基于電壓序分解的無功及諧波電流快速檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無功及諧波電流檢測方法，具體涉及一種基于電壓序分解的無功及諧 波電流快速檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]靜止同步補(bǔ)償裝置（Static Synchronous Compensator，STATC0M)作為一種典型 的FACTS(柔性交流輸電系統(tǒng)）裝置，可以補(bǔ)償無功電流、抑制電壓閃變、改善電能質(zhì)量。在 智能電網(wǎng)的智能輸配電技術(shù)和動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償領(lǐng)域，STATC0M是當(dāng)前最先進(jìn)的補(bǔ)償裝置。 無功及諧波電流檢測是系統(tǒng)進(jìn)行無功及諧波電流補(bǔ)償?shù)年P(guān)鍵環(huán)節(jié)，其準(zhǔn)確性和快速性至關(guān) 重要。
[0003] 目前，常用的電流檢測方法有很多，主要有頻域檢測方式和時(shí)域檢測方式兩大類。 頻域檢測主要有快速傅里葉變換（FFT)，離散傅里葉變換（DFT)、小波分析法等，但其實(shí)時(shí) 性差，計(jì)算量大，一般不應(yīng)用于SATAC0M系統(tǒng)。時(shí)域檢測方法主要有基于瞬時(shí)無功功率的檢 測方法，基于FBD (即Fryze-Buchholz-Dpenbrock法，是由德國學(xué)者S. Fryze于1932年提 出，后來經(jīng)F. Buchholz和M. Dpenbrock拓展，形成了 FBD功率理論）的檢測方法等。
[0004] FBD算法有諸多優(yōu)點(diǎn)，功率定義具有明確的物理意義，計(jì)算量小，不需要坐標(biāo)變換， 實(shí)現(xiàn)簡單，系統(tǒng)平衡時(shí)補(bǔ)償效果好。但是傳統(tǒng)的FBD法需要鎖相環(huán)，鎖相環(huán)原理復(fù)雜，含有 二階濾波環(huán)節(jié)，且利用在小角度時(shí)正弦函數(shù)值約等于其角度，因而會帶來誤差，具有較大的 延遲性，穩(wěn)態(tài)精度也不高，特別是當(dāng)電壓不對稱跌落時(shí)，相位信息會受到影響，因此需要進(jìn) 行額外的信號處理，動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能可能受到影響。
[0005] 很多文獻(xiàn)對FBD檢測方法進(jìn)行了研究，2012年馬立新在文獻(xiàn)無低通濾波器FBD電 流檢測方法的實(shí)現(xiàn)中，用電流滑動(dòng)積分法代替低通濾波器，能夠使檢測精度更高、動(dòng)態(tài)性能 更好；但是，引入了變壓器，增加了裝置復(fù)雜程度，且沒有針對電壓不對稱跌落進(jìn)行分析。 2013年羅昕在文獻(xiàn)一種改進(jìn)的FBD諧波電流檢測方法研究中，用虛擬磁鏈角代替鎖相環(huán)產(chǎn) 生基波正序電壓信號，能夠?qū)崿F(xiàn)相位角的鎖定，但是對電壓負(fù)序分量沒有作用，無法改善系 統(tǒng)電壓不對稱跌落帶來的電流畸變。2014年施燁在文獻(xiàn)基于自適應(yīng)原理的改進(jìn)型FBD諧波 電流檢測算法中，通過自適應(yīng)原理的最小均方算法替代原有的低通濾波器，增強(qiáng)了在負(fù)載 電流突變時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，但是只應(yīng)用于單向系統(tǒng)，且無法改善系統(tǒng)電壓不對稱跌落帶 來的電流畸變。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種基于電壓序 分解的無功及諧波電流快速檢測方法，該方法能夠提高電流檢測的動(dòng)態(tài)性能，使得檢測電 流能夠更快的跟隨實(shí)際電流的變化；當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生不對稱跌落時(shí)，能準(zhǔn)確快速的檢測出 補(bǔ)償電流，改善發(fā)生電壓不對稱跌落引起的畸變。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種基于電壓序分解的無功及諧波電 流快速檢測方法，包括以下步驟：
[0008] (1)將系統(tǒng)三相電壓進(jìn)行電壓序分解，得到三相電網(wǎng)電壓正序基波分量；
[0009] (2)計(jì)算得到等效電導(dǎo)的直流分量；
[0010] (3)將等效電導(dǎo)的直流分量與三相電網(wǎng)電壓正序基波分量相乘，得到正序基波電 流分量i al p、ibl p、iel p;檢測得到系統(tǒng)三相電流i a、ib、i。，將檢測到的系統(tǒng)三相電流ia、ib、 i。減去正序基波電流分量i al p、ibl p、L1 p，得到補(bǔ)償電流ial、ibl、id。
[0011] 進(jìn)一步，所述步驟（I)中，將系統(tǒng)三相電壓進(jìn)行電壓序分解的具體方法如下：
[0012] (1-1)將三相電網(wǎng)電壓。剔除零序電壓分量，具體為將三相電網(wǎng)電壓u m、 Unib、UJfW后除以3,得到三相電網(wǎng)電壓的零序電壓分量；將三相電網(wǎng)電壓。分別 減去零序電壓分量，得到剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓u a、ub、u。；
[0013] (1-2)將剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓ua、ub、u。進(jìn)行序分解，得到三相電 網(wǎng)電壓正序基波分量。
[0014] 進(jìn)一步，所述步驟（2)中，計(jì)算等效電導(dǎo)的直流分量的具體方法如下：
[0015] (2-1)通過計(jì)算得到等效電導(dǎo)；
[0016] (2-2)通過低通濾波器濾波，得到等效電導(dǎo)的直流分量。
