基于电压序分解的无功及谐波电流快速检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无功及谐波电流检测方法，具体涉及一种基于电压序分解的无功及谐 波电流快速检测方法。
【背景技术】
[0002]静止同步补偿装置（Static Synchronous Compensator，STATC0M)作为一种典型 的FACTS(柔性交流输电系统）装置，可以补偿无功电流、抑制电压闪变、改善电能质量。在 智能电网的智能输配电技术和动态无功功率补偿领域，STATC0M是当前最先进的补偿装置。 无功及谐波电流检测是系统进行无功及谐波电流补偿的关键环节，其准确性和快速性至关 重要。
[0003] 目前，常用的电流检测方法有很多，主要有频域检测方式和时域检测方式两大类。 频域检测主要有快速傅里叶变换（FFT)，离散傅里叶变换（DFT)、小波分析法等，但其实时 性差，计算量大，一般不应用于SATAC0M系统。时域检测方法主要有基于瞬时无功功率的检 测方法，基于FBD (即Fryze-Buchholz-Dpenbrock法，是由德国学者S. Fryze于1932年提 出，后来经F. Buchholz和M. Dpenbrock拓展，形成了 FBD功率理论）的检测方法等。
[0004] FBD算法有诸多优点，功率定义具有明确的物理意义，计算量小，不需要坐标变换， 实现简单，系统平衡时补偿效果好。但是传统的FBD法需要锁相环，锁相环原理复杂，含有 二阶滤波环节，且利用在小角度时正弦函数值约等于其角度，因而会带来误差，具有较大的 延迟性，稳态精度也不高，特别是当电压不对称跌落时，相位信息会受到影响，因此需要进 行额外的信号处理，动态响应性能可能受到影响。
[0005] 很多文献对FBD检测方法进行了研究，2012年马立新在文献无低通滤波器FBD电 流检测方法的实现中，用电流滑动积分法代替低通滤波器，能够使检测精度更高、动态性能 更好；但是，引入了变压器，增加了装置复杂程度，且没有针对电压不对称跌落进行分析。 2013年罗昕在文献一种改进的FBD谐波电流检测方法研究中，用虚拟磁链角代替锁相环产 生基波正序电压信号，能够实现相位角的锁定，但是对电压负序分量没有作用，无法改善系 统电压不对称跌落带来的电流畸变。2014年施烨在文献基于自适应原理的改进型FBD谐波 电流检测算法中，通过自适应原理的最小均方算法替代原有的低通滤波器，增强了在负载 电流突变时的动态响应特性，但是只应用于单向系统，且无法改善系统电压不对称跌落带 来的电流畸变。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的技术问题是，克服上述【背景技术】的不足，提供一种基于电压序 分解的无功及谐波电流快速检测方法，该方法能够提高电流检测的动态性能，使得检测电 流能够更快的跟随实际电流的变化；当系统电压发生不对称跌落时，能准确快速的检测出 补偿电流，改善发生电压不对称跌落引起的畸变。
[0007] 本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种基于电压序分解的无功及谐波电 流快速检测方法，包括以下步骤：
[0008] (1)将系统三相电压进行电压序分解，得到三相电网电压正序基波分量；
[0009] (2)计算得到等效电导的直流分量；
[0010] (3)将等效电导的直流分量与三相电网电压正序基波分量相乘，得到正序基波电 流分量i al p、ibl p、iel p;检测得到系统三相电流i a、ib、i。，将检测到的系统三相电流ia、ib、 i。减去正序基波电流分量i al p、ibl p、L1 p，得到补偿电流ial、ibl、id。
[0011] 进一步，所述步骤（I)中，将系统三相电压进行电压序分解的具体方法如下：
[0012] (1-1)将三相电网电压。剔除零序电压分量，具体为将三相电网电压u m、 Unib、UJfW后除以3,得到三相电网电压的零序电压分量；将三相电网电压。分别 减去零序电压分量，得到剔除零序电压分量后的三相电网电压u a、ub、u。；
[0013] (1-2)将剔除零序电压分量后的三相电网电压ua、ub、u。进行序分解，得到三相电 网电压正序基波分量。
[0014] 进一步，所述步骤（2)中，计算等效电导的直流分量的具体方法如下：
[0015] (2-1)通过计算得到等效电导；
[0016] (2-2)通过低通滤波器滤波，得到等效电导的直流分量。
[0017] 进一步，所述步骤（1-2)中，将剔除零序电压分量后的三相电网电压Ua、u b、uc进行 序分解的具体方法如下：
