线的中性点N连接在一起；对于三相四线制系统，中性点N需要接入谐波源和电网的中性点连接线； 步骤三、实时检测可变电抗器和电容器串并联组件接入电网和谐波源两端谐波含量和供用电工况，为动态谐波隔离提供控制信息；包括: 电压谐波总畸变率、电流谐波总畸变率、2至31次电压谐波和电流谐波分别占基波的比重、三相电压、电流、有功功率、无功功率和功率因数； 实时检测谐波含量和供用电工况的精度和响应时间满足电能质量监测的基本要求和技术标准； 实时检测的可变电抗器和电容器串并联组件接入电网和谐波源两端的谐波含量和供用电工况，分别反映了不含谐波源的线性区域的电网侧和含谐波源的非线性区域的谐波源侧的电能质量和运行工况情况，同时体现出谐波隔离的效果； 步骤四、根据检测的谐波含量，动态控制串并联可变电抗器和电容器的组合方式，实现谐波有效隔离和在谐波源侧流动，具体是在步骤二和步骤三的基础上，根据检测的谐波含量的大小，谐波隔离控制器按谐波阻尼正比控制原则，动态控制串并联可变电抗器和电容器的组合方式，即:当谐波含量增加时，相应增加谐波阻尼也就是增加串联电抗值；当谐波含量减少时，相应减少谐波阻尼也就是减少串联电抗值； 步骤五、根据供用电工况，动态调整串并联可变电抗器和电容器的参数，实现供用电系统滤波指标达标和功率因数提高，具体是:根据检测的谐波含量和供用电工况，按可变电抗器和电容器串并联组合正比控制原则，动态调整串并联可变电抗器和电容器的组合方式和参数，即:当谐波源电流大、无功功率大时，相应增加可变电抗器和电容器串联组数和并联组数；当谐波源电流小、无功功率小时，相应减少可变电抗器和电容器串联组数和并联组数。
2.根据权利要求1所述的一种供用电系统谐波隔离方法，其特征在于，所述组件一中定义串联支路为η个，则应满足: η个不同串联支路的电抗器和电容器的参数应满足对应元件的电抗值呈2的η-1次方关系，为:串联支路1、2、3、...、η的电抗器的内电阻和感抗，电容器的容抗参数分别为:Ri+jXn, -jXCi；2R !+J^Xli, _j2Xcl;4R !+J^Xli, -j4Xcl；...;2-Jln-1Xci, n = 1、2、3、...、N ; 串联支路1、2、3.....n并联组合应满足阻尼最大负荷电流谐波进入电网；串联支路η应满足阻尼最小负荷电流谐波进入电网，η为自然数。
3.根据权利要求1所述的一种供用电系统谐波隔离方法，其特征在于，所述组件二中定义:并联电容器支路为1、2、3.....Nc,并联电抗器支路为1、2、3.....Nl,则应满足: 第η个并联电容器的容性无功功率容量为2的n-Ι次方，为:Qa、2Qa、4Qa、8Qa.....2n-1Qcl，η = 1、2、3、...'Nc; 并联电抗器支路为1、2、3.....Nu第η个并联电抗器的感性无功功率容量为2的η_1次方，为:QU、2QU、4QU、8QL1、...^2n_1QL1, η = 1、2、3、...、NL; 并联电容器支路I的容性无功功率容量为并联电抗器支路I的感性无功功率容量的2倍，为:Qci= 2Q L1； 并联电容器支路1、2、3.....Nc与并联电抗器支路1、2、3.....并联组合应满足供用电系统滤波指标达标和功率因数提高的要求，而且Nc>队。
