专利名称：：一种闪变源识别方法
技术领域：
：本发明涉及一种育^)多识别电力系统中造成电压波动从而弓胞灯光照度不禾急的闪变源的方法，属电力
技术领域：
。技术背景因电光源电压波动造成灯光照度不稳定的人B艮视感反应称为闪变。闪变通常是由各种类型的大功率波动性负荷投运弓胞的，目前系统中广泛j顿的、常造成电压干扰的负荷主要有电弧炉、轧钢机、电力机车、电焊机以及高功率脉冲输出电子设备，等等。这些负荷对与其连接在同一公共供电点的其他用户的用电设备造成影响和危害。电压波动和闪变会带来一系列的危害，比如引起车间、生活居室等场所的照明灯光闪烁，使人视觉疲劳、精神烦躁、降低工作效率和生活质量；造成电动机转速不稳，影响产品质量，造成经济损失，严重时甚至危及设备安全运行；导致以电压相位角为控制指令的系统控制功能紊乱，使电力电子换流器换相失败，等等。随着各种类型大功率波动性负荷在电力系统中的广泛应用，电压波动和闪变时常发生。供电公司通常是M51测量母线上的电压瞬时闪变视感度，短时间闪免^SS等参数来评估闪变的程度。这种方法的缺点是不能确定在闪变发生时，是由连接在该母线上的哪条支路负荷弓胞了母线上电压的波动，使引起闪变责任不能确定，闪变危害不能及时治理。
发明内容本发明的目的在于劍共一种既能判断闪变源是否存在、又能够准确辨别其所在支路及波动电压和电流调幅波频率的闪变源识别方法。本发明所称问题是以下述技术方案实现的一种闪变源识别方法，其识别步骤为a.首先根据相邻两个电压等级、即高压和低压的三相电压，计算高压和低压的瞬时闪^^重度P,.,，若瞬时闪z,離P、,超过国标规定的允许限值时，则判断有闪变发生；b.高压和低压的瞬时闪免i離尸,,都超过国标规定的允许限值时，对比高压和低压等级同相别的P,,，若同相别的低压等级的A与高压等级的P、,之比大于阈值时，则高压侧和低压侧同时发生闪变；否则高压发生闪变，低压不发生闪变；c.低压的瞬时闪变严重度i^超过国标规定的允许限值，而高压尸,,没有超过国标规定的允许限值时，则高压不发生闪变，低压发生闪变；d.低压的瞬时闪变严重度尸,,没有超过国标规定的允许限值，而高压《,超过国标规定的允许限值时，则高压发生闪变，低压不发生闪变；e.高压和低压的瞬时闪变严重度《,都没有超过国标规定的允许限值时，则高压和低压都不发生闪变；f.比较所有支路电流与其所在电压等级相关系数与经验阈值的大小，判断闪变源所在支路。上述闪变源识别方法，按下述步骤确定闪变源所在支路设"07)和/(M)分别是经过滤出100Hz以上及50HZ频率信号后乘lj下的电压和电流信号序列，则W(7)和/(M)的相关系数y定义为7=2"(")'(")w=0Z"2(")》'20)「V2，若某支路电流与母线电压的相关度系数小于阈值，则该支路上存在闪变源负荷。上述闪变源识别方法，确定闪变源支路调幅波频率的步骤为设定Q为调幅波电压(或电流)分量的角频率；W为电网工频电压(或电流)的角频率；(Q+和(Q-为闪变频率，根据傅立叶变换，求出所有(Q十和(Q—频率所对应幅值，及其与基波分量幅值的百分比和。根据理论分析，波动性负荷的和、(_n)较大，数量级比较舰，且^—。)a一,，所以舰检测出各支路电流调幅波频率成份，并比较闪变频率电流成份幅ft0f占基波幅值的百分数，艮P能确定闪变频率(D+^)、(D-w)和调幅波频率Q。本发明禾I」用相邻两个电压等级高压和低压的瞬时闪变严SS判断闪变源是否存在以及所在的电压等级和闪变相，利用闪变相的母线电压和各条支路电流的相关系数，判断闪变源所在支路能够方便、快捷、准确地找到电力系统中造成电压波动的闪变源，使闪变危害能够得到及时有效的治理。下面结合附图对本发明作进一歩详述。图1是具有三个电压等级的电力系统接线图；图2为确定闪变频率及调幅波频率原理^f直电路；图3为两个闪变源的仿^验证系统接线图；图4是闪变源识别步骤框图。