本發(fā)明屬于諧波責(zé)任區(qū)分技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法。

背景技術(shù)：

近年來，太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等分布式電源直接接入配電網(wǎng)，給配電網(wǎng)帶來了新的諧波問題，大量的含電力電子器件的用電設(shè)備接入配電網(wǎng)，也使得用戶電流發(fā)生畸變，諧波污染日趨嚴(yán)重。諧波電流使得配電網(wǎng)電能損耗大幅增加，用電設(shè)備過熱而壽命縮短，甚至發(fā)生危險的諧振過電壓，嚴(yán)重影響供電的安全性、可靠性，已成為了配電網(wǎng)的一大公害。由于諧波用戶數(shù)量較多、類型復(fù)雜，而不同諧波用戶產(chǎn)生的諧波電流存在較強(qiáng)的耦合性，無法直接定位用戶的諧波源，是當(dāng)前智能電網(wǎng)的一大研究熱點?，F(xiàn)有的用戶側(cè)諧波源定位方法是負(fù)荷阻抗法，該方法只能定性判斷用戶是否為諧波源，而無法確定用戶的諧波含量及諧波成分。配電網(wǎng)公共連接點(pointofcommoncoupling,pcc)，即pcc點，接有多個用戶，因為pcc點諧波電流水平無法代表各用戶諧波的真實水平，這會導(dǎo)致電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清，當(dāng)發(fā)生電能質(zhì)量問題時，無法進(jìn)行責(zé)任處罰。根據(jù)我國“誰污染，誰治理”的諧波管理原則，諧波責(zé)任應(yīng)準(zhǔn)確定位到用戶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法，在發(fā)生電能質(zhì)量問題時，將諧波源精確定位到各用戶，并準(zhǔn)確計算出各用戶諧波的含量及成分，公平的進(jìn)行責(zé)任處罰，避免電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清的問題，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、采集配電網(wǎng)公共連接pcc點處電壓信號以及用戶饋線首端處的電流信號：采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)、b相電壓upb(t)、c相電壓upc(t)，通過饋線電流互感器組分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流im.a(t)、im.b(t)、im.c(t)，其中，m和m均為正整數(shù)且m＝1,2，…，m；

步驟二、獲取采集信號的諧波成分：處理器采用傅里葉變換分別提取upa(t)、upb(t)和upc(t)的各個諧波分量的相量，得到和同時采用傅里葉變換分別提取im.a(t)、im.b(t)和im.c(t)的各個諧波分量的相量，得到和k為除基波外的諧波次數(shù)且k歸為集合nk；

步驟三、計算用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率，過程如下：

步驟301、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總功率其中，y∈nk，為的共軛，為的共軛，為的共軛；

步驟302、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總有功功率

步驟303、多次循環(huán)步驟301至步驟302，獲取集合nk內(nèi)每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率；

步驟四、定位用戶側(cè)諧波源及各諧波次數(shù)：通過對用戶側(cè)饋線首端處各次諧波進(jìn)行篩選定位，當(dāng)時，通過該對應(yīng)的用戶編號m定位用戶諧波源位置，通過該對應(yīng)的y次諧波確定諧波源成分，將含有諧波源的用戶編號m用z表示，z歸為集合nz，將y歸為集合nl；當(dāng)時，該對應(yīng)的用戶為非諧波源用戶，將該對應(yīng)的諧波次數(shù)y歸為集合其中，

步驟五、用戶側(cè)諧波電流的顯示輸出，過程如下：

步驟501、根據(jù)公式計算用戶z處的集總等效電導(dǎo)為用戶z處的y次諧波的集總電壓有效值且為pcc點a相電壓的y次諧波相量的有效值，為pcc點b相電壓的y次諧波相量的有效值，為pcc點c相電壓的y次諧波相量的有效值；

步驟502、根據(jù)公式計算用戶z處的y次諧波等效電導(dǎo)其中，y∈nl；

步驟503、多次循環(huán)步驟502，獲取用戶z處集合nl內(nèi)各次諧波的等效電導(dǎo)；

步驟504、根據(jù)公式分別計算用戶z處a相諧波電流b相諧波電流和c相諧波電流

步驟505、多次循環(huán)步驟501至步驟504，獲取集合nz內(nèi)各個用戶的三相諧波電流，并通過顯示器顯示輸出。

上述的基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法，其特征在于：步驟一中通過母線電壓互感器一采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)，通過母線電壓互感器二采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的b相電壓upb(t)，通過母線電壓互感器三采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的c相電壓upc(t)。

上述的基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法，其特征在于：步驟一中饋線電流互感器組的數(shù)量為m個。

