CN101661059B - 用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法及装置 - Google Patents

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CN101661059B CN 200810214260 CN200810214260A CN101661059B CN 101661059 B CN101661059 B CN 101661059B CN 200810214260 CN200810214260 CN 200810214260 CN 200810214260 A CN200810214260 A CN 200810214260A CN 101661059 B CN101661059 B CN 101661059B
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Abstract

本发明提供一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法和相应的装置,所述方法包括步骤:对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样;根据采样数据获得多个谐波电压相量和电流相量;判断用户端非线性负载是否主谐波源;当用户端非线性负载是主谐波源,计算供电端谐波阻抗;根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算所述时间间隔中的用户端的非线性负载的谐波电压发射水平。应用本发明可以容易地对用户端非线性负载的谐波电压发射水平进行定量分析。

Description

用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法及装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电力系统参数的分析方法及装置,特别涉及谐波电压发射水平的分析方法及装置。
背景技术
[0002] 近年来,应用大容量非线性设备的电力系统中的谐波污染问题得到了越来越多的重视。这些设备在电力系统中引起的电压和电流畸变会导致发电、输电和电力利用的效率的降低,还会使继电保护和通讯受到干扰从而导致电力系统各模块的紊乱。电力系统通过限制由非线性负载注入的谐波电流来维持电压谐波的规划水平。
[0003] 如图I所示,如何提供一种可以在供电(Supply)端和用户(Customer)端之间的 一个称为公共稱合点(Point of Common Coupling, PCC)的物理点处定量地检测非线性负载的谐波分布的电力监控设备一直是电力系统工程领域中的难题。而且,这种电力监控设备的分析结果还可以用来确定谐波污染的来源,有助于控制电力系统中的谐波污染。但是,检测特定负载的谐波分布是非常复杂的工作,需要考虑到如供电系统配置、负载类型、背景谐波等参数。
[0004] 现有的一种用来确定特定负载的谐波分布的方法是在电力系统的每次谐波频率上分析谐波电压发射水平(Emission Level)。所述谐波电压发射水平定义为在PCC处由该特定负载单独引起的谐波电压。参见图1,PCC处每次谐波频率时的电压Vp。。可以分成两部分:
[0005] Vpcc = Vs_pcc+Vc_pcc (方程 I)
[0006] 其中,Vs_p。。和分别是在供电端和在用户端的谐波电压发射水平。
[0007] 不少现有技术,如:
[0008] -P. H. Swart, M. J. Case, and J. D. Van Wyk,“0n techniques for localizationof sources producing distortion in three-phase networks,,,European Trans. Elect.Power Eng. , vol. 6, no. 6, Nov. /Dec. 1996.
[0009] -L. Cristaldi and A.Ferrero, “Harmonic power flow analysis for themeasurement of the electric power quality,,,IEEE Trans. Instrum. Meas. , vol. 44,pp.683-685, June 1995.
[0010] 公开了分析谐波电压发射水平的方法,这些方法可以分为介入式方法和非介入式方法两大类,而且都基于在PCC处的现场测量。
[0011] 介入式方法将用户端负载的谐波电压发射水平h定义为连续两次Vpcx测量值的差值,即:
[0012] Vc_pcc = Vpccj on-Vpcc> off (方程 2)
[0013] 其中,Vpc^n和Vpc^ff分别是接通和切断非线性负载时PCC处的测量电压。
[0014] 由于从上可以看出,介入式方法需要接通和切断非线性负载,这干扰了电力系统的正常运作,因此在实际中这种方法不太可行。即使电力系统允许这种对正常运作的干扰,通过分析方程2还可以发现这种方法在理论上也存在缺陷:方程2是建立在假设供电端的背景谐波是不随着电力系统中由于用户端负载的接通和切断引起的供电网络参数的变化而变化的,但是由于实际上供电端的背景谐波本身是由供电网络参数决定的,因此上述假设并不成立。
[0015] 非介入式方法通过诺顿等效电路(Norton Equivalent Circuit)分析每次谐波频率时供电端和用户端产生的谐波,如图2所示,Is和Zs分别是在每个谐波阶数(HarmonicOrder)时供电端的等效谐波电流和阻抗,I。和Z。分别是在每个谐波阶数时时用户端的等效谐波电流和阻抗。关于诺顿等效电路及其应用的相关现有技术,可以参考以下文献:
[0016] -E.Thunberg, L. Soder, uk Norton approach to distribution networkmodeling for harmonic studies”,IEEE Trans, on Power Delivery, vol. 14,no. 1,pp. 272-277,Jan. 1999.
