基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法技术

本发明专利技术提供了一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，该方法通过将信号采集终端配置于园区配电用电系统关键节点，同步采集节点电压、节点注入电流以及支路电流信号，再由基于谐波分布与识别应用程序的虚拟仪器系统完成园区整体性谐波分布状态估计、谐波源定位、谐波成因识别以及谐波类型辩识等功能，为工业/产业园区提供一个本地化、整体性、智能化、透明化的谐波监测与识别方案，该方案硬件结构简单，自主可控、成本低、软件开发和运行便利，扩展性强，能够实时动态的监测园区配电系统谐波电压/电流相量，进而估计出整个园区的谐波分布状态，实现谐波源的定位以及责任划分，辨别谐波的成因以及谐波类型，是园区谐波监测的有效方案。监测的有效方案。监测的有效方案。

【技术实现步骤摘要】
基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法


[0001]本专利技术属于电气测量
，特别涉及一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法。

技术介绍

[0002]电力谐波主要由用电负荷引起，工业园、产业园是电力系统配电网的延伸，是配电台区的末端，负荷众多、种类繁杂，其中不乏各类谐波源。电力谐波对园区制造系统的安全、稳定和经济运行造成重大威胁和隐患，同时也波及全网。相较于输变电系统，产业园区具有明显的独立性特点和整体性特征，需要谐波监测的区内实时、同步和整体性。
[0003]现有的各类谐波测量仪器以参数测量为主要功能，不具有实时同步的整体性监测能力，难以满足园区电网整体谐波分布状态刻画和成因及类型识别的需要。
[0004]WAMS(Wide Area Measurement System)是电力系统广域相量监测系统，由布设在母线节点上的系统子站采集同步相量数据，由系统主站完成数据存储和应用分析，具有实时、动态的优势，但其面向输变电网络，结构复杂、规模庞大，成本高，由电力调度中心集中统一管控，园区无权访问WAMS主站。
[0005]产业园区谐波监测具有其自身具体明确需求，一方面需要实时同步掌控园区整体性谐波分布状态，也就是所有电气节点的各次谐波幅值和谐波相位，同时要明确找出谐波的负荷来源，从而精确的划分出责任，另一方面希望具有谐波成因与类型识别的功能，从而为谐波治理找到病源。为解决上述问题，需要一种面向产业园区的整体性、创造性解决方案，这一方案需要一套切实有效的方法和支撑这套方法实施的软硬件平台。基于以上需求，本专利技术提出了一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法。

