一种网络化风电场谐波监测系统和方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种网络化风电场谐波监测系统和方法，所述系统包括：一个主站和至少一个子站；所述子站，用于采集监测点电压数据和电流数据，并根据采集的电压数据和电流数据进行谐波计算，将计算出的谐波数据传送至所述主站；所述主站，用于负责谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警。本发明专利技术实施例的风电场谐波监测系统包括一个主站和至少一个子站，子站完成数据采集、谐波计算和谐波数据上传，主站完成谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警，通过这种方式可将风电场中的各子站监测站点连成整体,实现了谐波在线监测的网络化，达到实现全天候，全方位监视风电场的谐波情况，有利于系统化分析谐波的形成及故障机理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统自动化、新能源接入与控制领域，具体涉及。
技术介绍
随着风电在国内的快速发展，我国风电年新增装机容量及总装机容量已跃居世界前列。由于风电并网大量采用电力电子器件，在运行中会引入大量谐波，对系统电能质量造成影响，严重情况下导致风电场无法运行甚至设备损坏。因此，有必要加强对风电场的谐波检测。 我国风电场普遍装机容量较大，覆盖地域较广，实际运行中，风电场内部各个地方的谐波状况也存在较大差异，电能质量需要综合监测风电场各个部分的谐波状况，包括主变高压侧、35kV馈线、风电机组、无功补偿装置，测点较多，且分散；同时分散式风电的开发造成谐波污染源头靠近风电场，易受外界影响。谐波分布及谐振分散，往往存在局部的谐振(串联谐振、并联谐振)，但是对设备的安全稳定运行影响非常大，会造成设备的过压、过流损坏，需要全局的监测。 现有的谐波测试装置的测试主要集中在风电场并网点处，一般使用专门测试谐波用的谐波分析仪和频谱分析仪，属于针对性的测试，即发现风电场并网点的谐波值超标，出现问题，再用谐波测试装置进行测试，但谐波的情况与电网的运行方式有很大关系，有可能是在特定情况下会出现谐波超标，而在真正去测量时，很难复现这种工况。当风电场规模较大时，风电场内部的风机，集电线路，无功补偿装置等设备之前可能形成谐振而放大谐波，造成某些设备损坏，但风电场并网点的谐波并不会超标。因此传统的谐波监测手段无法全天候，全方位监视风电场的谐波情况，不利于系统化分析谐波的形成及故障机理，迫切需要一种在线的网络化风电场谐波监测系统。
技术实现思路
本专利技术实施例提供，以实现全天候，全方位监视风电场的谐波情况，有利于系统化分析谐波的形成及故障机理。 为达上述目的，本专利技术提供了一种网络化风电场谐波监测系统，所述系统包括:一个主站和至少一个子站； 所述子站，用于采集监测点电压数据和电流数据，并根据采集的电压数据和电流数据进行谐波计算，将计算出的谐波数据传送至所述主站； 所述主站，用于负责谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警。 较佳地，所述主站包括:电源；通讯设备，用于负责与谐波监测系统的子站进行通讯；数据统计、分析和存储设备，用于将子站采集的谐波数据按测量位置、时间、类型进行存储，根据用户指令实现数据的分析统计和查询功能，进行谐波越限告警，生成越限报告；以及人机交互接口，用于实现人机接口。 较佳地，所述数据统计、分析和存储设备可包括:大容量存储单元和处理器。 较佳地，所述子站可以包括:电源；数据采集器，用于实时采集监测点的三相电压数据、三相电流数据并进行储存；数据处理器，用于根据所述数据采集器采集的三相电流数据、三相电压数据进行谐波计算；以及通讯设备，用于负责与主站通讯，进行谐波数据上传。 较佳地，所述数据处理器，可用于根据所述数据采集器采集的三相电流数据、三相电压数据采用傅里叶变换算法进行谐波计算。 较佳地，所述数据采集器可包括:电压互感器，用于对采集到的监测点的三相电压信号进行放大；电流互感器，用于对采集到的监测点的三相电流信号进行放大；前置滤波器，用于对放大后的三相电压信号、三相电流信号中超出频率范围的信号进行滤波；模数转换器，用于对滤波后的三相电压信号、三相电流信号进行模数转换，得到三相电压数据、三相电流数据；缓冲存储器，用于缓存三相电压数据、三相电流数据。 较佳地，当采用多个子站时，所述多个子站的位置是在主变高压侧、35kV馈线、风电机组、无功补偿装置所处的位置。 较佳地，当采用多个子站时，所述主站和所述至少一个子站都布置在监控室内。 较佳地，所述主站和所述至少一个子站之间采用控制器局域网CAN总线进行通τΗ ο 较佳地，所述人机交互接口，具体用于实时显示分析结果，并根据用户需求展示多种数据分析结果，包括监控图、柱形图、曲线、报警指示和报表；其中:所述监控图用于实时显示各监测点谐波情况；所述柱形图用于对比任一个监测点的各次谐波含量、总畸变率；所述曲线图用于以曲线方式展示一个或多个监测点的谐波数据在一段时间内的变化趋势；所述报表是将原始数据或二次处理数据以合适的格式导出后而生成的报表；所述报警指示是用于表征谐波数据越限情况的监测结果，包含谐波越限记录。 