CN104599595A - 谐波治理模拟装置及其模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种谐波治理模拟装置及其模拟方法，谐波治理模拟装置包括波形选择生成装置、治理装置、显示装置和场景模拟装置，波形选择生成装置生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形和谐波电流波形，场景模拟装置模拟标准正弦电流波形以及谐波电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，治理装置根据谐波电流波形生成并输出补偿电流波形，补偿电流波形用于与所述谐波电流波形整合形成标准正弦电流波形。整个装置，模拟变电站和/或用电设备在标准正弦电流波和谐波电流波形下不同的变化的场景，便于引导用户认识各类设备的谐波电流波形对变电站和/或用电设备的危害及当前采用的治理技术。

Description

谐波治理模拟装置及其模拟方法

技术领域

本发明涉及电力电网技术领域，特别是涉及谐波治理模拟装置及其模拟方法。

背景技术

随着电网用户侧非线性、电力电子装置的广泛应用，电网谐波问题越来越严重，不仅影响电网侧设备的正常运行，而且对公共连接点的其他用户带来危害。

同时，电力用户普遍对谐波的认知度不够，对谐波的产生机理、危害及治理相关技术不够了解，用户侧发生故障时用户无法了解其原有，电网侧也屡屡发生因谐波问题导致的设备烧毁故障。

目前尚没有用于引导电力用户认识谐波问题的培训展示系统，因此，研制一种能够引导用户认识谐波问题的谐波危害及治理技术的培训展示系统，对于促进用户侧开展谐波治理，保障供电公司供电质量具有重要意义。

发明内容

基于此，有必要针对目前尚无用于引导电力用户认识谐波问题的培训展示系统的问题，提供一种谐波治理模拟装置及其模拟方法，引导用户认识谐波危害及治理技术。

一种谐波治理模拟装置，包括波形选择生成装置、治理装置、显示装置和场景模拟装置，所述显示装置包括第一显示装置、第二显示装置和第三显示装置；

所述波形选择生成装置与所述第一显示装置的一端连接，所述第一显示装置的另一端与所述第二显示装置的一端连接，所述第二显示装置的另一端与所述场景模拟装置连接，所述第三显示装置一端连接于所述第一显示装置与所述第二显示装置之间，所述第三显示装置的另一端与所述治理装置连接；

所述波形选择生成装置用于根据用户选择设备种类，生成该类设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形，所述显示装置用于显示输入的电流波形，所述场景模拟装置用于模拟在该类设备的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景以及在该类设备的谐波电流输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，所述治理装置用于生成补偿电流波形，所述补偿电流波形用于与所述谐波电流波形整合形成标准正弦电流波形。

一种谐波治理模拟装置的模拟方法，包括步骤：

生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形和谐波电流波形；

显示所述用户选定设备类型的标准正弦电流波形，并模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景；

显示所述用户选定设备类型的谐波电流波形，并模拟在用户选定设备类型的谐波电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景；

根据所述用户选定设备类型的谐波电流波形生成补偿电流波形，显示所述补偿电流波形，并将所述补偿电流波形与所述用户选定设备类型的谐波电流波形整合以生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形；

模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景。

本发明谐波治理模拟装置及其模拟方法，谐波治理模拟装置包括波形选择生成装置、治理装置、显示装置和场景模拟装置，显示装置显示输入的波形，波形选择生成装置生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形和谐波电流波形，场景模拟装置模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，之后场景模拟装置模拟在用户选定设备类型的谐波电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，治理装置根据用户选定设备类型的谐波电流波形生成并输出补偿电流波形，补偿电流波形用于与所述谐波电流波形整合形成标准正弦电流波形，场景模拟装置再次接收用户选定设备类型的标准正弦电流波，并模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景。整个装置，模拟变电站和/或用电设备在标准正弦电流波和谐波电流波形下不同的变化的场景，并显示治理谐波电流波形的补偿电流波形(第三显示装置显示)，便于引导用户认识各类设备的谐波电流波形对变电站和/或用电设备的危害及当前采用的治理技术。

附图说明

图1为本发明谐波治理模拟装置第一个实施例的结构示意图；

图2为本发明谐波治理模拟装置第二个实施例的结构示意图；

图3为本发明谐波治理模拟装置的模拟方法其中一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种谐波治理模拟装置，包括波形选择生成装置100、治理装置200、显示装置300和场景模拟装置400，显示装置300包括第一显示装置320、第二显示装置340和第三显示装置360；

波形选择生成装置100与第一显示装置320的一端连接，第一显示装置320的另一端与第二显示装置340的一端连接，第二显示装置340的另一端与场景模拟装置400连接，第三显示装置360一端连接于第一显示装置320与第二显示装置340之间，第三显示装置360的另一端与治理装置200连接；