[0017] -S Perera, V J Gosbell,B. Sneddon,“A study on the identification of majorharmonic sources in power systems”,AUPEC,2002.
[0018] -Yang H. , Porotte P. , Robert A,“Assessing the harmonic emission levelfrom one particular customer ‘‘,Proceedings of PQA’ 94,1994.
[0019] -Yao ΧΙΑ0,Jean-Claude MAUN,etc. “Harmonic impedance measurement usingvoltage and current increments from disturbing loads”,Harmonics and Quality ofPower.Proceedings. Ninth International Conference, vol. I,pp.220-225,2000.
[0020] 参见图2,在每个谐波阶数时,叠加原理适用于诺顿等效电路,用户端的谐波电压发射水平和供电端的谐波电压发射水平Vs_p。。分别可以表示为:
[0021] Ve_pcc=^^-Ic (方程 3)
[0022] Vs_pec=^^Is (方程 4)
[0023] 若在PCC处用户端产生较大的谐波电压发射水平,即
[0024] |Vs_pcc| < |Vc_pcc (方程 5)
[0025] 则在PCC处用户端的谐波电压发射水平为主谐波源(DominantHarmonicSource)。
[0026] 用户端的谐波电流I。为:
[0027] Ic +Ipce (方程 6)
[0028] 其中,PCC处的电压Vp。。和电流Ip。。可以通过测量得到。
[0029] 将方程6代入方程3得到:
[0030] Vc_pcc = H (γ1 + Ipcc)(方程 7)
[0031] 如果阻抗ZjP Z。为已知参数,由于如前所述PCC处的电Svp。。和电流Ip。。可以通过测量得到,则用户端的谐波电压发射水平V。,便可以通过方程7计算得到。可以看出,与前述的介入式方法不同,非介入式方法不干扰电力系统的正常运行,而且能够精确地分析用户端的谐波电压发射水平。但是,要在实际的电力系统中确定所述阻抗&和2。是非常困难的事情,成本高且需要耗费大量的时间,因此这种非介入式方法目前仍然停留在理论的阶段,而未真正地在工程领域中应用。
发明内容
[0032] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种非介入式的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法。
[0033] 本发明的目的还在于提供一种相应的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置。
[0034] 为实现上述目的,本发明提供一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,包括下列步骤: [0035]-对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样;
[0036]-根据采样数据获得谐波电压相量和电流相量;
[0037]-判断用户端非线性负载是否主谐波源;
[0038]-当用户端非线性负载是主谐波源,计算供电端谐波阻抗;
[0039]-根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算所述用户端的非线性负载的谐波电压发射水平。
[0040] 本发明还提供一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置,包括:
[0041] 采样单元,用于对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样;
[0042] 变换单元,与所述采样单元相连,用于根据采样数据获得谐波电压相量和电流相量;
[0043] 主谐波源辨识单元,与所述变换单元相连,用于判断用户端非线性负载是否主谐波源;
[0044] 供电端谐波阻抗计算单元,与所述主谐波源辨识单元相连,用于当用户端非线性负载为主谐波源时计算供电端谐波阻抗;
[0045] 谐波电压发射水平确定单元,与所述供电端谐波阻抗计算单元相连,用于根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算用户端非线性负载的谐波电压发射水平。
[0046] 本发明用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法是一种非介入式方法,因此不会对电力系统的正常运作产生干扰;而且本发明操作简单方便,只需要测量公共耦合点处的电压和电流然后进行相应的计算,因此可以很方便的应用在现有的各种电力监控设备上,而无需对这些现有电力监控设备进行硬件改造或者增加;应用本发明可以容易地对用户端非线性负载的谐波电压发射水平进行定量分析。
