CN106712022B - 一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电能质量评估技术领域，尤其涉及一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法。包括：采集一个工作周期的谐波电流数据和谐波电压数据；谐波波动程度划分；谐波污染程度多限值评估。本发明克服了目前谐波污染程度评估中，对不同的谐波源用户均采用统一的限值标准，使结论过于苛刻，最终造成谐波治理成本过高的缺点；针对不同谐波特征谐波源用户的谐波评估，根据既要严格要求又应适度放宽的原则，通过判断谐波电流的99％概率大值、95％概率大值、90％概率大值、80％概率大值和70％概率大值与谐波电流限值的比较，结合公共连接点电压总畸变率的判断，给出谐波污染程度的不同严重等级以及是否采取治理措施的建议。

Description

一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法
技术领域
本发明属于电能质量评估技术领域，尤其涉及一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法。
背景技术
目前，评估公用电网谐波是否超标的方法主要是采用测量值的95％概率大值，依据国标限值进行评估。
然而，公用电网中谐波源用户的谐波分布特性差异较大，有的用户在工作周期中谐波变化较小，为较平稳用户；有的用户在工作周期中谐波变化较大，为波动性用户，如电气化铁路在工作周期中谐波变化较大，为波动性用户。针对波动性用户和较平稳用户的谐波污染评估，一概而论而不加以区别对待，可能使结论过于苛刻，最终造成谐波治理成本过高。一般而言，谐波用户的超标时间越长，超标倍数越高，则问题越严重。但是，对于有些谐波源用户，虽然存在超标情况，但若超标时间较短，从谐波治理的经济性、必要性角度考虑，也可认为谐波超标并不严重，可不考虑治理。
因此，在保证公用电网电能质量的前提下，考虑到谐波源用户的不同谐波特征，对谐波的评估既要严格要求，又应适度放宽，应细化谐波是否超标及超标程度的评估，从而有针对性地兼顾谐波治理成本及治理效果，选择是否采取治理措施。为了解决上述问题，需要一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法，给出谐波污染程度的不同严重等级以及是否采取治理措施的建议。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法,包括以下步骤：
步骤1、利用电能质量监测装置对公用电网的负荷线路进行一个工作周期的谐波监测，获得谐波电流数据和谐波电压数据；
步骤2、划分谐波波动程度；
步骤3、利用多限值评估谐波污染程度。
所述步骤2中的划分谐波波动程度具体为
计算衡量谐波波动程度的相对波动系数指标AFIhi：
若AFIhi≥1，则谐波源用户i的h次谐波波动性大；反之，则谐波源用户i的h次谐波波动性小；
h为谐波次数；n为各次谐波值的总测量个数；p为谐波源用户的总个数；k为各次谐波的第k个值；i为第i个谐波源用户；Ihik指谐波源用户i的第h次谐波的第k个测量值；E(Ihi)为谐波源用户i的第h次谐波的平均值；E(FIh)为总的谐波源用户的第h次谐波波动性的平均值；FIhi为谐波源用户i的波动性。
所述步骤3中利用多限值评估谐波污染程度分为谐波波动性小的谐波污染程度多限值评估方法和谐波波动性大的谐波污染程度多限值评估方法。
所述步骤3中评估谐波污染程度多限值包括将谐波污染程度划分为7个等级：严重超标，需治理；较严重超标，需治理；超标，需治理；超标，建议治理；存在谐波幅值很大情况，应予关注并考虑进行治理；存在谐波幅值较大情况，但时间很短，暂不治理；不存在超标情况。
所述的谐波波动性小的谐波污染程度多限值评估方法，具体为：根据谐波电流99％概率大值CP99、95％概率大值CP95、90％概率大值CP90与谐波限值Ih的比较评估谐波超标的严重程度；
若CP90≥Ih，则认为严重超标，需治理；
若CP90<Ih但CP95>Ih，则认为超标，需治理；
若CP95<Ih但CP99>Ih，则存在谐波幅值较大情况，但时间很短，暂不治理；
