CN109406877B - 电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法及装置 - Google Patents

电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法和装置,该方法包括如下步骤:S1、利用电磁式电压互感器测量架空高压输电线第一端的特定谐波次数的谐波电压得到第一谐波电压;架空高压输电线的谐波源为谐波电压源;S2、在架空高压输电线上选取距所述第一端小于50km的第二端;S3、利用电容式电压互感器测量高压输电线第二端的特定谐波次数的谐波电压得到第二谐波电压;S4、计算第二谐波电压与第一谐波电压的比值得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数。通过上述方案,不需要在先在实验室中测量CVT的谐波传递系数,可以在实际运行的高压输电线路中进行测量得到某一CVT的谐波传递系数,应用起来更加方便。

Description

电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法及装置
技术领域
本发明涉及电力谐波测量技术领域,尤其涉及电容式电压互感器谐波传递 系数的测量方法及装置。
背景技术
在110kV电压等级的电网中,电容式电压互感器(Capacitor VoltageTransformer,CVT)应用广泛,同时也存在不少数量的电磁式电压互感器 (potentialtransformer,PT)。据统计,在110kV电压等级的系统中,CVT 与PT投运装置的数量比约为3:1。但电容式电压互感器的谐波测量结果存在 一定误差,查阅我国的国标可知,CVT在工频条件下,对基波电压测量是准确 的,但对谐波电压测量不准确,因此研究如何利用CVT谐波传递系数校正CVT 谐波电压测量值,很有意义。
现有技术中,对于CVT谐波传递系数的测量往往是在实验室中进行,分别 在CVT的一次侧施加各个谐波次数的谐波电压,然后在CVT的二次侧进行测量 得到对应的谐波电压值,然后计算一次侧与二次侧的谐波电压的比值得到CVT 谐波传递值,进而得出整个谐波传递函数。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种新的电容式电压互感器谐波 传递系数的测量方法及装置,可以基于现有已经部署的PT准确测量出CVT的 谐波传递系数。
一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法,包括如下步骤:S1、利 用电磁式电压互感器测量架空高压输电线第一端的特定谐波次数的谐波电压 得到第一谐波电压;所述架空高压输电线的谐波源为谐波电压源;S2、在所述 架空高压输电线上选取距所述第一端小于50km的第二端;S3、利用电容式电 压互感器测量所述高压输电线第二端的所述特定谐波次数的谐波电压得到第 二谐波电压;S4、计算所述第二谐波电压与所述第一谐波电压的比值得到所述 电容式电压互感器的谐波传递系数;其中,所述特定谐波次数为5、7、11、 13或23。
在一个实施例中,所述谐波电压源位于所述第一端。
本发明还提供了一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法,包括如 下步骤:S1、利用电磁式电压互感器测量地下高压输电线第一端的特定谐波次 数的谐波电压得到第一谐波电压;S2、在所述地下高压输电线上选取距所述第 一端小于4km的第二端;S3、利用电容式电压互感器测量所述地下高压输电线 第二端的所述特定谐波次数的谐波电压得到第二谐波电压;S4、计算所述第二 谐波电压与所述第一谐波电压的比值得到所述电容式电压互感器的谐波传递 系数;其中,所述特定谐波次数为5、7、11、13或23。
在一个实施例中,所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源。
在一个实施例中,所述谐波电流源位于所述第一端。
在一个实施例中,所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源和谐波电压 源。
在一个实施例中,所述谐波电流源位于所述第一端,所述谐波电压源位于 所述第二端。