附图说明
[0047] 图I是在供电端和用户端之间的公共耦合点的示意图;
[0048] 图2是现有的非介入式方法分析用户端的谐波电压发射水平的电路原理图;[0049] 图3是本发明用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法的流程图;
[0050] 图4是本发明用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法的计算供电端谐波阻抗的流程图;
[0051] 图5是本发明用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置的结构示意图。
具体实施方式
[0052] 以下结合图示对本发明进行详细说明。
[0053] 本发明用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法建立在如图2所 示的应用诺顿等效电路分析用户端的谐波电压发射水平的方法之上,并对其进行改进,如前所提及,方程7可以用来计算用户端非线性负载的谐波电压发射水平:
7 7 V
[0054] Vc_pcc^^^-(-^ + Ipcc)(方程 7)
[0055] 供电端阻抗Zs表现为电力系统在PCC处的短路阻抗,一般地,供电端阻抗的大小远小于用户端特定负载阻抗:
[0056] Zj << Izc (方程 8)
[0057] 上述关系在实际的电力系统中很容易得到验证,否则巨大的电压降将会在连接用户端的馈电线中损耗大量电力,这在实际的电力系统中是不允许出现的。而且由于供电端阻抗和用户端阻抗在大多数电力系统中都是感性阻抗,因此即使在更高的谐波阶数的情况下,供电端阻抗和用户端阻抗仍能保持如方程8所示的大小关系。在一般情况下,根据合理的估计,用户端特定非线性负载的谐波阻抗大小为供电端谐波阻抗的20倍以上。
[0058] 因此根据方程8,方程7可以被简化为:
[0059] Vc_pcc ^ IpccZs (方程 9)
[0060] 上述经过简化的方程产生的误差为:
1PCC-Zs -(Vpcc + Ipcc ·Zc)^-
[0061] ε =-——-=---—-(方程 10)
(Vpcc+IpccZc1 + ^(1 + -^)
S 乙 C Is Zs
[0062] 从方程10可以得知,估计的误差值随着IzcZzsI和IipccZIsI值的增大而急剧减小,即当IzcZzsI和|ipcx/is|值越大时,所述误差的值越小。例如,当IzcZzsI大于20、I ιρ。。/!」大于I时,所述误差的值降到5%以下。
[0063] 如前所述,在PCC处用户端的谐波电压发射水平为主谐波源,因此,方程9可以用来定量地分析在PCC处的用户端谐波电压发射水平。由于PCC处的电流Ip。。可以通过测量得到,因此实施方程9的关键在于确定供电端的谐波阻抗Zs。
[0064] 参见图2,在PCC处的谐波电压可以被分成两部分:
[0065] Vpcc = IsZs+IpccZs (方程 11)
[0066] 其中,IsZs是供电端产生的谐波电压,IpccZs是用户端产生的谐波电压。
[0067] 在一个给定的短的时间间隔中,在没有其他干扰负载的情况下,该IsZs的值与IpccZs的值相比较而言更加稳定。
[0068] 使用一设置在PCC处的监控设备对该处的电压Vpcx和电流Ip。。进行多次采样,优选地,采样频率应当符合采样定理的要求并且与电力系统的频率同步。以应用在50Hz的电力系统中为例,在3秒钟的时间间隔中,进行15次,每次为10个周期(Cycle)的采样。通过离散傅立叶变换,优选为快速傅立叶变换,将各采样数据从时域变换到频域,从而得到多个谐波电压和谐波电流相量值:
[0069] Vpcca = IsZs+IpccaZs (方程 12)
[0070] Vpccj2 = IsZs+Ipcc,2Zs (方程 13)
[0071] 其中,Vpcca, Ipc^1,和Vpcx,2、Ipcc,2分别是对连续两次采样数据进行快速傅立叶变换后得到的谐波电压和谐波电流的相量值(Phasor Value)。 [0072] 本领域技术人员可以理解地,也可以通过其他方法得到所述谐波电压和谐波电流的相量,而不以上述的方法为限。
[0073] 假定在较短的时间中,供电端的谐波电流Is和阻抗Zs不变或者变化很小,则PCC处的谐波电压vp。。就与谐波电流Ip。。成比例,因此在该时间间隔的供电端的谐波阻抗Zs可以计算为:
V 。一V AV
[0074] Zs = f _ = (方程 14)
pcc,2 pec,】 Alpcc
[0075] 然而,测量的误差可能会引起通过方程14计算得到的供电端阻抗的值产生较大的变化,为了减少这种变化,使得供电端阻抗在短时间间隔中保持相对稳定,对通过方程14计算得到的供电端阻抗进行加权平均。
[0076] 从上述多个谐波电流相量值中选出具有最大和最小幅值的值Ip。。Max和Ip。。Min,得到对应上述两值的谐波电压
