CN203054126U - 一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统，它包括供电系统和用户系统，供电系统与用户系统连接，在供电系统与用户系统各连接点处分别安装相应的扰动源监测器，各扰动源监测器与单片机连接，单片机与上位机连接，所述单片机上设有无线充电模块，单片机还与显示器连接。本实用新型无论对于中性点不接地系统还是谐振接地系统，一旦有扰动发生，仅通过对供电系统与用户间某一点采集到的电压和电流数据进行简单分析，就可以准确判断出扰动源发生的位置。如果因为某一扰动源在电网中传播给电力系统或用户造成损失，本实用新型的研究成果能够为产生该扰动源责任方的判定提供依据。

Description

一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统

技术领域

本实用新型涉及一种扰动源定位系统，尤其涉及基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统。

背景技术

大到系统故障或重负荷切换，小到电力负荷的变化，这些事件都会给电力系统造成扰动。扰动可以从扰动源顺着电网传播到很远的地方，进而影响到很大区域范围内的电力用户。过去的研究工作主要通过开发协议和系统，通过测量扰动来对扰动进行诊断。很少有关于扰动源定位方面的工作被报道出来。随着电力行业的重组，电力公司越来越倾向于量化电能质量方面的责任，而扰动是电力系统最为关心的电能质量问题之一。因此，研究扰动源的定位方法近年来日益受到关注。尽管许多学者从事该方面的研究，但至今为止仍然没有一种可靠且技术健全的扰动源定位系统。

此外还有文献提出通过观察发现电压和电流比值曲线的斜率根据扰动源的位置呈现相反的符号，进而提出通过观察上述斜率的符号来确定扰动源的位置，这仍然是一种基于经验的方法，难以评估其适用范围。

经过研究发现，方向继电器中使用的增量阻抗概念非常适用于扰动源的检测。当故障发生于电网的不同位置时，基于某一测量点检测到的电压、电流增量计算出的估计阻抗将位于阻抗平面的不同象限。根据这一特点就可判断出扰动源的位置。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统，它具有精确定位电力系统中扰动源的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统，它包括供电系统和用户系统，供电系统与用户系统连接，在供电系统与用户系统各连接点处分别安装相应的扰动源监测器，各扰动源监测器与单片机连接，单片机与上位机连接，所述单片机上设有无线充电模块，单片机还与显示器连接。

所述扰动源监测器为电能质量表或数字电表。

扰动源监测器采集含有扰动的电压、电流波形，扰动源监测器将采集的数据上传给单片机，单片机将处理后的数据上传至上位机，实现数据备份，同时，单片机将处理后的数据经显示器显示出来，通过显示器可以直观的看到扰动源的位置，单片机上设有无线充电模块，实现了对单片机的无线供电。

扰动源监测器在M点捕捉含有扰动的电压、电流波形，以用来判断扰动是来自上游还是下游，一旦在检测点测量到了一个扰动发生，计算等效阻抗Z_e：

$Z_e=\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\ΔI}}=\frac{V_{\mathrm{during}}-V_{\mathrm{pre}}}{I_{\mathrm{during}}-I_{\mathrm{pre}}}---\left(1\right)$

其中（V_pre，I_pre）和（V_during，I_during）分别是扰动发生前和扰动发生时在测量点M点测量到的五次谐波负序电压和电流。

（1）如果Z_e落在阻抗平面图的第一象限，则判定扰动源位于供电系统侧。

（2）如果Z_e落在阻抗平面图的第三象限，则判定扰动源位于用户侧。如图2所示。

（3）扰动源监测器对扰动发生前后采集到的电压、电流数据在每个周波内分别进行傅立叶分解，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电压与扰动发生前某一周波的五次谐波负序电压相减得到ΔV，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电流与扰动发生前某一周波的五次谐波负序电流相减得到ΔI，用ΔV除以ΔI得到等效阻抗Z_e。

本实用新型的有益效果：本实用新型无论对于中性点不接地系统还是谐振接地系统，一旦有扰动发生，仅通过对供电系统与用户间某一点采集到的电压和电流数据进行简单分析，就可以准确判断出扰动源发生的位置。如果因为某一扰动源在电网中传播给电力系统或用户造成损失，本实用新型的的研究成果能够为产生该扰动源责任方的判定提供依据。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型所述扰动源定位判据阻抗平面图。

其中，1.供电系统，2.扰动源监测器，3.用户系统，4.上位机，5.单片机，6.显示器，7.无线充电模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统，它包括供电系统1和用户系统3，供电系统1与用户系统3连接，在供电系统1与用户系统3连接点处安装扰动源监测器2，各扰动源监测器2与单片机5连接，单片机5与上位机4连接，所述单片机5上设有无线充电模块7，单片机5还与显示器6连接，扰动源监测器2为电能质量表或数字电表。

扰动源监测器2采集含有扰动的电压、电流波形，扰动源监测器2将采集的数据上传给单片机5，单片机5将处理后的数据上传至上位机4，实现数据备份，同时，单片机5将处理后的数据经显示器6显示出来，通过显示器6可以直观的看到扰动源的位置，单片机5上设有无线充电模块7，实现了对单片机5的无线供电。

一旦在检测点测量到了一个扰动发生，计算等效阻抗Z_e：

$Z_e=\frac{\mathrm{\ΔV}}{\mathrm{\ΔI}}=\frac{V_{\mathrm{during}}-V_{\mathrm{pre}}}{I_{\mathrm{during}}-I_{\mathrm{pre}}}---\left(1\right)$

其中（V_pre，I_pre）和（V_during，I_during）分别是扰动发生前和扰动发生时在测量点M点测量到的五次谐波负序电压和电流。

（1）如果Z_e落在阻抗平面图的第一象限，则判定扰动源位于供电系统侧。

（2）如果Z_e落在阻抗平面图的第三象限，则判定扰动源位于用户侧。如图2所示。

（3）扰动源监测器2对扰动发生前后采集到的电压、电流数据在每个周波内分别进行傅立叶分解，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电压与扰动发生前某一周波的五次谐波负序电压相减得到ΔV，用扰动发生后某一周波的五次谐波负序电流与扰动发生前某一周波的五次谐波负序电流相减得到ΔI，用ΔV除以ΔI得到等效阻抗Z_e。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (2)

1.一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统，其特征是，它包括供电系统和用户系统，供电系统与用户系统连接，在供电系统与用户系统各连接点处分别安装相应的扰动源监测器，各扰动源监测器与单片机连接，单片机与上位机连接，所述单片机上设有无线充电模块，单片机还与显示器连接。 

2.如权利要求1所述一种基于高次谐波等效阻抗特性电力系统扰动源定位系统，其特征是，所述扰动源监测器为电能质量表或数字电表。 

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