本发明还提供了一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量装置,包括: 第一测量单元,利用电磁式电压互感器测量架空高压输电线第一端的特定谐波 次数的谐波电压得到第一谐波电压;所述架空高压输电线的谐波源为谐波电压 源;选取单元,用于在所述架空高压输电线上选取距所述第一端小于50km的 第二端;第二测量单元,利用电容式电压互感器测量所述高压输电线第二端的 第二谐波电压;计算单元,用于根据所述第二谐波电压与所述第一谐波电压得 到所述电容式电压互感器的谐波传递系数。
本发明还提供了一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量装置,包括: 第一测量单元,利用电磁式电压互感器测量地下高压输电线第一端的特定谐波 次数的谐波电压得到第一谐波电压;选取单元,用于在所述地下高压输电线上 选取距所述第一端小于4km的第二端;第二测量单元,用于利用电容式电压互 感器测量所述地下高压输电线第二端的所述特定谐波次数的谐波电压得到第 二谐波电压;计算单元,用于计算所述第二谐波电压与所述第一谐波电压的比 值得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数;其中,所述特定谐波次数为5、 7、11、13或23。
在一个实施例中,所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源,或者,所 述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源和谐波电压源。
有益效果:
通过上述方案,不需要在先在实验室中测量CVT的谐波传递系数,可以在 实际运行的高压输电线路中进行测量得到某一CVT的谐波传递系数,应用起来 更加方便。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明高压输电线路的谐波测量系统一种实施例的示意图;
图2是本发明高压输电线路的谐波测量系统另一种实施例的示意图;
图3是本发明高压输电线路的谐波测量系统一种实施例的示意图;
图4是本发明高压输电线路的谐波测量方法一种实施例的流程图。
具体实施方式
现结合附图,对本发明的较佳实施例作详细说明。
图1是高压输电线路的谐波测量系统一种实施例的示意图,该谐波测量系 统包括架空高压输电线、电容式电压互感器(CVT)、电磁式电压互感器(PT)、 谐波电压源;其中,PT位于高压输电线的第一端,用于测量第一端的谐波电 压(第一谐波电压),CVT位于高压输电线的第二端,用于测量第二端的谐波 电压(第二谐波电压)。
本领域技术人员知道PT测量的谐波电压是准确的,而谐波电压经过CVT 后会出现畸变,因此通过CVT检测得到的谐波电压是不准确的。也就是说,本 实施例中,CVT测量得到的第二谐波电压并非高压输电线第二端的实际谐波电 压。有鉴于此,在本实施例中,需要计算高压输电线的第二端的实际谐波电压, 然后计算CVT测量得到的第二谐波电压与第二端的实际谐波电压的比值,得到 CVT的谐波传递系数。
本发明人利用仿真软件ETAP对图1的谐波测量系统进行仿真发现:当高 压输电线的谐波源是谐波电压源,并且高压输电线的第一端与第二端之间的间 隔不超过50km时,第一端的谐波电压与第二端的谐波电压相差很小,可以将 第一端通过PT测量得到的准确的谐波电压作为第二端实际的谐波电压。具体 的仿真过程如下。
在仿真软件ETAP中搭建图1的谐波测量系统,设置高压输电线的第一端 与第二端之间的间距为50km,高压输电线的基波电压为110kV,高压输电线的 其余参数设置为符合110kV架空高压输电线要求的参数(例如特性阻抗为390 Ω),高压输电线端的等效负荷设置为20MVA。进行三次实验,三次实验分别 取符合国家标准要求的5、7、11、13、23次谐波电压含有率(%)(即谐波电压 值与基波电压之间的比值)的数值如下表1所示。
Figure BDA0001815071350000051
表1谐波电压含有率
比较第一端和第二端的谐波电压的大小,发现对于每个次数的谐波电压而 言,这两端的谐波电压值相差不大,误差很小。同样,当基波电压、特性阻抗 和等效负荷等其他仿真参数为其他符合国家标准的数值下,仍然可以发现这两 端的谐波电压值相差不大,误差很小。
