专利名称：基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法
技术领域：
本发明涉及一种基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法。
技术背景
大到系统故障或重负荷切换，小到电力负荷的变化，这些事件都会给电力系统造 成扰动。扰动可以从扰动源顺着电网传播到很远的地方，进而影响到很大区域范围内的电 力用户。过去的研究工作主要通过开发协议和系统，通过测量扰动来对扰动进行诊断。很 少有关于扰动源定位方面的工作被报道出来。随着电力行业的重组，电力公司越来越倾向 于量化电能质量方面的责任，而扰动是电力系统最为关心的电能质量问题之一。因此，研究 扰动源的定位方法近年来日益受到关注。尽管许多学者从事该方面的研究，但至今为止仍 然没有一种可靠且技术健全的扰动源定位方法。
目前有学者提出利用扰动能量和扰动功率的最初峰值来确定扰动源的方向。该方 法基于对扰动现象的直观理解，缺乏理论上的支持。因此，难以对该方法的有效性和局限 性进行评估。相关文献可见 “A. C. Parsons，W. Μ. Grady, E J. Powers, and J. C. Soward, "A direction finder for power quality disturbances based upon disturbance power and energy,，，IEEE Trans. Power Delivery, vol. 15, no. 3, pp. 1081-1086, Jul. 2000. ”。
还有文献提出通过观察发现电压和电流比值曲线的斜率根据扰动源的位置呈现 相反的符号，进而提出通过观察上述斜率的符号来确定扰动源的位置。这仍然是一种基于 经验的方法，难以评估其适用范围。相关文献可见“C. Li，T. Tayjasanant, and W. Xu, "A method forvoltage sag source detection by investigating slope of the system trajectory,，，Proc. Inst. Elect. Eng. , vol. 150, no. 3, pp. 367-372, May 2003. ”。
经过研究发现，方向继电器中使用的增量阻抗概念非常适用于扰动源的检测。当 故障发生于电网的不同位置时，基于某一测量点检测到的电压、电流增量计算出的估计阻 抗将位于阻抗平面的不同象限。根据这一特点就可判断出扰动源的位置。发明内容
本发明的目的就是为解决上述问题，提出了一种基于高次谐波等效阻抗特性的电 力系统扰动源定位方法，它利用扰动来估计系统非扰动源侧的五次谐波负序阻抗，该阻抗 在阻抗平面图中所处的位置能够反映扰动发生的位置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法，在供电系统和用户 侧的分界点处设置扰动源监测器，扰动源监测器在M点捕捉含有扰动的电压、电流波形，以 用来判断扰动是来自上游还是下游；其中供电系统侧为上游，用户侧为下游；一旦在检测 点测量到了一个扰动发生，计算等效阻抗\ AV Vd u r -nVg
其中(Vpre，Ipre)和(Vduring，Iduring)分别是扰动发生前和扰动发生时在测量点M点 测量到的五次谐波负序电压和电流；
如果4落在阻抗平面图的第一象限，则判定扰动源位于供电系统侧；
如果&落在阻抗平面图的第三象限，则判定扰动源位于用户侧。
所述扰动源监测器对扰动发生前后采集到的电压、电流数据在每个周波内分别进 行傅立叶分解，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电压与扰动发生前某一周波的五次 谐波负序电压相减得到Δν，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电流与扰动发生前某 一周波的五次谐波负序电流相减得到ΔΙ，用Δ V除以Δ I得到等效阻抗Ze。
所述扰动源监测器为电能质量表或数字电表。
本发明的有益效果是无论对于中性点不接地系统还是谐振接地系统，一旦有扰 动发生，仅通过对供电系统与用户间某一点采集到的电压和电流数据进行简单分析，就可 以准确判断出扰动源发生的位置。如果因为某一扰动源在电网中传播给电力系统或用户造 成损失，本专利中的研究成果能够为产生该扰动源责任方的判定提供依据。
图1为本发明所述扰动源定位方法实施图2为本发明所述扰动源定位判据阻抗平面图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
扰动源定位问题可用图1所示说明图来描述。扰动源监测器在M点捕捉含有扰动 的电压、电流波形，以用来判断扰动是来自上游还是下游。具体实施时，M点位于供电系统 和用户的分界点处。
本发明的基本步骤如下
1) 一旦在检测点测量到了一个扰动发生，计算等效阻抗&
权利要求
1.一种基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法，其特征是，在供电系 统和用户侧的分界点处设置扰动源监测器，扰动源监测器在M点捕捉含有扰动的电压、电 流波形，以用来判断扰动是来自上游还是下游；其中供电系统侧为上游，用户侧为下游；一 旦在检测点测量到了一个扰动发生，计算等效阻抗Ze
2.如权利要求1所述的基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法，其特 征是，所述扰动源监测器对扰动发生前后采集到的电压、电流数据在每个周波内分别进行 傅立叶分解，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电压与扰动发生前某一周波的五次谐 波负序电压相减得到Δν，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电流与扰动发生前某一 周波的五次谐波负序电流相减得到ΔΙ，用Δ V除以Δ I得到等效阻抗&。
3.如权利要求1或2所述的基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法， 其特征是，所述扰动源监测器为电能质量表或数字电表。
全文摘要
本发明涉及一种基于高次谐波等效阻抗特性的电力系统扰动源定位方法。它在供电系统和用户侧的分界点处设置扰动源监测器，扰动源监测器在M点捕捉含有扰动的电压、电流波形，以用来判断扰动是来自上游还是下游；其中供电系统侧为上游，用户侧为下游；一旦在检测点测量到了一个扰动发生，计算等效阻抗Ze，其中(Vpre，Ipre)和(Vduring，Iduring)分别是扰动发生前和扰动发生时在测量点M点测量到的五次谐波负序电压和电流；如果Ze落在阻抗平面图的第一象限，则判定扰动源位于供电系统侧；如果Ze落在阻抗平面图的第三象限，则判定扰动源位于用户侧。
文档编号H02J3/01GK102044876SQ20101058631
公开日2011年5月4日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者任尚伟, 徐金辉, 李仁辉, 王青, 薄成哲 申请人:山东电力集团公司东营供电公司