CN112366712A - 一种滤波器加装位置确定方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滤波器加装位置确定方法以及装置，该方法包括：构建模拟电力系统；在谐波源位置注入三相对称谐波电流；获取N条母线中每条母线的第一谐波向量

获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；根据每条母线的第一谐波向量U_i以及第二谐波向量I，计算N条母线中每条母线的第三谐波向量

根据N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。这样，可以根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。即可以计算母线的能量指标以表征母线谐波的严重程度，进而确定在哪些母线上加装滤波器。实现过程简单，方便快捷。

Description

一种滤波器加装位置确定方法以及装置

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种滤波器加装位置确定方法以及装置。

背景技术

目前，电力系统内的谐波含量较高，因此，需要在电力系统内引入滤波器。然而，考虑到滤波器的有限性和运行的经济性，需要有限数量的滤波器必须加装到谐波含量最高的母线处。但是，不同频率的谐波特性不同，谐波含量最高的母线也并不同，难以确定应该在哪条母线处加装滤波器。因此，现有技术中，无法确定母线的谐波含量，导致难以确定滤波器的加装位置。

发明内容

本申请提供了一种滤波器加装位置确定方法以及装置，以解决现有技术中，无法确定母线的谐波含量，导致难以确定滤波器的加装位置的问题。

第一方面，本发明提供了一种滤波器加装位置确定方法，包括：

构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；

在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；

获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；

根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；

根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。

可选的，所述根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

包括：

通过以下公式计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i：

可选的，所述根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量，包括：

通过以下公式计算每条母线的谐波总能量：

其中，E_i为所述N条母线中第i条母线的谐波总能量，其中，i为正整数。

可选的，所述根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线，包括：

将所述N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果；

根据所述排列结果，选择所述N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为所述加装滤波器的目标母线，其中，m为正整数，且m<N。

第二方面，本发明还提供了一种滤波器加装位置确定装置，包括：

构建模块，用于构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；

注入模块，用于在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；

第一获取模块，用于获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

第二获取模块，用于获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；

第一计算模块，用于根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

第二计算模块，用于根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；

确定模块，用于根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。

可选的，所述第一计算模块具体用于通过以下公式计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i：

可选的，所述第二计算模块具体用于通过以下公式计算每条母线的谐波总能量：

其中，E_i为所述N条母线中第i条母线的谐波总能量，其中，i为正整数。

可选的，所述确定模块包括：

排列子模块，用于将所述N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果；

选择子模块，用于根据所述排列结果，选择所述N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为所述加装滤波器的目标母线，其中，m为正整数，且m<N。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种滤波器加装位置确定方法以及装置，构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。这样，可以根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。即可以计算母线的能量指标以表征母线谐波的严重程度，进而确定在哪些母线上加装滤波器。实现过程简单，方便快捷。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种滤波器加装位置确定方法的流程图；

图2为本发明提供的一种滤波器加装位置确定装置的结构图；

图3为本发明提供的另一种滤波器加装位置确定装置的结构图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，图1是本发明提供的一种滤波器加装位置确定方法的流程图。如图1所示，包括以下步骤：

步骤101、构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线。

在步骤101中，可以根据地区电网的接线图，在商业仿真软件中搭建模拟电力系统。设模拟电力系统共有N条母线(节点)，第i(i≤N)条母线的编号为Busi。

需要说明的是，本发明的理论基础如下：

设某节点电压为周期为

的函数u(t)，对u(t)进行傅里叶变换可以得到

由矩阵理论可知，{1,sinωt,sin2ωt,…}为无穷维连续函数线性空间C[t₀,t₀+T]上的一组单位正交基，而区间C[t₀,t₀+T]中两函数乘积的定积分

就是两函数的内积，记作f(t)·g(t)。则信号的能量可以表示为

将(1)代入(2)，并利用实数内积的双线性、基函数的正交性，(2)可以化简为

其中U＝[U₀ U₁ … U_n …]为无穷维谐波向量，||U||为其范数。式(3)表明，信号的能量正比于其各次谐波分量有效值的平方和，即谐波向量的范数平方。当研究有限次谐波问题时，函数空间由无穷维函数空间C[t₀,t₀+T]变为其有限维子空间，显然，信号的能量正比于谐波向量范数平方的结论依然成立。

步骤102、在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p。

在步骤102中，可以在谐波源位置去除原有的实际谐波源(如电力电子装置)，并在谐波源位置注入单一频率成分的三相对称谐波电流。其中，三相对称谐波电流的有效值为I_p，三相对称谐波电流的频率为f_p。

步骤103、获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

在步骤103中，可以获取N条母线中每条母线的第一谐波向量

例如，可以测量每条母线的电压，并进行傅里叶分析。设Busi电压的第k(2≤k≤n)次谐波有效值为

将测量得到的各次谐波电压写作一个向量，记作谐波向量

步骤104、获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]。

在步骤104中，可以获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]。例如，可以获取原有谐波源(电力电子装置)产生的等效谐波电流各次分量的有效值，并写作谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]。

