越來越多地采用諧波監(jiān)測裝置、諧波治理裝置等現(xiàn)代手段提 高電能質(zhì)量，但諧波源準確定位仍然是一個國際性的難題。不準確定位諧波源一一污染責(zé) 任就不能正確劃分，不準確定位諧波源一一治理方案就難W有的放矢。
[0004] 電力工程中確定主諧波源最常用的方法是'諧波有功功率方向法'，2003年 WilsunXu,和XianLiu在他們的著名論文"AnInvestigationontheValidityof Power-DirectionMethodforHarmonicSourceDeterminationIEEETRANSACTIONSON POWERDELIVERY,VOL. 18，NO. 1，JANUARY2003)中已經(jīng)論證了 ：諧波有功功率方向不 能代表主諧波源的方向。
[0005] 由于諧波有功功率不能代表主諧波源的方向，本發(fā)明提出一種輸電線主諧波源方 向指示儀，?？谟糜谠诰€實時指示輸電線主諧波的方向。傳統(tǒng)的諧波有功功率方向法只靠 公共連接點（PCC)的諧波有功功率確定主諧波源方向，輸電線主諧波源方向指示儀依據(jù)輸 電線兩端的諧波有功功率和無功功率一一共4個功率值確定主諧波源方向，輸電線主諧波 源方向指示儀對電力系統(tǒng)的諧波分析無疑非常有用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提出一種能克服已有技術(shù)缺陷的輸電線主諧波源方向指示儀。
[0007] 本發(fā)明包括一個用于測量輸電線供電側(cè)的諧波用功功率和無功功率的主機和一 個用于測量輸電線用戶側(cè)的諧波用功功率和無功功率的輔機，在主機和輔機之間通過數(shù)據(jù) 通訊連接。
[0008] 所述主機包括供電側(cè)電壓互感器、供電側(cè)電流互感器、供電側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、供電 偵鵬波功率測量模塊、供電側(cè)諧波等效阻抗測量模塊、諧波傳播方向識別模塊、諧波方向指 示儀和第一數(shù)據(jù)接口模塊；輸電線供電側(cè)的模擬電壓和模擬電流分別通過供電側(cè)電壓互感 器和供電側(cè)電流互感器連接在供電側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；供電側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的一個 輸出端通過供電側(cè)的諧波等效阻抗測量模塊連接在供電側(cè)諧波傳播方向識別模塊的一個 輸入端；供電側(cè)諧波功率測量模塊一端連接供電側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，另一端通過諧波傳播方 向識別模塊連接在諧波方向指示儀的信號輸入端，所述第一數(shù)據(jù)接口模塊與諧波傳播方向 識別模塊連接。
[0009] 所述輔機包括用戶側(cè)電壓互感器、用戶側(cè)電流互感器、用戶側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、用戶 側(cè)諧波功率測量模塊、用戶側(cè)諧波等效阻抗測量模塊和第二數(shù)據(jù)接口模塊；輸電線用戶側(cè) 的模擬電壓和模擬電流分別通過用戶側(cè)電壓互感器和用戶側(cè)電流互感器連接在用戶側(cè)模 數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的輸入端；用戶側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的一個輸出端通過用戶側(cè)的諧波等效阻抗測量 模塊與第二數(shù)據(jù)接口模塊連接；用戶側(cè)諧波功率測量模塊一端連接用戶側(cè)模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊， 另一端與第二數(shù)據(jù)接口模塊連接；所述第二數(shù)據(jù)接口模塊和第一數(shù)據(jù)接口模塊之間通過數(shù) 據(jù)通訊連接。
[0010] 本發(fā)明的主機用于測量輸電線供電側(cè)（即近端）的諧波用功功率和無功功率，而輔 機則用于測量輸電線用戶側(cè)（即遠端）的諧波用功功率和無功功率，主機和輔機之間可W采 用無線（GPRS)或W太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊。
[0011] 主機的輸入信號是近端的模擬電壓和模擬電流Λ和/分別經(jīng)電壓互感器 尸71和電流互感器C71送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC1的輸入端，ADC1將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信 號。ADC1的輸出送到諧波功率測量模塊HPQ1，HPQ1利用數(shù)字電壓信號和數(shù)字電流信號計 算出近端的各次諧波有功功率和無功功率，HPQ1的輸出送到諧波傳播方向識別模塊皿I， 同時送到諧波傳播方向識別模塊皿I的還有各次諧波等效阻抗測量。
[001引輔機的輸入信號是遠端的模擬電壓U2和模擬電流ΛU2和/分別經(jīng)電壓互感器 尸72和電流互感器C72送到模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC2的輸入端，ADC2將模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字 信號。ADC2的輸出送到諧波功率測量模塊HPQ2,HPQ2利用數(shù)字電壓信號和數(shù)字電流信號 計算出遠端的各次諧波有功功率和無功功率，HPQ2的輸出送到數(shù)據(jù)通信模塊CM2,CM2將遠 端的各次諧波有功功率、諧波無功功率和諧波等效阻抗送到主機的數(shù)據(jù)通信模塊CM1。
[0013] 本發(fā)明主機的諧波傳播方向識別模塊皿I根據(jù)近端的各次諧波有功功率和無功 功率、遠端的各次諧波有功功率和無功功率、近端各次諧波等效阻抗、遠端各次諧波等效阻 抗按特定方法識別諧波傳播方向，諧波傳播方向由諧波方向指示器實時顯示。諧波傳播方 向識別模塊皿I識別諧波方向的方法如下： 從近端向供電側(cè)看是一個有源（站欠諧波源）二端網(wǎng)絡(luò)，設(shè)其站欠諧波等效阻抗為
從近端向用戶側(cè)看也是一個有源（站欠諧波源）二端網(wǎng)絡(luò)，設(shè)其站欠諧 波等效阻抗為
[0014] 從遠端向供電側(cè)看是一個有源（站欠諧波源）二端網(wǎng)絡(luò)，設(shè)其站欠諧波等效阻抗為
從近端向用戶側(cè)看也是一個有源（站欠諧波源）二端網(wǎng)絡(luò)，設(shè)其站欠 諧波等效阻抗為；
[0015] 運些諧波阻抗值可W按電力系統(tǒng)的常規(guī)方法預(yù)先計算出來一-存儲在存儲器中， 也可W通過在線辨識得到(具體方法可參見有關(guān)技術(shù)文獻，本處不復(fù)寶述)。
[0016]設(shè)近端測得的站欠諧波功率為
遠端測得的站欠諧波功率為
計算主諧波源方向指數(shù)。
[0017] 諧波傳播方向識別模塊皿I根據(jù)近端測量到的站欠諧波有功功率（與）和站欠諧 波無功功率（巧）、遠端測量到的A次諧波有功功率（濃ο和A次諧波無功功率（結(jié)）計算出 站欠諧波方向指數(shù)去方法是：:
其中，
是一組系數(shù)，
Γ 運用電路基本原理可W證明：如果4〉0則站欠主諧波源位于供電側(cè)，如果4< 0則A次主諧波源位于用戶側(cè)，如果4 = 0則供電側(cè)和用戶側(cè)的站欠諧波源難分主次。諧波方向 指示