另一方面，本专利技术提供一种网络化风电场谐波监测方法，所述方法包括: 至少一个子站采集监测点电压数据和电流数据，并根据采集的电压数据和电流数据进行谐波计算，将计算出的谐波数据传送至主站； 所述主站进行谐波数据的存储、数据统计和分析，并执行谐波越限告警。 上述技术方案具有如下有益效果: 本专利技术实施例的风电场谐波监测系统包括一个主站和至少一个子站，子站完成数据采集、谐波计算和谐波数据上传，主站完成谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警，通过这种方式可将风电场中的各子站监测站点连成整体，实现了谐波在线监测的网络化，达到实现全天候，全方位监视风电场的谐波情况，有利于系统化分析谐波的形成及故障机理。 【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 图1是本专利技术实施例的网络化风电场谐波监测系统结构图； 图2是本专利技术实施例的谐波监测系统主站构成示意图； 图3是本专利技术实施例的谐波监测系统子站构成示意图； 图4是本专利技术实施例的子站数据采集器结构示意图； 图5是本专利技术实施例的谐波监测系统数据采集，上传与存储流程图； 图6是本专利技术实施例的CAN通讯软件逻辑示意图； 图7a是本专利技术实施例的网络化风电场谐波监测系统典型布置图(分布式); 图7b是本专利技术实施例的网络化风电场谐波监测系统典型布置图(集中式)。 【具体实施方式】 下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 本专利技术实施例的风电场谐波监测系统通过将风电场中的各监测站点连成整体，实现了谐波在线监测的网络化，监测系统可以监测主变高压侧、35kV馈线、风电机组、无功补偿装置等运行人员所关心的各种设备，并通过通信网络将谐波监测结果发送至监测主站，监测主站将数据存入数据库并进行本地展示，也可根据需要将数据向上级报送。该系统可以提供给风电场运行人员和调度人员大量实时、精确的谐波质量数据信息，为电力部门的安全生产提供了保证。 1.1谐波监测系统构成 图1是本专利技术实施例的网络化风电场谐波监测系统结构图。如图1所示，本实施例的风电场谐波监测系统由主站和子站构成，可以根据需要同时监测主变高压侧、35kV馈线、风电机组、无功补偿装置等不同设备的谐波情况，实现多点谐波数据的采集、存储、结果显示和越限告警等功能，便于后期对风电场内部不同位置的谐波情况进行分析和比较。 子站负责监测点电压数据、电流数据的采集，并就地进行谐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种网络化风电场谐波监测系统，其特征在于，所述系统包括：一个主站和至少一个子站；所述子站，用于采集监测点电压数据和电流数据，并根据采集的电压数据和电流数据进行谐波计算，将计算出的谐波数据传送至所述主站；所述主站，用于负责谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警。

【技术特征摘要】
1.一种网络化风电场谐波监测系统，其特征在于，所述系统包括:一个主站和至少一个子站； 所述子站，用于采集监测点电压数据和电流数据，并根据采集的电压数据和电流数据进行谐波计算，将计算出的谐波数据传送至所述主站； 所述主站，用于负责谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述主站包括: 电源； 通讯设备，用于负责与谐波监测系统的子站进行通讯； 数据统计、分析和存储设备，用于将子站采集的谐波数据按测量位置、时间、类型进行存储，根据用户指令实现数据的分析统计和查询功能，进行谐波越限告警，生成越限报告；人机交互接口，用于实现人机接口。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述数据统计、分析和存储设备包括:大容量存储器和处理器。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述子站包括: 电源； 数据采集器，用于实时采集监测点的三相电压数据、三相电流数据并进行储存； 数据处理器，用于根据所述数据采集器采集的三相电流数据、三相电压数据进行谐波计算; 通讯设备，用于负责与主站通讯，进行谐波数据上传。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述数据处理器，用于根据所述数据采集器采集的三相电流数据、三相电压数据采用傅里叶变换算法进行谐波计算。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述数据采集器包括: 电压互感器，用于对采集到的监测点的三相电压信号进行放大； 电流互感器，用于对采集到的监测点的三相电流信号进行放大； 前置...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，张爽，陈晨，张军，黄永宁，张金平，宋墩文，
申请(专利权)人：国网宁夏电力公司电力科学研究院，中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：宁夏;64