CN108767860B - 一种应用于三相三线制系统的容性无功电流提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于三相三线制系统的容性无功电流提取方法，步骤如下：采集负荷ABC三相瞬时电流和三相瞬时电压；求三相瞬时电流及三相瞬时电压在两相静止坐标系下的分量u_α、u_β；分别求u_α、u_β的一阶导数

计算

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；计算得到容性电流提取系数B；计算两相静止坐标系下容性无功电流；求三相容性无功电流分量。本发明可实现在电压发生谐波畸变的情况下无需引入锁相环计算电压的相位，直接计算提取负荷电流中的容性电流分量。

Description

一种应用于三相三线制系统的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，尤其涉及一种在三相三线制电网中，提取电网负荷电流中容 性无功电流分量的方法。

背景技术

随着电网中负荷种类增多，运行方式日益复杂，负荷电流中的容性电流分量对电网运行 的影响不容忽视。过高的容性电流会导致负荷接入处电压升高甚至危及安全运行。提取负荷 电流中所含的容性电流分量对于电能质量分析和治理有着重要的意义。

目前常见的三相无功电流提取算法，通常基于锁相环计算负荷电压相位，并据此对三相 负荷电流进行DQ变换，在旋转坐标系下计算负荷电流中的容性电流分量。这类方法一方面 受到电压锁相环节精度影响，当电压中含有谐波分量时会导致提取分量失真；另一方面需要 进行大量三角函数计算。也有方法通过计算三相负荷电流中的对称有功分量，利用负荷电流 减去所得到有功分量计算无功电流；但当负荷电流中含有其他分量时，基于这一方法计算无 功电流分量的结果通常会受到干扰。

发明内容

为实现在电压存在谐波的情况下提取负荷电流中的容性电流分量，同时简化计算流程避 免锁相环的引入对计算结果的影响，本发明提出一种适用于三相三线制电网的负荷容性电流 提取方法。技术方案如下：

一种应用于三相三线制系统的容性无功电流提取方法，步骤如下：

采集负荷ABC三相瞬时电流i_a、i_b、i_c，负荷ABC三相瞬时电压u_a,u_b,u_c；

求三相瞬时电流i_a、i_b、i_c在两相静止坐标系下的分量i_α、i_β；以及三相瞬时电压u_a、u_b、u_c在两相静止坐标系下的分量u_α、u_β，其计算公式为

分别求u_α、u_β的一阶导数

根据i_α、i_β，

和电网电压基波周期T，由公式

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

由公式

计算得到

根据Q和

由公式

计算得到容性电流提取系数B；

两相静止坐标系下容性无功电流可分别表示为：

由i_{c_α}、i_{c_β}求三相容性无功电流分量i_{c_a}、i_{c_b}、i_{c_c}，计算公式为：

其中

本发明所提出的应用于三相三线制系统的容性电流检测方法，可实现在电压发生谐波畸 变的情况下无需引入锁相环计算电压的相位，直接计算提取负荷电流中的容性电流分量。

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_a为A相负荷电压瞬时值；u_b为B相负荷电压瞬时值；u_c为C相负荷电压瞬时值。

i_a为A相负荷电流瞬时值；i_b为B相负荷电流瞬时值；i_c为C相负荷电流瞬时值。

u_α为两相静止坐标系下相负荷电压瞬时值；u_β为两相静止坐标系相负荷电压瞬时值。

i_α为两相静止坐标系下相负荷电流瞬时值；i_β为两相静止坐标系相负荷电流瞬时值。

为u_α一阶微分；

为u_β一阶微分。

B为容性电流提取系数

i_{c_α}为两相静止坐标系下计算得到的相容性负荷电流瞬时值；i_{c_β}为两相静止坐标系下计 算得到的相容性负荷电流瞬时值。

i_{c_a}为计算得到的A相容性负荷电流瞬时值；i_{c_b}为计算得到的B相容性负荷电流瞬时 值；i_{c_c}为计算得到的C相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，一容性对称三相负荷接入三相三线制系统中，一般而言其可 等效为三相电容负荷(其电容值为C)，和三相电阻负荷(其电阻值为R)并联。考虑电 网电压中除了基波成分外，亦含有谐波分量。其ABC三相瞬时电压u_a,u_b,u_c表达式可表 示为：

其中U₀为基波电压幅值，ω₀为基波电压频率；U_e为谐波电压幅值，ω_e为谐波电压频率，θ_e为谐波电压初相位。

根据负荷参数C和R，其ABC三相瞬时电流i_a、i_b、i_c可表示为：

(2)根据u_a、u_b、u_c，i_a、i_b、i_c的瞬时采样值，根据公式

得到两相静止坐标系下的瞬时电压u_α、u_β，电流i_α、i_β。

本例中，基于u_a、u_b、u_c，i_a、i_b、i_c的表达式，带入上述公式，可得

(3)对u_α、u_β进行一阶微分，求

在数字控制系统中实现算法时， 可根据u_α、u_β的采样值，通过数值微分运算得到

的实际值。

本例中，根据u_α、u_β表达式，可得其一阶微分

为：

(4)根据i_α、i_β，

以及电网电压基波周期T，根据公式

计算Q。判断是否满足Q＞0。在实 际控制系统中实现相关算法时，可根据i_α、i_β，

数据，通 过数值积分运算计算Q。

本例中，由i_α、i_β，

表达式，可由上述公式得

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。

(5)根据

以及电网电压基波周期T，根据公式：

计算

在数字控制系统中实现相关算法时，可根据

数据，通过数值积分运算计算

本例中，由

表达式基于上述公式，可得

(6)根据Q、

由公式

计算得到容性电流提取系数B。

根据本例所得到Q、

的表达式带入上述公式，可以得到B＝C。

(7)根据所得B，根据公式

计算两相静止坐标系 下所得的容性电流分量i_{c_α}、i_{c_β}。

由本例中B和

表达式，带入上述公式，可到到i_{c_α}、i_{c_β}

(8)根据i_{c_α}、i_{c_β}根据公式

计算三相容性电流分量i_{c_a}、i_{c_b}、i_{c_c}。

根据本例所得i_{c_α}、i_{c_β}表达式，带入上述公式，可得i_{c_a}、i_{c_b}、i_{c_c}

对比i_a、i_b、i_c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i_{c_a}、i_{c_b}、 i_{c_c}为基波和谐波频率下的电容支路电流。

Claims (1)

1.一种应用于三相三线制系统的容性无功电流提取方法，步骤如下：

1)采集负荷ABC三相瞬时电流i_a、i_b、i_c，负荷ABC三相瞬时电压u_a,u_b,u_c；

2)求三相瞬时电流i_a、i_b、i_c在两相静止坐标系下的分量i_α、i_β；以及三相瞬时电压u_a、u_b、u_c在两相静止坐标系下的分量u_α、u_β，其计算公式为

3)分别求u_α、u_β的一阶导数

4)根据i_α、i_β，

和电网电压基波周期T，由公式

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；

5)根据

由公式

计算得到

6)根据Q和

由公式

计算得到容性电流提取系数B；

7)两相静止坐标系下容性无功电流可分别表示为：

8)由i_{c_α}、i_{c_β}求三相容性无功电流分量i_{c_a}、i_{c_b}、i_{c_c}，计算公式为：

其中

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