若CP99<Ih，则不超标，不需要治理。
所述谐波波动性大的谐波污染程度多限值评估方法，具体为：根据谐波电流99％概率大值CP99、95％概率大值CP95、90％概率大值CP90、80％概率大值CP80、70％概率大值CP70和PCC点电压总畸变率THDu多个指标与谐波限值Ih及限制值的倍数比较，评估谐波超标的严重程度；
步骤321、若CP99<Ih，则不存在超标情况；
步骤322、若CP99≥Ih但CP95<Ih，判断CP99是否超过1.3倍谐波限值Ih，若CP99≤1.3Ih，则为存在谐波幅值较大情况，但时间很短，暂不治理；若CP99>1.3Ih，则认为存在谐波幅值很大情况，虽然时间较短，但幅值很大的谐波可能对相关设备产生危害，应予关注并可考虑进行治理；
步骤323、若CP95≥Ih但CP90<Ih，判断CP99是否超过1.3倍限值：
若CP99≤1.3Ih，比较CP95与1.2倍谐波限值Ih关系，若CP95>1.2Ih，则超标，需治理；若1.1Ih<CP95<1.2Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍谐波限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但不至于对电网与其它用户产生影响，仅给出建议治理的评估结果；否则认为超标，需治理；若Ih<CP95<1.1Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但时间很短，不至于对电网与其它用户产生影响，暂不考虑治理；否则认为超标，建议治理；
若CP99>1.3Ih，则超过限值较大，超标较严重，需治理；
步骤324、若CP90≥Ih但CP80<Ih，判断CP95是否超过1.2倍限值：
若CP95<1.2Ih，比较CP90与限值关系，若1.1Ih<CP90<1.2Ih，则超标较严重，需治理；若Ih<CP90<1.1Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但超标程度较轻，不至于对电网与其它用户产生影响，仅给出建议治理的评估结果；否则认为超标一定程度，需治理；
若CP95>1.2Ih，则存在超标情况，且超标严重，需治理；
步骤325、若CP80>Ih，则认为超标严重，需治理。
有益效果
本发明克服了目前谐波污染程度评估中，对不同的谐波源用户均采用统一的限值标准，使结论过于苛刻，最终造成谐波治理成本过高的缺点；针对不同谐波特征谐波源用户的谐波评估，根据既要严格要求又应适度放宽的原则，通过判断谐波电流的99％概率大值、95％概率大值、90％概率大值、80％概率大值和70％概率大值与谐波电流限值的比较，结合公共连接点电压总畸变率的判断，给出谐波污染程度的不同严重等级以及是否采取治理措施的建议。
附图说明
图1是考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法的具体框图；
图2是谐波波动性小的谐波污染程度多限值评估流程图；
图3是谐波波动性大的谐波污染程度多限值评估流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对实例作详细说明，应强调的是，下属说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及应用。
本发明提供的公用电网谐波污染程度多限值评估方法的具体实施过程，图1是公用电网谐波污染程度多限值评估方法的具体框图，具体为：
步骤1：利用电能质量监测装置对公用电网的负荷线路进行一个工作周期的谐波监测，获得谐波电流数据和谐波电压数据；
步骤2：谐波波动程度划分。
利用本发明提出的衡量谐波波动程度的相对波动系数指标AFIhi，划分谐波波动性，其计算公式为：
相对波动系数指标AFIhi通过比较用户i的h次谐波的波动性与总用户的h次谐波波动性平均值的大小，判断用户i的h次谐波的波动性大小。若AFIhi≥1，说明用户i的h次谐波的波动性比总用户的h次谐波波动性的平均值大或者相等，因此谐波源用户i的h次谐波波动性大；反之，说明用户i的h次谐波的波动性小于总用户的h次谐波波动性的平均值，则谐波源用户i的h次谐波波动性小(较平稳)。
