孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法技术

本发明专利技术公开了一种孤网系统失稳状态下频率和暂态谐波测量方法。该方法首先对供电母线电压和进线电流进行录波，得到数字量的三相电压和三相电流采样序列；接着提取被测非平稳信号电压、电流中各相的直流分量；然后对滤除直流分量的电压、电流序列进行滑动滤波处理以滤除高频干扰；最后利用过零点检测算法对滤除直流分量和高频干扰的电压、电流序列进行过零点检测得到各周波被测失稳状态下电压、电流采样点数，进而得到各周波被测信号的基波频率，同时利用离散傅里叶变化得到各次谐波幅值，实现非平稳过程的谐波测量。本发明专利技术提供的孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法具有较好的准确性和实用性，能够为孤网暂态谐波的治理提供有力的借鉴。有力的借鉴。有力的借鉴。

【技术实现步骤摘要】
孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法


[0001]本专利技术涉及电力系统测量
，尤其涉及一种失稳状态下频率和暂态谐波测量方法。

技术介绍

[0002]受高耗能大功率冲击性负荷的影响，孤网系统失稳状态频频发生，给电力设备的稳定运行造成巨大威胁。当前电力设备大多只考虑过电压和过电流保护，低周减载保护装置并没有应用于所有场合，而频率骤变往往产生更为严重的后果。因此从失稳状态下的非平稳信号中快速准确提取出频率和暂态谐波信息对孤网系统的安全运行具有重要意义。
[0003]对于电力系统稳态谐波的测量，国家标准GB/T 17626.7-2017延用IEC 61000-4-7标准的相关规定：对于50Hz系统，采用10周波加矩形窗的采样方法，并利用离散傅里叶变换(Discrete Fourier transform,DFT)提取频域信息。然而孤网系统在失稳状态下，系统频率快速宽频变化，无法保持50Hz恒定值，在此情况下基于标准方法的谐波分析会产生很大的频谱泄漏误差。
[0004]目前国内外对于非平稳过程谐波测量的方法虽然在各自研究的问题上均取得了满意的效果。但是根据现场测试数据，在孤网失稳状态下，频率偏移可以达到10Hz以上，在如此大的频率偏移下，上述暂态谐波测量方法不仅复杂，而且还难以同时满足实时性和高精度的要求。
[0005]为了实现孤网失稳状态下频率和暂态谐波的低运算、高精度测量，本专利技术提出了一种基于自适应变带宽周期滑动滤波的频率和暂态谐波测量方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，为孤网系统暂态过程的谐波测量及设备保护提供一种有效借鉴。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，包括：
[0009]对三相供电母线电压和系统总进线电流分别进行录波，得到三相电压采样序列{u
a
(n),u
b
(n),u
c
(n)}和三相电流采样序列{i
a
(n),i
b
(n),i
c
(n)}，n为序列长度，a,b,c为三相序号；
[0010]根据交流信号正负对称的周期特性，提取电压和电流各相直流分量；
[0011]利用电压和电流各相直流分量对三相电压采样序列和三相电流采样序列，进行直流分量的滤除处理；
[0012]对滤除直流分量的三相电压采样序列和三相电流采样序列进行滑动滤波处理，得到滤除高频周期干扰后的三相电压序列和三相电流序列，再采用过零检测的方式得到过零点索引号；
[0013]基于索引号得到被测非平稳信号每周波内的采样点数，进而得到被测非平稳信号
的基波频率；
[0014]基于每周波内的采样点数从被测非平稳信号中取出相应三相电压序列和三相电流序列通过离散傅立叶变换，得到三相电压和三相电流的各次谐波幅值。
[0015]由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，上述方法能够有效地滤除失稳状态下被测信号中的直流分量和高频干扰，实现对失稳状态下系统频率的动态跟踪和暂态谐波幅值的准确测量。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。
[0017]图1为本专利技术实施例提供的一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法的流程图；
[0018]图2为本专利技术实施例提供的某孤网系统结构示意图；
[0019]图3为本专利技术实施例提供的失稳状态下频率测量结果；
[0020]图4为本专利技术实施例提供的失稳状态下电压、电流实测结果。
具体实施方式
[0021]下面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，都属于本专利技术的保护范围。
[0022]本专利技术实施例提供一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，如图1所示，其主要包括：
[0023]步骤1、对三相供电母线电压和系统总进线电流分别进行录波，将模拟量转化为数字量以便于计算机处理，得到三相电压采样序列和三相电流采样序列。
