电能质量监测装置的谐波源定位方法和电能质量监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种电能质量监测装置的谐波源定位 方法、用于谐波源定位的电能质量监测装置。
【背景技术】
[0002] 随着大量电力电子装置等非线性元件的应用，电力系统中的谐波污染问题日益严 重。谐波会导致供电电压的波形畸变，并存在发生谐振的危险，致使电网出现大范围、大幅 度的过电压和过电流问题。因此有效控制电网中的谐波水平是亟待解决的问题，而准确合 理地定位谐波源是有效治理谐波的重要前提。
[0003]目前，诸多电力企业相继建设了电能质量监测装置。现有的电能质量监测装置可 实时、定时监测现场设备的各电参量及开关量状态，包括三相电压、电流、功率、功率因数、 频率、谐波、不平衡度、电流K系数、电流波形因子、电压波峰系数、电能、温度、开关位置、设 备运行状态等，由此可得出各关键节点电能质量的变化情况。但在实施中，还存在以下不足 之处：
[0004] 在含有多个谐波源的配电网中，公共耦合点（PCC)处的谐波畸变电压往往是由多 个谐波源共同作用产生的。目前电能质量监测装置仅能得到电能质量的监测数据，只是进 行电能质量分析。在含有多个谐波源的配电系统中，当发生由谐波引起的电能质量问题时， 电能质量监测装置无法准确识别"问题"谐波源。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种电能质量监测装置的谐波源定位方法和 电能质量监测装置，能够使电能质量监测装置准确定位多谐波源。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0007] -种电能质量监测装置的谐波源定位方法，包括步骤：
[0008] 采集电网中的实时信号；
[0009] 根据预设算法对所述实时信号进行谐波分析；
[0010] 根据谐波分析的数据以及网络的拓扑结构确定第一量测节点；
[0011] 根据第一量测节点稀疏表示各节点的谐波注入电流；
[0012] 根据各节点的谐波注入电流确定第二量测节点；
[0013] 根据第二量测节点稀疏表示各节点的谐波注入电流，得到各谐波源所在的节点。
[0014] 一种用于谐波源定位的电能质量监测装置，包括：
[0015] 信号采集模块，用于采集电网中的实时信号；
[0016] 谐波分析模块，用于根据预设算法对所述实时信号进行谐波分析；
[0017] 第一量测节点确定模块，用于根据谐波分析的数据以及网络的拓扑结构确定第一 量测节点；
[0018] 谐波注入电流确定模块，用于根据第一量测节点稀疏表示各节点的谐波注入电 流；
[0019] 第一量测节点确定模块，用于根据各节点的谐波注入电流确定第二量测节点；
[0020] 各谐波源定位模块，用于根据第二量测节点稀疏表示各节点的谐波注入电流，得 到各谐波源所在的节点。
[0021] 本发明电能质量监测装置的谐波源定位方法和电能质量监测装置，为了排除非谐 波源干扰电流的影响，采用2次稀疏表示法来对多谐波源进行定位：通过初次的稀疏表示 法得到谐波源电流估计结果，缩小谐波源的嫌疑区域；然后根据初次的谐波源电流估计结 果进行量测节点的相应调整，进行二次稀疏表示，从而根据第二次稀疏表示的各个节点的 谐波电流大小得到多谐波源的准确位置。本发明在电能质量监测装置中运用基于改进稀疏 表示法的谐波源定位算法，从而实现多谐波源的精准定位，为供电公司划分各谐波源谐波 责任和采用经济手段惩罚谐波问题提供的充分的理论基础以及数据支持。
【附图说明】
[0022] 图1为本发明电能质量监测装置的谐波源定位方法实施例的流程示意图；
[0023] 图2为本发明用于谐波源定位的电能质量监测装置实施例的结构示意图；
[0024] 图3为本发明信号采集模块实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025] 为了更好的理解本发明要解决的技术问题、采取的技术方案以及达到的技术效 果，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细描述。
[0026] 如图1所示，一种电能质量监测装置的谐波源定位方法，包括步骤：
[0027] S110、采集电网中的实时信号；
[0028] S120、根据预设算法对所述实时信号进行谐波分析；
[0029] S130、根据谐波分析的数据以及网络的拓扑结构确定第一量测节点；
[0030] S140、根据第一量测节点稀疏表示各节点的谐波注入电流；
[0031] S150、根据各节点的谐波注入电流确定第二量测节点；
[0032] S160、根据第二量测节点稀疏表示各节点的谐波注入电流，得到各谐波源所在的 节点。
[0033] 为了为电能质量监测装置的多谐波源的定位提供准确的数据来源，本发明可以对 一个变电站下的所有监测回路进行同时监测，确保各个通道的采集时钟同步性。所以，在一 个实施例中，步骤Sl 10可以包括：
[0034] S1101、通过电压和电流传感器将采集的电压电流转换成电压信号；
[0035] S1102、将电压信号通过增益可编程仪用放大器进行放大；
[0036] S1103、将放大后的电压信号通过锁相环同步采样电路进行同步采样；
[0037] S1104、将同步采样后的电压信号通过抗混叠滤波器进行滤波；
[0038] S1105、将滤波后的电压信号通过多通道A/D转换电路进行模数转换；
[0039] S1106、将模数转换后的电压信号通过DSP芯片进行实时数据采集。
[0040] 通过电压和电流传感器将采集的电压电流转换成电压信号，转换后的电压信号幅 值较小，峰值约为40mV(毫伏），不便于测量，因此需要通过增益可编程仪用放大器对电压 信号进行放大。目前市场上大部分仪用放大器的共模抑制比在200Hz(赫兹）处就开始衰 减，不能满足本发明监测装置的设计要求，所以，本发明采用增益可编程仪用放大器，例如 增益可编程高性能仪用放大器AD8221等。可编程仪用放大器可以提供工业上较高的共模 抑制比。例如，当增益为1时，AD8221能够在各级保持最小80dB (分贝）的共模抑制比，直 至频率达到IOkHz (千赫兹），因而它能很好的抑制宽带干扰和线性失真。
[0041] 在电网谐波测量中，由于电网频率的变化，若采样频率固定，则会造成非整周期采 样，从而引起频谱泄漏，带来测量的附加误差。因此，进行同步采样是准确测量实时信号的 关键。同步采样就是将信号的一个周期或多个周期进行均匀离散，在每一离散点处取其信 号的瞬时值。在电力系统测量中，除了要知道每路信号值大小外，还要知道每路信号之间的 相位关系，这就要求采用同步采样技术来获得准确的信息。
[0042] 本发明采用锁相环同步采样电路进行同步采样，锁相环同步采样电路可以采用现 有技术中已有的电路实现。在一个实施例中，所述锁相环同步采样电路可以包括集成锁相 环芯片和计数器。集成锁相环芯片可以选用广泛应用的通用性集成锁相环芯片CD4046等， 计数器可以采用12级二进制计数器（分频器）⑶4040。
[0043] 为防止混叠现象，同步采样后的电压信号需经过抗混叠滤波器，