上述的基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法，其特征在于：所述處理器上連接有存儲器和通信模塊，母線電壓互感器一的信號輸出端、母線電壓互感器二的信號輸出端、母線電壓互感器三的信號輸出端和饋線電流互感器組的信號輸出端均與處理器的信號輸入端相接，顯示器的信號輸入端與處理器的信號輸出端相接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的三相電壓，同時通過饋線電流互感器組分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)簡單快捷，投入成本低，便于推廣使用。

2、本發(fā)明通過對采集的信號進(jìn)行傅里葉變換，分別提取各個諧波分量的相量，通過用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率，明確區(qū)分出公共連接點產(chǎn)生諧波的用戶和不產(chǎn)生諧波的非諧波源用戶，公共連接點另一側(cè)電網(wǎng)側(cè)的諧波含量及諧波成分，將諧波源精確定位到各用戶，可靠穩(wěn)定，使用效果好。

3、本發(fā)明方法步驟簡單，通過用戶側(cè)饋線首端處三相諧波電流和等效電導(dǎo)，明確諧波源用戶產(chǎn)生的諧波成分及諧波含量，統(tǒng)一通過電流值公平的進(jìn)行責(zé)任處罰，避免電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清的問題，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

綜上所述，本發(fā)明在發(fā)生電能質(zhì)量問題時，諧波源精確定位到各用戶，并準(zhǔn)確計算出各用戶諧波的含量及成分，公平的進(jìn)行責(zé)任處罰，避免電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清的問題，便于推廣使用。

下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

附圖說明

圖1為本發(fā)明采用的配電接線圖。

圖2為本發(fā)明的電路原理框圖。

圖3為本發(fā)明用戶側(cè)諧波源定位方法的方法流程框圖。

圖4為本實施例配電網(wǎng)第1個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。

圖5為本實施例配電網(wǎng)第2個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。

圖6為本實施例配電網(wǎng)第3個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。

圖7為本實施例配電網(wǎng)第4個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。

圖8為本實施例配電網(wǎng)第5個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。

圖9為圖4的諧波電流波形圖。

圖10為圖9的頻譜圖。

圖11為圖6的諧波電流波形圖。

圖12為圖11的頻譜圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—上級配電網(wǎng)；2—分布式電源；3—母線電壓互感器一；

4—母線電壓互感器二；5—母線電壓互感器三；9—處理器；

10—饋線電流互感器組；11—存儲器；

12—通信模塊；13—顯示器。

具體實施方式

如圖1至圖3所示，本發(fā)明的基于集總功率的用戶側(cè)諧波源定位方法，包括以下步驟：

步驟一、采集配電網(wǎng)公共連接pcc點處電壓信號以及用戶饋線首端處的電流信號：采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)、b相電壓upb(t)、c相電壓upc(t)，通過饋線電流互感器組10分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流im.a(t)、im.b(t)、im.c(t)，其中，m和m均為正整數(shù)且m＝1,2，…，m；

本實施例中，步驟一中通過母線電壓互感器一3采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)，通過母線電壓互感器二4采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的b相電壓upb(t)，通過母線電壓互感器三5采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的c相電壓upc(t)。

本實施例中，步驟一中饋線電流互感器組10的數(shù)量為m個。

本實施例中，所述處理器9上連接有存儲器11和通信模塊12，母線電壓互感器一3的信號輸出端、母線電壓互感器二4的信號輸出端、母線電壓互感器三5的信號輸出端和饋線電流互感器組10的信號輸出端均與處理器9的信號輸入端相接，顯示器13的信號輸入端與處理器9的信號輸出端相接。

需要說明的是，本實施例中，m取5，通過母線電壓互感器采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的三相電壓，同時通過饋線電流互感器組10分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)簡單快捷，投入成本低，每個饋線電流互感器組10均包括饋線電流互感器一、饋線電流互感器二和饋線電流互感器三，分別采集用戶側(cè)饋線首端處a相電流、b相電流和c相電流。

需要說明的是，配電網(wǎng)三相電壓和用戶側(cè)饋線首端處三相電流均三相平衡對稱，配電網(wǎng)三相電壓各相電壓幅值近似且相位相互之間相差相等，用戶側(cè)饋線首端處三相電流各相電流幅值近似且相位相互之間相差相等，本實施例中，以用戶側(cè)饋線首端處a相電流為例，母線電壓互感器一3采集的pcc點的a相電壓送入處理器9，m個饋線電流互感器組10分別采集各用戶的a相電流送入處理器9。