步骤105、根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

在步骤105中，可以根据每条母线的第一谐波向量U_i以及第二谐波向量I，计算N条母线中每条母线的第三谐波向量

可选的，所述根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

包括：

通过以下公式计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i：

可以根据电路理论中的置换定理和线性叠加原理，Busi上实际的第k次谐波电压

正比于标准输入下的测量值

且其频率成分就是U_i中各元素的线性组合。将Bus实际电压的各次谐波有效值写作谐波向量

则有

其中，

表示I和U_i的哈达玛积，即对应位置元素相乘得到的向量。

步骤106、根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量。

在步骤106中，可以根据N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量。

可选的，所述根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量，包括：

通过以下公式计算每条母线的谐波总能量：

其中，E_i为所述N条母线中第i条母线的谐波总能量，其中，i为正整数。

需要说明的是，根据傅里叶分析理论，谐波能量正比于谐波向量的范数，因此可以用谐波向量u_i的范数平方(自身做内积)表示Busi处的谐波总能量，称为“能量指标”，记作E_i。能量指标越大，母线谐波能量越高，谐波影响越严重，加装滤波器的优先级越高。其中，

步骤107、根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。

在步骤107中，可以根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。

可选的，所述根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线，包括：

将所述N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果；

根据所述排列结果，选择所述N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为所述加装滤波器的目标母线，其中，m为正整数，且m<N。

进一步的，可以将N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果。进而可以根据排列结果，选择N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为加装滤波器的目标母线。其中，m为正整数，且m<N。

需要说明的是，现有技术中，无法确定母线的谐波含量，导致难以确定滤波器的加装位置。

而在本申请中，可以根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。即可以计算母线的能量指标以表征母线谐波的严重程度，进而确定在哪些母线上加装滤波器。实现过程简单，方便快捷。

由以上技术方案可知，本发明实施例提供的一种滤波器加装位置确定方法，构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。这样，可以根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。即可以计算母线的能量指标以表征母线谐波的严重程度，进而确定在哪些母线上加装滤波器。实现过程简单，方便快捷。

参见图2，图2是本发明提供的一种滤波器加装位置确定装置的结构图。如图2所示，滤波器加装位置确定装置200包括构建模块201、注入模块202、第一获取模块203、第二获取模块204、第一计算模块205、第二计算模块206和确定模块207，其中：

构建模块201，用于构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；

注入模块202，用于在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；

第一获取模块203，用于获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

第二获取模块204，用于获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；

第一计算模块205，用于根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

第二计算模块206，用于根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；

确定模块207，用于根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。

可选的，所述第一计算模块205具体用于通过以下公式计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i：

可选的，所述第二计算模块206具体用于通过以下公式计算每条母线的谐波总能量：

其中，E_i为所述N条母线中第i条母线的谐波总能量，其中，i为正整数。

可选的，如图3所示，所述确定模块207包括：

排列子模块2071，用于将所述N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果；

选择子模块2072，用于根据所述排列结果，选择所述N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为所述加装滤波器的目标母线，其中，m为正整数，且m<N。

滤波器加装位置确定装置200能够实现图1的方法实施例中滤波器加装位置确定装置实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。且滤波器加装位置确定装置200可以实现根据N条母线中每条母线的谐波总能量，确定N条母线中加装滤波器的目标母线。即可以计算母线的能量指标以表征母线谐波的严重程度，进而确定在哪些母线上加装滤波器。实现过程简单，方便快捷。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种滤波器加装位置确定方法，其特征在于，包括：

构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；

在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；

获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；

根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；

根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

包括：

通过以下公式计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量，包括：

通过以下公式计算每条母线的谐波总能量：

其中，E_i为所述N条母线中第i条母线的谐波总能量，其中，i为正整数。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线，包括：

将所述N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果；

根据所述排列结果，选择所述N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为所述加装滤波器的目标母线，其中，m为正整数，且m<N。

5.一种滤波器加装位置确定装置，其特征在于，包括：

构建模块，用于构建模拟电力系统，其中，所述模拟电力系统包含N条母线；

注入模块，用于在谐波源位置注入三相对称谐波电流，其中，所述三相对称谐波电流的有效值为I_p，所述三相对称谐波电流的频率为f_p；

第一获取模块，用于获取所述N条母线中每条母线的第一谐波向量

第二获取模块，用于获取第二谐波向量I＝[I₂,I₃,…,I_n]；

第一计算模块，用于根据所述每条母线的第一谐波向量U_i以及所述第二谐波向量I，计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量

第二计算模块，用于根据所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i，计算每条母线的谐波总能量；

确定模块，用于根据所述N条母线中每条母线的谐波总能量，确定所述N条母线中加装滤波器的目标母线。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一计算模块具体用于通过以下公式计算所述N条母线中每条母线的第三谐波向量u_i：

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二计算模块具体用于通过以下公式计算每条母线的谐波总能量：

其中，E_i为所述N条母线中第i条母线的谐波总能量，其中，i为正整数。

8.如权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：

排列子模块，用于将所述N条母线中每条母线的谐波总能量按照从大到小的顺序进行排列，获得排列结果；

选择子模块，用于根据所述排列结果，选择所述N条母线中的排列在第一位至第m位的m条母线为所述加装滤波器的目标母线，其中，m为正整数，且m<N。

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