一种间谐波在线监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种间谐波在线监测方法和装置，先对获取的三相电压信号进行插值处理，然后计算插值处理后的电压在各频段的幅值，最后基于幅值对间谐波进行监测，不仅能实现间谐波的在线监测，而且频率分辨率高，监测结果准确；本发明专利技术提供的技术方案不仅能够对谐波进行在线监测，还可以实现间谐波的在线监测，谐波和间谐波的测量频段范围宽，可实现0‑9kHz范围内所有频段谐波和间谐波的在线监测；本发明专利技术提供的技术方案能够有效弥补当前间谐波测量缺失的现状，为调度主站实现电网信号的全频段监测提供指导和参考，为其今后针对性的分析和控制提供支撑。

An Interharmonic Online Monitoring Method and Device

The invention provides an on-line monitoring method and device for interharmonics, which first interpolates the acquired three-phase voltage signal, then calculates the amplitude of the voltage after interpolation in each frequency band, and finally monitors the interharmonics based on the amplitude. This method can not only realize the on-line monitoring of interharmonics, but also has high frequency resolution and accurate monitoring results. It can monitor harmonics on-line, and can also realize the on-line monitoring of interharmonics. The measuring frequency range of harmonics and interharmonics is wide, and the on-line monitoring of all frequency bands of harmonics and interharmonics in the range of 0_9kHz can be realized. The technical scheme provided by the invention can effectively remedy the current situation of the absence of Interharmonics measurement and provide guidance for the dispatching master station to realize the full-band monitoring of power grid signals. And reference, to provide support for its future targeted analysis and control.

【技术实现步骤摘要】
一种间谐波在线监测方法和装置
本专利技术涉及电力系统
，具体涉及一种间谐波在线监测方法和装置。
技术介绍
当前，对于电网信号的特性仍然关注于高次谐波信号，并研究谐波监测和控制手段。电能质量监测装置、无功补偿设备等应用在一定程度上有效减少了电网的谐波含量，提升了电网的供电水平。但是随着特高压直流输电技术的快速发展，风电、光伏等新能源大规模接入电网，电力电子装置在电力系统中得到广泛应用，给电网注入了大量低频、高频和间谐波信号，整个电网所信号不再是纯粹的工频信号或者说高次谐波信号，而是呈现多种间谐波、高次谐波大量存在的宽频信号。间谐波会危及供电系统的安全稳定运行，影响用电设备的正常稳定工作，如间谐波会引起电压电流波形畸变，降低负荷的功率因数，增加能量损耗；低于工频的间谐波会引起次同步振荡，导致发电机组跳闸等问题，对未触发次同步振荡的间谐波信号，如果长期存在也会导致发电机大轴疲劳并损害。尤其是随着大量新能源逆变器、高压直流输电技术的发展，电网中间谐波的含量日益提升，对电网造成的危害也日益严重。迫切需要对间谐波信号进行有效监测和控制。现有技术中的电能质量装置虽然可以监测间谐波，但监测结果不准确，不能实现持续的在线监测，且其间谐波的分辨率较低，且计算的间谐波的总含量，缺乏完整的频谱测量。而且测控装置、同步相量测量单元(phasorMeasureUnit，PMU)所测量的信号都是基于50Hz的工频信号，测控装置涉及13次谐波范围的电压、电流测量；同步相量测量单元涉及45-55Hz范围内部的工频基波向量测量，但随着光伏逆变器、风力发电机组以及柔性输电技术应用所导致的大量电力电子设备的引入，大量间谐波、快速瞬变的高次谐波含量日益增加，现有的测量技术难以有效测量这些宽频信号。虽然对同步相量测量单元进行局部改造实现了谐波/间谐波的在线监测，但由于同步相量测量单元自身功能的限制，往往局限于100Hz以内间谐波的测量，且分辨率仅为1Hz，不仅频率分辨率低，而且难以覆盖超过100Hz的超同步振荡测量的需求，同时也对PMU自身的工频基波分量的测量产生的影响。另外，随着大量电力电子设备在电网的应用，宽频信号的范围也会不断扩展，仅仅局限于100Hz以内显然无法满足未来发展需求。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的监测结果不准确、无法在线监测、以及频率分辨率低的不足，本专利技术提供一种间谐波在线监测方法和装置，先对获取的三相电压信号进行插值处理，然后计算插值后的电压在各频段的幅值，最后基于幅值对间谐波进行监测，不仅能实现间谐波的在线监测，而且频段分辨率高，监测结果准确。