一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法及系统，该方法包括：建立有源电力滤波器的离散化时域模型

A method and system to determine the access position and capacity of APF

【技术实现步骤摘要】
一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法及系统
本专利技术涉及谐波治理领域，特别是涉及一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法及系统。
技术介绍
近年来，变频器、整流器等大量的非线性装置带入了电网中，产生了大量谐波电流，引起电动机过热、保护装置误操作、电能质量低等诸多问题，严重时甚至会损坏设备，造成电力系统故障，影响企业正常生产运行。为了抑制电网的谐波污染，多数企业一般在地面变电站集中治理非线性负载引起的谐波污染，或者在主要的非线性负载处就地治理，谐波治理效果不理想或者治理成本太高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法及系统，能够在保证谐波治理效果的同时降低谐波治理的成本。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法，包括：建立有源电力滤波器的离散化时域模型其中为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的离散化的补偿电流，为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的补偿电流，KC为容量离散化的修正因子；基于谐波治理的目标建立所述时域模型的目标函数和约束条件；基于所述目标函数和约束条件采用粒子群优化算法对所述时域模型进行优化，得到有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的最优离散化补偿电流；根据所述最优离散化补偿电流确定有源电力滤波器的接入位置和容量。可选的，采用公式计算容量离散化的修正因子，其中，KC为容量离散化的修正因子，Sb为人为划分的基本单位容量，为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的补偿电流，int函数为上取整函数。可选的，所述目标函数为其中，OF为谐波治理的投资总成本，Cfc为安装一台有源电力滤波器需要的固定成本，N为需要安装的有源电力滤波器的总数量，Cuc为有源电力滤波器容量的单位成本，Sn为每个有源电力滤波器的容量。可选的，所述约束条件包括：第m条接入母线的电压谐波畸变率小于等于第一设定阈值；第m条接入母线的单次谐波含有率小于等于第二设定阈值。可选的，所述第一设定阈值为5％。可选的，所述第二设定阈值为3％。一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定系统，包括：模型建立模块，用于建立有源电力滤波器的离散化时域模型其中为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的离散化的补偿电流，为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的补偿电流，KC为容量离散化的修正因子；目标函数和约束条件建立模块，用于基于谐波治理的目标建立所述时域模型的目标函数和约束条件；变量优化模块，用于基于所述目标函数和约束条件采用粒子群算法对所述时域模型进行优化，得到有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的最优离散化补偿电流；确定模块，用于根据所述最优离散化补偿电流确定有源电力滤波器的接入位置和容量。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术采用了粒子群优化算法在保证井下电网的谐波畸变符合标准的前提下，确定了有源电力滤波器的接入位置和容量，使项目的投资成本最少，平衡了谐波治理与投资成本之间的关系。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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法的流程图；图2为本专利技术有源电力滤波器接入位置和容量的确定系统的模块图；图3为本专利技术有源电力滤波器谐波电流检测原理图。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。本专利技术的目的是提供一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法及系统，能够在保证谐波治理效果的同时降低谐波治理的成本。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法的流程图，如图1所示，一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法，包括：步骤101：建立有源电力滤波器的离散化时域模型其中为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的离散化的补偿电流，为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的补偿电流，KC为容量离散化的修正因子；步骤102：基于谐波治理的目标建立所述时域模型的目标函数和约束条件；步骤103：基于所述目标函数和约束条件采用粒子群优化算法对所述时域模型进行优化，得到有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的最优离散化补偿电流；步骤104：根据所述最优离散化补偿电流确定有源电力滤波器的接入位置和容量。其中，步骤101建立有源电力滤波器的离散化时域模型，具体包括：图3为有源电力滤波器(APF)的谐波电流检测原理图，图3中，ia、ib、ic为检测的负载电流，经过Clark变换矩阵得到iα、iβ，再经过Park变换矩阵得到ip、iq，计算过程如式(1)：式(1)中，C32，C分别为：负载的谐波电流iah、ibh、ich通过式(4)得到：式(4)中，为ip、iq经过低通滤波器(Lowpassfilter，LPF)后输出的负载基波电流，idc是直流侧电容稳压指令电流，C23、C-1分别为矩阵C32、C的逆矩阵。将谐波电流取反可得到APF输出的补偿电流，由此可得APF的时域模型：式(5)中，为APF在接入母线m处输出的补偿电流，式(5)确定的补偿电流为连续的补偿电流，但是在实际应用中，APF的容量为离散值，为了将连续的补偿电流离散化，对APF的时域模型进行修正：式(6)中，为APF输出的离散化的补偿电流，KC为容量离散化的修正因子，通过式(7)计算：式(7)中，Sb为人为划分的基本单位容量，为了计算的简便，使用APF容量的标幺值，本文中选为0.05，int函数为上取整函数。经过修正的APF容量为基本单位容量的整数倍。例如，如果计算所得APF的最优容量为0.27，那么修正后APF的容量即为0.3。步骤102中建立所述时域模型的目标函数和约束条件，具体包括：电网谐波治理的目标即是在全网谐波畸变符合要求的约束下，最大的降低谐波治理的投资成本。投资成本应包含两种，一种为固定成本，即安装一台APF需要的安装费用，独立于APF的容量，一般为常数；另一种是容量成本，容量成本随着APF容量成比例的增加。基于以上考虑，谐波治理的目标函数建立为：式(8)中，OF为井下电网谐波治理的投资总成本，C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法，其特征在于，包括：/n建立有源电力滤波器的离散化时域模型

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法，其特征在于，包括：
建立有源电力滤波器的离散化时域模型其中为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的离散化的补偿电流，为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的补偿电流，KC为容量离散化的修正因子；
基于谐波治理的目标建立所述时域模型的目标函数和约束条件；
基于所述目标函数和约束条件采用粒子群优化算法对所述时域模型进行优化，得到有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的最优离散化补偿电流；
根据所述最优离散化补偿电流确定有源电力滤波器的接入位置和容量。


2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法，其特征在于，采用公式计算容量离散化的修正因子，其中，KC为容量离散化的修正因子，Sb为人为划分的基本单位容量，为有源电力滤波器在第m条接入母线处输出的补偿电流，int函数为上取整函数。


3.根据权利要求1所述的有源电力滤波器接入位置和容量的确定方法，其特征在于，所述目标函数为其中，OF为谐波治理的投资总成本，Cfc为安装一台有源电力滤波器需要的固定成本，N为需要安装的有源电力滤波器的总数量，Cuc为有源电力滤波器容量的单位成本，Sn为每个有源电力滤波器的容量。

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅颖，刘扬，刘建功，史艳楠，郭进喜，王瀚秋，张桂林，张冲冲，郄磊，陈龙飞，闫善飞，姜帅帅，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：河北;13