CN220043374U - 一种光伏电站超高次谐波检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电能质量检测技术领域，提供了一种光伏电站超高次谐波检测系统，系统包括：电压探头，电压探头的输入端与光伏电站负载的两端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电压信号；电流探头，电流探头的输入端与光伏电站负载的输出端连接，配置为获取光伏电站负载的电流信号；滤波模块，滤波模块的输入端与电压探头、电流探头的输出端连接；信号采集模块，信号采集模块的输入端与滤波模块的输出端连接；信号处理终端，信号处理终端的输入端与信号采集模块的输出端连接，以根据滤波后的电压信号和电流信号检测光伏电站负载输出的超高次谐波的频率和幅值。本申请中的系统，能够提高光伏电站的超高次谐波的测量精度。

Description

一种光伏电站超高次谐波检测系统

技术领域

本申请涉及电能质量检测技术领域，具体而言，涉及一种光伏电站超高次谐波检测系统。

背景技术

目前，超高次谐波测量的相关标准仍在讨论中，现有的超高次谐波测量装置所检测出的幅值精度无法满足使用标准。

光伏电站是通过光伏组件将太阳能转化为直流电，再通过并网型逆变器将直流电转化为与电网同频率、同相位的正弦波电流并进入电网，逆变过程中会产生大量谐波，造成谐波污染。

超高次谐波是电力系统电力电子化过程中产生的电能质量问题，对光伏电站中光伏逆变器产生的超高此谐波进行的测试，测试包括：对采用或未采用最大功率点跟踪控制的逆变器的测试，对单台逆变器或光伏电场并网点等的测试，测试场景包括仅接入光伏逆变器或相邻馈线接有其他负荷的光伏逆变器接入母线，测试时间包括白天和夜晚。测试结果表明，光伏逆变器会在2～20kHz频率范围产生较大谐波电流，开关频率处的谐波电流最大，可达到基波分量的2％。当频率大于45kHz后，谐波电流较小，但开关频率整数倍频率附近会出现电流升高现象。光伏逆变器开关频率通常小于20kHz，小功率单相逆变器的开关频率接近上限，大功率三相逆变器的开关频率通常低于5kHz，多台光伏逆变器同时接入时，开关频率约16kHz。由此可知，光伏逆变器等电力电子装置引起的超高次谐波频率主要与开关频率有关。对于超高次谐波而言，每个设备自身产生的幅值虽然不大，但不同设备产生的谐波电流注入电网，在公共连接点处进行叠加，产生较为严重的高频电压畸变。叠加后的超高次谐波会对其他接入电网的电气设备和电力线通信产生电磁干扰，影响各种电气设备的正常运行，甚至对整个电力系统的稳定运行带来隐患。准确测量2～150kHz频率范围内的电压和电流是进行超高次谐波发射评估和制定超高次谐波免疫力水平测试标准的基本前提和要求。

因此，如何对光伏电站的超高次谐波进行准确测量，是目前亟需解决的问题。

实用新型内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本申请的目的在于提出一种光伏电站超高次谐波检测系统，以至少解决如何对光伏电站的超高次谐波进行准确测量的技术问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供了一种光伏电站超高次谐波检测系统，所述系统包括：

电压探头，所述电压探头的输入端与光伏电站负载的两端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电压信号；

电流探头，所述电流探头的输入端与光伏电站负载的输出端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电流信号；

滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述电压探头、电流探头的输出端连接；

信号采集模块，所述信号采集模块的输入端与所述滤波模块的输出端连接；

信号处理终端，所述信号处理终端的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，以根据滤波后的电压信号和电流信号检测所述光伏电站负载输出的超高次谐波的频率和幅值。