在以下实施例中,高压输电线均是高压电缆。本发明人利用仿真软件ETAP 对图1的谐波测量系统进行仿真发现:在高压输电线的第一端与第二端之间的 间隔不超过4km时,不论高压输电线的谐波源是谐波电压源和/或谐波电流源, 第一端的谐波电压与第二端的谐波电压相差很小,可以将第一端通过PT测量 得到的准确的谐波电压作为第二端实际的谐波电压。具体的仿真过程如下。
在仿真软件ETAP中搭建图1的谐波测量系统,设置高压输电线的第一端 与第二端之间的间距为4km,高压输电线的基波电压为110kV,高压输电线端 的等效负荷设置为20MVA,高压输电线的其余参数设置为符合110kV架空高压 输电线要求的参数(例如特性阻抗为390Ω)。进行三次实验,线路距离为4km, 三次实验分别取前面实施例表1的数值。
比较第一端和第二端的谐波电压的大小,发现对于每个次数的谐波电压而 言,这两端的谐波电压值相差不大,误差很小。同样,当基波电压和等效负荷 等仿真参数为其他符合国家标准的数值下,仍然可以发现这两端的谐波电压值 相差不大,误差很小。
图2是高压输电线路的谐波测量系统另一种实施例的示意图,该谐波测量 系统包括地下电缆形式的高压输电线(地下高压输电线)、电容式电压互感器 (CVT)、电磁式电压互感器(PT)、谐波电流源;其中,PT位于高压输电线的 第一端,用于测量第一端的谐波电压(第一谐波电压),CVT位于高压输电线 的第二端,用于测量第二端的谐波电压(第二谐波电压)。
在仿真软件ETAP中搭建图2的谐波测量系统,设置高压输电线的第一端 与第二端之间的间距为4km,高压输电线的基波电压为110kV,高压输电线端 的等效负荷设置为20MVA,高压输电线的其余参数设置为符合110kV架空高压 输电线要求的参数(例如特性阻抗为390Ω)。进行三次实验,线路距离为4km, 三次实验分别取5、7、11、13、23次谐波电流值(A)如下表2所示。
Figure BDA0001815071350000061
Figure BDA0001815071350000071
表2电缆谐波电流值
Figure BDA0001815071350000072
表3电缆线路仅谐波电流源存在的仿真结果
从表3的仿真结果可以看出,电缆线路仅含有谐波电流源时,第一端
(BUS1)和第二端(BUS2)的谐波电压相差不大,两端谐波电压误差值基本一 致。同样,当基波电压和等效负荷等仿真参数为其他符合国家标准的数值下, 仍然可以发现这两端的谐波电压值相差不大,误差很小。
图3是高压输电线路的谐波测量系统另一种实施例的示意图,该谐波测量 系统包括高压输电线、电容式电压互感器(CVT)、电磁式电压互感器(PT)、 谐波电流源和谐波电压源;其中,PT位于高压输电线的第一端,用于测量第 一端的谐波电压(第一谐波电压),CVT位于高压输电线的第二端,用于测量 第二端的谐波电压(第二谐波电压)。
在仿真软件ETAP中搭建图3的谐波测量系统,设置高压输电线的第一端 与第二端之间的间距为4km,高压输电线的基波电压为110kV,高压输电线端 的等效负荷设置为20MVA,高压输电线的其余参数设置为符合110kV架空高压 输电线要求的参数(例如特性阻抗为390Ω)。进行三次实验,线路距离为4km, 三次实验分别按照上表2取5、7、11、13、23次谐波电流值(A),以及上表 1的5、7、11、13、23次谐波电压值(%)。
Figure BDA0001815071350000081
表4电缆线路存在谐波电流源和谐波电压源时的仿真结果
根据表4比较第一端和第二端的谐波电压的大小,发现对于每个次数的谐 波而言,这两端的谐波电压值相差不大,误差很小。同样,当基波电压和等效 负荷等仿真参数为其他符合国家标准的数值下,仍然可以发现这两端的谐波电 压值相差不大,误差很小。
另外,进一步考察图3的谐波测量系统中第一端与第二端之间的距离对仿 真结果的影响。设置谐波电流源的5、7、11、13、23次谐波电流值(A)分别 为5、3、1.0、0.5、0.4,设置谐波电压源的5、7、11、13、23次谐波电压 含有率(%)分别为1.0、0.7、0.4、0.2、0.1,进行三次实验,三次实验分 别取电缆线路长度为2km、3km、4km。具体仿真结果如下表5所示。
Figure BDA0001815071350000082
表5电缆线路距离影响的仿真结果
根据表4比较第一端和第二端的谐波电压的大小,发现对于每个次数的谐 波而言,这两端的谐波电压值相差不大,误差很小,可见当第一端和第二端之 间的间距小于4km时,第一端和第二端的谐波电压的大小相差不大。