其中，
上述各式中，h为谐波次数；n为各次谐波值的总测量个数；p为谐波源用户的总个数；k为各次谐波的第k个值；i为第i个谐波源用户；Ihik指谐波源用户i的第h次谐波的第k个测量值；E(Ihi)为谐波源用户i的第h次谐波的平均值；δ(Ihi)为谐波源用户i的第h次谐波的标准差；E(FIh)为总的谐波源用户的第h次谐波波动性的平均值；FIhi为谐波源用户i的波动性；AFIhi为谐波源用户i的相对波动性。
步骤3：谐波污染程度多限值评估。
表1是谐波污染严重程度划分，将谐波污染程度划分为7个等级：严重超标，需治理(01)；较严重超标，需治理(02)；超标，需治理(03)；超标，建议治理(04)；存在谐波幅值很大情况，应予关注并可考虑进行治理(05)；存在谐波幅值较大情况，但时间很短，可暂不治理(06)；不存在超标情况(07)。
表1
具体包括：
步骤31：谐波波动性小(较平稳)的谐波污染程度多限值评估。
谐波波动性小的谐波幅值变化范围相对较小，谐波电流值的70％概率大值与90％概率大值之间的差距不会太大，因此根据谐波电流99％概率大值(CP99)、95％概率大值(CP95)、90％概率大值(CP90)与谐波限值(Ih)的比较评估谐波超标的严重程度，图2是谐波波动性小(较平稳)的谐波污染程度多限值评估流程图，具体步骤为：
若CP90≥Ih，则认为严重超标，需治理(01)。
若CP90<Ih但CP95>Ih，则认为超标，需治理(03)。
若CP95<Ih但CP99>Ih，则存在谐波幅值较大情况，但时间很短，可暂不治理(06)；反之，若CP99<Ih，则不超标，不需要治理(07)。
步骤32：谐波波动性大的谐波污染程度多限值评估。
谐波波动性大的谐波幅值变化范围相对较大，谐波电流值的70％概率大值与90％概率大值之间的差距可能会很大，因此根据谐波电流99％概率大值(CP99)、95％概率大值(CP95)、90％概率大值(CP90)、80％概率大值(CP80)、70％概率大值(CP70)和PCC点电压总畸变率(THDu)多个指标与限值(Ih)及限值的倍数比较，评估谐波超标的严重程度，图3是谐波波动性较大的谐波污染程度多限值评估流程图，具体步骤为：
步骤321：若CP99<Ih，则不存在超标情况(07)。
步骤322：若CP99≥Ih但CP95<Ih，判断CP99是否超过1.3倍限值，若CP99≤1.3Ih，则为存在谐波幅值较大情况，但时间很短，可暂不治理(06)；若CP99>1.3Ih，则认为存在谐波幅值很大情况，虽然时间较短，但幅值很大的谐波可能对相关设备产生危害，应予关注并可考虑进行治理(05)。
步骤323：若CP95≥Ih但CP90<Ih，判断CP99是否超过1.3倍限值：
若CP99≤1.3Ih，比较CP95与限值关系，若CP95>1.2Ih，则超标，需治理03。若1.1Ih<CP95<1.2Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但不至于对电网与其它用户产生影响，为此可放宽要求，仅给出建议治理的评估结果(04)；否则认为超标，需治理(03)。若Ih<CP95<1.1Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但时间很短，不至于对电网与其它用户产生影响，为此可放宽要求，暂不考虑治理(06)；否则认为超标，建议治理(04)。
若CP99>1.3Ih，则超过限值较大，超标较严重，需治理(02)。
步骤324：若CP90≥Ih但CP80<Ih，判断CP95是否超过1.2倍限值：
若CP95<1.2Ih，比较CP90与限值关系，若1.1Ih<CP90<1.2Ih，则超标较严重，需治理(02)。若Ih<CP90<1.1Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但超标程度较轻，不至于对电网与其它用户产生影响，为此可放宽要求，仅给出建议治理的评估结果(04)；否则认为超标一定程度，需治理(03)。
若CP95>1.2Ih，则存在超标情况，且超标严重，需治理(01)。
步骤325：若CP80>Ih，则认为超标严重，需治理(01)。