技术实现思路

[0006]实现上述目的，本专利技术提供一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，该方法采用“同步相量信号采集终端+虚拟仪器系统”的组建方案和运行模式，信号采集终端承担园区配电网关键节点电气量的实时信号采集，虚拟仪器系统作为测试系统的软件基础平台，利用LabVIEW进行谐波分布与识别应用程序编程，依据关键节点的电气量测量进行园区内全部节点的谐波分布状态估计和类型识别。
[0007]本专利技术采取如下的技术方案：一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，包括以下步骤：步骤一：依据拓扑可观性原则和方法在待测园区用电系统的关键节点配置信号采集终端，所述信号采集终端同步采集各关键节点的电气信号，并将所采集的信号数据传输至电脑主机；步骤二：所述电脑主机与虚拟仪器系统相连，所述虚拟仪器系统包括采用LabVIEW编程的谐波分布与识别应用程序，所述谐波分布与识别应用程序包括以下功能模块：数据接收与处理模块，用于依据采集节点和时标对接收到的信号数据进行分组，
并对每一组信号数据分别进行整形滤波，将处理好的信号送至谐波分析模块；谐波分析模块，用于对处理后的每一组波形信号进行傅里叶变换，得到各次谐波的幅度谱和相位谱并将其转化为同步相量值，同时进行谐波基本特征参数和统计参数的计算；谐波分布状态估计模块，用于以量测节点谐波电压、量测节点相连的支路谐波电流以及零注入节点谐波注入电流为0作为量测量，以各节点各次谐波电压作为状态量，列出量测方程，并利用最小二乘法求解所述量测方程，获取各节点的电压估计值、注入电流值、谐波的复功率，最终得到状态估计结果，所述状态估计结果包括节点谐波电压估计表、节点注入谐波电流估计表、节点注入谐波功率估计表、节点
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幅值
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谐波次数三维分布图谱和节点
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相位
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谐波次数三维分布图谱；谐波源定位模块，用于计算各节点的功率，依据计算的功率值定位谐波源的位置，并给出划分谐波责任结果；谐波识别模块，用于根据谐波基本特征参数判断谐波源的成因，以及根据时频特征判断电力系统中存在的谐波类型；显示模块，用于实时显示所述状态估计结果以及谐波源成因和谐波类型识别的相关信息，同时设置交互选项；记录存储模块，用于将以上模块中计算的结果和原始信号储存在数据库中。
[0008]本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了一种面向产业园区，基于虚拟仪器技术的电力谐波分布与识别方法，该方法通过将信号采集终端配置于园区配电用电系统关键节点，同步采集节点电压、节点注入电流以及支路电流信号，再由基于谐波分布与识别应用程序的虚拟仪器系统完成园区整体性谐波分布状态估计、谐波源定位、谐波成因识别以及谐波类型辩识等功能，为工业/产业园区提供一个本地化、整体性、智能化、透明化的谐波监测与识别方案，该方案硬件结构简单，自主可控、成本低、软件开发和运行便利，扩展性强，能够实时动态的监测园区配电系统谐波电压/电流相量，进而估计出整个园区的谐波分布状态，实现谐波源的定位以及责任划分，辨别谐波的成因以及谐波类型，是园区谐波监测的有效方案。
附图说明
[0009]为了更清楚地说明本申请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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1为信号采集终端的结构与运行示意图；图2为虚拟仪器系统所使用的谐波分布与识别应用程序的结构与运行示意图；图3为本专利技术基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法的流程逻辑图。
具体实施方式
[0011]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细介绍。
[0012]本专利技术提供一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，该方法首先依据
拓扑可观性原则和方法在待测园区用电系统优化配置信号采集终端，也就是在部分关键节点配置信号采集终端，信号采集终端感知和采集园区内这些关键节点的节点电压、支路电流，BDS时钟信号控制信号采集终端对电气信号的同步采集，所采集的数据经通信接口传输至电脑主机，由于电脑主机相连的虚拟仪器系统进行必要的数据存储，然后将原始数据转换为“实部＋虚部”的相量表示数据，再由虚拟仪器系统的谐波分布与识别应用程序进行数据处理和分析，进一步谐波分布状态估计、谐波成因识别、谐波类型识别等等。
[0013]虚拟仪器系统是本专利技术整体性解决方案的核心与关键，通过LabVIEW进行谐波分布与识别应用程序编程，包括数据接收与处理模块、谐波分析模块、谐波分布状态估计模块、谐波源定位模块、谐波识别模块、显示模块和记录存储模块等多个单元模块。在虚拟仪器接收到数据后对信号依据时标和节点进行分组，滤波整形后进行傅里叶变换得到各次谐波的同步相量值，以此进行谐波分布状态估计，得到各个时标下的谐波状态，进一步计算各节点功率，依据具体的功率值定位谐波源并划分谐波责任，在谐波源处计算谐波基本参数判别其成因；通过小波变换获取信号时频特征判别其谐波类别，是否为电弧型、电力电子开关型、铁磁饱和型；将结果显示于交互界面。
[0014]参见图1
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图3，一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，包括以下步骤：步骤一：依据拓本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：依据拓扑可观性原则和方法在待测园区用电系统的关键节点配置信号采集终端，所述信号采集终端同步采集各关键节点的电气信号，并将所采集的信号数据传输至电脑主机；步骤二：所述电脑主机与虚拟仪器系统相连，所述虚拟仪器系统包括采用LabVIEW编程的谐波分布与识别应用程序，所述谐波分布与识别应用程序包括以下功能模块：数据接收与处理模块，用于依据采集节点和时标对接收到的信号数据进行分组，并对每一组信号数据分别进行整形滤波，将处理好的信号送至谐波分析模块；谐波分析模块，用于对处理后的每一组波形信号进行傅里叶变换，得到各次谐波的幅度谱和相位谱并将其转化为同步相量值，同时进行谐波基本特征参数和统计参数的计算；谐波分布状态估计模块，以量测节点谐波电压、量测节点相连的支路谐波电流以及值为0的零注入节点谐波注入电流作为量测量，以各节点各次谐波电压作为状态量，列出量测方程，并利用最小二乘法求解所述量测方程，获取各节点的电压估计值、注入电流值、谐波的复功率，最终得到状态估计结果，所述状态估计结果包括节点谐波电压估计表、节点注入谐波电流估计表、节点注入谐波功率估计表、节点
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幅值
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谐波次数三维分布图谱和节点
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相位
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谐波次数三维分布图谱；谐波源定位模块，用于计算各节点的功率，依据计算的功率值定位谐波源的位置，并给出划分谐波责任结果；谐波识别模块，用于根据谐波基本特征参数判断谐波源的成因，以及根据时频特征判断电力系统中存在的谐波类型；显示模块，用于实时显示所述状态估计结果以及谐波源成因和谐波类型识别的相关信息，同时设置交互选项；记录存储模块，用于将以上模块中计算的结果和原始信号储存在数据库中。2.根据权利要求1所述的基于虚拟仪器的园区电力谐波分布与识别方法，其特征在于，所述信号采集终端包括信号采集单元、数据处理单元和信号发射单元；所述信号采集单元包括电压电流互感器、模数转换器和同步信号发生器，所述电压电流互感器获取采样节点的电气信号，经由所述模数转换器转换为数字信号后传输至微处理器，其中所述模数转换器的采样信号以所述同步信号发生器生成的BDS信号为基准；所述数据处理单元包括微处理器、BDS信号接收器和存储单元，所述BDS信号接收器用于接收BDS时钟信号并分别传输给所述微处理器和所述同步信号发生器，所述微处理器持续不断的接收来自所述模数转换器的数字信号并暂时存储，以BDS时钟信号为基准，以固定时长截取数字信号并打上精确的时标一同打包送...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秉仁，任宏伟，
申请(专利权)人：长春朗音电测仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：