[0017] 進(jìn)一步，所述步驟（1-2)中，將剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓Ua、u b、uc進(jìn)行 序分解的具體方法如下：
[0018] (1-2-1)電壓延時(shí)T/6 :將剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓113、叫、11。分別延時(shí) 1/6個(gè)工頻周期，得到延時(shí)T/6的三相電網(wǎng)電壓
其中，T表 示工頻周期，1^表示電壓正序基波分量幅值，1]2表示電壓負(fù)序基波分量幅值，S表示電壓負(fù) 序基波分量初始相位角，《表示角頻率，t表示時(shí)間；
[0019] (卜2-2)計(jì)算得到a相與b相電壓負(fù)序分量之差
,計(jì)算得到b相與c相電壓負(fù)序分量之差
其中，Ub表示剔除零序電壓分量后的b相電壓，u。 表示剔除零序電壓分量后的c相電壓，u'。表示剔除零序電壓分量后且延時(shí)1/6個(gè)工頻周期 的c相電壓，u' a表示剔除零序電壓分量后且延時(shí)1/6個(gè)工頻周期的a相電壓，U 2表示電壓 負(fù)序基波分量幅值，S表示電壓負(fù)序基波分量初始相位角，《表示角頻率，t表示時(shí)間；
[0020] (1-2-3)計(jì)算得到a相與b相線電壓負(fù)序分量：6 = = ,計(jì)算得到b 相與c相線電壓負(fù)序分量："6。.=~;其中，'表不a相與b相線電壓負(fù)序分量， C表示b相與c相線電壓負(fù)序分量，C表示剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓 負(fù)序分量，u'。表示剔除零序電壓分量后且延時(shí)1/6個(gè)工頻周期的c相電壓，u' 3表示剔除 零序電壓分量后且延時(shí)1/6個(gè)工頻周期的a相電壓；
[0021]
(、4、<表示剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓負(fù)序分量，'表示a相與b相線電壓 負(fù)序分量，表不b相與c相線電壓負(fù)序分量；
[0022] (1-2-5)將剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓ua、ub、u。減去剔除零序電 壓分量后的三相電網(wǎng)電壓負(fù)序分量_心、~.、I*即可得到三相電網(wǎng)電壓正序基波分量
其中，<、<、<表示三相電網(wǎng)電壓正序基波分量，1! 3、屯、1!。表示剔除零序 電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓，<、％、<表示剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓負(fù)序 分量。
[0023] 進(jìn)一步，所述步驟（2-1)中，計(jì)算等效電導(dǎo)的具體方法如下：
[0024] (2-1-1)計(jì)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表示剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓，i a、ib、表示檢測到的系統(tǒng)三相電流；
[0025] (2-1-2)計(jì)算三相電壓模值之和
；其中，I IuI 12表示三相 電壓模值之和，113、叫、1!。表示剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓，<表示3相電網(wǎng)電壓正 序基波分量；
[0026](2-1-3)計(jì)算等效電導(dǎo)
其中，Gp(t)表示等效電導(dǎo)，ps 表示三相功率之和，I |u| I2表示三相電壓模值之和，1!3、叫、1!。表示剔除零序電壓分量后的三 相電網(wǎng)電壓，ia、ib、i。表示檢測到的系統(tǒng)三相電流。
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0028] 將剔除零序電壓分量的系統(tǒng)電壓進(jìn)行電壓序分解，得到電壓正序基波分量，代替 傳統(tǒng)FBD諧波檢測中的鎖相環(huán)環(huán)節(jié)，使檢測結(jié)果在各種條件下特別是電壓不對稱跌落時(shí)有 更好的檢測效果，能夠提高電流檢測的動(dòng)態(tài)性能，使得檢測電流能夠更快的跟隨實(shí)際電流 的變化；當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生不對稱跌落時(shí)，能準(zhǔn)確快速的檢測出補(bǔ)償電流，改善發(fā)生不對稱引 起的畸變。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例的整體流程框圖。
[0030] 圖2是圖1所示實(shí)施例的電壓序分解的流程框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0032]參照圖1，本實(shí)施例包括以下步驟：
[0033] (1)將系統(tǒng)三相電壓進(jìn)行電壓序分解，得到三相電網(wǎng)電壓正序基波分量；
[0034] (2)計(jì)算得到等效電導(dǎo)的直流分量；
[0035] (3)將等效電導(dǎo)的直流分量與三相電網(wǎng)電壓正序基波分量相乘，得到正序基波電 流分量i al p、ibl p、iel p;檢測得到系統(tǒng)三相電流i a、ib、i。，將檢測到的系統(tǒng)三相電流ia、ib、 i。減去正序基波電流分量i al p、ibl p、L1 p，得到補(bǔ)償電流ial、ibl、id。
[0036] 所述步驟⑴中，將系統(tǒng)三相電壓進(jìn)行電壓序分解的具體方法如下：
[0037] (卜1)將三相（a相、b相、c相）電網(wǎng)電壓uma、umb、Um。剔除零序電壓分量，具體為 將三相電網(wǎng)電壓Uw Unib、UJfW后除以3,得到三相電網(wǎng)電壓的零序電壓分量；將三相電網(wǎng) 電壓Unia、 Unib、Uni。分別減去零序電壓分量，得到剔除零序電壓分量后的三相電網(wǎng)電壓u a、ub、 uc;
[0038] (1-2)將