Vpcc (I—Max)矛口 Vpcc (I—Min) ◦ 将所述3秒时间间隔定义为时间间隔“ j+1”,则在该时间间隔中PCC处谐波电压和电流的变化为:
[0077] Δ IpCC,j+i IpccMax, j+1 IpccMin,j+1 (方程15)
[0078] Δ VpCC,j+i Vpcc(I—Max),j+1 Vpcc(I—Min),j+1 (方程16)
[0079]其中,Ipcc Max,j+1、Ipcc Min,j+1,和 Vpcc (I—Max),j+1、Vpcc (I—Min),j+1 分别是在所述时间间隔“ j+1 ”
中最大和最小电流相量和对应所述最大和最小电流相量的电压相量。
[0080] 因此,供电端的谐波阻抗可以进一步表达为:
V -V
rj' pcc(I Max),j+】 vpcc(I Min),j+1 ,、一„ 、
[0081] Zs j+1 = ——-(方程 17)
丄 pcc Max, j+1 pcc Min, j+1
[0082] 为了减少供电端的谐波阻抗值的变化,使用以下加权平均方程对所述时间间隔“j+Ι”中的供电端谐波阻抗进行改写:
[0083] Zs, J+1 = ^Zs, ^k2Zi s,j+1 (方程 18)
[0084] 其中,Zs, j是时间间隔“ j ”中的供电端谐波阻抗,时间间隔“ j ”是所述时间间隔“j+Ι”的上一个时间间隔,ki和k2是加权系数,ki+k2 = 1,ki通常设置得比k2大,优选地,h和k2分别被设置为O. 9和O. 1,本领域技术人员可以理解地,Ic1和k2的值也可以根据实际需要而设置为其它值。
[0085] 在实际操作中,有可能会因为测量的误差导致供电端谐波阻抗的实部出现负数,在这种情况下,则跳过所述方程18,而把时间间隔“j+Ι”中的供电端谐波阻抗的值设为在上一时间间隔“j”中得到的相应值,即:
[0086] Zs, J+1 = Zsjj (方程 19)
[0087]假定Ipcx是Ip。。Max和Ip。。Min的平均值,得到:
[0088] Ipcc j+1 = IpccMaxJ+1 ^lpccMin·^ (方程 20)
[0089] 因此,时间间隔“j+Ι”中的用户端的谐波电压发射水平可以计算为:
[0090] Vc_pcc, J+1 = Ipcc, j+1Zs, J+1 (方程 21)
[0091] 由于在电力系统中通常指关注作为主谐波源的用户端的谐波电压发射水平的大小,因此方程21可以改写为:
[0092] I Vc_pcc, J+11 = I Ipcc, J+11 I Zs, J+11 (方程 22)
[0093] 由于电力系统中不同的非线性负载的产生的谐波是随时间随机变化的,很难得到非线性负载谐波电压发射水平在某一个时间点的精确大小,因此可以采用统计的方法来确定谐波电压发射水平。业界常用的标准,如EMC标准IEC61000系列指出,谐波发射水平通常可参考为95%概率值(ProbabilityValue)。因此,可以在一个典型的时间段中,如60分钟中,采用以上方法获取多个时间间隔的非线性负载谐波电压发射水平的值,这些值的95%概率值便可以定义为所述非线性负载谐波电压发射水平的参考值。
[0094] 综上所述,本发明提出一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,如图3所示,包括以下步骤:
[0095] 步骤S100:开始。
[0096] 步骤SllO :在一个时间间隔中,对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行多次采样。
[0097] 优选地,采样频率应当符合采样定理并且与电力系统的频率同步。以应用在50Hz的电力系统中为例,在3秒钟的时间间隔中,进行15次,每次为10个周期(Cycle)的采样。
[0098] 步骤S120 :根据采样数据获得多个谐波电压相量和电流相量。
[0099] 通过离散傅立叶变换,优选为快速傅立叶变换,将各采样数据从时域变换到频域,从而得到多个谐波电压和谐波电流相量值。本领域技术人员可以理解地,也可以通过其他方法得到所述谐波电压和谐波电流的相量,而不以上述的方法为限。
[0100] 步骤S130 :判断用户端非线性负载是否主谐波源。如果否,执行步骤S140 ;如果是,执行步骤S150。
[0101] 判断用户端非线性负载是否主谐波源可以通过现有的装置或者方法进行:一些电力质量监控装置,如 Dranetz-BMI、Arbiter Systems Model 1133APower Sentinel,均集成辨识PCC处主谐波源的功能;一些现有的方法,如文献“Wilsun Xu, Xian Liu, Yilu Liu,“An Investigation on the Validity ofPower-Direction Method for Harmonic SourceDetermination”,IEEE Trans. onPower Delivery, vol. 18, no. I, Jan. 2003. ”公开了辨识PCC处主谐波源的方法。
