一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法技术

本发明专利技术是一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，首先，利用对称分量法对三相电量进行相序分解，得到序分量与相量之间的大小关系；其次，定义包含零序分量的序分量三相平衡率、不平衡率的度量方式，具体方式为：三相正序分量在总量中所占比例用于度量三相平衡率，正序分量以外部分在总量中所占比例用于度量三相不平衡率；最后，根据量测值计算得到三相不平衡率。当量测值为不含零序分量的线电压值、不含零序分量的线电流值、含零序分量的相电压值、含零序分量的相电流值中的任意一组时，均能得到度量结果，该种度量方法统一了含零序和不含零序分量情况下的平衡率、不平衡率描述。

A Method for Measuring Three-Phase Unbalance Based on Sequential Component and Measured Value

【技术实现步骤摘要】
一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法
本专利技术属于电能质量分析
，具体的说是一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法。
技术介绍
大功率单相负荷、屋顶光伏分布式电源接入等使得三相不平衡问题日益突出。电力系统三相不平衡导致电动机效率降低，线路损耗增加等，也影响了测量、计量仪表的精度。准确的三相不平衡度量是分析和治理的基础，现有三相不平衡度量形式多，相互之间存在一定差异，给工程应用带来困扰。三相平衡系统电压、电流仅包含正序分量，因此，一般通过序分量度量三相不平衡。国际电工委员会(InternationalElectro-technicalCommission，IEC)提出利用负序与正序分量的基波有效值之比来表征三相不平衡率，这一形式忽略了零序分量，工程中，含有零序分量的四线制系统中三相不平衡尤为严重。我国国标《电能质量-三相电压不平衡》中规定用电压、电流的负序基波分量或零序基波分量与正序基波分量方均根值的百分比表示三相不平衡率，这一规定形成了负序三相不平衡率和零序三相不平衡率两个概念，未能形成统一的三相不平衡率，使用存在局限性，并且上述不平衡率参数分布不在0-1之间，即不平衡率可能超过100％，工程中难以解释。现有仪表主要测量三相电压、电流等物理量的有效值，难以获得相序分解需要的相量。为便于工程计算，电气与电子工程师协会(InstituteofElectricalandElectronicEngineers，IEEE)基于有效值定义了相电压不平衡率(PVUR)；美国电器制造商协会(NationalElectricalManufacturersAssociation，NEMA)与国际大电网委员会(InternationalCouncilonLargeElectricSystems，CIGRE)定义了线电压不平衡率(LVUR)。其他协会或电力公司也基于量测值，提出三相电压、电流不平衡率实用度量方式。基于量测值的度量方式计算相对简单，但其缺乏与序分量度量形式的对应关系，不同度量方式之间结果有时差异较大，其精确度和可信度存在一定质疑。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，该种度量方法统一了含零序和不含零序分量情况下的平衡率、不平衡率描述。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1，利用对称分量法对三相电量进行相序分解，得到序分量与相量之间的大小关系；步骤2，定义包含零序分量的序分量三相平衡率、不平衡率的度量方式，具体方式为：三相正序分量在总量中所占比例用于度量三相平衡率，正序分量以外部分在总量中所占比例用于度量三相不平衡率；步骤3，根据量测值计算得到三相不平衡率。所述的步骤3中量测值为不含零序分量的线电压值、不含零序分量的线电流值、含零序分量的相电压值、含零序分量的相电流值中的任意一组。所述的步骤1中序分量与相量之间的大小关系为三相电量有效值平方和为其序分量有效值平方和三倍的特性关系，具体计算过程如下：以电流值作为计算参数时，计算流程如下：设A相正序电流为I1∠0°，负序电流为零序电流为则电流相量与序分量大小关系有：式中，为三相电流相量，为正序、负序和零序电流分量；化简可得序分量与相量的大小关系为：所述的步骤1中序分量与相量之间的大小关系为三相电量有效值平方和为其序分量有效值平方和三倍的特性关系，具体计算过程如下：以电压值作为计算参数时，计算流程如下：设A相正序电压为U1∠0°，负序电流为零序电流为则电压相量与序分量大小关系有：式中，为三相电压相量，为正序、负序和零序电压分量；化简可得序分量与相量的大小关系为：步骤3具体计算过程为：当量测值为不含零序分量的线电流值时，由于量测的线电流大小构成闭合三角形，对于线电流，设AB线的正序分量为I1∠0°，负序分量为由于没有零序分量，则序分量和相量大小关系为：其中，IAB、IBC、ICA、分别为三相线电流有效值，I1、I2为AB线电流正序分量和负序分量的幅值，为AB线电流正序分量和负序分量的夹角；化简计算，可得：式中，通常I1>I2，可求得I1、I2；根据序分量平衡率、不平衡率度量形式，将序分量带入，求得线电流量测量对应表达式：式中，εb为三相平衡率，εub为三相不平衡率。步骤3具体计算过程为：当量测值为不含零序分量的线电压值时，由于量测的线电压大小构成闭合三角形，对于线电压，设AB线的正序分量为U1∠0°，负序分量为由于没有零序分量，则序分量和相量大小关系为：其中，UAB、UBC、UCA、分别为三相线电压有效值，U1、U2为AB线电压正序分量和负序分量的幅值，为AB线电压正序分量和负序分量的夹角；化简计算，可得：式中，通常U1>U2，可求得U1，U2；根据序分量平衡率、不平衡率度量形式，将序分量带入，求得线电压量测量对应表达式：式中，εb为三相平衡率，εub为三相不平衡率。步骤3具体计算过程为：当量测值为含零序分量的相电流值时，对于Δ/Y0联结配变，设高压侧三相相电流分别为低压侧相电流为低压侧中线电流为设低压侧a相电流的正序分量为I1∠0°，负序分量为零序分量为则各相电压为：其中，I1、I2、I0为低压侧a相电流正序分量、负序分量和零序分量的幅值，为低压侧a相电流正序分量和负序分量的夹角，为低压侧a相电流正序分量和零序分量的夹角；由于Δ/Y0联结配变高、低压侧均有零序通路，可以认为原边侧相电流和副边侧相电流保持同相；设变压器变比为k，化简计算可知，原边侧线电流为：其大小关系为：其中，IA、IB、IC、分别为三相相电流有效值，则有：式中，若I1>I2，则正、负序分量与有效值关系为：由于则量测值描述的相电流三相平衡率、不平衡率分别为：式中，εb为三相平衡率，εub为三相不平衡率。步骤3具体计算过程为：当量测值为含零序分量的相电压值时，由于线电压端点也是相电压端点的关系特性，设A相的正序分量为U1∠0°，负序分量为零序分量为则相电压为：其中，分别为三相相电压，U1、U2、U0为A相相电压正序分量、负序分量和零序分量的幅值，为A相相电压正序分量和负序分量的夹角，为A相相电压正序分量和零序分量的夹角；考虑到线电压的端点也是相电压的端点特性，根据相电压与线电压关系，可知其有效值关系为：其中，UAB、UBC、UCA、分别为三相线电压有效值；化简计算可得：式中，若U1>U2，则正、负序分量与有效值关系为：由于则量测值描述的相电压三相平衡率、不平衡率分别为：式中，εb为三相平衡率，εub为三相不平衡率。该种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法能够产生的有益效果为：第一，本专利技术根据对称分量法，将三相相量分解为三组组序不同的对称序分量，得到三相相量与序分量的大小关系；以三相正序分量在总量中所占比例度量三相平衡率，正序分量以外部分用于度量三相不平衡率，得到基于序分量的三相不平衡度量形式。从而同一了含零序和不含零序分量情况下的平衡率、不平衡率描述，且参数在0-1之间，构建包含各序分量的三相不平衡率度量形式，准确反映各序分量大小对平衡率、不平衡率的影响，解决原有序分量度量方式不能反映零序分量影响的问题。第二，针对不含零序分量的线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1，利用对称分量法对三相电量进行相序分解，得到序分量与相量之间的大小关系；步骤2，定义包含零序分量的序分量三相平衡率、不平衡率的度量方式，具体方式为：三相正序分量在总量中所占比例用于度量三相平衡率，正序分量以外部分在总量中所占比例用于度量三相不平衡率；步骤3，根据量测值计算得到三相不平衡率。

