线路末端同步测量信号多母线微电网稳态谐波分析方法技术

本发明专利技术涉及一种线路末端同步测量信号多母线微电网稳态谐波分析方法。避免了在微电网各母线安装额外检测装置，节省了大量投资。它的步骤为：一，采集微电网线路末端检测点的电压和电流同步信号，并获取检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息；二，根据得到电压和电流同步信号的幅值、初相位结合线路末端检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息，利用基尔霍夫定律计算线路末端检测点相邻母线的电压相量；三，结合两相邻母线的电压相量和母线间线路阻抗信息，利用欧姆定律计算母线连接线中电流相量；四，结合各母线电压和电流相量，得到基波和各次谐波有效值，利用谐波电压含有率、谐波电流含有率、电压谐波总畸变率和电流谐波总畸变率计算公式计算各母线谐波情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ー种微电网稳态谐波分析方法，特别涉及。
技术介绍
微电网作为大电网的一部分，在理想情况下其提供的电压和电流应该是含有极少谐波的正弦交流量。然而，随着含有半导体等非线性电气元件的各种整流装置、大容量变频器、大型交直流变换装置以及其他的电カ电子装置的使用和含有电弧和铁磁材料等的非线性材料的用电设备的増加，大量的谐波注入电网。谐波的产生，对微电网的电能质量是ー种污染，降低了供电品质，同时对相连大电网的安全、稳定和经济运行带来危害。谐波使微电网中的电气元件产生额外的谐波损耗，降低了电能生产、传输和利用的效率；谐波影响各种电气设备的正常工作，容易使其产生过热、振动和噪声等现象，并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或损坏；谐波可引起微电网和大电网局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁，甚至引起严重事故；谐波还会引起继电保护和其相关自动装置误动或拒动，使其动作失去选择性，导致可靠性降低，甚至造成系统事故，严重威胁电力系统的安全运行；谐波使电气测量结果出现较大误差，供电部门无法正确地计量各用户的用电情況，造成电能计量混乱；对于电カ系统外部的通信设备和电子设备，谐波会产生干扰，甚至在极端的情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。因此，微电网谐波分析对于微电网正常运行尤为重要。快速、准确的测量和分析微电网内的谐波，可以准确地掌握微电网谐波情況，为供电部门或电カ用户判断和改善电能质量提供依据，便于微电网运行状态的自动调节，有利于保障微电网的安全、稳定、高效运行。国内外学者对于谐波分析做了大量研究。主要有频域分析法、是时域分析法和时频域分析法。现有微电网谐波方法是仅关注微电网和大系统公共连接点处的谐波情况，现有微电网谐波分析方法需要在公共连接点处安装測量装置以得到公共连接点的电压和电流信号，运用该电压和电流信号分析公共连接点的谐波情况。随着微电网内大量谐波的注入和微电网内电カ用户对于电能质量要求的提高，分析微电网与大系统公共连接点和微电网内各分级母线的谐波情况以及对谐波的治理越来越受到人们的重视。測量微电网内各母线的谐波畸变情况是谐波治理的重要前提，现有的谐波分析方法需要在測量各母线的电压和电流信号。为此需在各母线上额外安装測量装置以测得各母线的电压和电流信号，为现有谐波分析方法提供计算数据，大大增加了设备投资。
技术实现思路
本专利技术的目的就是解决以上问题，提供ー种基于。在现有微电网中分布式电源位于线路末端，为更好的控制分布式电源输出，在其并网接ロ处安装了測量装置，通过高精度授时系统可以实现线路末端的电压和电流信号的同步测量。測量到的电压和电流信号可通过能量管理系统进行通讯。本专利技术以线路末端电压和电流同步测量数据为參考，根据快速傅里叶分析方法或者小波变换计算得到各次谐波參数，结合微电网网络方程，能量管理系统可间接计算稳态情况下多母线微电网各母线的谐波情况。本专利技术，利用已有的线路末端的測量数据进行谐波分析，避免了在微电网各母线安装额外检测装置，节省了大量投资。