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种间谐波在线监测方法，包括：对获取的三相电压信号进行插值处理；计算插值后的电压在各频段的幅值；基于所述幅值对间谐波进行监测。所述三相电压信号的获取，包括：采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。所述对获取的三相电压信号进行插值处理，包括：按照预设的时间窗将获取的三相电压信号进行缓存；根据频谱监测需求设置插值数据点数；基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电压信号进行插值处理。所述计算插值处理后的电压在各频段的幅值，包括：基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电压在各频段的幅值；按照电压幅值从大到小的顺序对频段进行排序；针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电压幅值和与所述频段相邻频段对应的电压幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电压幅值和对应的间谐波频率进行更新。对所述频段的电压幅值和所述频段对应的间谐波频率进行更新，如下式：其中，Vi′为更新后的第i个频段插值后的电压幅值，Vi表示排序后第i个频段的电压幅值，Vi+1表示排序后第i+1个频段的电压幅值，Vi+2表示排序后第i+2个频段的电压幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电压幅值，Vi+4表示排序后第i+4个频段的电压幅值；fi′为更新后的第i个频段的间谐波频率，fi为排序后的第i个频段的间谐波频率，TW为预设的时间窗。所述基于所述幅值对间谐波进行在线监测，包括：基于电压整定值判断排序后的电压在各频段的幅值是否越限；若是，且电压幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；否则，基于电压总含量百分比整定值判断电压总含量百分比是否越限，若是，且电压总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则间谐波在线监测结束。所述基于电压整定值判断排序后的电压在各频段的幅值是否越限，包括：将排序后最大的电压幅值与电压整定值进行对比；若所述排序后最大的电压幅值大于等于电压整定值，电压幅值越限；若所述排序后最大的电压幅值小于电压整定值，电压幅值未越限。所述基于电压总含量百分比整定值判断电压总含量百分比是否越限，包括：基于电压总含量百分比，从三相电压信号中选取最大电压总含量百分比与电压总含量百分比整定值进行对比，若间谐波的电压总含量百分比大于等于电压总含量百分比整定值，间谐波的电压总含量百分比越限，否则间谐波的电压总含量百分比未越限；电压总含量百分比按下式计算：其中，Vp为电压总含量百分比；Vbase为基波电压；Vinter为间谐波电压总含量，且k为自然数，N为插值数据点数。所述电压幅值越限持续时间的确定，包括：若该频段的电压幅值大于等于电压整定值，则电压幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电压幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。所述电压总含量百分比越限持续时间的确定，包括：若间谐波的电压总含量百分比越限，则电压总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电压总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。所述进行告警和录波，包括：告警开始后，对三相电压信号、电压幅值和电压总含量进行录波；若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。另一方面，本专利技术提供一种间谐波在线监测装置，包括：插值模块，用于对获取的三相电压信号进行插值处理；计算模块，用于计算插值后的电压在各频段的幅值；监测模块，用于基于所述幅值对间谐波进行监测。所述插值模块包括获取单元，所述获取单元按以下过程获取三相电压信号：采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。所述插值模块包括：缓存单元，用于按照预设的时间窗将获取的三相电压信号进行缓存；设置单元，用于根据频谱监测需求设置插值数据点数；插值单元，用于基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电压信号进行插值处理。所述计算模块包括：计算单元，用于基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值后的电压在各频段的幅值；排序单元，用于按照电压幅值从大到小的顺序对频段进行排序；更新单元，用于针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电压幅值和与所述频段相邻频段对应的电压幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电压幅值和对应的间谐波频率进行更新。所述更新单元具体用于：按下式对所述频段的电压幅值和所述频段对应的间谐波频率进行更新：其中，Vi′为更新后的第i个频段插值后的电压幅值，Vi表示排序后第i个频段的电压幅值，Vi+1表示排序后第i+1个频段的电压幅值，V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种间谐波在线监测方法，其特征在于，包括：对获取的三相电压信号进行插值处理；计算插值处理后的电压在各频段的幅值；基于所述幅值对间谐波进行监测。

【技术特征摘要】