[0102] 步骤S140 :输出“该用户端非线性负载不是主谐波源”的提示信息。接着执行步骤 S170。
[0103] 所述的提示信息可以显示在一个显示装置的一个用户界面中。在一个可选实施例中,本步骤也可以省略,而直接执行步骤S170。[0104] 步骤S150 :计算供电端谐波阻抗。
[0105] 根据方程9 :Ve_p。。^ IpeeZs,在所述用户端非线性负载为主谐波源的情况下,由于PCC处的电流Ip。。可以通过测量得到,因此实施方程9的关键在于确定供电端的谐波阻抗Zs。
[0106] 如图4所示,本步骤包括以下具体分步骤:
[0107] 分步骤S151 :从所述多个电流相量值中选出最大和最小电流相量,以及对应所述最大和最小电流相量的电压相量。
[0108] 分步骤S152 :根据方程17计算供电端谐波阻抗。
[0109] 在所述时间窗“ j+Ι”中PCC处谐波电压和电流的变化为Λ Ipccj J+1 = IpccMax> j+1 IpccMin,j+1 矛口八 Vpcc,j+1 Vpcc (I—Max),j+1 Vpcc (I—Min),j+1, 其中, IpccMax,j+1? IpccMin,j+1
是在所述时间
窗“j+1 ”中具有最大和最小幅值的电流相量,
Vpcc (I—Max),j+1,^pcc (l_Min),j+1 是对应
Ipcc Max,j+1,Ipcc
Min, j+1的谐波电压相量,因此,可以根据方程17 :Z;J+, - VpcC(LMax)J+1 ^PCC(I-Min)J+j来计算供电
pcc Max, j+1 pcc Min, j+1
端谐波阻抗。
[0110] 分步骤S153 :判断所述供电端谐波阻抗的实部是否为正数。如果是,执行步骤S154 ;如果否,执行步骤S155。
[0111] 在实际操作中,有可能会因为测量的误差导致供电端谐波阻抗的实部出现负数,这会导致相关计算出现错误,因此有必要在本步骤中判断所述供电端谐波阻抗的实部是否为正数。
[0112] 分步骤S154 :根据方程18计算最终的供电端谐波阻抗。
[0113] 在所述供电端谐波阻抗的实部为正数的情况下,为了减少供电端的谐波阻抗值的变化,根据方程18 :ZSjJ+1 = kUkf S,J+1的加权平均方法计算所述时间窗“j+1”中的供电端谐波阻抗的最终值,其中,Vk2 = 1,Ic1和k2是加权系数,Ic1通常设置得比k2大,优选地,Ic1和k2分别被设置为O. 9和O. 1,本领域技术人员可以理解地,Ic1和k2的值也可以根据实际需要而设置为其它值。
[0114] 分步骤S155 :根据方程19计算最终的供电端谐波阻抗。
[0115] 在所述供电端谐波阻抗的实部不为正数的情况下,根据方程19 :ZS,J+1 = Zs,j把时间窗“j+1”中供电端谐波阻抗的值设为在上一时间窗“j”中得到的相应值。
[0116] 至此,在步骤S150及其分步骤S151-S155中,计算得到了供电端谐波阻抗的值。
[0117] 步骤S160 :根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量通过方程22计算所述时间间隔中的用户端的非线性负载的谐波电压发射水平的值。
[0118] 步骤S170 :获取多个时间间隔中的用户端的非线性负载的谐波电压发射水平的值,将这些值的95%概率值确定为所述非线性负载谐波电压发射水平的参考值。
[0119] 步骤S180:结束。
[0120] 本发明还提供一种相应的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置。参见图5,所述用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置包括:
[0121] 采样单元10,用于在一个时间间隔中对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行多次采样;
[0122] 变换单元20,与所述采样单元10相连,用于根据采样数据获得多个谐波电压相量和电流相量,优选地,采用离散傅立叶变换将所述采样数据从时域变换到频域,从而得到多个谐波电压和谐波电流相量值;
[0123] 主谐波源辨识单元30,与所述变换单元20相连,用于判断用户端非线性负载是否主谐波源;
[0124] 供电端谐波阻抗计算单元40,与所述主谐 波源辨识单元30相连,用于当用户端非线性负载为主谐波源时计算供电端谐波阻抗;
[0125] 谐波电压发射水平确定单元50,与所述供电端谐波阻抗计算单元40相连,用于根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算用户端非线性负载的谐波电压发射水平。
[0126] 进一步地,本发明用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置还包括用于动态调整所述采样单元10的采样频率,以保证所述采样频率与电力系统的频率同步的调整单元60,优选地,所述调整单元为锁相环(Phase Lock Loop)。