[0018] (1-2-1)电压延时T/6 :将剔除零序电压分量后的三相电网电压113、叫、11。分别延时 1/6个工频周期，得到延时T/6的三相电网电压
其中，T表 示工频周期，1^表示电压正序基波分量幅值，1]2表示电压负序基波分量幅值，S表示电压负 序基波分量初始相位角，《表示角频率，t表示时间；
[0019] (卜2-2)计算得到a相与b相电压负序分量之差
,计算得到b相与c相电压负序分量之差
其中，Ub表示剔除零序电压分量后的b相电压，u。 表示剔除零序电压分量后的c相电压，u'。表示剔除零序电压分量后且延时1/6个工频周期 的c相电压，u' a表示剔除零序电压分量后且延时1/6个工频周期的a相电压，U 2表示电压 负序基波分量幅值，S表示电压负序基波分量初始相位角，《表示角频率，t表示时间；
[0020] (1-2-3)计算得到a相与b相线电压负序分量：6 = = ,计算得到b 相与c相线电压负序分量："6。.=~;其中，'表不a相与b相线电压负序分量， C表示b相与c相线电压负序分量，C表示剔除零序电压分量后的三相电网电压 负序分量，u'。表示剔除零序电压分量后且延时1/6个工频周期的c相电压，u' 3表示剔除 零序电压分量后且延时1/6个工频周期的a相电压；
[0021]
(、4、<表示剔除零序电压分量后的三相电网电压负序分量，'表示a相与b相线电压 负序分量，表不b相与c相线电压负序分量；
[0022] (1-2-5)将剔除零序电压分量后的三相电网电压ua、ub、u。减去剔除零序电 压分量后的三相电网电压负序分量_心、~.、I*即可得到三相电网电压正序基波分量
其中，<、<、<表示三相电网电压正序基波分量，1! 3、屯、1!。表示剔除零序 电压分量后的三相电网电压，<、％、<表示剔除零序电压分量后的三相电网电压负序 分量。
[0023] 进一步，所述步骤（2-1)中，计算等效电导的具体方法如下：
[0024] (2-1-1)计算三相功率之和：Ps= uJa+Ubib+Uci。;其中，p s表示三相功率之和，ua、 ub、Uc表示剔除零序电压分量后的三相电网电压，i a、ib、表示检测到的系统三相电流；
[0025] (2-1-2)计算三相电压模值之和
；其中，I IuI 12表示三相 电压模值之和，113、叫、1!。表示剔除零序电压分量后的三相电网电压，<表示3相电网电压正 序基波分量；
[0026](2-1-3)计算等效电导
其中，Gp(t)表示等效电导，ps 表示三相功率之和，I |u| I2表示三相电压模值之和，1!3、叫、1!。表示剔除零序电压分量后的三 相电网电压，ia、ib、i。表示检测到的系统三相电流。
[0027] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0028] 将剔除零序电压分量的系统电压进行电压序分解，得到电压正序基波分量，代替 传统FBD谐波检测中的锁相环环节，使检测结果在各种条件下特别是电压不对称跌落时有 更好的检测效果，能够提高电流检测的动态性能，使得检测电流能够更快的跟随实际电流 的变化；当系统电压发生不对称跌落时，能准确快速的检测出补偿电流，改善发生不对称引 起的畸变。
【附图说明】
[0029] 图1是本发明实施例的整体流程框图。
[0030] 图2是图1所示实施例的电压序分解的流程框图。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0032]参照图1，本实施例包括以下步骤：
[0033] (1)将系统三相电压进行电压序分解，得到三相电网电压正序基波分量；
[0034] (2)计算得到等效电导的直流分量；
[0035] (3)将等效电导的直流分量与三相电网电压正序基波分量相乘，得到正序基波电 流分量i al p、ibl p、iel p;检测得到系统三相电流i a、ib、i。，将检测到的系统三相电流ia、ib、 i。减去正序基波电流分量i al p、ibl p、L1 p，得到补偿电流ial、ibl、id。
[0036] 所述步骤⑴中，将系统三相电压进行电压序分解的具体方法如下：
[0037] (卜1)将三相（a相、b相、c相）电网电压uma、umb、Um。剔除零序电压分量，具体为 将三相电网电压Uw Unib、UJfW后除以3,得到三相电网电压的零序电压分量；将三相电网 电压Unia、 Unib、Uni。分别减去零序电压分量，得到剔除零序电压分量后的三相电网电压u a、ub、 uc;
[0038] (1-2)将