图中各符号为W(O、母线电压，Z'0)、系统电源电流，Q(O、线性负荷电流，Q(O、波动负荷电流，Z,、电源内阻抗，Z,、线路阻抗，Z,一、线性负荷阻抗，ZFjL、波动负荷阻抗。文中所用符号C、短时闪变严重度，A相短时闪变严重度，尸~、B相短时闪变严重度，尸"C相短时闪变严離，"(")、滤出100Hz以上及50Hz频率信号后乘纟下的电压信号序列，、滤出100Hz以上及50Hz频率信号后剩下的电流信号序列，y、和f(")的相关系数，、电源内阻，Z,电源内电抗，^、线路电阻、X,、线路电抗，i、线性负荷电阻，I、线性负荷电抗，、波动负荷电阻，XFi、波动负荷电抗，4、电网额定电压(或电流)幅值；m、调幅波电压(或电流)分量幅值与电网额定电压(或电流)幅值之比，Q、调幅波电压(或电流)分量的角频率，w、电网工频电压(或电流)的角频率，A"/。、电压波动百分数，、n)、负荷支路电流中的闪变频率成份与基波频率成份的百分比。具体实施方式电光源的电压波动造成了闪变，通常用于衡量闪变严重，號指标的是短时闪变严離P,,。国家标准《电能质量电压波动与闪变》(GB12326-2000)规定了不同电压等级的《,允许限值，因ltb(寸一个供电系统中是否发生闪变就应通过测量公共联接点的电压并计算其P,,值，判断A值是否超出国标中规定柳艮值。确定闪变源电压等级及相别的具体步骤如下。以图1为例，首先采集两个电压等级的母线三相电压，如同时采集10kV和35kV母线三相电压，并计算10kV和35kV母线三相电压的短时闪变严重度i^、&,、4,,，两个电压等级应有6个值。尸、,是Mil测量的母线电压数据，根据IEC-61000-4-5所规定的闪变仪测量原理框图而求出的。由于在相邻的电压等级中，若高电压等级出现闪变干扰，由于高压侧的系统阻抗较小，从低压系统往高压系统看，高压侧的电压闪变频率成份相当于闪变电压源，因此将大部分传递至作为该供电系统的低电压等级；高电压等级电力网的短路容量较大，低电压等级发生的闪变是由相应频率成份的电流成份造成，当其相应频率成份由低电压等级传递到相邻高电压等级时，将出现较大的衰减5。因此，当测量的^超过国标规定的允许限值时，可判断有闪变发生。但若需判断闪变发生的电压等级，需要对比高压和低压等级同相别的尸,,。若同相别的低压等级的《,与高压等级的C之比大于阈值时，则高压侧和低压侧同时发生闪变；否则高压发生闪变，低压不发生闪变；低压的瞬时闪变严重度A超过国标规定的允许限值，而高压iV没有超过国标规定的允许限值时，贝IJ高压不发生闪变，低压发生闪变；低压的瞬时闪变严重度iV没有超过国标规定的允许限值，而高压i^超过国标规定的允许限tt时，则高压发生闪变，低压不发生闪变；在确定了闪变发生的电压等级和相别后，若闪变发生在低压侧，则需进一步判断低压侧发生闪变的馈线支路若闪变发生在高压侧，贝嚅进一步观懂电压等级更高的电压才能确定闪变的来源。本发明确定闪变源支路的实施方法如下。本发明Mil电压和电流波形相关系数确定闪变支路。电压和电流的相关系数算法说明如下。设w(")和一)分别是经过滤出100Hz以上及50Hz频率信号后乘lj下的电压和电流信号序列，则和/0)的相关系数^定义为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>在上式，分母等于w(")，/(w)各自能量乘积的开方，是一个常数，所以相关系数z大小由分子来决定。根据许瓦兹不等式得卜—1。所以当"(")=/(")时，^=1，两个信号完全相关(相等)；当w(")和/(")完全无关时，^=0，当和/(")有某种程度上的相似时，|列在0和1之间取值。因此^可用来描述w(")和/o)之间的相鹏度。在某一供电系统中公共连接点的电压和负荷支路电流都是具有确定能量的信号，且电压和电流之间具有因果关系。