本發(fā)明屬于主導諧波源追蹤方法設計領域，尤其涉及一種適合日常電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應用的主導諧波源追蹤方法。

背景技術：

大量的制造加工業(yè)在吸收電網(wǎng)基波有功功率的同時會將部分有功功率轉(zhuǎn)換成諧波功率并向電網(wǎng)倒送，倒送的諧波電能會給電網(wǎng)和電力用戶帶來危害，從而引發(fā)諧波爭端。而解決爭端的首要任務是如何正確識別主導諧波源。在實際工程應用中，有功功率方向法是識別主導諧波源的一種常用方法，但是已有文獻從理論上證明了有功功率方向法不一定是正確的，即有功功率方向為正不一定能夠推出主導諧波源在系統(tǒng)側(cè)。為了得到理論上完全正確的方法，相關學者提出了阻抗法。阻抗法的關鍵是準確計算等效的諧波阻抗，傳統(tǒng)計算等效諧波阻抗的方法易受背景諧波的影響，導致求得的阻抗不太具有參考意義，從而導致主導諧波源誤判。此外，傳統(tǒng)阻抗法還需要已知諧波電壓和諧波電流相角信息，但是目前的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是不提供諧波電壓和諧波電流相角信息的。因此，為了在目前的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)下實現(xiàn)諧波爭端的有效解決，有必要提出一種適合日常電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應用的主導諧波源追蹤方法。

技術實現(xiàn)要素：

針對上述背景技術中提到的主導諧波源追蹤方法的不足，本發(fā)明提出了一種適合日常電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應用的主導諧波源追蹤方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1：測繪的有功功率曲線中，如果大部分情況下有功功率大于零，則預估系統(tǒng)側(cè)為主導諧波源，反之預估用戶側(cè)為主導諧波源；

步驟2：根據(jù)步驟1做出的初步的主導諧波源假設，利用測得的功率因數(shù)，結合監(jiān)測點處的有功功率和無功功率正負情況，推算諧波電壓超前諧波電流的相角差；

步驟3：校正預估假設。根據(jù)雙主導波動篩選規(guī)則選擇諧波測量數(shù)據(jù)。針對篩選得到的數(shù)據(jù)，計算諧波電壓差與諧波電流差的商，用于近似等效諧波阻抗。將計算得到的等效諧波阻抗與預估的諧波阻抗特征相比較，驗證假設的正確性，最終確定監(jiān)測點處主導諧波源。

步驟2中，若預估系統(tǒng)側(cè)為主導諧波源，則諧波電壓和諧波電流的參考方向為關聯(lián)參考方向，記P為有功功率，Q為無功功率，為功率因數(shù)角，諧波電壓超前諧波電流的相角差如下推算：

當P>0且Q>0時，有取功率因數(shù)絕對值的反余弦；當P>0且Q<0時，有功率因數(shù)絕對值反余弦結果取負；當P<0且Q>0時，有180°減去功率因數(shù)絕對值反余弦；當P<0且Q<0時，有功率因數(shù)絕對值反余弦減去180°。

若預估用戶側(cè)為主導諧波源，則諧波電壓和諧波電流的參考方向為非關聯(lián)參考方向，諧波電壓超前諧波電流的相角差如下推算：

當P<0且Q<0時，有取功率因數(shù)絕對值的反余弦；當P<0且Q>0時，有功率因數(shù)絕對值反余弦結果取負；當P>0且Q<0時，有180°減去功率因數(shù)絕對值反余弦；當P>0且Q>0時，有功率因數(shù)絕對值反余弦減去180°。

步驟3中，根據(jù)雙主導波動篩選規(guī)則為：

其中，μ_△U和σ_△U為諧波電壓差△U的均值和標準差，μ_△I和σ_△I為諧波電流差△I的均值和標準差，α₁和α₂分別為△U和△I奈爾系數(shù)，取值為1～1.5。

用于計算等效諧波阻抗的公式為：

其中U_h(i)、I_h(i)和α(i)分別為監(jiān)測點處第i組監(jiān)測數(shù)據(jù)的諧波電壓、諧波電流以及功率因數(shù)角；U_h(i+1)、I_h(i+1)和α(i+1)分別為監(jiān)測點處第i+1組監(jiān)測數(shù)據(jù)的諧波電壓、諧波電流以及功率因數(shù)角，Z_eq即為監(jiān)測點處等效諧波阻抗。

將計算得到的等效諧波阻抗與預估的諧波阻抗特征相比較，驗證假設的正確性。

本發(fā)明的有益效果是，適用于適合日常電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)應用的追蹤方法可以在現(xiàn)有的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的基礎上實現(xiàn)理論上準確無誤地追蹤主導諧波源，這對進一步解決諧波爭端問題、提高電能質(zhì)量管理水平具有重要意義。

