三相电网谐波阻抗测量方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统领域，特别是涉及一种三相电网谐波阻抗测量方法。
【背景技术】
[0002] 由于电力电子技术在电气设备中的广泛应用以及其它非线性负荷的不断增加，配 电网络中的谐波污染问题也变得日益严重，已危及电力网和用电设备自身的安全和经济运 行。为此，谐波问题的分析和综合治理已成为国内外广泛关注的课题。谐波源探测问题是谐 波分析的一个重要分支。谐波源探测就是找出电力网中对电网谐波贡献较大的谐波源一一 主谐波源，从而实现对该谐波源的抑制、补偿。谐波源探测的主要数据来源于电网公共耦合 点的电压和电流，通过与公共耦合点处测量得到的系统谐波阻抗进行比较分析。因而系统 谐波阻抗的准确测量成为系统主谐波源准确识别的基础。
[0003] 目前已经有很多方法用于谐波阻抗的测量。包括利用网络存在的谐波源测量系统 的谐波阻抗，以及测量谐波阻抗的频谱分析法等。其中最为常见的方法是向系统加入干扰。 目前基于干扰的阻抗测量的方法可以分成两类:基于瞬态的方法和基于稳态的方法。基于 瞬态的方法是向系统加入瞬态干扰，从而在瞬态的电压和电流中提取随频率变化的谐波阻 抗，这种方法需要高速的数据采集系统，费用较高，一般不采用。基于稳态的方法是用干扰 前后的稳态波形，干扰通过外加干扰源或开合某一支路产生。这种方法费用相对较低，也可 测量所需的谐波阻抗。但这些方法一方面无法获知各次系统的谐波阻抗，另一方面也达不 到随时获取系统谐波阻抗的效果。
[0004] 另外，实际的电力系统都是三相的，而且是不完全对称的，因此大多数情况下注入 的谐波电流也远不是对称的，通过单相的测量就得不到系统正确的阻抗。因此，在测量三相 的谐波阻抗的时候三相的谐波电压和谐波电流都是需要测量的。而且，对于不同次数的谐 波，其占主导的序分量是各不相同的。例如，5次谐波就是负序分量占主导而正序分量比较 小。因此，在测定各次谐波的阻抗时，还应该用对称分量法求出各次谐波下所对应的正序、 负序和零序阻抗，这不仅有助于分析和解决系统的谐波和三相不平衡问题，还有助于满足 现代电力系统对电能质量的检测和控制要求。
【发明内容】
[0005] 基于此，本申请提出一种三相电网谐波阻抗测量方法，其能够较精确地测量出各 次谐波下的正序、负序和零序谐波阻抗。
[0006] 一种三相电网谐波阻抗测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 在电网中选取并网点；
[0008] 获取所述并网点的a、b、c三相的每相的电网电压；
[0009] 提取所需的第h次a、b、c三相的序谐波电压，h为正整数；
[0010 ]向电网中注入a、b、c三相的序谐波电流；
[0011]获取注入序谐波电流后的并网点的三相的序谐波电压和实际的三相的序谐波电 流；
[0012] 根据谐波阻抗计算公式计算得到第h次谐波的a、b、c三相的序谐波阻抗。
[0013] 在其中一个实施例中，所述向电网中注入a、b、c三相的序谐波电流的步骤中，所述 序谐波电流是由谐波电流发生器产生的。
[0014] 在其中一个实施例中，所述根据谐波阻抗计算公式计算得到第h次谐波的a、b、c三 相的序谐波阻抗的步骤中，所述计算得到的第h次谐波的序谐波阻抗包括正序谐波阻抗、负 序谐波阻抗和零序谐波阻抗。
[0015] 在其中一个实施例中，所述根据谐波阻抗计算公式计算得到第h次谐波的a、b、c三 相的序谐波阻抗的步骤中，所述谐波阻抗计算公式为：
[0016]
[0017] 其中，Zsah Zsbh Zsch表示a、b、c三相h次谐波的序阻抗，Uah Ubh Uch表示a、b、c三相测 量电压的h次谐波电压分量的序分量，Usah Usbh Usch表不a、b、c三相电网电压的h次谐波电压 分量的序分量，iah ibh kh表示a、b、c三相电流的序分量。
[0018] 上述三相电网谐波阻抗测量方法通过使用三相谐波电流发生器向系统依次注入 各次谐波的正序、负序和零序分量，能够较精确地测量出三相系统的各次谐波电压和谐波 电流的正序、负序和零序分量，从而能较精确地计算出各次谐波下的正序、负序和零序谐波 阻抗。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明的三相电网谐波阻抗测量方法测量流程图；