于本申请的一实施例中，所述信号采集模块的采样频率为500KSP/s，采样时间为200ms。

于本申请的一实施例中，所述滤波模块包括椭圆滤波器，所述椭圆滤波器的输入端与所述电压探头的输出端连接，所述椭圆滤波器的输出端与所述信号采集模块的输入端连接。

于本申请的一实施例中，所述滤波模块还包括：

程控放大滤波器，所述程控放大滤波器的输入端与所述椭圆滤波器的输出端连接；

程控低通滤波器，所述程控低通滤波器的输入端与所述程控放大滤波器的输出端连接，所述程控低通滤波器的输出端与所述信号采集模块的输入端连接。

于本申请的一实施例中，所述系统还包括：

显示终端，所述显示终端的输入端与所述信号处理终端的输出端连接。

于本申请的一实施例中，所述系统还包括：

通讯模块，所述显示终端的输入端与所述信号处理终端的输出端通过所述通讯模块连接。

于本申请的一实施例中，所述通讯模块包括无线通讯模块，所述无线通讯模块包括WiFi模块、3G通讯模块、4G通讯模块。

于本申请的一实施例中，所述信号采集模块包括：

电压信号采集子模块，所述电压信号采集子模块的输入端与所述滤波模块的电压信号输出端连接，所述电压信号采集子模块的输出端与所述信号处理终端的输入端连接；

电流信号采集子模块，所述电流信号采集子模块的输入端与所述滤波模块的电流信号输出端连接，所述电流信号采集子模块的输出端与所述信号处理终端的输入端连接。

于本申请的一实施例中，所述系统还包括：

供电模块，所述供电模块的输出端分别与所述滤波模块、信号采集模块、信号处理终端电连接。

本实用新型的有益效果：

本申请提供了一种光伏电站超高次谐波检测系统，包括电压探头、电流探头、滤波模块、信号采集模块、信号处理终端，电压探头的输入端与光伏电站负载的两端连接，配置为获取光伏电站负载的电压信号，电流探头的输入端与光伏电站负载的输出端连接，配置为获取光伏电站负载的电流信号，滤波模块的输入端与电压探头、电流探头的输出端连接，信号采集模块的输入端与滤波模块的输出端连接，信号处理终端的输入端与信号采集模块的输出端连接，以根据滤波后的电压信号和电流信号检测所述光伏电站负载输出的超高次谐波的频率和幅值。本申请中，通过滤波模块可滤除电压信号和电流信号中不在预设范围内的干扰信号，进而提升光伏电站的超高次谐波的测量精度；信号处理终端可使用现有的压缩感知算法、时-频域分析方法对超高次谐波进行检测，提高光伏电站的超高次谐波的测量精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本申请的一示例性实施例示出的光伏电站超高次谐波检测系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先需要说明的是，近年来，随着电力系统电力电子化和电力载波通信的快速发展，配电网信号频率高于2kHz的谐波含量不断增加。国际电工委员会(IEC)，国际大电网会议(CIGRE)和欧洲电工标准化委员会(CENELEC)等国际组织将高于2kHz的高频率谐波拓展为2kHz～150kHz，并将其命名为超高次谐波。并且随着电力电子装置和非线性设备被大量使用，新能源场站带来的高频谐波问题日益严重。在实际工作中，IGBT(Insulated GateBipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件的开关延迟时间会因结温升高而改变，并且开关频率越来越高，从而造成逆变电路输出电压谐波含量分布更为复杂。

目前，已经围绕超高次谐波的产生机理、传播机制、测量分析等方面开展了大量研究。但是，在超高次谐波测量领域，目前仍在讨论合适的超高次谐波测量方法，也未有能完整测量超高次谐波频段电压和电流的电能质量测试系统产品。

在本申请的一实施例中，为了解决现有的如何对光伏电站的超高次谐波进行准确测量的问题，提出了一种光伏电站超高次谐波检测系统，该光伏电站超高次谐波检测系统包括：

电压探头，所述电压探头的输入端与光伏电站负载的两端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电压信号；

电流探头，所述电流探头的输入端与光伏电站负载的输出端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电流信号；

滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述电压探头、电流探头的输出端连接；

信号采集模块，所述信号采集模块的输入端与所述滤波模块的输出端连接；

信号处理终端，所述信号处理终端的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，以根据滤波后的电压信号和电流信号检测所述光伏电站负载输出的超高次谐波的频率和幅值。

示例性的，请参见图1，图1是本申请的一示例性实施例示出的光伏电站超高次谐波检测系统的结构示意图。在图1中，光伏电站负载101分别与电压探头102和电流探头103连接；电压探头102和电流探头103的输出端与滤波模块104的输入端连接；滤波模块104的输出端与信号采集模块105的输入端连接；信号采集模块105的输出端与信号处理终端106的输入端连接。光伏电站负载101的信号输出，包含窄带超谐波、宽带超谐波、电力线通信超谐波和环境噪声。电压探头102为RIGOL RP1025D；电流探头103为RIGOL RP1004；信号处理终端106为NI 9057控制机箱，信号处理终端106可使用现有的压缩感知算法、时-频域分析方法对超高次谐波进行检测，提高光伏电站的超高次谐波的测量精度。

在本申请的一实施例中，信号采集模块的采样频率为500KSP/s，采样时间为200ms。

示例性的，通过500KSP/s采样率采样200ms的数据长度，能够对时间间隔为2μs的100k个采样点数据进行采集。

在本申请的一实施例中，滤波模块包括椭圆滤波器，所述椭圆滤波器的输入端与所述电压探头的输出端连接，所述椭圆滤波器的输出端与所述信号采集模块的输入端连接。

示例性的，椭圆滤波器是在和阻带等波纹的一种。椭圆滤波器相比其他类型的滤波器，在相同的条件下有着最小的通带和阻带波动。它在通带和阻带的波动相同。通过椭圆滤波模块可滤除电压信号和电流信号中2KHZ以下、150KHZ以上的干扰信号，进而提升光伏电站的超高次谐波的测量精度。

