CN112444675A - 一种输电网节点的谐波超标预警方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种输电网节点的谐波超标预警方法、装置、设备及介质，在网络条件发生变化后，通过对比计算得到的各个节点处的最大谐波电压与预设的电压阈值的大小，若该节点处的最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。采用本发明实施例，采用实测数据加公式推导分析的方法，将分布产生的谐波源等效至所研究范围内的多个节点，能够准确的分析输电网各节点的谐波是否超标，有效避免输电网的各节点设备因谐波超标而造成的损坏，减少了电力损失。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种输电网节点的谐波超标预警方法、装置、设备及介质。
背景技术
谐波是一种电力污染，对电力网络的危害十分严重，而谐波的治理一般遵循“谁污染、谁治理”的原则。
为了能准确把握谐波造成的影响，在传统的做法中，一般采用谐波潮流的计算方法进行研究，但是采用的谐波源的源头是分布式的，谐波来源是非常广泛的，几乎任何设备都能够产生谐波，且对于不同厂家的设备，即使在同样的电压水平下其谐波大小也不一样，基于统一的公式推导与实际差异较大，无法准确的把握谐波是否超标及造成的影响。
发明内容
本发明实施例提供一种输电网节点的谐波超标预警方法、装置、设备及介质，采用实测数据加公式推导分析的方法，将分布产生的谐波源等效至所研究范围内的多个节点，能够准确的分析输电网各节点的谐波是否超标，有效避免输电网的各节点设备因谐波超标而造成的损坏，减少了电力损失。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种输电网节点的谐波超标预警方法，包括以下步骤：
S1、获取网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流；
S2、根据网络条件发生变化后的输电网各个节点处的谐波模型，形成网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵；
S3、根据所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流和所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，计算网络条件变化后的各个节点处的谐波电压；
S4、按照预设的条件重复执行步骤S1～S3，得到网络条件变化后的各个节点处的最大谐波电压；
S5、对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的所述最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。
进一步的，所述步骤S1具体为：
根据网络变化前的输电网的各元件的谐波模型，形成网络变化前的节点导纳矩阵；
获取网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角；
根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，计算网络变化前的各个节点处的谐波电压；
根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压和所述网络变化前的节点导纳矩阵，计算网络变化前的各个节点处的注入谐波电流。
进一步的，所述步骤S2中所述网络条件发生变化主要包括投入或者退出任一项或多项电路元器件。
进一步的，所述步骤S3的计算公式为：
其中，
为所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流，Yn,new为所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，
为所述网络条件变化后的各个节点处的谐波电压。
进一步的，所述步骤S4具体步骤为：
按照预设次数t，重复执行所述步骤S1～S3，得到各个节点处的t个谐波电压；
根据所述各个节点处的t个谐波电压，得到各个节点处的最大谐波电压；
其中，在每一次执行中，都取所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的相位角为0到360度范围内的不同数值。
进一步的，所述获取网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，具体为：
使用谐波检测仪器，同时对输电网的各个节点处的电压进行测量及记录，并采用傅里叶变换获得各次谐波下的电压幅值；
所述谐波电压的相位角为0到360度范围内的随机数值。
进一步的，所述根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，计算网络变化前的各个节点处的谐波电压，具体为：
其中，
为网络条件变化前的各个节点处的谐波电压，
为网络变化前第k个节点处的谐波电压，Uk∠∝k为
的极坐标形式，Uk为幅值，∝k为角度，m为节点的总个数。
本发明另一实施例对应提供了一种输电网节点的谐波超标预警装置，包括：
谐波电流获取模块，用于获取网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流；
导纳矩阵形成模块，用于根据网络条件发生变化后的输电网各个节点处的谐波模型，形成网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵；
谐波电压计算模块，用于根据所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流和所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，计算网络条件变化后的各个节点处的谐波电压；
最大谐波电压计算模块，用于按照预设的条件重复执行步骤S1～S3，得到网络条件变化后的各个节点处的最大谐波电压；
预警信息生成模块，用于对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的所述最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。
本发明另一实施例提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述发明实施例所述的输电网节点的谐波超标预警方法。
本发明另一实施例提供了一种存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述发明实施例所述的输电网节点的谐波超标预警方法。
与现有技术相比，本发明实施例公开的一种输电网节点的谐波超标预警方法、装置、设备及介质，在网络条件发生变化后，通过对比计算得到的各个节点处的最大谐波电压与预设的电压阈值的大小，若该节点处的最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。采用本发明实施例，通过采用实测数据加公式推导分析的方法，将分布产生的谐波源等效至所研究范围内的多个节点，能够准确的分析输电网各节点的谐波是否超标，有效避免输电网的各节点设备因谐波超标而造成的损坏，减少了电力损失。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种输电网节点的谐波超标预警方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种输电网节点的谐波超标预警装置的结构示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1，是本发明实施例提供的一种输电网节点的谐波超标预警方法的流程示意图，所述方法包括步骤S1至步骤S5：