4.一种供用电系统谐波隔离装置，其特征在于:包括可变电抗器和电容器串并联单元(10)、谐波隔离检测单元(20)、谐波隔离控制单元(30)、谐波隔离执行单元(40)和谐波隔离保护单元(50);其中， 可变电抗器和电容器串并联单元(10)的一端(串联组件端)连接电网，另一端(串联组件和并联组件公共端)连接谐波源；谐波隔离检测单元(20)的两组输入分别接入串联组件端电网侧和串联组件和并联组件公共端谐波源侧；谐波隔离检测单元(20)的输出连接谐波隔离控制单元(30)输入；谐波隔离控制单元(30)的输出连接谐波隔离执行单元(40)的输入；谐波隔离执行单元(40)的输出连接可变电抗器和电容器串并联单元(10)的输入；谐波隔离保护单元(50)的输出连接可变电抗器和电容器串并联单元(10)的输入和谐波隔离执行单元(40)输入。
5.根据权利要求4所述的供用电系统谐波隔离装置，其特征在于:所述可变电抗器和电容器串并联单元(10)用于将谐波源与电网隔离起来，谐波在谐波源侧流动，不进入电网；可变电抗器和电容器串并联单元(10)结构和参数如下: 所述可变电抗器和电容器串并联组件包括可变电抗器和电容器串联组件和可变电抗器和电容器并联组件； 组件一:所述可变电抗器和电容器串联组件包括多个参数不同的电抗器和电容器串联支路并联而成谐波阻尼电路，阻尼谐波从谐波源侧向电网流动；并且每个电抗器和电容器串联支路的中元件参数应满足条件为: 条件一:该串联支路中电抗器的感抗值大于等于电容器的容抗值，每个电抗器的感抗值和电抗器的内电阻值之比不低于100 ； 条件二:每个电抗器和电容器串联支路的电压损耗以及不同串联支路并联组合的电压损耗不高于额定电压的5% ; 组件二:可变电抗器和电容器并联组件包括多个参数不同的电抗器和电容器并联而成谐波疏通和功率因数调整电路，按感性和容性无功功率容量配置电抗器和电容器的电抗值和容抗值； 谐波隔离检测单元(20)由两组三相电压互感器和两组三相电流互感器组成，用于采集可变电抗器和电容器串并联单元(10)电网侧和谐波源侧的三相电压和三相电流； 谐波隔离控制单元(30)由高性能微处理器或工控机、8路同步隔离16位A/D模数转换高速数据采集板、16路光电隔离开关量输出板和谐波检测、分析、智能控制软件组成，通过实时控制谐波隔离执行单元(40)，动态控制可变电抗器和电容器串并联单元(10)的结构和参数，实现供用电系统谐波指标达标和电能利用效率提高的目标； 谐波隔离执行单元(40)由电力电子开关组成，其额定电压、电流和功率与接入的电网和负荷相匹配，满足长期稳定运行的要求；电力电子开关通过谐波隔离控制单元(30)控制相应的触发电路实现其导通和关断； 谐波隔离保护单元(50)由di/dt、du/dt、过电压、过电流、缺相、短路、过热、故障退出和自动旁路等保护组成，实现电力电子开关、电抗器和电容器的保护。
【专利摘要】本发明涉及一种供用电系统谐波隔离方法及装置，基于一种谐波治理技术。本方法包括：设置可变电抗器和电容器串并联组件并接入谐波源入口；实时检测组件接入两端谐波含量和供用电工况；根据检测的谐波含量，动态控制串并联可变电抗器和电容器的参数，实现谐波有效隔离和在谐波源侧流动；根据供用电工况，动态调整串并可变电抗器和电容器的参数，实现供用电系统滤波指标达标和功率因数提高。本装置包括可变电抗器和电容器串并联单元、谐波隔离检测单元、谐波隔离控制单元、谐波隔离执行单元和谐波隔离保护单元。本发明用于电力谐波隔离、净化电网、改善电能质量、降损节能、提高供用电可靠性和电能利用效率，具有安全、环保、节能和增效的特点。
【IPC分类】H02J3-01
【公开号】CN104600704
【申请号】CN201510063252
【发明人】李晓明, 李晶
【申请人】武汉大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月6日