CN102738790A - 电力系统电流正序负序零序分量计算方法 - Google Patents

电力系统电流正序负序零序分量计算方法 Download PDF

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陈方元
褚学征
尉强
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Abstract

本发明的一种电力系统电流正序负序零序分量计算方法，包括如下步骤：步骤1，测量A相母线电压幅值U；步骤2，测量A、B、C三相负载导纳
Figure 2012101803037100004DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 560574DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；步骤3，计算三相电流
Figure 605278DEST_PATH_IMAGE004
、
Figure DEST_PATH_IMAGE005
、；步骤4，计算A相正序分量
Figure DEST_PATH_IMAGE007
、负序分量
Figure 937481DEST_PATH_IMAGE008
、零序分量
Figure DEST_PATH_IMAGE009
；步骤5，按照公式计算B相正序分量
Figure 729286DEST_PATH_IMAGE010
、负序分量
Figure DEST_PATH_IMAGE011
、零序分量
Figure 131842DEST_PATH_IMAGE012
；步骤6，按照公式计算C相正序分量
Figure DEST_PATH_IMAGE013
、负序分量
Figure 290553DEST_PATH_IMAGE014
、零序分量
Figure DEST_PATH_IMAGE015
。本发明可以直接根据三相电流分量进行矩阵变换即可获得准确的正序、负序、零序分量，无需进行滤波和傅里叶变换即可获得准确的相序分解，简化了计算过程和提高了计算速度，有利于提高动态无功补偿设备的响应时间。

