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基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410152814.7

申請日:

2014.04.16

公開號:

CN103954859A

公開日:

2014.07.30

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G01R 31/00申請日:20140416|||公開
IPC分類號: G01R31/00 主分類號: G01R31/00
申請人: 國網上海市電力公司; 華東電力試驗研究院有限公司
發明人: 潘愛強; 金家培; 羅祾; 陳甜甜; 劉軍成
地址: 200002 上海市黃浦區南京東路181號
優先權:
專利代理機構: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225 代理人: 趙志遠
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410152814.7

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.09.12|||2014.08.27|||2014.07.30

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,包括以下步驟:1)實測諧波源的瞬時電壓、電流波形;2)對實測電壓進行FFT,得到基波電壓波形;3)依據歐姆定理,辨識對應于該基波電壓、實測電流的伏安特性特性曲線;4)通過基波潮流計算,得到諧波源節點的基波正弦電壓;5)基于所辨識的伏安特性曲線,計算對應于給定基波電壓的負荷電流波形;6)對此電流波形采樣值進行FFT,得到給定基波電壓下的諧波電流各次分量。與現有技術相比,本發明具有應用范圍廣、準確性高、建模效果好等優點。

權利要求書

權利要求書
1.  一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)實測諧波源的瞬時電壓、電流波形;
2)對實測電壓進行FFT,得到基波電壓波形;
3)依據歐姆定理,辨識對應于該基波電壓、實測電流的伏安特性特性曲線;
4)通過基波潮流計算,得到諧波源節點的基波正弦電壓;
5)基于所辨識的伏安特性曲線,計算對應于給定基波電壓的負荷電流波形;
6)對此電流波形采樣值進行FFT,得到給定基波電壓下的諧波電流各次分量。

2.  根據權利要求1所述的一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,其特征在于,所述的步驟1)中的諧波源包括綜合性諧波源。

3.  根據權利要求1所述的一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,其特征在于,所述的步驟1)中采用電能質量在線檢測裝置或便攜式電能質量分析儀現場實測。

4.  根據權利要求1所述的一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,其特征在于,所述的步驟4)中的基波正弦電壓為任意給定的基波電壓。

