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配电网谐波源探测方法
更新时间:2018-08-10 发布:www.1024sj.com

摘要:该文回纳了在配电网中用于谐波源探测的多种方式,并进一步分析了它们的研究进程和其优错误谬误。着重计议了三类典型的方式:第一类方式是今朝经常使用的有功功率标的目的法;第二类方式是开关扰动法,在开发扰动法中又出力分析了诺顿、戴维南等值回路分析法和检测谐波传布水平的方式;第三类方式是叠加原理法。在研究和回纳了以上方式的根蒂根基上,该文提出了一种检测谐波源的新方式--临界阻抗法。关头词:谐波;谐波源;谐波源检测中图分类号:TM727文献标志码:B文章编号:1003-0867(2006)12-0005-03由于电力电子技术在电气装备中的普遍运用,和其它非线性负荷的不竭增加,农村配电网络中的谐波污染问题日益严重,已危及农村电力网和用电装备自身的平安和经济运行。为此,谐波问题的分析和综合治理也日益成为农网工作者普遍关注的课题。谐波源探测问题是谐波分析的一个重要分支,谐波源探测就是找出电力网中对电网谐波进献较年夜的谐波源——主谐波源,从而实现对该谐波源的批改、抵偿[1]。经由过程多年的研究,今朝已获得了一些用于分析公共耦合点(PCC)两侧谐波进献的方式,其中有些方式已作为检验主谐波源的依据被运用于现实系统傍边。本文对于今朝经常使用的方式进行整理,着重计议三种典型的主谐波源检测方式,包括:功率标的目的法;诺顿、戴维南等值回路法和叠加估量法。进而经由过程对于其机理的比力和现实运用分析,对于他们的优错误谬误进行了回纳和总结。在总结前人工作的根蒂根基上,本文介绍了一种新的主谐波源探测方式——临界阻抗法。1功率标的目的法哄骗系统的有功功率流向判定系统主谐波源是今朝使用最为普遍的一种谐波源探测方式。功率标的目的法的基来源根基理是检测谐波有功的流向,认为发生谐波功率的一方为主谐波源或说在公共耦合点对谐波干扰影响较年夜。1.1基来源根基理功率标的目的法研究谐波功率的回路模子如图1所示。功率标的目的法的基本进程以下,在公共耦合点取电压VT和is,瞬时有功功率为由两相功率表一样可以获得图1 有功功率标的目的法回路模子运用基频滤波器滤失落工频份量,则谐波电压可以暗示为谐波电流为把(3)~(6)代进(2)获得ph=vThuwisu=vThvwisv=直流份量 交流份量(7)直流份量可暗示为以下形式式中θ——同相电压与电流之间的夹角。因而可得以下结论•Ph<0:则谐波功率流进谐波源,也就是说用户侧具有较年夜的谐波源;•Ph>0:则谐波功率流向系统,也就是说系统侧具有较年夜的谐波源。1.2运用分析优点:此方式不需要求出系统侧的谐波阻抗Zs和用户侧的谐波阻抗Zn,原理简单,能够在配电网中较容易和切确的找到主谐波源。不足:TA,TV和功率表的丈量误差对成效影响较年夜,基频滤波器滤失落工频电压份量是此方式的一个重要环节,若不能全数滤失落工频份量则成效就失往的可信性。运用分析:从理论方面动身,在这类方式傍边滤波器的运用会带来其它谐波成份的失真问题,是以该方式的成效带有误差,而此误差很难估量;另外,从现实运用的角度,该方式将谐波功率为正的标的目的定为谐波源的标的目的,持久以来人们都认为此方式条理清晰,理论分析准确,而且在现实系统中这类方式也作为一种工具使用了若干年。然而一些文献[4][5]中指出此方式在理论分析上不严酷,它遭到电压源相互之间夹角的影响,存在很年夜的不肯定区,准确率只有50,不适于谐波源探测运用。2诺顿、戴维南等值回路法诺顿、戴维南等值回路法是经由过程丈量系统设置装备摆设变化前后公共耦合点(PCC点)电压和电流的变化来获得系统的参数,从而分析电网特征的一种谐波分析方式。2.1基来源根基理诺顿、戴维南等值回路法的系统模子如图2所示,在图中可以看出系统侧由戴维南回路模拟而用户侧用诺顿模子模拟。谐波电压Vh和谐波电流Ih划分在电容开合前后得图2 诺顿、戴维南等值回路到两个分歧的值。用户侧用诺顿模子暗示,从而用其中Vh,1,Vh,2,Ih,1和Ih,2为已知,它们划分是开关变化前后的值。系统侧回路用戴维南模子暗示,故有:把(13)和(14)式分成实部和虚部,就能够获得四个等式,这样由于已知V1,V2,I1,I2,Φ1,Φ2的值,而电源侧一般都有变压器,而变压器阻抗占尽年夜比例,且已知,故近似计较中可由变压器的谐波阻抗角近似等值阻抗角,也就是说X=(X/R)R,这样就能够求出所有的系统参数VTh,R,X,θv1,θv2。这样哄骗戴维南或诺顿等效回路就能够求出谐波的干扰问题。