有鉴于此,在电容式电压互感器谐波传递系数的计算方法的一个实施例 中,可以根据CVT测量得到的第二谐波电压与PT测量得到的第一谐波电压的 比值,得到CVT的谐波传递系数。
图4是电容式电压互感器谐波传递系数的计算方法一个实施例的流程图, 该计算方法包括如下步骤:
S1、利用电磁式电压互感器测量高压输电线第一端的第一谐波电压;
S2、利用电容式电压互感器测量所述高压输电线第二端的第二谐波电压;
S3、计算所述第二谐波电压与所述第一谐波电压的比值得到所述电容式电 压互感器的谐波传递系数。
通过上述方案,不需要在先在实验室中测量CVT的谐波传递系数,可以在 实际运行的高压输电线路中进行测量并计算得到某一CVT的谐波传递系数,应 用起来更加方便。
本发明还提供了电容式电压互感器谐波传递系数的计算装置,该计算装置 包括:第一测量单元,用于利用电磁式电压互感器测量高压输电线第一端的第 一谐波电压;第二测量单元,利用电容式电压互感器测量所述高压输电线第二 端的第二谐波电压;计算单元,用于根据所述第二谐波电压与所述第一谐波电 压得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数。
应当理解的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限 制,对本领域技术人员来说,可以对上述实施例所记载的技术方案进行修 改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而所有这些修改和替换,都应 属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法,其特征是,所述测量方法基于现有已经部署了电磁式电压互感器的实际运行的高压输电线路进行测量,包括如下步骤:
S1、利用电磁式电压互感器测量架空高压输电线第一端的特定谐波次数的谐波电压得到第一谐波电压;所述架空高压输电线的谐波源为谐波电压源,所述谐波电压源位于所述第一端;
S2、在所述架空高压输电线上选取距所述第一端小于50km的第二端;
S3、利用电容式电压互感器测量所述高压输电线第二端的所述特定谐波次数的谐波电压得到第二谐波电压;
S4、计算所述第二谐波电压与所述第一谐波电压的比值得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数;
其中,所述特定谐波次数为5、7、11、13或23,且当所述特定谐波次数为5时,对应的电压含有率为1.0;当所述特定谐波次数为7时,对应的电压含有率为0.7,所述特定谐波次数为11时,对应的电压含有率为0.4,所述特定谐波次数为13时,对应的电压含有率为0.2,所述特定谐波次数为23时,对应的电压含有率为0.1。
2.一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量方法,其特征是,所述测量方法基于现有已经部署了电磁式电压互感器的实际运行的高压输电线路进行测量,包括如下步骤:
S1、利用电磁式电压互感器测量地下高压输电线第一端的特定谐波次数的谐波电压得到第一谐波电压;
S2、在所述地下高压输电线上选取距所述第一端小于4km的第二端;
S3、利用电容式电压互感器测量所述地下高压输电线第二端的所述特定谐波次数的谐波电压得到第二谐波电压;
S4、计算所述第二谐波电压与所述第一谐波电压的比值得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数;
其中,所述特定谐波次数为5、7、11、13或23,
所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源或者为谐波电流源和谐波电压源;
当所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源时,所述谐波电流源位于所述第一端;且当所述特定谐波次数为5时,对应的谐波电流值为5.0A;当所述特定谐波次数为7时,对应的谐波电流值为3.0A,所述特定谐波次数为11时,对应的谐波电流值为1.0A,所述特定谐波次数为13时,对应的谐波电流值为0.5A,所述特定谐波次数为23时,对应的谐波电流值为0.4A;