若其中一条支路上连接的是闪变源负荷，当其投AM行时，将引起其所连接的母线上电压的波动与闪变，而该条支路的电流主要由闪变源负荷特性决定，其它非闪变源支路的电流则受其母线上电压的影响，非闪变源支路电流的变化与母线上电压的变化趋势，相同。所以电流波形和电压波形的相关系数的大小即反映了其线性关系的紧密程度。因此在确定了闪^^在的电压等级和相别后(称闪变相)，将采集的闪变相的电压和电流先滤除100Hz以上及50Hz频率成分，然后再计算母线电压和各条支路电流的相关系数，根据相关系数的大小，就可以判断哪条支路弓l起了母线上电压的闪变。对闪变源支路，其电流与母线电压的相关度系数将小于非闪变源负荷与母线电压的相关系数。本发明确定闪变源支路调幅波频率的步骤如下。由于受背景电压的影响，系统电压中可存在多个引起闪变的调幅波频率成分，可用FFT得到所有的调幅波频率信息，然而究竟是哪一个或多个频率弓胞闪变，可由下面的方法确定。先分析非闪变源负荷支路调幅波幅值与基波幅值的关系。如图2所示的电路，W(O为母线电压，/0)，K0，；(O分别为系统电源电流，线性负荷电流和波动负荷电流；Zs=is+7XS、Z,二i,+jX,、Zi二i+yX二i+^y丄分别为电源内阻抗、线路阻抗和线性负荷阻抗;i为线性负荷的电阻分量，丄为线性负荷的电感分量；Z^二i化+jT^为波动负荷阻抗，闪^变信号可看作是低频的电压波动对工频电压的调制，f^设包含一个调幅波步页率成伤、的母线电压表达式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>式中J为电网额定电压幅值；w为调幅波电压分量幅值与电网额定电压幅值之比；Q为调幅波电压分量的角频率；0为电网工频电压的角频率；(Q+和(Q-称闪变频率。对各个非波动负荷支路电流，以典型的感性负荷为例，如图2所示的^，产生的电流/,(0表达式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>非波动性负荷支路电流中的闪变频率成份与基波频率成份的百分比为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>经推算m等于电压波动百分数AP/o除以V^，艮P:附=^^。由于敏感的闪变频率成份范围为612Hz，AP/o范围为0.312%0.328%，所以w的范围为0.11%0.12%。根据、((9+。)、的表达式可知非波动性负荷的、—。)和的百分比均较小，数量级比较接近。且。)<、(")。而对于波动性闪变源负荷，为使母线上产生相应的闪变频率成份，闪变频率成份幅值百分比必须足够大，即、—。)，A:一—。)必须显著变大。所以iiil检测出各支路电流调幅波频率成份，并比较闪变频率电流成份幅€^占基波幅值的百分数，即能获悉闪变频率(Q+w)、(Q—w)和调幅波频率Q。所发明的闪变源识别方法，经过了RTDS大量的实验，验i正了该方法的可行性，并在实际变电站的测量中得以证实。^根据图3的含有两个闪变源的系行RTDS实验，设置的闪变源1含有10Hz的调幅波，闪变源2含有20Hz的调幅波，负荷1和负荷2为相同的两个线性负荷，负荷3也为线性负荷。根据测量的尸,,值，确定发生闪变的电压等级为110kV。计算的A相110kV电压、闪变源l，闪变源2、负荷3的相关系数和不同频率的电流幅值百分比如表1所示。表格1相关系数和不同频率的电流幅值百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从表1可以看出闪变源1和闪变源2的电压和电流的相关系数比负荷3的相关系数小得多。