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案:基于线路末端同步测量信号的多母线微电网稳态谐波分析方法，包括以下步骤:一种，它的步骤为:步骤一，采集微电网线路末端检测点的电压和电流同步信号，并获取检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息；步骤ニ，根据得到电压和电流同步信号的幅值、初相位结合线路末端检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息，利用基尔霍夫定律计算线路末端检测点相邻母线的电压相量;步骤三，结合两相邻母线的电压相量和母线间线路阻抗信息，利用欧姆定律计算母线连接线中电流相量；步骤四，结合各母线电压和电流相量，得到基波和各次谐波有效值，利用谐波电压含有率、谐波电流含有率、电压谐波总畸变率和电流谐波总畸变率计算公式计算各母线谐波情況。所述步骤一中，运用FFT分解计算各点的基波、各次谐波电压和电流的幅值和初相位。本专利技术的有益效果:本专利技术采用线路末端同步测量信号间接计算微电网谐波情况，不但可以掌握微电网内各母线的谐波情况，为微电网谐波治理提供重要依据，还避免了在微电网内各母线上安装额外测量设备监测电能质量，节省了大量投资。附图说明图1为多母线微电网基本结构图。具体实施例方式下面根据附图对所采用的技术方案进行进一歩的阐述。如图1所示，分布式电源电源Isi和Is2位于微电网线路末端电源，现有微电网在其并网处S1点和S2点都安装了測量装置，可以得到并网处S1点和S2点的电压和电流同步信号，运用FFT分解方法或小波变换算法计算各点的基波、各次谐波电压和电流的幅值和初相位；结合S1点的电压和电流的幅值和初相位以及S1点和其相邻母线B1之间的线路阻抗Z1，运用基尔霍夫定律计算和S1点相邻母线B1电压相量；结合S2点的电压和电流的幅值和初相位以及S2点和其相邻母线B2之间的线路阻抗Z3，运用基尔霍夫定律计算与S2点相邻母线B2电压相量；由于结合两相邻母线B1和B2的电压相量和母线间线路阻抗Z2,运用欧姆定律计算母线连接线中电流相量。从上述计算中得到的母线B1、B2的电压和流过母线连接线路的电流相量，从中可以得到各电压、电流的基波和各次谐波有效值，运用谐波电压含有率、谐波电流含有率、电压谐波总畸变率和电流谐波总畸变率计算公式计算各母线谐波情況。本专利技术结合图1运用Matlab软件进行了仿真，由于微电网中谐波主要为奇次谐波，为简化计算，本仿真仅考虑13次及以下的奇次谐波，并且由于变压器的原因可以不考虑3的整数倍数次谐波，仿真结果和本方法计算结果见表1、表2和表3。表I母线2处谐波电压情况计算值与仿真值对比本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线路末端同步测量信号多母线微电网稳态谐波分析方法，其特征是，它的步骤为：步骤一，采集微电网线路末端检测点的电压和电流同步信号，并获取检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息；步骤二，根据得到电压和电流同步信号的幅值、初相位结合线路末端检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息，利用基尔霍夫定律计算线路末端检测点相邻母线的电压相量；步骤三，结合两相邻母线的电压相量和母线间线路阻抗信息，利用欧姆定律计算母线连接线中电流相量；步骤四，结合各母线电压和电流相量，得到基波和各次谐波有效值，利用谐波电压含有率、谐波电流含有率、电压谐波总畸变率和电流谐波总畸变率计算公式计算各母线谐波情况。

【技术特征摘要】
1.一种线路末端同步测量信号多母线微电网稳态谐波分析方法，其特征是，它的步骤为: 步骤一，采集微电网线路末端检测点的电压和电流同步信号，并获取检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息； 步骤ニ，根据得到电压和电流同步信号的幅值、初相位结合线路末端检测点与其相邻母线之间的线路阻抗信息，利用基尔霍夫定律计算线路末端检测点相邻母线的电压相量；步骤三，结合两相邻母线的电压相量和母线...

【专利技术属性】
技术研发人员：程艳，孙树敏，高峰，丁广乾，李广磊，毛庆波，张用，
申请(专利权)人：山东电力集团公司电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：