步驟二、獲取采集信號的諧波成分：處理器9采用傅里葉變換分別提取upa(t)、upb(t)和upc(t)的各個諧波分量的相量，得到和同時采用傅里葉變換分別提取im.a(t)、im.b(t)和im.c(t)的各個諧波分量的相量，得到和k為除基波外的諧波次數(shù)且k歸為集合nk；

需要說明的是，由于在pcc點處，各用戶諧波電流存在較強(qiáng)的耦合性，致使觀測到的諧波電流大小及成分并不代表各用戶發(fā)射的真實諧波水平，非諧波源用戶所在的饋線也能觀測到諧波，基波的頻率為50hz，諧波頻率為基波頻率整數(shù)倍，如圖4至圖8所示，采用快速傅里葉變換對各用戶側(cè)饋線首端處的電流信號進(jìn)行頻譜分析，觀測到各用戶側(cè)饋線首端處的a相電流除基波外的諧波次數(shù)分別為5,7,9,11。因此，本實施例中k取5,7,9,11，集合nk為{5,7,9,11}。

步驟三、計算用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率，過程如下：

步驟301、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總功率其中，y∈nk，為的共軛，為的共軛，為的共軛；

步驟302、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總有功功率

步驟303、多次循環(huán)步驟301至步驟302，獲取集合nk內(nèi)每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率；

需要說明的是，本實施例中，諧波電流在不同用戶間存在較強(qiáng)的耦合性，由于線路阻抗的影響，諧波電流會流向配電網(wǎng)的各條線路，致使用戶諧波責(zé)任無法準(zhǔn)確區(qū)分，對每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總有功功率進(jìn)行計算得：

步驟四、定位用戶側(cè)諧波源及各諧波次數(shù)：通過對用戶側(cè)饋線首端處各次諧波進(jìn)行篩選定位，當(dāng)時，通過該對應(yīng)的用戶編號m定位用戶諧波源位置，通過該對應(yīng)的y次諧波確定諧波源成分，將含有諧波源的用戶編號m用z表示，z歸為集合nz，將y歸為集合nl；當(dāng)時，該對應(yīng)的用戶為非諧波源用戶，將該對應(yīng)的諧波次數(shù)y歸為集合其中，

需要說明的是，本實施例中，對每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總有功功率進(jìn)行計算可知，第1個用戶饋線首端處的7次諧波的集總有功功率進(jìn)而定位出7次諧波由第1個用戶產(chǎn)生；第3個用戶饋線首端處的9次諧波的集總有功功率第3個用戶饋線首端處的11次諧波的集總有功功率進(jìn)而定位出9次諧波和11次諧波由第3個用戶產(chǎn)生，表明7次諧波、9次諧波、11次諧波是由用戶產(chǎn)生的，因此，本實施例中z取1、3，集合nz為{1,3}，本實施例中y取7、9、11，集合nl為{7,9,11}。

如圖9和圖10所示，第1個用戶引入7次諧波電流，如圖11和圖12所示，第3個用戶引入9次諧波電流和11次諧波電流。

需要說明的是，觀測到各用戶側(cè)饋線首端處的a相電流除基波外的諧波次數(shù)分別為5,7,9,11。而由用戶產(chǎn)生的諧波次數(shù)為分別為7,9,11?？芍?，5次諧波由電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)產(chǎn)生。

步驟五、用戶側(cè)諧波電流的顯示輸出，過程如下：

步驟501、根據(jù)公式計算用戶z處的集總等效電導(dǎo)為用戶z處的y次諧波的集總電壓有效值且為pcc點a相電壓的y次諧波相量的有效值，為pcc點b相電壓的y次諧波相量的有效值，為pcc點c相電壓的y次諧波相量的有效值；

步驟502、根據(jù)公式計算用戶z處的y次諧波等效電導(dǎo)其中，y∈nl；

步驟503、多次循環(huán)步驟502，獲取用戶z處集合nl內(nèi)各次諧波的等效電導(dǎo)；

步驟504、根據(jù)公式分別計算用戶z處a相諧波電流b相諧波電流和c相諧波電流

步驟505、多次循環(huán)步驟501至步驟504，獲取集合nz內(nèi)各個用戶的三相諧波電流，并通過顯示器13顯示輸出。

需要說明的是，對產(chǎn)生諧波的用戶進(jìn)行諧波電流計算，計算用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流得：

本實施例中，第1個用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流有效值i1.a.v＝9.7a，第3個用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流有效值不但可定位諧波用戶，還可定量計算各個用戶產(chǎn)生的諧波電流值，在電流這同一基準(zhǔn)下，明確了所有用戶的諧波責(zé)任，可推進(jìn)電力市場化的“以質(zhì)定價和諧波獎懲性方案”的實施，為降低電能損耗和諧波治理提供了科學(xué)依據(jù)。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。