S1、获取网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流。
S2、根据网络条件发生变化后的输电网各个节点处的谐波模型，形成网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵。
S3、根据所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流和所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，计算网络条件变化后的各个节点处的谐波电压。
S4、按照预设的条件重复执行步骤S1～S3，得到网络条件变化后的各个节点处的最大谐波电压。
S5、对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的所述最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。
进一步的，所述步骤S1具体为：
根据网络变化前的输电网的各元件的谐波模型，形成网络变化前的节点导纳矩阵。
获取网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角。
根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，计算网络变化前的各个节点处的谐波电压。
根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压和所述网络变化前的节点导纳矩阵，计算网络变化前的各个节点处的注入谐波电流。
进一步的，所述网络变化前的节点导纳矩阵Yn为：
其中，Yn为第n次谐波下的节点导纳矩阵，Ykm为k和m两节点间的共互导纳的相反数，Ykk为第k个节点的自导纳，m为节点的总个数。
所述节点导纳矩阵Yn不仅包括线路、变压器、电容器和电抗器等网络元件的谐波阻抗，还包括了发电机和负荷的谐波阻抗，上述各元件的谐波模型采用电力系统通用的计算方法。
进一步的，所述获取网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，具体为：
使用谐波检测仪器，同时对输电网的各个节点处的电压进行测量及记录，并采用傅里叶变换获得各次谐波下的电压幅值。
其中，所述谐波检测仪器可以为谐波检测仪。
所述同时对输电网的各个节点处的电压进行测量及记录中，时间包含在10s及10s以内的误差范围内都属于同时。
所述谐波电压的相位角为0到360度范围内的随机数值。
进一步的，所述根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，计算网络变化前的各个节点处的谐波电压，具体为：
其中，
为网络条件变化前的各个节点处的谐波电压，
为网络变化前第k个节点处的谐波电压，Uk∠∝k为
的极坐标形式，Uk为幅值，∝k为角度，m为节点的总个数。
进一步的，所述根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压和所述网络变化前的节点导纳矩阵，计算网络变化前的各个节点处的注入谐波电流，具体为：
对于第n次谐波潮流，其谐波潮流方程为：
即：
其中，
为第n次谐波下各个节点处的注入谐波电流，
为第k个节点处的注入谐波电流，
为第n次谐波下各个节点处的谐波电压，
为第k个节点处的谐波电压。
进一步的，所述步骤S2中所述网络条件发生变化主要包括投入或者退出任一项或多项电路元器件。
具体的，所述电路元器件包括但不限于传输线、变压器、电容器、电抗器、发电机和负荷。
所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵Yn,new的计算采用的是电力系统通用的计算方法，典型的部分操作如下所示。
例如，对于在第k个节点投入电容、电抗器等，该设备对应的导纳为Yk，则：
而对于在节点k和节点m之前投入电路元器件，则：
若实际的操作为退出而非投入，则上述的修正量Yn′前均需要增加负号。
进一步的，所述步骤S3的计算公式为：
其中，
为所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流，Yn,new为所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，
为所述网络条件变化后的各个节点处的谐波电压。
具体的，所述网络条件变化后的各个节点处的谐波电压
的表达式为：
则
的求解过程为：
进一步的，所述步骤S4具体步骤为：
按照预设次数t，重复执行所述步骤S1～S3，得到各个节点处的t个谐波电压；
根据所述各个节点处的t个谐波电压，得到各个节点处的最大谐波电压；
其中，在每一次执行中，都取所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的相位角为0到360度范围内的不同数值。
具体的，所述预设次数t可为1000，在实际的应用过程中，所述预设次数t的数值可以根据电力系统的实际情况作调整。
进一步的，所述步骤S5具体为：
对于每一个所述节点，判断网络条件变化后的该节点处的最大谐波电压是否大于预设的电压阈值，其中，所述预设的电压阈值是指根据《DL/T 5426-2009±800kV高压直流输电系统成套设计规程》和《DL/T 5223-2005高压直流换流站设计技术规定》中关于奇次谐波限值的典型范围1.0％-1.5％，最高不超过1.5％，偶次谐波的限制值为0.5％，但偶次谐波一般不超标。
对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的最大谐波电压大于预设的电压阈值，说明该节点的谐波超标，则生成谐波超标预警信息；若网络条件变化后的该节点处的最大谐波电压小于预设的电压阈值，说明该节点的谐波未超标，则不生成谐波超标预警信息。
例如：若采用加装滤波器的方案，则相当于在某一个节点接入一个对地支路，根据所述的输电网节点的谐波超标预警方法，对于包含滤波器状态下的节点处的导纳矩阵，即网络状态变化后的节点处导纳矩阵进行计算，得到在网络变化后的新的状态下的节点处的最大谐波电压，以来考察滤波器的效果。若所述最大滤波电压超过了上述标准，可以采用诸如更改滤波器参数，或者新建线路等其他措施，在施行了这些措施后也可采用所述的输电网节点的谐波超标预警方法进行效果验证。
与现有技术相比，本发明实施例公开的一种输电网节点的谐波超标预警方法，在网络条件发生变化后，通过对比计算得到的各个节点处的最大谐波电压与预设的电压阈值的大小，若该节点处的最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。采用本发明实施例，通过采用实测数据加公式推导分析的方法，将分布产生的谐波源等效至所研究范围内的多个节点，能够准确的分析输电网各节点的谐波是否超标，有效避免输电网的各节点设备因谐波超标而造成的损坏，减少了电力损失。
参见图2，是本发明实施例提供的一种输电网节点的谐波超标预警装置的结构示意图，包括：
导纳矩阵形成模块11，用于根据网络条件发生变化后的输电网各个节点处的谐波模型，形成网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵；
谐波电流获取模块12，用于获取网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流；
谐波电压计算模块13，用于根据所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流和所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，计算网络条件变化后的各个节点处的谐波电压；
最大谐波电压计算模块14，用于按照预设的条件重复执行步骤S1～S3，得到网络条件变化后的各个节点处的最大谐波电压；