說明書

說明書基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法
技術領域
本發明涉及一種諧波電流分析方法,尤其是涉及一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法。
背景技術
諧波源的模型建立對于研究諧波現象非常重要。近年來,隨著可關斷電力電子技術的廣泛應用,諧波問題表現出比以往更加復雜的源特性。傳統的諧波源主要分布在負荷側,例如可控硅控制的功率源例如傳統電氣化機車、電解化工、傳統的直流輸電等,當然交流電弧爐及直流電弧爐也屬于典型的傳統諧波源;新型的不同于傳統的諧波源不僅分布在負荷側,例如新型動車、高鐵、輕型直流輸電、其他節能型電氣(變頻)等,還分布于發電側,例如太陽能發電、風力發電的某些類型機組(雙饋電機)等,這些類型的諧波源已經沒有傳統意義的低次諧波或者量值很小,但是在高頻段例如幾十次諧波卻表現出豐富的諧波群、間諧波群現象。因此,如何采用一種普遍性的模型方法模擬分析電網中干差萬別的諧波源是諧波問題研究的核心議題之一。
該發明方案主要基于如下理論:其一,諧波源負荷的伏安特性曲線是其固有的特征;其二,歐姆定理的瞬時性適應特征,也就是說,在任何時刻,對于瞬時值而言,歐姆定理總是適應的。基于上述兩點,配合電能質量在線監測或便攜式電能質量監測設備的實時電壓、電流波形捕獲能力,實現各類諧波源的伏安特性曲線辨識,基于給定的基波電壓利用該伏安特性曲線實現各類諧波源的精確建模。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:
一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,其特征在于,包括以下步驟:
1)實測諧波源的瞬時電壓、電流波形;
2)對實測電壓進行FFT(快速傅立葉變換),得到基波電壓波形;
3)依據歐姆定理,辨識對應于該基波電壓、實測電流的伏安特性特性曲線;
4)通過基波潮流計算,得到諧波源節點的基波正弦電壓;
5)基于所辨識的伏安特性曲線,計算對應于給定基波電壓的負荷電流波形;
6)對此電流波形采樣值進行FFT(快速傅立葉變換),得到給定基波電壓下的諧波電流各次分量。
所述的步驟1中的諧波源包括綜合性諧波源,即諧波源構成復雜或未知,不能直接通過結構分析進行數學描述的。
所述的步驟1中采用電能質量在線檢測裝置或便攜式電能質量分析儀現場實測。
所述的步驟4中的基波正弦電壓為任意給定的基波電壓。
與現有技術相比,本發明具有通用、準確、簡單、簡便等優點
附圖說明
圖1為本發明的方法流程圖;
圖2為供電電壓、電流采樣曲線圖;
圖3為伏安特性曲線圖;
圖4為根據伏安特性曲線和給定電壓得到的電流曲線圖;
圖5為電流諧波序列圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施,給出了詳細的實施方式和具體的操作過程,但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。
實施例:
如圖1所示,一種基于諧波源模型的給定電壓的諧波電流特性分析方法,其特征在于,包括以下步驟:
101、實測諧波源的瞬時電壓、電流波形;
102、對實測電壓進行FFT(快速傅立葉變換),得到基波電壓波形;
103、依據歐姆定理,辨識對應于該基波電壓、實測電流的伏安特性特性曲線;
104、通過基波潮流計算,得到諧波源節點的基波正弦電壓;
105、基于所辨識的伏安特性曲線,計算對應于給定基波電壓的負荷電流波形;
106、對此電流波形采樣值進行FFT(快速傅立葉變換),得到給定基波電壓下的諧波電流各次分量。
對于電壓:u(t)=sin(wt)+0.03sin(3wt+π/6)+0.02*sin(5wt),w=2πf,f=50Hz;
電流:i(t)=0.8sin(wt+π/2)+0.1sin(2wt)+0.3sin(3wt+π/2)+0.2sin(5wt+3π/2)
其諧波源實際水平如表1所示。
表1:諧波源實際水平數據
次數1235幅值0.80.10.30.2相位90090270
利用電能質量在線檢測裝置或便攜式電能質量分析儀,現場實測到上述電壓、電流的實際波形;對該實測電壓進行FFT變換,得到基波電壓的相位與幅值(如圖2所示),用此基波電壓與實測電流進行伏安特性曲線辨識,辨識結果如圖3。
在獲取伏安特性曲線后,對于給定的任意基波電壓(或基波潮流計算獲得,或取額定電壓,或給定值),應用歐姆定理計算對應于該伏安特性曲線的電流波形(圖4),對該電流波形進行FFT分析,則得到對應該伏安特性曲線和該基波電壓下的諧波量值,如圖5、表2所示。
表2:額定基波電壓下對應伏安特性曲線的諧波電流辨識結果
次數1235幅值0.80.10.30.2相位(度)905.469e-1490-90
該方法可應用于各類非線性諧波源場合,通過現有的電能質量在線監測裝置或便攜式分析儀便利的測試到電壓、電流波形,從而辨識伏安特性曲線,建立諧波源 模型,為諧波分析提供技術支持。例如:
1、可建立各節點的諧波電流源模型庫,予以保存;
2、可按季節、運行方式積累不同工況下各節點的諧波源模型;
3、該模型可應用于各類離線的諧波分析,僅需進行常規的基波潮流計算,便可依據潮流計算的結果及各節點的諧波源模型,給出對應于該潮流分析結果的各節點的諧波特征。
4、利用該諧波電流,求解簡單的Ih=Yh·Vh方程,得到對應該潮流分布的各點諧波電壓水平。

關 鍵 詞:
基于 諧波 模型 給定 電壓 電流 特性 分析 方法
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