在本申请的一实施例中，滤波模块还包括：

程控放大滤波器，所述程控放大滤波器的输入端与所述椭圆滤波器的输出端连接；

程控低通滤波器，所述程控低通滤波器的输入端与所述程控放大滤波器的输出端连接，所述程控低通滤波器的输出端与所述信号采集模块的输入端连接。

示例性的，程控放大滤波器根据预设放大增益设置增益参数，放大椭圆滤波器滤波后的模拟信号；程控低通滤波器根据预设截止频率设置带宽参数，对放大后的信号进行低通滤波，得到低通滤波后的模拟信号。

在本申请的一实施例中，系统还包括：

显示终端，所述显示终端的输入端与所述信号处理终端的输出端连接。

示例性的，显示终端对信号处理终端检测到的超高次谐波进行显示。

在本申请的一实施例中，系统还包括：

通讯模块，所述显示终端的输入端与所述信号处理终端的输出端通过所述通讯模块连接。

示例性的，通讯模块包括无线通讯模块，所述无线通讯模块包括WiFi模块、3G通讯模块、4G通讯模块，通过无线通讯模块将信号处理终端的超高次谐波检测结果传输至显示终端中予以显示。

在本申请的一实施例中，信号采集模块包括：

电压信号采集子模块，所述电压信号采集子模块的输入端与所述滤波模块的电压信号输出端连接，所述电压信号采集子模块的输出端与所述信号处理终端的输入端连接；

电流信号采集子模块，所述电流信号采集子模块的输入端与所述滤波模块的电流信号输出端连接，所述电流信号采集子模块的输出端与所述信号处理终端的输入端连接。

在本申请的一实施例中，系统还包括：

供电模块，所述供电模块的输出端分别与所述滤波模块、信号采集模块、信号处理终端电连接。

示例性的，供电模块为光伏电站超高次谐波检测系统在超高次谐波检测过程中，为滤波模块、信号采集模块、信号处理终端连续供电。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述系统包括：

电压探头，所述电压探头的输入端与光伏电站负载的两端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电压信号；

电流探头，所述电流探头的输入端与光伏电站负载的输出端连接，配置为获取所述光伏电站负载的电流信号；

滤波模块，所述滤波模块的输入端与所述电压探头、电流探头的输出端连接；

信号采集模块，所述信号采集模块的输入端与所述滤波模块的输出端连接；

信号处理终端，所述信号处理终端的输入端与所述信号采集模块的输出端连接，以根据滤波后的电压信号和电流信号检测所述光伏电站负载输出的超高次谐波的频率和幅值。

2.根据权利要求1所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述信号采集模块的采样频率为500KSP/s，采样时间为200ms。

3.根据权利要求1所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述滤波模块包括椭圆滤波器，所述椭圆滤波器的输入端与所述电压探头的输出端连接，所述椭圆滤波器的输出端与所述信号采集模块的输入端连接。

4.根据权利要求3所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述滤波模块还包括：

程控放大滤波器，所述程控放大滤波器的输入端与所述椭圆滤波器的输出端连接；

程控低通滤波器，所述程控低通滤波器的输入端与所述程控放大滤波器的输出端连接，所述程控低通滤波器的输出端与所述信号采集模块的输入端连接。

5.根据权利要求1所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

显示终端，所述显示终端的输入端与所述信号处理终端的输出端连接。

6.根据权利要求5所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

通讯模块，所述显示终端的输入端与所述信号处理终端的输出端通过所述通讯模块连接。

7.根据权利要求6所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述通讯模块包括无线通讯模块，所述无线通讯模块包括WiFi模块、3G通讯模块、4G通讯模块。

8.根据权利要求1所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述信号采集模块包括：

电压信号采集子模块，所述电压信号采集子模块的输入端与所述滤波模块的电压信号输出端连接，所述电压信号采集子模块的输出端与所述信号处理终端的输入端连接；

电流信号采集子模块，所述电流信号采集子模块的输入端与所述滤波模块的电流信号输出端连接，所述电流信号采集子模块的输出端与所述信号处理终端的输入端连接。

9.根据权利要求1所述的光伏电站超高次谐波检测系统，其特征在于，所述系统还包括：

供电模块，所述供电模块的输出端分别与所述滤波模块、信号采集模块、信号处理终端电连接。