[0020] 图2为图1所示三相电网谐波阻抗测量方法的线路连接图；
[0021] 图3为图1所示三相电网谐波阻抗测量方法的电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]请参考图1，本申请提供一种三相电网谐波阻抗测量方法。该三相电网谐波阻抗测 量方法包括以下步骤：
[0023] 步骤S110,在电网中选取并网点。
[0024] 步骤S120,获取并网点的a、b、c三相的每相的电网电压。
[0025]步骤S130,提取所需的第h次a、b、c三相的序谐波电压，h为正整数。
[0026]步骤S140，向电网中注入a、b、c三相的序谐波电流。其中，序谐波电流是由谐波电 流发生器产生的。
[0027]步骤S150，获取注入序谐波电流后的并网点的三相的序谐波电压和实际的三相的 序谐波电流。
[0028]步骤S160,根据谐波阻抗计算公式计算得到第h次谐波的a、b、c三相的序谐波阻 抗。该步骤S160计算得到的第h次谐波的序谐波阻抗包括正序谐波阻抗、负序谐波阻抗和零 序谐波阻抗。谐波阻抗计算公式为：
[0029]
[0030] 其中，Zsah Zsbh Zsch表示a、b、c三相h次谐波的序阻抗，Uah Ubh Uch表示a、b、c三相测 量电压的h次谐波电压分量的序分量，Usah Usbh Usch表不a、b、c三相电网电压的h次谐波电压 分量的序分量，iah ibh kh表示a、b、c三相电流的序分量。
[0031] 请参考图2和图3,下面将以三相正序谐波阻抗的测量为例介绍一下该三相电网谐 波阻抗测量方法。
[0032]首先，选取a、b、c三相电网系统的G1、G2、G3点作为并网点。
[0033] 在并网点装上精确测量系统，但先不安装谐波电流发生器。此时，电路断开，可以 通过精确测量系统测量得到的是a、b、c三相电网电压u sa、usb、usc；，精确测量系统做傅里叶和 对称分量法分解后，人为设置只提取所需的第h次a、b、c三相正序谐波电压u sah(i)、usbh(i)、 Usch⑴。精确测量系统能够测量出线路某一点的电压和电流信号，并且能够做傅里叶和对称 分量法分解，按照人为设置提取所需要的h次正序、负序和零序谐波电压和谐波电流。
[0034] 然后，在并网点装上谐波电流发生器，并人为设置谐波电流的频率为基波的h倍， 同时设置只产生a、b、c三相正序的谐波电流。此时，谐波电流发生器能够根 据指令的要求，发出频率为wh的三相正序谐波电流iah⑴ibh⑴i ch⑴。其中，谐波电流发生 器能够人为设置注入谐波的频率，向系统注入各次谐波电流，并且能够独立地发出某一次 谐波下的正序、负序和零序谐波电流，可看作三相电流源。
[0035]接着，精确测量系统此时按人为设置只提取得到并网点的三相正序谐波电压为 11此(1)、11此(1)、11邮)和实际的三相正序谐波电流：^(1)：[此(1)：^(1)。
[0036] 将测量所得到的数据输入到谐波阻抗计算器，则谐波阻抗计算器会按照谐波阻抗 计算公式计算出对应第h次谐波的三相正序谐波阻抗Zsah⑴、Zsbh⑴、Zsch⑴。其中，谐波阻抗 计算器能够根据某一次谐波电压和谐波电流的数据，根据谐波阻抗计算公式计算出对应该 次谐波下的序、负序和零序谐波阳抗》对应干二相序谐波阳抗的计筧公式为：
[0037]
瓦甲，Zsah(i) Zsbh(i) Zsch(i)衣不a、b、c二谐汲的止斤阻沉，uah(i) Ubh(i) uch(i) 表示a、b、c三相测量电压的h次谐波电压分量的正序分量，usah(i) usbh(i) usch(i)表示a、b、c三 相电网电压的h次谐波电压分量的正序分量，iah(i) ibh(i) ich(i)表不a、b、c三相电流的正序 分量。
[0039]依次调整h的值，就能得到相对应的h次阻抗。比如将h的值设为2-50次变化，就能 计算出对应的2-50次三相正序谐波阻抗Zsah(i)、Zsbh(i)、Zsch(i)。
[0040]本领域技术人员可以根据上述方法，经过简单的变化很容易的测量得到三相负序 谐波阻抗荷三相零序谐波阻抗。另外，该三相电网谐波阻抗测量方法不仅适应于高压电网 系统，也适应于低压电网系统。所以，这些都适应于该三相电网谐波阻抗测量方法进行测 量。
[0041] 下面将介绍一下该三相电网谐波阻抗测量方法的测试原理。
[0042] 本发明中，电力系统