【技术特征摘要】
1.一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1，利用对称分量法对三相电量进行相序分解，得到序分量与相量之间的大小关系；步骤2，定义包含零序分量的序分量三相平衡率、不平衡率的度量方式，具体方式为：三相正序分量在总量中所占比例用于度量三相平衡率，正序分量以外部分在总量中所占比例用于度量三相不平衡率；步骤3，根据量测值计算得到三相不平衡率。2.根据权利要求1所述的一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征在于：所述的步骤3中量测值为不含零序分量的线电压值、不含零序分量的线电流值、含零序分量的相电压值、含零序分量的相电流值中的任意一组。3.根据权利要求2所述的一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征在于：所述的步骤1中序分量与相量之间的大小关系为三相电量有效值平方和为其序分量有效值平方和三倍的特性关系，具体计算过程如下：以电流值作为计算参数时，计算流程如下：设A相正序电流为I1∠0°，负序电流为零序电流为则电流相量与序分量大小关系有：式中，为三相电流相量，为正序、负序和零序电流分量；化简可得序分量与相量的大小关系为：4.根据权利要求2所述的一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征在于：所述的步骤1中序分量与相量之间的大小关系为三相电量有效值平方和为其序分量有效值平方和三倍的特性关系，具体计算过程如下：以电压值作为计算参数时，计算流程如下：设A相正序电压为U1∠0°，负序电流为零序电流为则电压相量与序分量大小关系有：式中，为三相电压相量，为正序、负序和零序电压分量；化简可得序分量与相量的大小关系为：5.根据权利要求3所述的一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其特征在于：步骤3具体计算过程为：当量测值为不含零序分量的线电流值时，由于量测的线电流大小构成闭合三角形，对于线电流，设AB线的正序分量为I1∠0°，负序分量为由于没有零序分量，则序分量和相量大小关系为：其中，IAB、IBC、ICA、分别为三相线电流有效值，I1、I2为AB线电流正序分量和负序分量的幅值，为AB线电流正序分量和负序分量的夹角；化简计算，可得：式中，通常I1>I2，可求得I1、I2；根据序分量平衡率、不平衡率度量形式，将序分量带入，求得线电流量测量对应表达式：式中，εb为三相平衡率，εub为三相不平衡率。6.根据权利要求4所述的一种基于序分量和量测值的三相不平衡度量方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝思鹏，刘思亦，蔡欣灵，张仰飞，刘海涛，陈光宇，张小莲，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32