[0127] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改,等同替换,改进等,均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1. 一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,包括下列步骤: -对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样; -根据采样数据获得谐波电压相量和电流相量; -判断用户端非线性负载是否主谐波源; -当用户端非线性负载是主谐波源,计算供电端谐波阻抗; -根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算所述用户端的非线性负载的谐波电压发射水平。
2.根据权利要求I所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,当用户端非线性负载不是主谐波源,输出相应的提示信息。
3.根据权利要求I所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,采样的频率与电力系统的频率同步。
4.根据权利要求I所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,在一个时间间隔中,对公共耦合点处的电压和电流进行多次采样,通过离散傅立叶变换将各采样数据从时域变换到频域,从而得到多个谐波电压相量和多个谐波电流相量。
5.根据权利要求4所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,所述离散傅立叶变换是快速傅立叶变换。
6.根据权利要求1-5任一项所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,计算供电端谐波阻抗包括下列步骤: -从所述多个电流相量值中选出幅值最大和最小电流相量,以及对应所述最大和最小电流相量的电压相量; -根据以下方程计算供电端谐波阻抗:
Figure CN101661059BC00021
其中,Zi
Figure CN101661059BC00022
分别是在时间间隔“j+1”中的供电端谐波阻抗,最大和最小电流相量,和对应所述最大和最小电流相量的电压相量; -判断所述供电端谐波阻抗的实部是否为正数; -当所述供电端谐波阻抗的实部为正数,根据以下方程计算最终的供电端谐波阻抗: Zs, j+i — k1ZSj j+k2Z s, j+i, 其中,Zq+1是时间间隔“j+1”中的最终的供电端谐波阻抗,Zq是时间间隔“j”中的最终的供电端谐波阻抗,时间间隔“ j”是时间间隔“j+Ι”的上一个时间间隔,ki和k2是加权系数,Vk2 = I,且 Ii1 > k2 ; -当所述供电端谐波阻抗的实部不为正数,根据以下方程计算最终的供电端谐波阻抗:
Figure CN101661059BC00023
7.根据权利要求6所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,通过以下方程计算在所述时间间隔中用户端的非线性负载的谐波电压发射水平的值:
Figure CN101661059BC00031
其中,
Figure CN101661059BC00032
是时间间隔“j+1”中用户端的非线性负载的谐波电压发射水平的值,
Figure CN101661059BC00033
8.根据权利要求7所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析方法,其特征在于,获取多个时间间隔中的用户端的非线性负载的谐波电压发射水平的值,将这些值的95%概率值确定为所述非线性负载谐波电压发射水平的参考值。
9. 一种用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置,其特征在于,包括: 采样单元,用于对供电端和用户端之间的一个公共耦合点处的电压和电流进行采样; 变换单元,与所述采样单元相连,用于根据采样数据获得谐波电压相量和电流相量; 主谐波源辨识单元,与所述变换单元相连,用于判断用户端非线性负载是否主谐波源; 供电端谐波阻抗计算单元,与所述主谐波源辨识单元相连,用于当用户端非线性负载为主谐波源时计算供电端谐波阻抗; 谐波电压发射水平确定单元,与所述供电端谐波阻抗计算单元相连,用于根据所述供电端的谐波阻抗和公共耦合点处的电流相量计算用户端非线性负载的谐波电压发射水平。
10.根据权利要求9所述的用户端非线性负载的谐波电压发射水平的定量分析装置,其特征在于,还包括用于动态调整所述采样单元的采样频率,以保证所述采样频率与电力系统的频率同步的调整单元。
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