预警信息生成模块15，用于对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的所述最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。
与现有技术相比，本发明实施例公开的一种输电网节点的谐波超标预警装置，在网络条件发生变化后，通过对比计算得到的各个节点处的最大谐波电压与预设的电压阈值的大小，若该节点处的最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。采用本发明实施例，通过采用实测数据加公式推导分析的方法，将分布产生的谐波源等效至所研究范围内的多个节点，能够准确的分析输电网各节点的谐波是否超标，有效避免输电网的各节点设备因谐波超标而造成的损坏，减少了电力损失。
本发明还实施例提供了一种终端设备，所述终端设备包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序。所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各个输电网节点的谐波超标预警方法实施例中的步骤。或者，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述各装置实施例中各模块的功能。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块，所述一个或者多个模块被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个终端设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述终端设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述终端设备集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述所述的输电网节点的谐波超标预警方法。
综上所述，本发明实施例公开的一种输电网节点的谐波超标预警装置，在网络条件发生变化后，通过对比计算得到的各个节点处的最大谐波电压与预设的电压阈值的大小，若该节点处的最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。采用本发明实施例，通过采用实测数据加公式推导分析的方法，将分布产生的谐波源等效至所研究范围内的多个节点，能够准确的分析输电网各节点的谐波是否超标，有效避免输电网的各节点设备因谐波超标而造成的损坏，减少了电力损失。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流；
S2、根据网络条件发生变化后的输电网各个节点处的谐波模型，形成网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵；
S3、根据所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流和所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，计算网络条件变化后的各个节点处的谐波电压；
S4、按照预设的条件重复执行步骤S1～S3，得到网络条件变化后的各个节点处的最大谐波电压；
S5、对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的所述最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。
2.根据权利要求1所述的输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：
根据网络变化前的输电网的各元件的谐波模型，形成网络变化前的节点导纳矩阵；
获取网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角；
根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，计算网络变化前的各个节点处的谐波电压；
根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压和所述网络变化前的节点导纳矩阵，计算网络变化前的各个节点处的注入谐波电流。
3.根据权利要求2所述的输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，所述步骤S2中所述网络条件发生变化主要包括投入或者退出任一项或多项电路元器件。
4.根据权利要求3所述的输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，所述步骤S3的计算公式为：
其中，
为所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流，Yn，new为所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，
为所述网络条件变化后的各个节点处的谐波电压。
5.根据权利要求4所述的输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，所述步骤S4具体步骤为：
按照预设次数t，重复执行所述步骤S1～S3，得到各个节点处的t个谐波电压；
根据所述各个节点处的t个谐波电压，得到各个节点处的最大谐波电压；
其中，在每一次执行中，都取所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的相位角为0到360度范围内的不同数值。
6.根据权利要求2所述的输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，所述获取网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，具体为：
使用谐波检测仪器，同时对输电网的各个节点处的电压进行测量及记录，并采用傅里叶变换获得各次谐波下的电压幅值；
所述谐波电压的相位角为0到360度范围内的随机数值。
7.根据权利要求2所述的输电网节点的谐波超标预警方法，其特征在于，所述根据所述网络变化前的各个节点处的谐波电压的幅值和相位角，计算网络变化前的各个节点处的谐波电压，具体为：
其中，
为网络条件变化前的各个节点处的谐波电压，
为网络变化前第k个节点处的谐波电压，Uk∠∝k为
的极坐标形式，Uk为幅值，∝k为角度，m为节点的总个数。
8.一种输电网节点的谐波超标预警装置，其特征在于，包括：
谐波电流获取模块，用于获取网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流；
导纳矩阵形成模块，用于根据网络条件发生变化后的输电网各个节点处的谐波模型，形成网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵；
谐波电压计算模块，用于根据所述网络条件变化前的各个节点处的注入谐波电流和所述网络条件变化后的各个节点处的节点导纳矩阵，计算网络条件变化后的各个节点处的谐波电压；
最大谐波电压计算模块，用于按照预设的条件重复执行步骤S1～S3，得到网络条件变化后的各个节点处的最大谐波电压；
预警信息生成模块，用于对于每一个所述节点，若网络条件变化后的该节点处的所述最大谐波电压大于预设的电压阈值，则生成谐波超标预警信息。
9.一种终端设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的输电网节点的谐波超标预警方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至7中任意一项所述的输电网节点的谐波超标预警方法。
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