[0024]本专利技术实施例中，通过在线测量，可以得到三相电压采样序列{u
a
(n),u
b
(n),u
c
(n)}和三相电流采样序列{i
a
(n),i
b
(n),i
c
(n)}，其中，n为序列长度，a,b,c为三相序号。
[0025]步骤2、根据交流信号正负对称的周期特性，提取电压和电流各相直流分量。
[0026]本步骤的优选实施方式为：
[0027]利用交流信号正负对称的周期特性，将三相电压采样序列{u
a
(n),u
b
(n),u
c
(n)}和三相电流序列{i
a
(n),i
b
(n),i
c
(n)}中各相采样点数值取算数平均值，从而提取电压和电流各相直流分量，公式为：
[0028][0029][0030]其中，{u
ad
,u
bd
,u
cd
}和{i
ad
,i
bd
,i
cd
}分别为电压和电流各相直流分量，M
i
、N
j
分别为电压、电流各相采样序列点数。
[0031]步骤3、利用电压和电流各相直流分量对三相电压采样序列和三相电流采样序列，进行直流分量的滤除处理。
[0032]通过求取的电压、电流各相采样序列的算数平均值可以消除谐波分量，直流分量的滤除处理公式为：
[0033]u
i
(n)'＝u
i
(n)-u
id
,i＝a,b,c
[0034]i
j
(n)'＝i
j
(n)-i
jd
,j＝a,b,c
[0035]其中，{u
ad
,u
bd
,u
cd
}和{i
ad
,i
bd
,i
cd
}分别为电压和电流各相直流分量；{u
a
(n)',u
b
(n)',u
c
(n)'}和{i
a
(n)',i
b
(n)',i
c...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，其特征在于，包括：对三相供电母线电压和系统总进线电流分别进行录波，得到三相电压采样序列{u
a
(n),u
b
(n),u
c
(n)}和三相电流采样序列{i
a
(n),i
b
(n),i
c
(n)}，n为序列长度，a,b,c为三相序号；根据交流信号正负对称的周期特性，提取电压和电流各相直流分量；利用电压和电流各相直流分量对三相电压采样序列和三相电流采样序列，进行直流分量的滤除处理；对滤除直流分量的三相电压采样序列和三相电流采样序列进行滑动滤波处理，得到滤除高频周期干扰后的三相电压序列和三相电流序列，再采用过零检测的方式得到过零点索引号；基于索引号得到被测非平稳信号每周波内的采样点数，进而得到被测非平稳信号的基波频率；基于每周波内的采样点数从被测非平稳信号中取出相应三相电压序列和三相电流序列通过离散傅立叶变换，得到三相电压和三相电流的各次谐波幅值。2.根据权利要求1所述的一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，其特征在于，将三相电压采样序列{u
a
(n),u
b
(n),u
c
(n)}和三相电流序列{i
a
(n),i
b
(n),i
c
(n)}中各相采样点数值取算数平均值，从而提取电压和电流各相直流分量，公式为：样点数值取算数平均值，从而提取电压和电流各相直流分量，公式为：其中，{u
ad
,u
bd
,u
cd
}和{i
ad
,i
bd
,i
cd
}分别为电压和电流各相直流分量，M
i
、N
j
分别为电压、电流各相采样序列点数。3.根据权利要求1所述的一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，其特征在于，直流分量的滤除处理公式为：u
i
(n)'＝u
i
(n)-u
id
,i＝a,b,ci
j
(n)'＝i
j
(n)-i
jd
,j＝a,b,c其中，{u
ad
,u
bd
,u
cd
}和{i
ad
,i
bd
,i
cd
}分别为电压和电流各相直流分量；{u
a
(n)',u
b
(n)',u
c
(n)'}和{i
a
(n)',i
b
(n)',i
c
(n)'}分别为滤除直流分量后的三相电压序列和三相电流序列。4.根据权利要求1所述的一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，其特征在于，对滤除直流分量的三相电压采样序列{u
a
(n)',u
b
(n)',u
c
(n)'}和三相电流采样序列{i
a
(n)',i
b
(n)',i
c
(n)'}进行滑动滤波处理的公式为：(n)'}进行滑动滤波处理的公式为：其中，L是一次滑动滤波处理时选取的采样序列点数；{u
a
(n)”,u
b
(n)”,u
c
(n)”}和{i
a
(n)”,i
b
(n)”,i
c
(n)”}分别为滤除高频周期干扰后的三相电压序列和三相电流序列。
5.根据权利要求1所述的一种孤网失稳状态下频率和暂态谐波测量方法，其特征在于，采用过零检...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明星，阳登辉，高敏，焦亚东，陶骏，张彤，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院安徽安大清能电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：