一种实时精确的谐波源定位系统和方法
【专利摘要】本发明提出了一种实时精确的谐波源定位系统，包括：信号采集模块、信号调理电路、模数转换器、处理单元和数据传输单元，所述信号采集模块连接信号调理电路，所述信号采集模块用于采集谐波电压和谐波电流数值，所述信号调理电路还连接模数转换器，用于对信号进行模数转换，所述模数转换器连接处理单元，由处理单元进行运算，所述处理单元通过数据通信模块连接数据传输模块。
【专利说明】一种实时精确的谐波源定位系统和方法【技术领域】
[0001]本发明涉及电气工程领域，尤其涉及一种实时精确的谐波源定位系统和方法。
【背景技术】
[0002]随着电力系统的发展和科技的进步，电气设备对电能质量的要求越来越高，电能质量问题引起了广泛的重视。目前，谐波、电磁干扰和功率因数降低被列为电力系统的三大公害。谐波是指对周期交流信号进行傅立叶分解后得到的频率不为基波频率的分量。在电力系统中，由于非线性负荷的使用，使得电网中三相电压不对称、电压波动等情况愈来愈严重。许多新型电力电子设备虽然工作效率较高，但是同时使电流波形偏离正弦而产生畸变，在负荷电流中产生谐波。该畸变电流在电力系统中传输，从而产生谐波污染问题，严重影响电能质量。因此，研制一套集谐波数据采集和谐波源定位的实时监测与分析系统是非常必要的。
[0003]分析谐波状态必须要了解谐波源的位置，但是，在复杂的配电系统中，除了个别大型的谐波源负荷能确定其位置外，系统中还存在许多由不同类型和容量的用电设备按照一定的网络结构组成的综合谐波负荷，这些谐波源对检测点受到一定的限制。因此，通过对公共连接点的运行参数进行实时测量，寻找一套准确的、实用的配电系统谐波源定位与检测和用户谐波发射水平估计方法是当务之急。
【发明内容】
[0004]本发明旨在至少 解决现有技术中存在的技术问题，特别创新地提出了一种一种实时精确的谐波源定位系统和方法。
[0005]为了实现本发明的上述目的，本发明提供了一种实时精确的谐波源定位系统，其关键在于，包括:信号采集模块、信号调理电路、模数转换器、处理单元和数据传输单元，
[0006]所述信号采集模块连接信号调理电路，所述信号采集模块用于采集谐波电压和谐波电流数值，所述信号调理电路还连接模数转换器，用于对信号进行模数转换，所述模数转换器连接处理单元，由处理单元进行运算，所述处理单元通过数据通信模块连接数据传输模块。
[0007]所述的实时精确的谐波源定位系统，优选的，所述信号采集模块包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器分别连接信号调理电路进行信号调理。
[0008]所述的实时精确的谐波源定位系统，优选的，所述处理单元包括:FPGA和DSP，所述模数转换器连接FPGA，所述FPGA连接DSP。
[0009]所述的实时精确的谐波源定位系统，优选的，还包括监测终端和服务器，所述数据传输模块无线连接监测终端，所述数据传输模块将谐波电压和谐波电流数值传输到监测终端，所述监测终端连接服务器，由服务器保存和整理数值结果。
[0010]本发明还公开一种实时精确的谐波源定位方法，其关键在于，包括如下步骤:
[0011]步骤1，测量电网系统非线性负荷作用在PCC点所产生的谐波电压和谐波电流的数值，由于PCC点连接若干非线性负荷，在PCC点的谐波电压和谐波电流的数值是用户侧谐波源和系统侧谐波源数值的迭加值，所述用户侧谐波源和系统侧谐波源工作状态决定谐波电流，通过所述用户侧谐波源和系统侧谐波源的谐波电流含有率和工作电流求得谐波电流值，通过二元线性回归方法计算回归系数；
[0012]步骤2，根据系统侧和用户侧等值电路推导的二元回归方程计算出的回归系数，计算所述电网系统谐波阻抗，进而计算公共连接点谐波发射水平，从而定位用户侧谐波源和系统侧谐波源。
