输电线主谐波源方向指示仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力系统谐波分析技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着科学技术和国民经济的快速发展，大量非线性负载和新能源发电设备接入电 网，电力系统的电能质量形势越来越严峻，运其中，谐波污染是最为突出的问题之一。
[0003] 为此，电力系统已经越来越多地采用谐波监测装置、谐波治理装置等现代手段提 高电能质量，但谐波源准确定位仍然是一个国际性的难题。不准确定位谐波源一一污染责 任就不能正确划分，不准确定位谐波源一一治理方案就难W有的放矢。
[0004] 电力工程中确定主谐波源最常用的方法是'谐波有功功率方向法'，2003年 WilsunXu,和XianLiu在他们的著名论文"AnInvestigationontheValidityof Power-DirectionMethodforHarmonicSourceDeterminationIEEETRANSACTIONSON POWERDELIVERY,VOL. 18，NO. 1，JANUARY2003)中已经论证了 ：谐波有功功率方向不 能代表主谐波源的方向。
[0005] 由于谐波有功功率不能代表主谐波源的方向，本发明提出一种输电线主谐波源方 向指示仪，专口用于在线实时指示输电线主谐波的方向。传统的谐波有功功率方向法只靠 公共连接点（PCC)的谐波有功功率确定主谐波源方向，输电线主谐波源方向指示仪依据输 电线两端的谐波有功功率和无功功率一一共4个功率值确定主谐波源方向，输电线主谐波 源方向指示仪对电力系统的谐波分析无疑非常有用。
【发明内容】
[0006] 本发明提出一种能克服已有技术缺陷的输电线主谐波源方向指示仪。
[0007] 本发明包括一个用于测量输电线供电侧的谐波用功功率和无功功率的主机和一 个用于测量输电线用户侧的谐波用功功率和无功功率的辅机，在主机和辅机之间通过数据 通讯连接。
[0008] 所述主机包括供电侧电压互感器、供电侧电流互感器、供电侧模数转换模块、供电 侦鹏波功率测量模块、供电侧谐波等效阻抗测量模块、谐波传播方向识别模块、谐波方向指 示仪和第一数据接口模块；输电线供电侧的模拟电压和模拟电流分别通过供电侧电压互感 器和供电侧电流互感器连接在供电侧模数转换模块的输入端；供电侧模数转换模块的一个 输出端通过供电侧的谐波等效阻抗测量模块连接在供电侧谐波传播方向识别模块的一个 输入端；供电侧谐波功率测量模块一端连接供电侧模数转换模块，另一端通过谐波传播方 向识别模块连接在谐波方向指示仪的信号输入端，所述第一数据接口模块与谐波传播方向 识别模块连接。
[0009] 所述辅机包括用户侧电压互感器、用户侧电流互感器、用户侧模数转换模块、用户 侧谐波功率测量模块、用户侧谐波等效阻抗测量模块和第二数据接口模块；输电线用户侧 的模拟电压和模拟电流分别通过用户侧电压互感器和用户侧电流互感器连接在用户侧模 数转换模块的输入端；用户侧模数转换模块的一个输出端通过用户侧的谐波等效阻抗测量 模块与第二数据接口模块连接；用户侧谐波功率测量模块一端连接用户侧模数转换模块， 另一端与第二数据接口模块连接；所述第二数据接口模块和第一数据接口模块之间通过数 据通讯连接。
[0010] 本发明的主机用于测量输电线供电侧（即近端）的谐波用功功率和无功功率，而辅 机则用于测量输电线用户侧（即远端）的谐波用功功率和无功功率，主机和辅机之间可W采 用无线（GPRS)或W太网进行数据通讯。
[0011] 主机的输入信号是近端的模拟电压和模拟电流Λ和/分别经电压互感器 尸71和电流互感器C71送到模数转换模块ADC1的输入端，ADC1将模拟信号转化为数字信 号。ADC1的输出送到谐波功率测量模块HPQ1，HPQ1利用数字电压信号和数字电流信号计 算出近端的各次谐波有功功率和无功功率，HPQ1的输出送到谐波传播方向识别模块皿I， 同时送到谐波传播方向识别模块皿I的还有各次谐波等效阻抗测量。
[001引辅机的输入信号是远端的模拟电压U2和模拟电流ΛU2和/分别经电压互感器 尸72和电流互感器C72送到模数转换模块ADC2的输入端，ADC2将模拟电压信号转化为数字 信号。ADC2的输出送到谐波功率测量模块HPQ2,HPQ2利用数字电压信号和数字电流信号 计算出远端的各次谐波有功功率和无功功率，HPQ2的输出送到数据通信模块CM2,CM2将远 端的各次谐波有功功率、谐波无功功率和谐波等效阻抗送到主机的数据通信模块CM1。
[0013] 本发明主机的谐波传播方向识别模块皿I根据近端的各次谐波有功功率和无功 功率、远端的各次谐波有功功率和无功功率、近端各次谐波等效阻抗、远端各次谐波等效阻 抗按特定方法识别谐波传播方向，谐波传播方向由谐波方向指示器实时显示。谐波传播方 向识别模块皿I识别谐波方向的方法如下： 从近端向供电侧看是一个有源（站欠谐波源）二端网络，设其站欠谐波等效阻抗为
从近端向用户侧看也是一个有源（站欠谐波源）二端网络，设其站欠谐 波等效阻抗为
[0014] 从远端向供电侧看是一个有源（站欠谐波源）二端网络，设其站欠谐波等效阻抗为
从近端向用户侧看也是一个有源（站欠谐波源）二端网络，设其站欠 谐波等效阻抗为；
[0015] 运些谐波阻抗值可W按电力系统的常规方法预先计算出来一-存储在存储器中， 也可W通过在线辨识得到(具体方法可参见有关技术文献，本处不复寶述)。
[0016]设近端测得的站欠谐波功率为
远端测得的站欠谐波功率为
计算主谐波源方向指数。
[0017] 谐波传播方向识别模块皿I根据近端测量到的站欠谐波有功功率（與）和站欠谐 波无功功率（巧）、远端测量到的A次谐波有功功率（濃ο和A次谐波无功功率（结）计算出 站欠谐波方向指数去方法是：:
其中，
是一组系数，
Γ 运用电路基本原理可W证明：如果4〉0则站欠主谐波源位于供电侧，如果4< 0则A次主谐波源位于用户侧，如果4 = 0则供电侧和用户侧的站欠谐波源难分主次。谐波方向 指示