CN109617074A - 一种低频环境中中频谐波的治理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低频环境中中频谐波的治理方法，包括如下步骤：实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流；将指令电流的模拟信号转换为数字信号送入数字信号处理中进行处理，将谐波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲；驱动脉冲驱动模块化的功率输出单元接入对应个数的功率输出子单元，产生与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。本发明提供一种低频环境中中频谐波的治理方法，根据电网谐波自动调节抑制，不易损坏。

Description

一种低频环境中中频谐波的治理方法及装置
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种低频环境中中频谐波的治理方法及装置。
背景技术
正常情况下，电网中的电流电压理应是遵循恒定频率和幅值来变化的。由于谐波的产生，其像污染源一样，也能够侵蚀电力网络，给电网带来困扰，使得系统整体的电能质量不断降低，恶化了电气装置良好的工作氛围。同时还对周围的通讯网络和公共使用的电力网络造成损坏。其主要危害有：
1.对电网的影响
首先，谐波电流分量必然将导致输电线路的热量损耗；其次就是侵蚀整个电力网络，对电力正常运行的波形产生影响，降低了电网的质量，情况比较严重的时候会造成整个电网的崩溃。在单相电路中，大量谐波分量的回流使中性线带电，从而使电流有效值增加。
2.容易发生串并联谐振从而导致谐波分量被放大
通常情况下，在主电路中以并联的方式接入电容器，或通过将电容电感组合而成的滤波装置来滤除电网中的谐波同时补偿系统所缺的无功功率。
3.损害依靠电磁感应原理工作的设备，如电动机、发电机和变压器等
谐波不仅能够导致变压器和旋转电机发热，还能使二者的损耗以数倍的幅度增加。
4.造成继电保护设备的误动作，导致测量不准确
谐波不仅能够改变保护装置的性能，还将导致继保装置产生误动或者不动作，影响其正常功能，最终对测量结果的正确性造成比较大的影响。
5.对通讯系统的干扰
电力网络传递的功率能够达到十数万瓦特，而通信系统的功率与其完全相反，以毫单位来计量。
6.对电缆影响
当谐波电流存在并且流入电缆当中，过大的电流会使得电缆外部发热，从而使得电缆的绝缘层产生脱落现象，情况比较严重还会产生短路而烧毁线路的现象。
7.对输电线路的影响
在输电线路上面，谐波聚集的地方极易产生电流的肌肤效应和近邻效应，使得电路的电阻值不断地增加，从而加剧了线路的损耗。
目前治理谐波较为常见的方法是采用无源滤波器接入电路进行滤波处理，但是无源滤波器在滤波过程中有如下缺点：
1.它只能按照谐波抑制的条件进行设计，灵活度比较低。
2.当谐波电流比较大的时候，容易导致设备自身的过载问题，造成系统电流激增太大而损坏装置本身。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低频环境中中频谐波的治理方法，根据电网谐波自动调节抑制，不易损坏。
本发明公开的一种低频环境中中频谐波的治理方法所采用的技术方案是:
一种低频环境中中频谐波的治理方法，包括如下步骤：
实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流。
将指令电流的模拟信号转换为数字信号送入数字信号处理中进行处理，将谐波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲。
驱动脉冲驱动模块化的功率输出单元接入对应个数的功率输出子单元，产生与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。
作为优选方案，在所述实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流步骤之前，接入一阵列滤波电抗器。
作为优选方案，所述阵列滤波电抗器为Y型连接。
作为优选方案，所述阵列滤波电抗器为三角形型连接。
本技术方案还提供一种低频环境中中频谐波的治理装置，包括：依次连接的监测运算单元、数模转换单元、数字信号处理单元和模块化功率输出单元；所述监测运算单元并联接入电网，用于实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流；所述数模转换单元用于将实时监测到的指令电流做A/D转换生成对应的数字信号；所述数字信号处理单元用于将谐波与基波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲；所述模块化功率输出单元包括多个功率输出子单元，所述模块化功率输出单元根据驱动脉冲选择接入对应个数的功率输出子单元，以生成与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。
作为优选方案，还包括阵列滤波电抗器，所述阵列滤波电抗器设于电网与检测单元之间。
本发明公开的一种低频环境中中频谐波的治理方法的有益效果是：实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流；将指令电流的模拟信号转换为数字信号送入数字信号处理中进行处理，将谐波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲，根据电网谐波实现实时变化自动调节；驱动脉冲驱动模块化的功率输出单元接入对应个数的功率输出子单元，产生与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波；通过模块化的设计，使系统更佳灵活稳定，不易损坏。
附图说明
图1是本发明一种低频环境中中频谐波的治理方法流程图。
图2是本发明一种低频环境中中频谐波的治理装置接入电网的示意图。
图3是本发明一种低频环境中中频谐波的治理方法阵列滤波电抗器的接线图。
图4是本发明一种低频环境中中频谐波的治理方法电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步阐述和说明:
请参考图1，一种低频环境中中频谐波的治理方法，包括如下步骤：
步骤S101，实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流。
步骤S102，将指令电流的模拟信号转换为数字信号送入数字信号处理中进行处理，将谐波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲。
根据电网谐波实现实时变化自动调节。
步骤S103，驱动脉冲驱动模块化的功率输出单元接入对应个数的功率输出子单元，产生与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。
通过模块化的设计，使系统更佳灵活稳定，可承受-40％～+20％电压波动而不受损伤。
上述方法以微妙级瞬时速度响应，全响应时间＜10ms。
自动限定在额定容量范围内100％输出，如果负载侧谐波电流大于机器额定容量，机器会在额定容量内继续输出电流补偿谐波，不会发生过载导致自身超载或退出运行；可承受负载瞬间短路的冲击，在短路消除后重新启动；并联接入电网，不会因机器故障导致电网发生断电事故，多台有源电力滤波器并联系统，如果一台因故障退出运行，剩余的机器仍能正常工作实现滤波功能。
在实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流步骤之前，接入一阵列滤波电抗器。
阵列滤波电抗器接线方式请参考图3。
请参考图2，本实施例中还提供一种低频环境中中频谐波的治理装置，包括：依次连接的监测运算单元11、数模转换单元12、数字信号处理单元13和模块化功率输出单元14。
监测运算单元11并联接入电网，用于实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流。
数模转换单元12用于将实时监测到的指令电流做A/D转换生成对应的数字信号。
数字信号处理单元13用于将谐波与基波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲。
模块化功率输出单元14包括多个功率输出子单元141，模块化功率输出单元14根据驱动脉冲选择接入对应个数的功率输出子单元141，以生成与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。
在每台中频电源处安装一台上述谐波治理装置，(具体的为一台有源滤波装置和一台阵列滤波电抗器)。可有效的滤除中频电源产生的2-50次谐波污染。设备全部采用智能自动投切模块，无人值守，实时监测系统，快速自动运行。响应速度为10ms。
具体的电路原理图请参考图4。
本实施例中还包括阵列滤波电抗器20，阵列滤波电抗器20设于电网与检测单元11之间。有效地吸收电网谐波，而且提高了系统的功率因数；与上述谐波治理装置相串联，辅助动态调谐至某一谐振频率，以用来吸收电网中相应频率的谐波电流。进而能消除3、5、7、11、13次及更高次谐波。
本发明提供一种低频环境中中频谐波的治理方法，实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流；将指令电流的模拟信号转换为数字信号送入数字信号处理中进行处理，将谐波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲，根据电网谐波实现实时变化自动调节；驱动脉冲驱动模块化的功率输出单元接入对应个数的功率输出子单元，产生与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波；通过模块化的设计，使系统更佳灵活稳定，不易损坏。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (6)