[0013]所述的实时精确的谐波源定位方法，优选的，所述步骤I包括:
[0014]步骤11,对应于自变量X1与X2的一组值Xli7X2i (i = I, 2, 3...n), y的值为Yi (i=I, 2, 3...η),于是得到 η 个点(Xli, x2i, Yi) (i = I, 2, 3...η),其回归方程为
[0015]
【权利要求】
1.一种实时精确的谐波源定位系统，其特征在于，包括:信号采集模块、信号调理电路、模数转换器、处理单元和数据传输单元， 所述信号采集模块连接信号调理电路，所述信号采集模块用于采集谐波电压和谐波电流数值，所述信号调理电路还连接模数转换器，用于对信号进行模数转换，所述模数转换器连接处理单元，由处理单元进行运算，所述处理单元通过数据通信模块连接数据传输模块。
2.根据权利要求1所述的实时精确的谐波源定位系统，其特征在于，所述信号采集模块包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器分别连接信号调理电路进行信号调理。
3.根据权利要求1所述的实时精确的谐波源定位系统，其特征在于，所述处理单元包括:FPGA和DSP，所述模数转换器连接FPGA，所述FPGA连接DSP。
4.根据权利要求1所述的实时精确的谐波源定位系统，其特征在于，还包括监测终端和服务器，所述数据传输模块无线连接监测终端，所述数据传输模块将谐波电压和谐波电流数值传输到监测终端，所述监测终端连接服务器，由服务器保存和整理数值结果。
5.一种实时精确的谐波源定位方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤1，测量电网系统非线性负荷作用在PCC点所产生的谐波电压和谐波电流的数值，由于PCC点连接若干非线性负荷，在PCC点的谐波电压和谐波电流的数值是用户侧谐波源和系统侧谐波源数值的迭加值，所述用户侧谐波源和系统侧谐波源工作状态决定谐波电流，通过所述用户侧谐波源和系统侧谐波源的谐波电流含有率和工作电流求得谐波电流值，通过二元线性回归方法计算回归系数； 步骤2，根据系统侧和用户侧等值电路推导的二元回归方程计算出的回归系数，计算所述电网系统谐波阻抗，进而计算公共连接点谐波发射水平，从而定位用户侧谐波源和系统侧谐波源。
6.根据权利要求1所述的实时精确的谐波源定位方法，其特征在于，所述步骤I包括: 步骤11，对应于自变量X1与X2的一组值Xli, X2i (i = I, 2, 3...n) , y的值为Yi (i =.1，2，3...11)，于是得到11个点(~，~，71) (i = 1，2，3...n)，其回归方程为
7.根据权利要求5所述的实时精确的谐波源定位方法，其特征在于，所述步骤2包括:步骤21，PCC点谐波发射水平估计的二元线性回归方法假定系统侧基本稳定，以公共连接点谐波电压、谐波电流测量参数为观测数据，根据系统侧和用户侧等值电路推导的二元回归方程，求取系统侧谐波阻抗，进而计算PCC点谐波发射水平， 步骤22，PCC为负荷公共连接点；VS为系统侧等值谐波电压源；ZS为系统侧等值谐波阻抗；1。为用户侧等值谐波电流源；Z。为用户侧等值谐波阻抗；V。为公共连接点的某次谐波电压；1。为公共连接点某次的谐波电流， 其中下标=S代表系统侧，C代表用户侧，O代表测试端 由等效电路可知:Vs = VJItj-Zs 从而，按照运算的实部和虚部展开式为
【文档编号】G01R27/08GK103675446SQ201310712043
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月23日 优先权日:2013年12月23日
【发明者】熊兰, 杨子康, 马龙, 付克勤, 游文钧 申请人:重庆大学, 国家电网公司, 国网重庆市电力公司璧山供电分公司