波形选择生成装置100用于根据用户选择设备种类，生成该类设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形，显示装置300用于显示输入的电流波形，场景模拟装置400用于模拟在该类设备的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景以及在该类设备的谐波电流输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，治理装置200用于生成补偿电流波形，补偿电流波形用于与谐波电流波形整合形成标准正弦电流波形。

波形选择生成装置100可以生成多种类型设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形，在实际操作中，我们可以在一个界面上设置多个按钮，并且每个按钮上设计有该类设备的图标，用户需要对哪类设备谐波治理进行了解时，按下设置有该类设备图标的按钮，波形选择生成装置100即生成该类设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形。

显示装置300包括第一显示装置320、第二显示装置340和第三显示装置360，显示装置300用于显示输入的电流波形，上述三个显示装置主要分工如下，第一显示装置320显示波形选择生成装置100输出的电流波形，这个电流波形可能为各类设备的标准正弦电流波形或各类设备的谐波电流波形，第二显示装置340显示输入到场景模拟装置400的电流波形，这个电流波形可能为各类设备的标准正弦电流波形或各类设备的谐波电流波形，第三显示装置360显示治理装置200输出的补偿电流波形。用户通过第一、第二以及第三显示装置即可准确、直观了解到在整个谐波治理过程中各个设备之间传输波形的情况。

场景模拟装置400可以基于现有的一些科学理论、真实、直观模拟出在标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景以及在谐波电流输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景。当标准正弦电流波形输入时，这是一种正常的电流波形，不会对输入设备造成不良影响，此时变电站内场景为：变压器、电抗器、电容器等变电站内设备正常安静地运行，此时用电设备场景为：电动机正常运转、电容器和电抗器正常运行、计算机数据正常显示、用电设备正常工作(例如电视机图像清晰稳定)；当谐波电流波形输入时，这是一种故障的电流波形，会对输入设备造成不良影响，此时变电站内场景为：变压器有噪声且温度上升、电抗器烧毁起火以及电容器烧毁起火等现象，此时用电设备场景为：电动机有噪声振动且温度升高、电容器和电抗器发生烧毁故障、计算机屏幕数据紊乱甚至屏幕熄灭、用电设备无法正常工作(例如电视机图像变形甚至烧坏)。

本发明谐波治理模拟装置，谐波治理模拟装置包括波形选择生成装置100、治理装置200、显示装置300和场景模拟装置400，显示装置300显示输入的波形，波形选择生成装置100生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形和谐波电流波形，场景模拟装置400模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，之后场景模拟装置400模拟在用户选定设备类型的谐波电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，治理装置200根据用户选定设备类型的谐波电流波形生成并输出补偿电流波形，补偿电流波形用于与谐波电流波形整合形成标准正弦电流波形，场景模拟装置400再次接收用户选定设备类型的标准正弦电流波，并模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景。整个装置，模拟变电站和/或用电设备在标准正弦电流波和谐波电流波形下不同的变化的场景，并显示治理谐波电流波形的补偿电流波形(第三显示装置显示)，便于引导用户认识各类设备的谐波电流波形对变电站和/或用电设备的危害及当前采用的治理技术。

在其中一个实施例中，波形选择生成装置100中用于根据用户选择的设备种类包括白炽灯、节能灯、变频器、电焊机、中频炉以及电气化线路。

针对不同的设备种类，非必要的，我们可以在波形选择生成装置100中划设各的单元，例如划设白炽灯单元、节能灯单元、变频器单元、电焊机单元、中频炉单元以及电气化线路单元，每个单元分别生成各自对应类型设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形。为了便于统一控制和管理，我们还可以设置一个统一的操作界面，在这个操作界面设置有多个按钮，每个按钮上设置有设备类型对应的图标，用户按下某个按钮时，波形选择生成装置100即生成按钮上图标对应的设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形。

在其中一个实施例中，波形选择生成装置100包括相互连接的存储装置和显示单元，存储装置存储有各类设备的性能数据和设备介绍，显示单元用于显示用户当前选择设备种类的性能数据和设备介绍。

正如之前，我们可以在波形选择生成装置100的操作界面上设计多个按钮，每种设备类型对应一个操作按钮，并且操作按钮上会设计该类设备的图标，用户点按下某个操作按钮，波形选择生成装置100除了会生成按钮上图标对应的设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形之外，还会将存储装置中存储的该类设备的性能数据和设备介绍通过显示单元展示给用户。例如用户按下白炽灯图标的按钮，波形选择生成装置100采用图形和文字介绍白炽灯的电气特性，并且生成白炽灯的标准正弦电流波形和谐波电流波形。

在其中一个实施例中，还包括受控指示装置，治理装置200通过受控指示装置与第三显示装置360连接，第三显示装置360通过受控指示装置连接于第一显示装置320与第二显示装置340之间，受控指示装置用于当线路导通时发出指示信号，当线路不导通时不发出指示信号。