当所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源和谐波电压源时,所述谐波电流源位于所述第一端,所述谐波电压源位于所述第二端;且当所述特定谐波次数为5时,对应的谐波电流值为5.0A,谐波电压含有率为1.0;当所述特定谐波次数为7时,对应的谐波电流值为3.0A,谐波电压含有率为0.7;所述特定谐波次数为11时,对应的谐波电流值为1.0A,谐波电压含有率为0.4;所述特定谐波次数为13时,对应的谐波电流值为0.5A,谐波电压含有率为0.2;所述特定谐波次数为23时,对应的谐波电流值为0.4A,谐波电压含有率为0.1。
3.一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量装置,其特征是,所述测量装置基于现有已经部署了电磁式电压互感器的实际运行的高压输电线路进行测量,包括:
第一测量单元,
利用电磁式电压互感器测量架空高压输电线第一端的特定谐波次数的谐波电压得到第一谐波电压;所述架空高压输电线的谐波源为谐波电压源,所述谐波电压源位于所述第一端;
选取单元,用于在所述架空高压输电线上选取距所述第一端小于50km的第二端;
第二测量单元,利用电容式电压互感器测量所述高压输电线第二端的第二谐波电压;
计算单元,用于根据所述第二谐波电压与所述第一谐波电压得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数;
其中,所述特定谐波次数为5、7、11、13或23;且当所述特定谐波次数为5时,对应的电压含有率为1.0;当所述特定谐波次数为7时,对应的电压含有率为0.7,所述特定谐波次数为11时,对应的电压含有率为0.4,所述特定谐波次数为13时,对应的电压含有率为0.2,所述特定谐波次数为23时,对应的电压含有率为0.1。
4.一种电容式电压互感器谐波传递系数的测量装置,其特征是,所述测量装置基于现有已经部署了电磁式电压互感器的实际运行的高压输电线路进行测量,包括:
第一测量单元,利用电磁式电压互感器测量地下高压输电线第一端的特定谐波次数的谐波电压得到第一谐波电压;
选取单元,用于在所述地下高压输电线上选取距所述第一端小于4km的第二端;
第二测量单元,用于利用电容式电压互感器测量所述地下高压输电线第二端的所述特定谐波次数的谐波电压得到第二谐波电压;
计算单元,用于计算所述第二谐波电压与所述第一谐波电压的比值得到所述电容式电压互感器的谐波传递系数;
其中,所述特定谐波次数为5、7、11、13或23;
所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源或者为谐波电流源和谐波电压源;
当所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源时,所述谐波电流源位于所述第一端;且当所述特定谐波次数为5时,对应的谐波电流值为5.0A;当所述特定谐波次数为7时,对应的谐波电流值为3.0A,所述特定谐波次数为11时,对应的谐波电流值为1.0A,所述特定谐波次数为13时,对应的谐波电流值为0.5A,所述特定谐波次数为23时,对应的谐波电流值为0.4A;
当所述地下高压输电线的谐波源为谐波电流源和谐波电压源时,所述谐波电流源位于所述第一端,所述谐波电压源位于所述第二端;且当所述特定谐波次数为5时,对应的谐波电流值为5.0A,谐波电压含有率为1.0;当所述特定谐波次数为7时,对应的谐波电流值为3.0A,谐波电压含有率为0.7;所述特定谐波次数为11时,对应的谐波电流值为1.0A,谐波电压含有率为0.4;所述特定谐波次数为13时,对应的谐波电流值为0.5A,谐波电压含有率为0.2;所述特定谐波次数为23时,对应的谐波电流值为0.4A,谐波电压含有率为0.1。
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"电容式电压互感器谐波传递特性研究";陈龙;《中国优秀硕士学位论文全文数据库•工程科技Ⅱ辑》;20160215(第02期);第C042-426页 *

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CN109406877A (zh) 2019-03-01

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