Claims (1)

1.一种考虑治理成效的谐波污染程度多限值评估方法，其特征在于,包括以下步骤：
步骤1、利用电能质量监测装置对公用电网的负荷线路进行一个工作周期的谐波监测，获得谐波电流数据和谐波电压数据；
步骤2、划分谐波波动程度，具体为
计算衡量谐波波动程度的相对波动系数指标AFIhi：
若AFIhi≥1，则谐波源用户i的h次谐波波动性大；反之，则谐波源用户i的h次谐波波动性小；
h为谐波次数；n为各次谐波值的总测量个数；p为谐波源用户的总个数；k为各次谐波的第k个值；i为第i个谐波源用户；Ihik指谐波源用户i的第h次谐波的第k个测量值；E(Ihi)为谐波源用户i的第h次谐波的平均值；E(FIh)为总的谐波源用户的第h次谐波波动性的平均值；FIhi为谐波源用户i的波动性；
步骤3、利用多限值评估谐波污染程度，包括将谐波污染程度划分为7个等级：严重超标，需治理；较严重超标，需治理；超标，需治理；超标，建议治理；存在谐波幅值很大情况，应予关注并考虑进行治理；存在谐波幅值较大情况，但时间很短，暂不治理；不存在超标情况；所述评估谐波污染程度多限值分为谐波波动性小的谐波污染程度多限值评估方法和谐波波动性大的谐波污染程度多限值评估方法；所述的谐波波动性小的谐波污染程度多限值评估方法，具体为：根据谐波电流99％概率大值CP99、95％概率大值CP95、90％概率大值CP90与谐波限值Ih的比较评估谐波超标的严重程度；
若CP90≥Ih，则认为严重超标，需治理；
若CP90<Ih但CP95>Ih，则认为超标，需治理；
若CP95<Ih但CP99>Ih，则存在谐波幅值较大情况，但时间很短，暂不治理；
若CP99<Ih，则不超标，不需要治理；
所述谐波波动性大的谐波污染程度多限值评估方法，具体为：根据谐波电流99％概率大值CP99、95％概率大值CP95、90％概率大值CP90、80％概率大值CP80、70％概率大值CP70和PCC点电压总畸变率THDu多个指标与谐波限值Ih及限制值的倍数比较，评估谐波超标的严重程度；
步骤321、若CP99<Ih，则不存在超标情况；
步骤322、若CP99≥Ih但CP95<Ih，判断CP99是否超过1.3倍谐波限值Ih，若CP99≤1.3Ih，则为存在谐波幅值较大情况，但时间很短，暂不治理；若CP99>1.3Ih，则认为存在谐波幅值很大情况，虽然时间较短，但幅值很大的谐波可能对相关设备产生危害，应予关注并可考虑进行治理；
步骤323、若CP95≥Ih但CP90<Ih，判断CP99是否超过1.3倍限值：
若CP99≤1.3Ih，比较CP95与1.2倍谐波限值Ih关系，若CP95>1.2Ih，则超标，需治理；若1.1Ih<CP95<1.2Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍谐波限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但不至于对电网与其它用户产生影响，仅给出建议治理的评估结果；否则认为超标，需治理；若Ih<CP95<1.1Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但时间很短，不至于对电网与其它用户产生影响，暂不考虑治理；否则认为超标，建议治理；
若CP99>1.3Ih，则超过限值较大，超标较严重，需治理；
步骤324、若CP90≥Ih但CP80<Ih，判断CP95是否超过1.2倍限值：
若CP95<1.2Ih，比较CP90与限值关系，若1.1Ih<CP90<1.2Ih，则超标较严重，需治理；若Ih<CP90<1.1Ih，需再判断CP70是否小于0.9倍限值和THDu是否达标，若CP70和THDu均符合要求，则表明绝大多数谐波测试数据合格且PCC电压畸变合格，此种情况下虽然存在谐波电流超标情况，但超标程度较轻，不至于对电网与其它用户产生影响，仅给出建议治理的评估结果；否则认为超标一定程度，需治理；
若CP95>1.2Ih，则存在超标情况，且超标严重，需治理；
步骤325、若CP80>Ih，则认为超标严重，需治理。
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