一種諧波潮流檢測方法及數值仿真

一種諧波潮流檢測方法及數值仿真

劉會金　陳允平　彭輝　付立軍　陳瓊瓊

　　摘要　提出了一種諧波潮流的實時檢測方法，利用并聯電容器的諧波電流放大原理對諧波電壓間接取樣，并利用串聯無感電阻器對諧波電流直接取樣。分析了諧波潮流檢測靈敏度和同次諧波電壓與電流相位差角的檢測靈敏度，并對相應的模擬負荷進行了數值仿真，結果表明該取樣方法簡單可靠，能有效地提高諧波潮流檢測的靈敏度，同時也驗證了檢測基波潮流與諧波潮流的符號是否一致以判斷某一特定負荷是否為諧波源的方法。
　　關鍵詞　諧波潮流　取樣　電容器　靈敏度

METHOD OF MEASURING HARMONIC POWER FLOW AND ITS NUMERICAL SIMULATION

Liu Huijin　Chen Yunping　Peng Hui Fu Lijun　Chen Qiongqiong
(School of Electrical and informational Engineering, Wuhan University of Hydraulic and Electric Engineering Wuhan, 430072 China)

ABSTRACT　Sampling harmonic power flow in power system is still a difficult problem in harmonic power flow detecting. This paper puts forward a real-time method of sampling harmonic voltage indirectly by use of the harmonic current magnification of shunt capacity to detect harmonic power flow, and by use of resistance without inductance to sample harmonic current directly. This paper analyzes the sampling sensitivity of harmonic power flow and the relative phase shift between the voltage and current for each harmonic, and carries out the numerical simulation for relevant simulated load. According to the result of the theoretical analysis and numerical simulation, it can be seen that the method is simple and reliable, and can improve the sensitivity of detecting harmonic power flow effectively. At the same time, the correctness of the criterion which judges whether a certain load is a harmonic source by detecting the concordance of the signs between first harmonic and higher harmonic power flow is verified.
KEY WORDS　harmonic power flow; sample; capacitor; sensitivity

　　電力系統中的諧波對各種電力設備、通信設備及線路都會產生有害的影響，嚴重時可造成設備損壞和電力系統事故。電力部門在負荷管理工作中，很重要的一項工作就是對諧波源負荷的管理和監測，查明諧波污染源，以明確責任，確定治理措施。同時對產生諧波污染的用戶進行驗算，確定其允許值和是否需要采取措施(如裝設濾波器等)。因此，在諧波的管理和監測中，諧波潮流的檢測對于快速、準確地查明諧波源以及諧波源注入供電點的諧波潮流值具有十分重要的意義。
　　由于電力系統中諧波潮流僅為基波潮流的幾百分之一或幾千分之一。因此，檢測諧波潮流 大的難題是將淹沒在噪聲(基波潮流)中的弱信號(諧波潮流)檢測出來。傳統的諧波潮流取樣信號來自被測線路中的電壓、電流互感器的二次側，經電壓變送器和電流變送器輸出信號。由于電磁式互感器的頻率特性，特別是電壓互感器的二次側電壓的大小和相位，會隨諧波頻率變化，其精度會受到影響；用于220kV及以上系統的電容式電壓互感器，由一個電容式分壓器和一個電磁式電壓互感器組成。電容式電壓互感器基本上是一個調諧50Hz的裝置，使用頻率范圍很窄，不適用于測量諧波電壓［1］。因此，目前采用的諧波潮流檢測裝置，檢測精度差，靈敏度低，盲區大。
　　本文提出用電力電容器將諧波電流放大，作為諧波電壓的取樣信號，利用無感電阻器作為諧波電流的取樣電路，采用模擬的非線性負荷和線性負荷進行數值仿真，能提高諧波潮流檢測的靈敏度。

1　原理
　　非線性元件無源性的準確定義較為復雜，如果是時恒n口電阻器，無源的定義等價于任何容許信號偶［u(t)，i(t)］和任何時間t的瞬時功率p(t)為非負［2］，即

　(1)

　　根據上式可知，非線性二端電阻器為無源的，等價于其v-i特性在第一和第三象限，電力系統中的非線性負荷主要由大功率的電力電子元件組成，屬于無源的非線性電阻元件。
　　應用替代原理，非線性負荷可視為恒定的諧波電流源，它將系統中基波潮流轉換為諧波潮流，注入供電點。采用關聯的參考方向時，非線性負荷的諧波潮流總為負值，線性負荷的諧波潮流總為正值。由于非線性負荷總潮流為正值，諧波潮流為負值；線性負荷的總潮流為正值，諧波潮流也為正值，因此根據諧波潮流與總潮流的符號是否一致,就可以判斷一個特定負荷是否為諧波源。在輸電線路上，根據諧波潮流的方向可以判斷諧波源位于檢測點的哪一側。
　　利用電容器的諧波電流放大作用，諧波潮流檢測中電壓取樣原理可用圖1說明，設諧波源左側h次諧波電流為ih,進入主系統的

[1] [2] [3] [4] [5] 下一頁

　　湖南省陽光電子技術學校常年面向全國招生.安置就業。考試合格頒發全國通用權威證書：《中華人民共和國職業資格證》 、《電工證》 、《焊工證》 。采用我校多年來獨創的“模塊教學法”,理論與實踐相結合、原理＋圖紙＋機器三位一體的教學模式，半天理論，半天實踐，通俗易懂，確保無任何基礎者也能全面掌握維修技能、成為同行業中的佼佼者。工作(一期不會，免費學會為止)。