专利名称：低压无功补偿中的谐波超标保护方法
技术领域：
本发明涉及一种谐波超标判定保护方法，特别是低压无功补偿中的谐波超标保护方法。
背景技术：
随着电力电子装置的应用日益广泛，电力电子装置成为最大的谐波源。因此在加装无功补偿装置时应考虑电网中谐波和电容器的相互影响。(一)、谐波对并联电容器的直接影响谐波电流迭加在电容器基波电流上，使电容器电流有效值增大，温升增高，甚至引起过热而降低电容器的使用寿命或使电容器损坏。谐波电压迭加在电容器基波电压上，不仅使电压有效值增大，并可能使电压峰值大大增加，使电容器运行中发生局部放电不能熄灭，这往往是使电容器损坏的一个主要原因。(二)、电容器对谐波的放大电容器将谐波电流放大，不仅危害电容器本身，而且会危及电网中的电气设备，严重时会造成电气设备损坏，甚至破坏电网的正常运行。因此，在使用无功补偿装置时要考虑电网在谐波严重时切除补偿电容，实行谐波超标保护。
目前在低压无功补偿装置中有利用傅里叶变换程序进行测试分析高次谐波的频谱和相角谱，防止设备遭受谐波影响而损坏。利用该方法判断谐波超标，必须采用硬件或软件滤波，导致系统结构复杂，同时傅里叶变换算法复杂，响应速度慢，实时性差，还是会导致设备损坏。
发明内容
本发明提供一种低压无功补偿中的谐波超标保护方法，它算法简单，实时性强，可靠性好，能有效保护设备的安全。
本发明采用如下技术方案一种低压无功补偿中的谐波超标保护方法，它包括如下步骤(1)确定采样角度αi，采集相电压的瞬时值Ui，计算出Umax＝Ui/sinαi的值；确定下一个采样角度αi+1，根据Ui+1(计算)＝Umax/sinαi+1计算出Ui+1(计算)的值；采集采样角度为αi+1时的相电压的瞬时值Ui+1(测量)，将Ui+1(测量)与Ui+1(计算)的值进行比较；(2)重复步骤(1)，将检测得的下一个相电压的瞬时值Ui+1(测量)与计算得的Ui+1(计算)相比较；
(3)在一个波形周期内，统计出Ui+1(测量)与Ui+1(计算)有偏差的采样点数据，当有偏差的采样点数达到限定值时，则判断为谐波超标，发出谐波畸变率超标报警信号。
在本发明中所采集的数据点Ui+1越多，则谐波超标判断越准确。
根据数学中三角函数的定义，可以知道三角函数是以角为自变量，以比值为函数值的函数，由于角的集合与实数集之间可以建立一一对应关系，三角函数可以看成以实数为自变量的函数。正弦波是与单位圆有关的有向线段，利用三角函数和单位圆原理可以作正弦波形图。根据上述原理，如果有谐波发生，波形畸变则Ui+1(测量)与Ui+1(计算)就会有偏差，当有偏差的数据点达到用户确定的限定值时，就确定为谐波超标。由此确定了本发明谐波超标的判断算法，该算法简单易行，无需硬件元件的配合，因此硬件电路结构简单。由于算法简单，系统能实时计算，响应速度快，确保设备的安全，可靠性好。采用本技术方案后，当谐波总畸变率超标，实现谐波越界报警，并自动切除电容闭锁输出回路，达到自我保护及不放大谐波的作用。
图1为本发明的算法原理2为本发明实施例的结构框3为本发明实施例的软件流程图具体实施方式
根据图1所示，正弦波是与单位圆有关的有向线段，利用三角函数和单位圆原理可以作正弦波形图。因此如果是纯净的正弦交流电，应该符合这样的关系式u1sinα1=u2sinα2=------=unsinαn]]>根据这个关系式我们将采集到的Ui+1(测量)与Ui+1(计算)值进行比较，当有偏差的数据点达到用户确定的限定值时，就认为波形发生畸变，就是所谓的谐波超标。
根据图2和图3所示，低压无功补偿中的谐波超标保护是通过以下系统来实现的数据采样电路，电压变换器，多路开关，运算放大器，A/D转换电路，微处理器、闭锁报警部分。数据采样电路用于采集A、B、C三相电压信号并将其输出，电压变换器将高压信号变成弱电信号，经多路开关依次选通，送到运算放大器放大成所需信号，通过高速A/D转换电路把采集到的模拟量转化为数字量，将采集到的三相电压的瞬时值数据送入微处理器的数据存储器。系统运行后，计算采样角度αi，采集电压的瞬时值Ui，计算Umax＝Ui/sinαi；确定下一个采样角度αi+1，根据Ui+1(计算)＝Umax/sinαi+1计算出Ui+1(计算)的值；采集采样角度为αi+1时的相电压的瞬时值Ui+1(测量)，将Ui+1(测量)与Ui+1(计算)的值进行比较；重复上述步骤，将检测得的下一个相电压的瞬时值Ui+1(测量)与计算得的Ui+1(计算)相比较；在一个正弦波周期内，统计出Ui+1(测量)与Ui+1(计算)有偏差的采样点数据，当有偏差的采样点数据达到限定值时，则判断为谐波超标，发出谐波畸变率超标报警信号，同时切除电容闭锁输出回路，达到自我保护及不放大谐波的作用。上述限定值由用户确定，限定值越大，所需采集的数据点Ui+1越多，则谐波超标判断越准确。
权利要求
1.一种低压无功补偿中的谐波超标保护方法，它包括如下步骤(1)确定采样角度αi，采集相电压的瞬时值Ui，计算出Umax＝Ui/sinαi的值；确定下一个采样角度αi+1，根据Ui+1(计算)＝Umax/sinαi+1计算出Ui+1(计算)的值；采集采样角度为αi+1时的相电压的瞬时值Ui+1(测量)，将Ui+1(测量)与Ui+1(计算)的值进行比较；(2)重复步骤(1)，将检测得的下一个相电压的瞬时值Ui+1(测量)与计算得的Ui+1(计算)相比较；(3)在一个波形周期内，统计出Ui+1(测量)与Ui+1(计算)有偏差的采样点数据，当有偏差的采样点数达到限定值时，则判断为谐波超标，发出谐波畸变率超标报警信号。
2.根据权利要求1所述的谐波超标保护方法，其特征在于所采集的数据点Ui+1越多，则谐波超标判断越准确。
全文摘要
本发明公开了一种低压无功补偿中的谐波超标保护方法，它包括如下步骤(1)确定采样角度α
文档编号H02J3/18GK1571238SQ20041001478
公开日2005年1月26日 申请日期2004年4月29日 优先权日2004年4月29日
发明者许杏桃 申请人:江苏省电力公司泰州供电公司, 泰州苏源集团科电有限公司