CN108448579B - 一种适用于含谐波电压的单相系统容性无功电流提取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种应用于单相系统的负荷容性电流分量提取方法，包括：采集负荷瞬时电流i，负荷瞬时电压u；求u的一阶微分
Figure DDA0001594653750000011
根据i、
Figure DDA0001594653750000012
和电网电压基波周期T，由公式
Figure DDA0001594653750000013
计算得到Q，当满足Q＞0，此时负荷电流中包含容性电流分量，继续计算；根据
Figure DDA0001594653750000014
由公式
Figure DDA0001594653750000015
计算得到
Figure DDA0001594653750000016
根据Q和
Figure DDA0001594653750000017
由公式
Figure DDA0001594653750000018
计算得到容性电流提取系数B；计算容性无功电流瞬时值。本发明可在供电电压发生谐波畸变的情况下，计算负荷电流中基波和谐波容性电流分量的瞬时值。

Description

一种适用于含谐波电压的单相系统容性无功电流提取方法
技术领域
本发明属于电力系统领域，尤其涉及一种在存在谐波电压的单相系统中，提取负荷电流中容性无功电流分量的方法。
背景技术
单相交流系统中，负荷电流中的容性电流注入会降低负荷功率因数，还可能导致负荷侧电压幅值升高。因此，提取负荷电流中所含的容性电流分量对于负荷运行情况分析和电能质量治理有着重要的意义。目前常见的单相容性无功电流提取算法，通常采用傅里叶分解计算各频率电流分量幅值和相位，从而提取无功电流。这一方法精度较高，但当电压电流中存在谐波分量时，计算过程较为复杂。
发明内容
鉴于现有技术存在计算量大，流程复杂的不足，本发明的目的是提出一种新的容性无功电流提取方法，实现在单相系统供电电压包含谐波的情况下提取负荷电流所含基波和谐波频率的容性无功电流分量。本发明的技术方案如下：
一种应用于单相系统的负荷容性电流分量提取方法，包括下列步骤：
采集负荷瞬时电流i，负荷瞬时电压u；
求u的一阶微分
Figure BDA0001594653730000011
根据i、
Figure BDA0001594653730000012
和电网电压基波周期T，由公式
Figure BDA0001594653730000013
计算得到Q，当满足Q＞0，此时负荷电流中包含容性电流分量，继续计算；
根据
Figure BDA0001594653730000014
由公式
Figure BDA0001594653730000015
计算得到
Figure BDA0001594653730000016
根据Q和
Figure BDA0001594653730000017
由公式
Figure BDA0001594653730000018
计算得到容性电流提取系数B；
则所计算得到的容性无功电流瞬时值可表示为：
Figure BDA0001594653730000019
本发明所提出的应用于单相系统的负荷容性电流检测方法，可在供电电压发生谐波畸变的情况下，计算负荷电流中基波和谐波容性电流分量的瞬时值。本方法由于不需进行傅里叶分解，计算过程较为简单；且由于可直接计算容性无功电流，避免了负荷电流中其他分量的对容性电流分量计算结果的干扰。
附图说明
图1容性电流提取算法流程图
图2实施例说明图
附图中及文字中各标号的含义
u为负荷电压瞬时值
i为负荷电流瞬时值
Figure BDA0001594653730000021
为u一阶微分
B为容性电流提取系数
ic为计算得到的容性负荷电流瞬时值
C为等效负荷电容，R为等效负荷电阻。
具体实施方式
下面结合附图2和实施例对本发明进行说明，具体如下：
(1)如图2所示，一容性负荷接入单相系统中，一般而言其可等效为电容负荷(其电容值为C)，和电阻负荷(其电阻值为R)并联。考虑电网电压中除了基波含量外还含有谐波分量，负荷瞬时电压u表达式为：
u＝U0cos(ω0t)+Uecos(ωet+θe)
其中U0为基波电压幅值，ω0为基波电压频率；Ue为谐波电压幅值，ωe为谐波电压频率，θe为谐波电压初相位。
根据负荷参数C和R，则负荷电流瞬时值i可表示为：
ia＝(U0/R)cos(ω0t)+(Ue/R)cos(ωet+θe)
-CU0ω0sin(ω0t)-CUeωesin(ωet+θe)
(2)对瞬时电压u进行一阶微分，得到
Figure BDA0001594653730000022
在数字控制系统实现算法时，可根据u的采样值，通过数值微分运算得到
Figure BDA0001594653730000023
的实际值。
本例中，根据u的表达式，可得其一阶微分
Figure BDA0001594653730000024
为：
Figure BDA0001594653730000025
(3)根据i、
Figure BDA0001594653730000026
以及电网电压基波周期T，根据公式
Figure BDA0001594653730000031
计算Q。判断是否满足Q＞0。在数字控制系统中实现相关算法时，可根据i、
Figure BDA0001594653730000032
数据通过数值积分运算计算Q。
本例中，由i、
Figure BDA0001594653730000033
表达式，可由上述公式
Figure BDA0001594653730000034
可见满足Q＞0，负荷电流中存在容性电流分量，继续进行计算。
(4)根据
Figure BDA0001594653730000035
以及电网电压基波周期T，根据公式：
Figure BDA0001594653730000036
计算
Figure BDA0001594653730000037
在数字控制系统中实现相关算法时，可根据
Figure BDA0001594653730000038
数据，通过数值积分运算计算
Figure BDA0001594653730000039
本例中，由
Figure BDA00015946537300000310
表达式基于上述公式，可得
Figure BDA00015946537300000311
(5)根据Q、
Figure BDA00015946537300000312
由公式
Figure BDA00015946537300000313
计算得到容性电流提取系数B。
根据本例所得到Q、
Figure BDA00015946537300000314
的表达式带入上述公式，可以得到B＝C。
(6)基于所得B，由公式
Figure BDA00015946537300000315
计算负荷容性电流分量ic。
由本例中B和
Figure BDA00015946537300000316
表达式，带入上述公式，可得到ic表达式为
ic＝-CU0ω0sin(ω0t)-CUeωesin(ωet+θe)
对比i和ic表达式可知，根据本发明所提算法计算得到的容性电流分量ic为基波和谐波频率下的电容支路电流。

Claims (1)

1.一种应用于单相系统的负荷容性电流分量提取方法，包括下列步骤：
1)采集负荷瞬时电流i，负荷瞬时电压u；
2)求u的一阶微分
Figure FDA0001594653720000011
3)根据i、
Figure FDA0001594653720000012
和电网电压基波周期T，由公式
Figure FDA0001594653720000013
计算得到Q，当满足Q＞0，此时负荷电流中包含容性电流分量，继续计算；
4)根据
Figure FDA0001594653720000014
由公式
Figure FDA0001594653720000015
计算得到
Figure FDA0001594653720000016
5)根据Q和
Figure FDA0001594653720000017
由公式
Figure FDA0001594653720000018
计算得到容性电流提取系数B；
6)计算得到的容性无功电流瞬时值可表示为：
Figure FDA0001594653720000019
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