在其中一个实施例中，受控指示装置为受控光带。

治理装置200接入线路工作输出补偿电流波形时，受控指示装置亮起，告知用户这段线路已经接通。在这里，可以选择受控光带作为受控指示装置，当受控光带亮起时，表明治理装置200和第三显示装置360接入，治理装置200输出补偿电流波形，当受控光带熄灭时，表明治理装置200和第三显示装未接入，治理装置200不输出补偿电流波形。

如图2所示，在其中一个实施例中，场景模拟装置400包括电网故障模拟模块420和公共用户故障模拟模块440，电网故障模拟模块420和公共用户故障模拟模块440分别与第二显示装置340连接，电网故障模拟模块420用于模拟在用户选定类型设备的标准正弦电流波形输入情况下变电站发生变化的场景以及在用户选定类型设备的谐波电流输入情况下变电站发生变化的场景，公共用户故障模拟模块440用于模拟在用户选定类型设备的标准正弦电流波形输入情况下用电设备发生变化的场景以及在用户选定类型设备的谐波电流输入情况下用电设备发生变化的场景。

在其中一个实施例中，场景模拟装置400内置有显示屏。

显示屏用于将模拟变化的场景展示给用户。

在其中一个实施例中，治理装置200内置有可控开关，当可控开关闭合时，治理装置200输出补偿电流波形，当可控开关断开时，治理装置200不输出补偿电流波形。

当可控开关闭合时，治理装置200输出补偿电流波形，当可控开关断开时，治理装置200不输出补偿电流波形。非必要的，我们还可以将可控开关的控制端与波形选择生成装置100连接，以便用户直接在选定设备种类的界面中即可控制治理装置200是否输出补偿电流波形，便于用户操作。

在其中一个实施例中，还包括常亮指示装置，波形选择生成装置100与第一显示装置320之间、第一显示装置320与第二显示装置340之间以及第二显示装置340与场景模拟装置400之间均通过常亮指示装置连接，常亮指示装置用于当谐波治理模拟装置工作时发出指示信号，当谐波治理模拟装置不工作时，不发出指示信号。

非必要的，常亮指示装置可以采用常亮光带。

为了更进一步详细解释说明本发明谐波治理模拟装置的技术方案及其带来的效果，下面将选用白炽灯这类设备作为实例进行说明。

第一阶段：用户在波形选择生成装置100的界面中，点击白炽灯图标，波形选择生成装置100生成白炽灯的标准正弦电流波形，同时波形选择生成装置100介绍白炽灯的一些相关性能数据和产品介绍，白炽灯的标准正弦电流波形输入到第一显示装置320，第一显示装置320显示白炽灯的标准正弦电流波形，第一显示装置320将白炽灯标准正弦电流波形输入到第二显示装置340，第二显示装置340显示白炽灯标准正弦电流波形，并输入到场景模拟装置400，场景模拟装置400模拟在白炽灯的标准正弦电流波形输入情况下变电站和用电设备发生变化的场景，此时变电站内场景为：变压器、电抗器、电容器等变电站内设备正常安静地运行，此时用电设备场景为：电动机正常运转、电容器和电抗器正常运行、计算机数据正常显示、用电设备正常工作(例如电视机图像清晰稳定)。

第二阶段：一定时间后，波形选择生成装置100输出白炽灯的谐波电流波形至第一显示装置320，第一显示装置320显示谐波电流波形，此时用户可以直观发现标准正弦电流波形与谐波电流波形的区别，第一显示装置320将谐波电流波形输出至第二显示装置340，第二显示装置340显示谐波电流波形并发送至场景模拟装置400，场景模拟装置400模拟在白炽灯的谐波电流波形输入情况下变电站和用电设备发生变化的场景，此时变电站内场景为：变压器有噪声且温度上升、电抗器烧毁起火以及电容器烧毁起火等现象，此时用电设备场景为：电动机有噪声振动且温度升高、电容器和电抗器发生烧毁故障、计算机屏幕数据紊乱甚至屏幕熄灭、用电设备无法正常工作(例如电视机图像变形甚至烧坏)。

第三阶段：用户在波形选择生成装置100的操作界面中选择治理，波形选择生成装置100控制治理装置200中的内置可控开关闭合，治理装置200输出补偿电流波形，第三显示装置360显示补偿电流波形，用户对补偿电流波形进行了解，第三显示装置360将补偿电流波形输出，谐波电流波形与补偿电流波形整合，谐波分量互补，相互抵消，第二显示装置340中重新显示标准正弦电流波形，输出标准正弦电流波形至场景模拟装置400，场景模拟装置400再次模拟在白炽灯的标准正弦电流波形输入情况下变电站和用电设备发生变化的场景，此时变电站内场景为：变压器、电抗器、电容器等变电站内设备正常安静地运行，此时用电设备场景为：电动机正常运转、电容器和电抗器正常运行、计算机数据正常显示、用电设备正常工作(例如电视机图像清晰稳定)。