1.一种间谐波在线监测方法，其特征在于，包括：对获取的三相电压信号进行插值处理；计算插值处理后的电压在各频段的幅值；基于所述幅值对间谐波进行监测。2.根据权利要求1所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述三相电压信号的获取，包括：采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。3.根据权利要求1所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述对获取的三相电压信号进行插值处理，包括：按照预设的时间窗将获取的三相电压信号进行缓存；根据频谱监测需求设置插值数据点数；基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电压信号进行插值处理。4.根据权利要求3所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，计算插值处理后的电压在各频段的幅值，包括：基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电压在各频段的幅值；按照电压幅值从大到小的顺序对频段进行排序；针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电压幅值和与所述频段相邻频段对应的电压幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电压幅值和对应的间谐波频率进行更新。5.根据权利要求4所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述对所述频段的电压幅值和所述频段对应的间谐波频率进行更新，如下式：其中，Vi′为更新后的第i个频段插值后的电压幅值，Vi表示排序后第i个频段的电压幅值，Vi+1表示排序后第i+1个频段的电压幅值，Vi+2表示排序后第i+2个频段的电压幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电压幅值，Vi+4表示排序后第i+4个频段的电压幅值；fi′为更新后的第i个频段的间谐波频率，fi为排序后的第i个频段的间谐波频率，TW为预设的时间窗。6.根据权利要求4所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述基于所述幅值对间谐波进行在线监测，包括：基于电压整定值判断排序后的电压在各频段的幅值是否越限；若是，且电压幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；否则，基于电压总含量百分比整定值判断电压总含量百分比是否越限，若是，且电压总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则间谐波在线监测结束。7.根据权利要求6所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述基于电压整定值判断排序后的电压在各频段的幅值是否越限，包括：将排序后最大的电压幅值与电压整定值进行对比；若所述排序后最大的电压幅值大于等于电压整定值，电压幅值越限；若所述排序后最大的电压幅值小于电压整定值，电压幅值未越限。8.根据权利要求6所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述基于电压总含量百分比整定值判断电压总含量百分比是否越限，包括：基于电压总含量百分比，从三相电压信号中选取最大电压总含量百分比与电压总含量百分比整定值进行对比，若间谐波的电压总含量百分比大于等于电压总含量百分比整定值，间谐波的电压总含量百分比越限，否则间谐波的电压总含量百分比未越限；其中，所述电压总含量百分比按下式计算：其中，Vp为电压总含量百分比；Vbase为基波电压；Vinter为间谐波电压总含量，且i≠50k，k为自然数，N为插值数据点数。9.根据权利要求6所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述电压幅值越限持续时间的确定，包括：若该频段的电压幅值大于等于电压整定值，则电压幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电压幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。10.根据权利要求6所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述电压总含量百分比越限持续时间的确定，包括：若间谐波的电压总含量百分比越限，则电压总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电压总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。11.根据权利要求6所述的间谐波在线监测方法，其特征在于，所述进行告警和录波，包括：告警开始后，对三相电压信号、电压幅值和电压总含量进行录波；若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。12.一种间谐波在线监测装置，其特征在于，包括：插值模块，用于对获取的三相电压信号进行插值处理；计算模块，用于计算插值后的电压在各频段的幅值；监测模块，用于基于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊陈，姚建国，倪益民，袁浩，姜玉磊，孔涛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司，南京市嘉隆电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32