附圖說明

圖1是電網(wǎng)PCC處端口諧波等效模型；

圖2是實施例測試系統(tǒng)的主接線示意圖；

圖3是實施例監(jiān)測點處5次諧波電壓有效值曲線；

圖4是實施例監(jiān)測點處5次諧波電流有效值曲線；

圖5是實施例監(jiān)測點處5次諧波有功功率曲線；

圖6是實施例監(jiān)測點處5次諧波無功功率曲線；

圖7是實施例監(jiān)測點處5次諧波功率因數(shù)曲線；

圖8是實施例監(jiān)測點處5次諧波電壓超前諧波電流的角度變化曲線；

圖9是實施例監(jiān)測點處傳統(tǒng)阻抗法實部計算結果曲線；

圖10是實施例監(jiān)測點處傳統(tǒng)阻抗法虛部計算結果曲線。

具體實施方式

下面結合附圖，對優(yōu)選的實施例作詳細說明。應該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應用。

測試點選擇在云南省某市鋼鐵廠專線的并網(wǎng)點，如圖2所示。變電站電壓等級為220kV變電站，并網(wǎng)點為變電站110kV側(cè)。采樣頻率10.24kHz，3秒記錄一個點，監(jiān)測結果顯示5次諧波比較嚴重。根據(jù)經(jīng)驗，鋼鐵廠是典型的諧波源，在測試點兩側(cè)比較容易成為主導諧波源，但是后面的分析可以發(fā)現(xiàn)即使是典型的諧波源也不一定是主導諧波源。監(jiān)測數(shù)據(jù)的結果如圖3-圖7所示。采用功率預估與阻抗校正方法判斷主導諧波源位置：

步驟1：根據(jù)監(jiān)測點處有功功率曲線預估主導諧波源假設。有功功率曲線如圖5所示，大部分監(jiān)測得到的有功功率都大于零，因此預估系統(tǒng)側(cè)為主導諧波源。

步驟2：推算相角差。相角差的推算屬于系統(tǒng)側(cè)為主導諧波源的情況，從圖6可以看出所有的無功功率都大于零，根據(jù)圖5可知有些時段有功功率大于零，有些時段有功功率小于零。當有功功率大于零時，諧波電壓超前諧波電流的角度取功率因數(shù)絕對值的反余弦；當有功功率小于零時，相角差為180°減去功率因數(shù)絕對值的反余弦。結果如圖8所示。

步驟3：校正預估假設。在有功功率大于零的區(qū)間段，根據(jù)雙主導波動篩選規(guī)則得到兩組用于阻抗計算的諧波數(shù)據(jù)，分別如表1和表2所示。

表1篩選的用于阻抗計算的第1組數(shù)據(jù)(P>0)

表2篩選的用于阻抗計算的第2組數(shù)據(jù)(P>0)

在有功功率小于零的區(qū)間段，根據(jù)雙主導波動篩選規(guī)則得到一組用于阻抗計算的諧波數(shù)據(jù)，如表3所示。

表3篩選的用于阻抗計算的數(shù)據(jù)(P<0)

針對表1-表3的數(shù)據(jù)，計算等效諧波阻抗，結果如表4所示：

表4諧波阻抗計算結果

可以看出，諧波阻抗的實部較大，幅值也較大，并且數(shù)值不穩(wěn)定，因此等效諧波阻抗具備用戶側(cè)諧波阻抗的特征，所以端口網(wǎng)絡等效了用戶側(cè)電路，主導諧波源在系統(tǒng)側(cè)，原功率預估法給出的系統(tǒng)側(cè)為主導諧波源的假設是正確的。

如果采用有功功率法，如圖5所示，在諧波有功功率大于零的時段，系統(tǒng)側(cè)為主導諧波源；在諧波有功功率小于零的時段，用戶側(cè)為主導諧波源。但是從上述描述中可以看出當諧波有功功率小于零時，阻抗校正發(fā)現(xiàn)端口網(wǎng)絡仍然是用戶側(cè)的等效，系統(tǒng)側(cè)仍然是主導諧波源，也即有功功率法發(fā)生了誤判。

如果采用傳統(tǒng)阻抗法，阻抗計算結果的實部和虛部分別如圖9和圖10所示。觀察圖9，對應于有功功率大于零的時段，傳統(tǒng)阻抗法得到的實部大于零并且數(shù)值較大，體現(xiàn)了用戶側(cè)諧波阻抗的特征，因此系統(tǒng)側(cè)是主導諧波源；對應于有功功率小于零的時段，計算得到的實部小于零，根據(jù)傳統(tǒng)阻抗法推知用戶側(cè)為主導諧波源，因此傳統(tǒng)阻抗法也發(fā)生了誤判。誤判的根本原因是傳統(tǒng)阻抗法得到的等效諧波阻抗不準確。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應該涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。