CN106990301A - 一种实时三相不平衡检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种实时三相不平衡检测方法，可以快速检测出电网电压的正负序分量的幅值。该实时三相不平衡检测方法通过将三相电网电压用复数形式展开，得到当前时刻电压的输出正序、负序、零序分量；然后用超前90°相位的前一时刻的电压数据替换当前时刻电压的虚部；根据替换后的当前时刻电压的输出正序、负序分量的幅值，调整电网控制策略。本发明利用了复数代数的思想来计算实时坐标变换，在电力系统发生不平衡故障时，能快速准确的检测出电网电压正，负序幅值信息，解决原有检测方法检测速度慢和抗谐波能力差的问题。

Description

一种实时三相不平衡检测方法

技术领域

本发明属于电能质量问题检测的技术领域，具体涉及一种电力系统中不平衡故障的检测方法。

背景技术

目前，分布式电源系统由于具有便于模块化、集成化、易扩展、易维护等众多优点，其在航天航空、电力系统、新能源等领域得到了长足发展和广泛应用。

然而，随着电源技术的发展和需求的提升，分布式发电系统并网运行的要求越来越严格。其中很重要的一项就是要求在电网发生不平衡故障时分布式电源系统具有低电压穿越能力。而实现低电压穿越的前提条件为获取准确的电网电压正负序基波分量的幅值、相角和频率信息。因此快速、准确的检测出以上信息具有重要的意义。

但是，由于接入了大量的分布式发电系统的，当电网发生不平衡故障时，电压中会出现负序基波分量。而负序分量会造成分布式发电系统的震荡和过流，所以要求分布式发电系统能快速检测出正负序分量，以此来调整控制策略。

发明内容

针对现有检测方法检测速度慢和抗谐波能力差的问题，本发明提出了一种基于复数代数的实时对称坐标变换的实时三相不平衡检测方法，本方法在对称分量方法的基础上利用复数代数，可以快速检测出电网电压的正负序分量的幅值。

本发明的技术解决方案是：

该实时三相不平衡检测方法，包括以下步骤：

1)将三相电网电压用复数形式展开，得到当前时刻电压的输出正序、负序、零序分量；

2)用超前90°相位的前一时刻的电压数据替换当前时刻电压的虚部；

3)根据替换后的当前时刻电压的输出正序、负序分量的幅值，调整电网控制策略。

具体来说，当前时刻电压的输出正序、负序、零序分量是按对称分量法公式得到：

其中的电网电压的复数形式为：

式中：Va,Vb,Vc为振幅，ω为角频率。

本发明的有益效果：

本发明检测方法充分利用复数代数的思想来计算实时坐标变换，在电力系统发生不平衡故障时，能快速准确的检测出电网电压正，负序幅值信息，解决原有检测方法检测速度慢和抗谐波能力差的问题。

具体实施方式

本发明利用超前90°的电压数据，即前一时刻的电压来代替当前时刻电压的虚部，从而实现对系统不平衡故障的快速检测。

本发明实时三相不平衡检测方法，其算法如下：

公式(1)中，va,vb,vc分别为三相电网电压的表达式；

公式(2)是将电网电压用复数形式展开，其中Va,Vb,Vc为振幅，ω为角频率；公式(3)为对称分量法得到的输出正序、负序、零序分量，将它们的实部和虚部分开，分别如下：

公式(4)，(5)中，

V_pr、V_nr和V_0r分别为正序、负序和零序电压的实部，

V_pi、V_ni和V_0i分别为正序、负序和零序电压的虚部；

V_ar、V_br和V_cr分别为电网三相电压的实部，

V_ai、V_bi和V_ci分别为电网三相电压的虚部；

电网三相电压实部和虚部，其计算方法如下：

该电网三相电压虚部，其等式也可由如下等式代替：

由公式(6)-(8)可知，超前90°相位的前一时刻的电压数据可用作当前时刻电压的虚部，从而快速检测出电网电压正、负序幅值信息。

Claims (2)

1.一种实时三相不平衡检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将三相电网电压用复数形式展开，得到当前时刻电压的输出正序、负序、零序分量；

2)用超前90°相位的前一时刻的电压数据替换当前时刻电压的虚部；

3)根据替换后的当前时刻电压的输出正序、负序分量的幅值，调整电网控制策略。

2.根据权利要求1所述的实时三相不平衡检测方法，其特征在于，当前时刻电压的输出正序、负序、零序分量是按对称分量法公式得到：

$\left[\begin{array}{c}{V}_p\\ V_n\\ V_0\end{array}\right]=\frac{1}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& e^{j2\mathrm{\π}/3}& e^{j4\mathrm{\π}/3}\\ 1& e^{j4\mathrm{\π}/3}& e^{j2\mathrm{\π}/3}\\ 1& 1& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{V}_a\\ V_b\\ V_c\end{array}\right]$

其中的电网电压的复数形式为：

$\left[\begin{array}{c}{V}_a\\ V_b\\ V_c\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_a{e}^{j(\mathrm{\φ}+\mathrm{\θ})}\\ V_b{e}^{j(\mathrm{\φ}+\mathrm{\θ}-2\mathrm{\π}/3)}\\ V_c{e}^{j(\mathrm{\φ}+\mathrm{\θ}-4\mathrm{\π}/3)}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{V}_a\{\cos \left(\mathrm{\ω}t\right)+j\sin \left(\mathrm{\ω}t\right)\}\\ V_b\{\cos (\mathrm{\ω}t-2\mathrm{\π}/3)+j\sin (\mathrm{\ω}t-2\mathrm{\π}/3)\}\\ V_c\{\cos (\mathrm{\ω}t-4\mathrm{\π}/3)+j\sin (\mathrm{\ω}t-4\mathrm{\π}/3)\}\end{array}\right]$

式中：Va,Vb,Vc为振幅，ω为角频率。