[发明专利]一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量控制领域，更具体地，涉及一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法。

背景技术

无功补偿并联电容器是一种十分常见的功率因数校正方法，在工业现场无功补偿领域占据着主导地位。在电力系统中，通常根据不同的负荷水平，投入相应容量的电容器来改善系统的功率因数，提高输电线路的电压水平，同时减少电网损耗、消除过载。

随着各类电力电子装置等非线性负载的广泛应用，电网中的谐波电流日益增加，谐波电流流过线路阻抗上会产生谐波电压压降。谐波电流和谐波电压会使得并联的功率因数校正电容与电网阻抗产生并联或者串联谐振，这种情况在电力系统中经常出现，严重危害并联电容器以及电力系统稳定性和安全可靠性。

电网谐振频率的检测是抑制电网谐振的先决条件，目前常用的检测电网谐振点方式为：首先利用晶闸管投切电容器、电抗器等方法产生谐波电流，在晶闸管投切电容器/电抗器的瞬间，会向电网注入谐波电流，该谐波电流在不同谐波频率处对电网会产生不同的影响，接着使用电网谐振检测工具对谐波电流和电压进行波形记录，然后通过仪器和波形分析进行频谱分析，计算谐波阻抗，从而确定电网谐振的系统参数。

然而，上述使用的方法存在检测精度较差、检测速度较慢及现场适应性不好的缺点；且检测过程需分两个过程由不同的检测设备独立完成，成本较高、实现较复杂、灵活性差、不能满足实现自动检测的需求。首先，晶闸管投切电容器/电抗器方式为无源阻抗投切方式，该方式利用在投切电容器/电抗器瞬间的暂态响应过程中产生的谐波电流去检测电网谐振点，而此方式产生的谐波电流为连续频谱，其中低频谐波含量较大将危害电力系统的正常运行，而高频谐波含量较小将影响电力系统谐振频率的准确判定，并且受电网电压及投切的电容器/电抗器阻抗大小影响，各次谐波含量不能灵活选择，现场适应性较差。

另外，目前已有的电网谐振检测工具多为使用专门的检测设备，该检测设备成本较高，在获取电网谐波电流和电压波形后需结合上位机软件进行波形频谱分析，整个过程操作复杂，速度较慢，且灵活性较差，不能实现在线自动检测。电力系统在同时接有非线性负载和并联电容器，且负荷发生变化致使电力系统参数改变的情况下，电网谐振频率也不同，而传统谐振检测方式的无源阻抗投切过程与检测设备算法分析过程独立进行，往往适应性较差，不能实现快速、自动检测的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法，旨在解决传统检测方法准确度欠佳、不能实现快速地在线自动检测功能的问题。

本发明提供了一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法，包括下述步骤：

S1：获取公共耦合点的电网电压、电网电流以及电能质量调节装置输出电流、直流侧电压；并通过数字锁相环节PLL获取电网电压的角频率ω和相位θ；

其中，所述公共耦合点是指电能质量调节装置主电路与电网的连接点，输出电流是指有源电能质量调节装置输出电流；

S2：对所述电网电压和所述电网电流分别进行递归离散傅里叶变换，获得电网各次特征谐波电压有效值V_ph和特征谐波电流有效值I_Sh；并根据所述特征谐波电压有效值V_ph和特征谐波电流有效值I_Sh获得各次谐波第一视在功率S_h；

S3：根据设定的电流波形获得与其对应的参考电流i^*_ref；并对所述参考电流i^*_ref进行递归离散傅里叶变换，获得参考电流的各次特征谐波电流有效值I^*_rh；

S4：对所述输出电流进行无静差双闭环的反馈调节，使得有源电能调节装置向电网注入与所述设定的电流波形相同的输出电流；

S5：当所述输出电流等于所述设定的电流波形时，对该时刻的电网电压和电网电流分别进行递归离散傅里叶变换，获取注入参考电流后电网各次特征谐波电压有效值V’_ph及特征谐波电流有效值I’_Sh，并根据所述特征谐波电压有效值V’_ph及特征谐波电流有效值I’_Sh获得各次谐波第二视在功率S’_h；