本发明专利技术提供一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法和相应的装置，所述方法包括步骤：对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样；根据采样数据获得多个谐波电压相量和电流相量；判断用户端非线性负载是否主谐波源；当用户端非线性负载是主谐波源，计算供电端谐波阻抗；根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算所述时间间隔中的用户端的非线性负载的谐波电压发射水平。应用本发明专利技术可以容易地对用户端非线性负载的谐波电压发射水平进行定量分析。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力系统参数的分析方法及装置，特别涉及谐波电压发射水 平的分析方法及装置。
技术介绍
近年来，应用大容量非线性设备的电力系统中的谐波污染问题得到了越 来越多的重视。这些设备在电力系统中引起的电压和电流畸变会导致发电、 输电和电力利用的效率的降低，还会使继电保护和通讯受到干扰从而导致电 力系统各模块的紊乱。电力系统通过限制由非线性负载注入的谐波电流来维 持电压谐波的规划水平。如图1所示，如何提供一种可以在供电(Supply)端和用户(Customer) 端之间的一个称为公共耦合点(Point of Common Coupling, PCC)的物理点 处定量地检测非线性负载的谐波分布的电力监控设备一直是电力系统工程 领域中的难题。而且，这种电力监控设备的分析结果还可以用来确定谐波污 染的来源，有助于控制电力系统中的谐波污染。但是，检测特定负载的谐波 分布是非常复杂的工作，需要考虑到如供电系统配置、负载类型、背景谐波 等参数。现有的一种用来确定特定负载的谐波分布的方法是在电力系统的每次 谐波频率上分析谐波电压发射水平(Emission Level)。所述谐波电压发射水 平定义为在PCC处由该特定负载单独引起的谐波电压。参见图1， PCC处每 次谐波频率时的电压Vp。。可以分成两部分Vpcc=Vs，+Vc, (方程1)其中，Vs，和V。，分别是在供电端和在用户端的谐波电压发射水平。5200810214260.3 不少现有技术，如-R H. Swart, M. J. Case, and J. D. Van Wyk, "On techniques for localization of sources producing distortion in three-phase networks", European Trans. Elect. Power Eng., vol.6, no.6, Nov. /Dec. 1996.-L. Cristaldi and A. Ferrero， "Harmonic power flow analysis for the measurement of the electric power quality", IEEE Trans. Instrum. Meas.， vol. 44, pp. 683—685， June 1995.公开了分析谐波电压发射水平的方法，这些方、法可以分为介入式方法和 非介入式方法两大类，而且都基于在PCC处的现场测量。介入式方法将用户端负载的谐波电压发射水平V，。定义为连续两次Vp。。测量值的差值，艮P:V=V -Vff (方程2)c-pcc ， pec,on ， pcx,off 、 i丄其中，Vp。，和Vp一分别是接通和切断非线性负载时PCC处的测量电压。由于从上可以看出，介入式方法需要接通和切断非线性负载，这干扰了 电力系统的正常运作，因此在实际中这种方法不太可行。即使电力系统允许这种对正常运作的干扰，通过分析方程2还可以发现这种方法在理论上也存 在缺陷方程2是建立在假设供电端的背景谐波是不随着电力系统中由于用 户端负载的接通和切断引起的供电网络参数的变化而变化的，但是由于实际 上供电端的背景谐波本身是由供电网络参数决定的，因此上述假设并不成_〉:非介入式方法通过诺顿等效电路(Norton Equivalent Circuit)分析每次 谐波频率时供电端和用户端产生的谐波，如图2所示，Is和Zs分别是在每个 谐波阶数(Harmonic Order)时供电端的等效谐波电流和阻抗，Ie和Z。分别 是在每个谐波阶数时时用户端的等效谐波电流和阻抗。关于诺顿等效电路及其应用的相关现有技术，可以参考以下文献-E. Thunberg， L. Soder， "A Norton approach to distribution network modeling for harmonic studies", IEEE Trans, on Power Delivery, vol.14, no.l， pp. 272-277, Jan. 1999.-S Perera， V J Gosbell， B. Sneddon, "A study on the identification of major harmonic sources in power systems", AUPEC, 2002.-Yang H.， Porotte P., Robert A, "Assessing the harmonic emission level from one particular customer", Proceedings of PQA，94, 1994.-Yao XIAO, Jean-Claude MAUN, etc. "Harmonic impedance measurement using voltage and current increments from disturbing loads", Harmonics and Quality of Power. Proceedings. Ninth International Conference, vol.l， pp. 220-225， 2000.参见图2，在每个谐波阶数时，叠加原理适用于诺顿等效电路，用户端 的谐波电压发射水平V。，和供电端的谐波电压发射水平Vs，分别可以表示为Z Z V =~c—pcc z +z 'z z甲 z z s(方程3)(方程4)若在PCC处用户端产生较大的谐波电压发射水平，即 |vs，|<|v。，| (方程5)则在PCC.处用户端的谐波电压发射水平为主谐波源(Dominant Harmonic Source)。用户端的谐波电流Ic为IC=》+ IP" (方程6)7其中，PCC处的电压Vpce和电流Ipec可以通过测量得到。将方程6代入方程3得到 V，=^~(》+ Ip。。) (方程7)如果阻抗Zs和Ze为己知参数，由于如前所述PCC处的电压Vpee和电流 Ipcc可以通过测量得到，则用户端的谐波电压发射水平V。—p。。便可以通过方程7计算得到。可以看出，与前述的介入式方法不同，非介入式方法不干扰电力 系统的正常运行，而且能够精确地分析用户端的谐波电压发射水平。但是， 要在实际的电力系统中确定所述阻抗&和Ze是非常困难的事情，成本高且 需要耗费大量的时间，因此这种非介入式方法目前仍然停留在理论的阶段， 而未真正地在工程领域中应用。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种非介入式的用户端非线性负载的 谐波电压发射水平的定量分析方法。本专利技术的目的还在于提供一种相应的用户端非线性负载的谐波电压发 射水平的定量分析装置。为实现上述目的，本专利技术提供一种用户端非线性负载的谐波电压发射水 平的定量分析方法，包括下列步骤-对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样；-根据采样数据获得谐波电压相量和电流相量；-判断用户端非线性负载是否主谐波源；-当用户端非线性负载是主谐波源，计算供电端谐波阻抗；-根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法，其特征在于，包括下列步骤： －对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样； －根据采样数据获得谐波电压相量和电流相量； －判断用户端非线性负载是否主谐波源； －当用户端非线性负载是主谐波源，计算供电端谐波阻抗； －根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算所述时间间隔中的用户端的非线性负载的谐波电压发射水平。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林顺富，俞毅刚，马育超，吴剑强，胡飞凰，胡喜，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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