Description

电力系统电流正序负序零序分量计算方法
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及电力供电系统中电流正序负序零序分解、谐波治理及无功补偿设计。
背景技术
诸如钢铁冶金电力系统等中低压配电网，由于轧机、电弧炉等冲击负载的影响，导致供电系统存在三相不平衡现象，为了针对负荷进行三相不平衡补偿，当前通用的方法是进行动态无功补偿，将负荷分解成正序无功、负序无功以计算补偿器每相电感量。由于传统方法需要利用傅里叶变换计算电流正序、负序分量，不仅耗费大量计算时间，且对控制器性能要求较高。
发明内容
本发明提出一种新的分解三相电流正序、负序、零序分量方法，可以直接根据三相电流分量进行矩阵变换即可获得准确的正序、负序、零序分量。
为达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种电力系统电流正序负序零序分量计算方法，包括如下步骤：
步骤1，测量A相母线电压幅值U；
步骤2，测量A、B、C三相负载导纳                                                、
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE002
、；
步骤3，按照公式
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE004
，计算三相电流
Figure 376439DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 958599DEST_PATH_IMAGE007
； 
步骤4，按照公式
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE008
  计算A相正序分量、负序分量
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE010
、零序分量
Figure 614675DEST_PATH_IMAGE011
；
步骤5，按照公式  计算B相正序分量、负序分量
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE014
、零序分量
Figure 519757DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤6，按照公式  计算C相正序分量
Figure 17996DEST_PATH_IMAGE017
、负序分量
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE018
、零序分量；
上述各公式中 
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE020
。
本发明的技术效果：本发明提出的上述电力系统电流正序、负序、零序分量计算方法，无需进行滤波和傅里叶变换即可获得准确的相序分解，简化了计算过程和提高了计算速度，有利于提高动态无功补偿设备的响应时间。
附图说明
图1为平衡三相正序电压作用于不平衡三相负荷的原理。
图2为A、B、C三相电流曲线。
图3为A相正序、负序电流曲线。
图4为B相正序、负序电流曲线。
图5为C相正序、负序电流曲线。
具体实施方式
首先，平衡三相正序电压作用于不平衡三相负荷的原理如图1所示，其中A、B、C相电压分别为
Figure 899509DEST_PATH_IMAGE021
、
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE022
、，其中三相电压满足如下关系式：
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE024
           （1）
式（1）中U为三相电压有效值，为了方便书写以下将
Figure 38202DEST_PATH_IMAGE025
简写成U 。每相之间的线电压分别为：
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE026
        （2）
根据附图1所示，负荷中的每相电流为：
Figure 123839DEST_PATH_IMAGE027
      （3）
式（3）中
Figure 86503DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 1107DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 365617DEST_PATH_IMAGE003
分别为负荷系统中A相与B相之间的导纳、B相与C相之间的导纳、C相与A相之间的导纳。
因此三相线电流分别为：
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE028
   （4）
根据对称分量原理，可得负荷电流A相正序分量
Figure 153313DEST_PATH_IMAGE009
、负序分量
Figure 931170DEST_PATH_IMAGE010
、零序分量
Figure 823034DEST_PATH_IMAGE011
为：
Figure 960492DEST_PATH_IMAGE029
     （5）
将公式（5）整理成矩阵形式可表示为：
Figure 827079DEST_PATH_IMAGE008
     （6）
同理，可得负荷电流B相正序分量
Figure 59608DEST_PATH_IMAGE013
、负序分量、零序分量
Figure 61641DEST_PATH_IMAGE015
为：
Figure 262963DEST_PATH_IMAGE012
     （7）
负荷电流C相正序分量
Figure 841843DEST_PATH_IMAGE017
、负序分量
Figure 842554DEST_PATH_IMAGE018
、零序分量
Figure 236495DEST_PATH_IMAGE019
为：
Figure 133300DEST_PATH_IMAGE016
      （8）
按照上述计算公式，计算三相电路正序、负序、零序电流分量具体步骤如下：
步骤1，测量A相母线电压幅值U；
步骤2，测量A、B、C三相负载导纳
Figure 370115DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 846621DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 517904DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤3，按照公式（4）计算三相电流
Figure 113840DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 44143DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 478667DEST_PATH_IMAGE007
；
步骤4，按照公式（6）计算A相正序、负序、零序电流分量；
步骤5，按照公式（7）计算B相正序、负序、零序电流分量；
步骤6，按照公式（8）计算C相正序、负序、零序电流分量。
实施例1：
某钢厂10kV母线上接有一轧机系统，经测量三相之间导纳分别为
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 755189DEST_PATH_IMAGE031
，
根据公式（4）可计算得到A、B、C三相电流
Figure 335075DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 549412DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 318785DEST_PATH_IMAGE007
为：
Figure 197617DEST_PATH_IMAGE033
A
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE034
A
Figure 216913DEST_PATH_IMAGE035
A
根据计算得到的各相电流有效值和相角，可以绘制相应的电流曲线，图2为A、B、C三相电流曲线。
按照公式（6）可得A相电流正序、负序、零序分量为：
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE036
根据上述A相正序、负序计算，其电流曲线如图3所示，从图中可知A相负序电流远远大于正序电流。
按照公式（7）可得B相电流正序、负序、零序分量为：
Figure 587721DEST_PATH_IMAGE037
根据上述B相正序、负序计算，其电流曲线如附图4所示，从图中可知B相负序电流远远大于正序电流。
按照公式（8）可得C相电流正序、负序、零序分量为：
Figure 2012101803037100002DEST_PATH_IMAGE038
根据上述C相正序、负序计算，其电流曲线如附图5所示，从图中可知C相负序电流远远大于正序电流。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种电力系统电流正序负序零序分量计算方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，测量A相母线电压幅值U；
步骤2，测量A、B、C三相负载导纳                                                
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 879864DEST_PATH_IMAGE002
、
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤3，按照公式
Figure 891945DEST_PATH_IMAGE004
 计算三相电流
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE005
、
Figure 789190DEST_PATH_IMAGE006
、
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE007
； 
步骤4，按照公式
Figure 249645DEST_PATH_IMAGE008
  计算A相正序分量
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE009
、负序分量
Figure 955696DEST_PATH_IMAGE010
、零序分量
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE011
；
步骤5，按照公式
Figure 545202DEST_PATH_IMAGE012
  计算B相正序分量
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE013
、负序分量、零序分量
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE015
；
步骤6，按照公式
Figure 889431DEST_PATH_IMAGE016
  计算C相正序分量
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE017
、负序分量
Figure 794196DEST_PATH_IMAGE018
、零序分量
Figure 2012101803037100001DEST_PATH_IMAGE019
；
上述各公式中 
Figure 820183DEST_PATH_IMAGE020
。
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