Mcr型svc装置动态响应时间的测量装置及方法
【专利摘要】本发明揭示了一种用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置及方法，该装置包括电压、电流信号处理电路、前置信号调理电路、数据采集卡、处理单元模块，电压信号处理电路和电流信号处理电路的输出信号分别输入前置信号调理电路，前置信号调理电路的输出信号接入数据采集卡，数据采集卡的输出信号接入处理单元模块。通过测试母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流、MCR馈线电流，经过前置信号调理电路后进行FFT变换和频域功率计算，并确定无功波动负荷切除时刻到总进线功率下降为该时的90%无功功率时刻间的功率计算点，最终确定响应时间。该算法简单，分辨率高，且误差控制78.125微秒以内，具有高实时性和高可靠性。
【专利说明】MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置及方法，属于电气测量的【技术领域】。
【背景技术】
[0002]MCR磁控电抗器型SVC装置适用于6kV — 500kV交流电网的动态无功补偿，包括固定电容器组(Fixed Capacitor,简称 FC)、磁控电抗器(Magnetically ControlledReactor,简称MCR)及控制系统。MCR型SVC装置具有在容性至感性无功范围内连续可调、产生谐波小、易于维护、成本低等优点，在电力系统中主要起调相、调压、提高输电容量、改善静态和动态稳定性、抑制振荡等作用；在工业企业中可以改善电压质量(谐波、电压波动和闪变)，提高产品质量和数量，在节能增效上有明显作用。
[0003]动态响应时间是MCR型SVC装置功能特性的一个重要的技术指标。由于实际系统的短路容量和应用负荷背景不同，接入系统运行的MCR型SVC装置的响应时间测试困难，目前阶段均采用在实验室用标准信号测试，对响应时间测试的精度和实际运行值有很大差异。目前还未见有接线简单、分析精度高、时间分辨率高的适用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置及方法。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供适用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置及方法。应用本方法可以实现对实际运行的MCR型SVC装置的动态响应时间快速准确的测量，并对MCR型SVC装置的性能进行科学准确的评价。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0006]用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置包括电压信号处理电路、电流信号处理电路、前置信号调理电路、数据采集卡、处理单元模块，电压信号处理电路和电流信号处理电路的输出信号分别输入前置信号调理电路，前置信号调理电路的输出信号接入数据采集卡，数据采集卡的输出信号接入处理单元模块。数据采集卡为PCMCIA数据采集卡，数据采集卡的采样率为200K/S。处理单元模块为运行有数据分析程序的电脑。
[0007]前置信号调理电路包括强电和弱电光耦隔离单元和抗混叠滤波单元，强电和弱电光耦隔离单元的输出信号输入抗混叠滤波单元，抗混叠滤波单元的输出信号接入电压电流信号变换单元。
[0008]用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量方法包括如下步骤:
[0009]步骤一、布置测试MCR型SVC装置响应时间的测量点；
[0010]步骤二、对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流的同步测量，测量数据通过前置信号调理电路和高速数字采集卡完成模拟量和数字量的转化；
[0011]步骤三、通过标准信号源产生标准的电压信号和电流信号，对测量装置硬件电路和采集卡产生的非同步采样误差进行同步性修正；[0012]步骤四、运用快速离散傅立叶变换算法，完成对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号的256点傅立叶变换，得到母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号的基波幅值和相位；
[0013]步骤五、完成对总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号基波功率的计算，对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号进行每周波256点傅立叶变换得到基波电压和电流的幅值与相位，分别计算总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号有功功率与无功功率；
[0014]步骤六、完成MCR型SVC装置动态响应时间τ的测量，利用功率测量与计算得到总进线无功功率、无功波动负荷馈线无功功率和MCR馈线无功功率数据进行时标对标，分析总进线无功功率和MCR馈线无功功率变化趋势，测量出MCR型SVC装置的响应时间。
[0015]所述的步骤六包括以下步骤:步骤一、确定无功波动负荷切除时刻为t=0时刻；步骤二、确定过度过程，该过程为总进线无功功率下降为无功波动负荷切除时刻的无功功率的10%，即Qj( τ ) = 10% XQ ;MCR馈线的无功功率上升到满容量无功功率的90%时刻，即Qmck(T) = 90% XQ;步骤三、确定功率计算点n，并计算MCR型SVC装置动态响应时间τ=nXTs = ηX78.125微秒，其中Ts为采样间隔。所述对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流进行FFT变换的公式为:
【权利要求】
1.一种用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量装置，其特征在于:该装置包括电压信号处理电路、电流信号处理电路、前置信号调理电路、数据采集卡、处理单元模块，电压信号处理电路和电流信号处理电路的输出信号分别输入前置信号调理电路，前置信号调理电路的输出信号接入数据采集卡，数据采集卡的输出信号接入处理单元模块。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的前置信号调理电路包括强电和弱电光耦隔离单元和抗混叠滤波单元，强电和弱电光耦隔离单元的输出信号输入抗混叠滤波单元，抗混叠滤波单元的输出信号接入电压电流信号变换单元。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的数据采集卡为PCMCIA数据采集卡，数据采集卡的采样率为200K/S。
4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于:所述的处理单元模块为运行有数据分析程序的电脑。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的用于MCR型SVC装置动态响应时间的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤一、布置测试MCR型SVC装置响应时间的测量点； 步骤二、对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流的同步测量，测量数据通过前置信号调理电路和高速数字采集卡完成模拟量和数字量的转化； 步骤三、通过标准信号源产生标准的电压信号和电流信号，对测量装置硬件电路和采集卡产生的非同步采样误差进行同步性修正； 步骤四、运用快速离散傅立叶变换算法，完成对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号的256点傅立叶变换，得到母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号的基波幅值和相位； 步骤五、完成对总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号基波功率的计算，对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号进行每周波256点傅立叶变换得到基波电压和电流的幅值与相位，分别计算总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号有功功率与无功功率； 步骤六、完成MCR型SVC装置动态响应时间τ的测量，利用功率测量与计算得到总进线无功功率、无功波动负荷馈线无功功率和MCR馈线无功功率数据进行时标对标，分析总进线无功功率和MCR馈线无功功率变化趋势，测量出MCR型SVC装置的响应时间。
6.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于:所述的步骤六包括以下步骤: 步骤一、确定无功波动负荷切除时刻为t=0时刻； 步骤二、确定过度过程，该过程为总进线无功功率下降为无功波动负荷切除时刻的无功功率的10%，即Qj( τ ) = 10% XQ ;MCR馈线的无功功率上升到满容量无功功率的90%时刻，即 Qmcr") = 90% XQ; 步骤三、确定功率计算点n，并计算MCR型SVC装置动态响应时间τ = nXTs =ηX78.125微秒，其中Ts为采样间隔。
7.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于:所述对母线电压、总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流进行FFT变换的公式为:
8.根据权利要求5所述的测量方法，其特征在于:所述对总进线电流、无功波动负荷馈线电流和MCR馈线电流信号有功功率与无功功率的计算，计算间隔为78.125微秒，计算公式为:
【文档编号】G01R31/00GK103513133SQ201310449599
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】苏国友, 朱明星, 包自力, 李怀迁, 丁毅, 冯文雄 申请人:马钢(集团)控股有限公司, 马鞍山钢铁股份有限公司