1.一种低频环境中中频谐波的治理方法，其特征在于，包括如下步骤：
实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流；
将指令电流的模拟信号转换为数字信号送入数字信号处理中进行处理，将谐波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲；
驱动脉冲驱动模块化的功率输出单元接入对应个数的功率输出子单元，产生与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。
2.如权利要求1所述的一种低频环境中中频谐波的治理方法，其特征在于，在所述实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流步骤之前，接入一阵列滤波电抗器。
3.如权利要求2所述的一种低频环境中中频谐波的治理方法，其特征在于，所述阵列滤波电抗器为Y型连接。
4.如权利要求2所述的一种低频环境中中频谐波的治理方法，其特征在于，所述阵列滤波电抗器为三角形型连接。
5.一种低频环境中中频谐波的治理装置，其特征在于，包括：依次连接的监测运算单元、数模转换单元、数字信号处理单元和模块化功率输出单元；
所述监测运算单元并联接入电网，用于实时监测电网中各次谐波电流和无功电流，并得出指令电流；
所述数模转换单元用于将实时监测到的指令电流做A/D转换生成对应的数字信号；
所述数字信号处理单元用于将谐波与基波分离，并输出对应信号的补偿电流的驱动脉冲；
所述模块化功率输出单元包括多个功率输出子单元，所述模块化功率输出单元根据驱动脉冲选择接入对应个数的功率输出子单元，以生成与电网谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流注入电网中。
6.如权利要求5所述的一种低频环境中中频谐波的治理方法，其特征在于，还包括阵列滤波电抗器，所述阵列滤波电抗器设于电网与检测单元之间。
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