如图3所示，一种谐波治理模拟装置的模拟方法，包括步骤：

S100：生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形和谐波电流波形；

S200：显示用户选定设备类型的标准正弦电流波形，并模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景；

S300：显示用户选定设备类型的谐波电流波形，并模拟在用户选定设备类型的谐波电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景；

S400：根据用户选定设备类型的谐波电流波形生成补偿电流波形，显示补偿电流波形，并将补偿电流波形与用户选定设备类型的谐波电流波形整合以生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形；

S500：模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景。

本发明谐波治理模拟装置的模拟方法，模拟变电站和/或用电设备在标准正弦电流波和谐波电流波形下不同的变化的场景，并显示治理谐波电流波形的补偿电流波形(第三显示装置显示)，便于引导用户认识各类设备的谐波电流波形对变电站和/或用电设备的危害及当前采用的治理技术。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种谐波治理模拟装置，其特征在于，包括波形选择生成装置、治理装置、显示装置和场景模拟装置，所述显示装置包括第一显示装置、第二显示装置和第三显示装置；

所述波形选择生成装置与所述第一显示装置的一端连接，所述第一显示装置的另一端与所述第二显示装置的一端连接，所述第二显示装置的另一端与所述场景模拟装置连接，所述第三显示装置一端连接于所述第一显示装置与所述第二显示装置之间，所述第三显示装置的另一端与所述治理装置连接；

所述波形选择生成装置用于根据用户选择设备种类，生成该类设备的标准正弦电流波形和谐波电流波形，所述显示装置用于显示输入的电流波形，所述场景模拟装置用于模拟在该类设备的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景以及在该类设备的谐波电流输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景，所述治理装置用于生成补偿电流波形，所述补偿电流波形用于与所述谐波电流波形整合形成标准正弦电流波形。

2.根据权利要求1所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，所述波形选择生成装置中用于根据用户选择的设备种类包括白炽灯、节能灯、变频器、电焊机、中频炉以及电气化线路。

3.根据权利要求1或2所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，所述波形选择生成装置包括相互连接的存储装置和显示单元，所述存储装置存储有各类设备的性能数据和设备介绍，所述显示单元用于显示用户当前选择设备种类的性能数据和设备介绍。

4.根据权利要求1或2所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，还包括受控指示装置，所述治理装置通过所述受控指示装置与所述第三显示装置连接，所述第三显示装置通过所述受控指示装置连接于所述第一显示装置与所述第二显示装置之间，所述受控指示装置用于当线路导通时发出指示信号，当线路不导通时不发出指示信号。

5.根据权利要求4所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，所述受控指示装置为受控光带。

6.根据权利要求1或2所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，所述场景模拟装置包括电网故障模拟模块和公共用户故障模拟模块，所述电网故障模拟模块和所述公共用户故障模拟模块分别与所述第二显示装置连接，所述电网故障模拟模块用于模拟在用户选定类型设备的标准正弦电流波形输入情况下变电站发生变化的场景以及在用户选定类型设备的谐波电流输入情况下变电站发生变化的场景，所述公共用户故障模拟模块用于模拟在用户选定类型设备的标准正弦电流波形输入情况下用电设备发生变化的场景以及在用户选定类型设备的谐波电流输入情况下用电设备发生变化的场景。

7.根据权利要求1或2所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，所述场景模拟装置内置有显示屏。

8.根据权利要求1或2所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，所述治理装置内置有可控开关，当所述可控开关闭合时，所述治理装置输出补偿电流波形，当所述可控开关断开时，所述治理装置不输出补偿电流波形。

9.根据权利要求1或2所述的谐波治理模拟装置，其特征在于，还包括常亮指示装置，所述波形选择生成装置与所述第一显示装置之间、所述第一显示装置与所述第二显示装置之间以及所述第二显示装置与所述场景模拟装置之间均通过所述常亮指示装置连接，所述常亮指示装置用于当所述谐波治理模拟装置工作时发出指示信号，当所述谐波治理模拟装置不工作时，不发出指示信号。

10.一种谐波治理模拟装置的模拟方法，其特征在于，包括步骤：

生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形和谐波电流波形；

显示所述用户选定设备类型的标准正弦电流波形，并模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景；

显示所述用户选定设备类型的谐波电流波形，并模拟在用户选定设备类型的谐波电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景；

根据所述用户选定设备类型的谐波电流波形生成补偿电流波形，显示所述补偿电流波形，并将所述补偿电流波形与所述用户选定设备类型的谐波电流波形整合以生成用户选定设备类型的标准正弦电流波形；

模拟在用户选定设备类型的标准正弦电流波形输入情况下变电站和/或用电设备发生变化的场景。