2.2运用分析优点:当系统结构发生改变时,可以很容易地获得以上的两次丈量成效参数;戴维南和诺顿的夹杂模子是很稳定的,几近适用于所有的系统。不足:计较戴维南等效回路要比计较诺顿等效回路坚苦;系统结构改变可能会引发共振。运用分析:这类方式适用于系统的所有参数都未知的情况。3叠加原理法叠加原理法的基来源根基理是假定已知系统的所有网络参数并把系统拆分,使每个谐波电压源零丁作用到系统傍边。这样经由过程比力各个谐波源在公共耦合点(PCC)的谐波电流来判断主谐波源。3.1基来源根基理叠加原理法的诺顿模子如图3所示,同时假定系统的所有网络参数已知的情况下,把系统拆分,使得用户侧谐波电压源和系统侧谐波电压源都零丁作用于系统如图4所示。从图4中可以看出谐波电流为图3 戴维南等值回路图4 谐波干扰拆分其中Z=Zu Zc,IE和IV划分为当谐波电压源E和V作用时的PCC点的电流。在此方式中|IE|和|IV|可以作为判别谐波源的指标。若|IE|>|IV|,说明E侧在PCC点比V侧有更年夜的谐波干扰。从公式(15)到(17)式可以获得若|IE|>|IV|,那末|E|>|V|(18)假设经由过程丈量获得了V和I的值,若我们能够一样“丈量”出E的值,那末用它和V相比力,则可以直接判断出主谐波源。3.2运用分析优点:此方式在检测各个电压源对于公共耦合点的谐波进献方面简单、有用;此方式能够直接运用于数字式电能表。不足:此方式的运用条件是所有的系统参数已知,但这在现实系统中很难实现。运用分析:由于系统的所有参数很难切确获得,故此方式不适于主谐波源探测的现实运用,但这类方式在理论分析上完全准确,而且在仿真实验中系统的所有参数都已设定好了,故此叠加原理法可以作为其它主谐波源探测算法仿真成效校验的尺度。4临界阻抗法经由过程对于以往常见的谐波源检测方式的学习和分析,本文提出了一种新的经由过程在公共耦合点寻觅系统谐波阻抗与电压源之间的关系来进行主谐波源判此外新方式——临界阻抗法(CIM)。凭据回路理论分析,以图3为例,在回路中一定存在着一个阻抗Zcr使得|E|=|V|,我们就称Zcr为临界阻抗。临界阻抗可以作为衡量较年夜电压源的一个尺度,从而可以用它来找到系统的主谐波源,也就是说临界阻抗法的基来源根基理是经由过程计较系统的等效临界阻抗,并经由过程和系统阻抗进行比力,从而判断公共耦合点两侧的谐波进献。对于临界阻抗法的分析和运用在文献[11]和文献[15]中给出了具体介绍,本文只对基来源根基理做简单描写。图5给出了临界阻抗法的简化等值回路模子,凭据此模子在假定阻抗Z为感性阻抗的条件下,图6给出了以电流为参考相量的电压相角关系图。从图6的扇形区中分析电压E和阻抗Z的关系,获得电压V处于圆周上时Zcr=-2(V/I)sin(θ β),(-180°<θ<180°)(19)同理若阻抗Z为容性阻抗Z=R-jX,则一样可以获得一个ZcrZcr=-2(V/I)sin(θ-β),(-180°<θ<180°)(20)取Zm为系统的丈量阻抗,可以获得以下结论。图5 简化等效模子图6 电压相角关系图若:Zm=Zcr,则有:|E|=|V|,即:两侧对于PCC点有不异的谐波进献;若:Zm<Zcr,则有:|E|<|V|,即:丈量侧(本侧)对于PCC点具有较年夜的谐波进献;若:Zm>Zcr,则有:|E|>|V|,即:对侧对于PCC点具有较年夜的谐波进献。针对本方式进行了年夜量的仿真实验,成效讲明:对于单端谐波源系统如图5所示,若系统阻抗已知,临界阻抗法的仿真成效与叠加原理法一致;若系统等效单端谐波源系统即含有两个分支,且只有一侧系统阻抗已知,则临界阻抗法能够给出系统阻抗未知的一侧的阻抗范围进而判断主谐波源。5竣事语随着谐波问题在农村电网中日益突出,谐波源检测方式的准确性和实用性越来越获得普遍关注。本文经由过程对于常见的三种谐波源检测方式进行原理解析和实用性分析后发现,功率标的目的法虽然原理简单、实用性强,可是此方式理论根蒂根基不严酷;叠加原理法虽然理论准确、方式简单,可是需要已知系统参数,这在现实系统中很难知足;诺顿、戴维南等值回路法虽可以在系统参数未知的情况下进行参数识别,可是分析计较复杂。总之,这些方式都不适于现实运用。在此根蒂根基上,本文提出了一种临界阻抗法,本方式主要采用系统阻抗和临界阻抗年夜小的比力来判别谐波源,方式简单、条理清晰;另外,本方式所需的参数为电网回路中公共耦合点的电压V和电流I,和电网等效阻抗Z,这些数据都能够经由过程丈量或推导取得,这一条件使本方式可以实用化。

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