闪变源1的40Hz和60Hz的闪变频率电流幅值百分数的平均有效值大于30Hz和70Hz的闪变频率电流幅值百分数的平均有效值；闪变源2的30Hz和70Hz的闪变频率的电流幅值百分数的平均有效值大于40Hz和60Hz的闪变频率的电流幅值百分数的平均有效值；而负荷3的相应闪变频率的幅值者湘应小。所以仿真的结论是闪变源1A相主要出现10Hz调幅波，闪变源2A相主要出现20Hz调幅波。闪变源1A相出现20Hz调幅波和闪变源2A相出现10Hz调幅波可以考虑能量传递干扰引起的。图4给出了闪变源识别方法的原理框图。禾拥本方法在实际的变电站进行了测试，测试结果与被测试系统的实际瞎况一致。权利要求1、一种闪变源识别方法，其特征在于，它按如下步骤进行a.首先根据相邻两个电压等级、即高压和低压的三相电压，计算高压和低压的瞬时闪变严重度Pst，若闪变严重度Pst超过国标规定的允许限值时，则判断有闪变发生；b.对比高压和低压等级同相别的Pst，若同相别的低压等级的Pst与高压等级的Pst之比大于阈值时，则高压侧和低压侧同时发生闪变；否则高压发生闪变，低压不发生闪变；低压的瞬时闪变严重度Pst超过国标规定的允许限值，而高压Pst没有超过国标规定的允许限值时，则高压不发生闪变，低压发生闪变；低压的瞬时闪变严重度Pst没有超过国标规定的允许限值，而高压Pst超过国标规定的允许限值时，则高压发生闪变，低压不发生闪变；c.比较所有支路电流与其所在电压等级相关系数与经验阈值的大小，判断闪变源所在支路。2、根据权利要求l所述的闪变源识别方法，其特征在于，按下述步骤确定闪变源所在支路设"07)和/(")分别是经过滤出100Hz以上及50Hz频率信号后剩下的电压和电流信号序列，则w(")和《")的相关系数^定义为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>，若某支路电流与母线电压的相关度系数小于阈值，则该支路上^w闪变源负荷。3、根据权利要求2所述的闪变源识别方法，其特征在于，确定闪变源调幅波频率的步骤为设Q为调幅波电压分量的角频率；W为电网工频电压的角频率；(Q+和(Q-W)为闪变频率，贝啦下式确定调幅波幅值与基波幅值的百分比<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>式中，i为线性负荷的电阻分量，丄为线性负荷的电感分量；w为调幅波电压分量幅值与电网额定电压幅值之比，m的范围为0.11%0.12%;根据非波动性负荷的、(針w和A:^—n)的数量级比较接近，且、((^)</^—n)，检测出各支路电流调幅波频率成份后，比较闪变频率电流成份幅{舒万占基波幅值的百分数，艮P能确定闪变频率(Q+^)、(Q-w)和调幅波频率Q。全文摘要一种闪变源识别方法，属电力
技术领域：
，用于解决供电系统中闪变源定位问题。其技术方案是首先根据相邻两个电压等级的电压，求得瞬时闪变严重度P<sub>st</sub>，若P<sub>st</sub>超过国标规定的允许限值时，则判断有闪变发生；高压和低压的P<sub>st</sub>同时超过规定限值时，对比高压和低压等级同相别的P<sub>st</sub>，若同相别的低压等级的P<sub>st</sub>与高压等级的P<sub>st</sub>之比大于阈值时，则高压和低压同时发生闪变；否则仅高压发生闪变；高压和低压的P<sub>st</sub>没有超过允许限值，则对应的电压等级不发生闪变；比较所有支路电流与其所在电压等级相关系数与经验阈值的大小，即能判断闪变源所在支路。本发明能方便、快捷、准确地找到电力系统中造成电压波动的闪变源，使闪变危害能得到及时有效的治理。文档编号H02H7/26GK101241163SQ20081005465公开日2008年8月13日申请日期2008年3月21日优先权日2008年3月21日发明者贾秀芳申请人:华北电力大学