[发明专利]一种变电站背景谐波评估方法

摘要

本发明属于电能质量评估技术领域，尤其涉及一种变电站背景谐波评估方法。所述方法具体包括1.若系统只在变电站A处设有监测点：获取A点的监测数据；对数据进行分析，根据A点负荷变化情况不同采用不同方法进行背景谐波评估；计算A点近一个月内背景谐波电压，求其平均值作为该时段背景谐波电压；对A点背景谐波进行更新。2.若系统在变电站A及重要负荷出线F处均设有监测点：获取监测点A、F处监测数据；计算监测点A处背景谐波电压；监测点F处负荷为电气化铁路负荷，考虑其间歇性、冲击性及单相整流特性，进行背景谐波及负序评估。本发明为监测数据不满足现有算法要求时背景谐波的计算提供了新的思路。

主权项

1.一种变电站背景谐波评估方法，其特征在于,所述方法根据设在母线短路容量较大的变电站母线处和在重要负荷出线上的监测点数目及所带负荷不同，分为两种情况，具体为1)只在变电站A处设有监测点，步骤如下：步骤11、获取A点监测数据；步骤12、对A点监测数据进行分析，根据A点负荷变化情况计算背景谐波；步骤13、对一个月监测数据做同样分析，计算同一时段背景谐波电压，取其平均值作为该时段背景谐波电压；步骤14、对A点背景谐波电压进行更新；2)变电站A及重要负荷出线F处均设有监测点，步骤如下：步骤21、获取A、F处监测点的电压、电流数据；步骤22、根据步骤1)计算A处监测点背景谐波电压；步骤23、若F处负荷为电气化铁路等间歇性冲击负荷，对其负荷变化平稳时段与负荷波动时段分时段进行背景谐波、负序评估；步骤24、若F处负荷为非间歇性负荷，采用步骤1)的方法计算背景谐波；所述步骤12中对A点监测数据进行分析，包括将一天时间按每小时进行划分，计算每小时监测数据的变异系数CV；其中，CV为1h采样值的变异系数，N为1h采样点数，I_k为第k个采样点电流幅值，μ为1h采样值平均值，即若CV≥α，则认为该时段负荷存在较大波动；若CV＜α，则认为该时段负荷波动较小；若存在连续n个CV≥α时间段，定义这n小时为一个负荷波动时间段，同理，若存在连续n个CV＜α时间段，定义这n小时为一个负荷变化平稳时间段，n≥1；α为变异系数阈值，取值为10％；所述步骤12中根据A点负荷变化情况计算背景谐波具体为对于负荷波动时间段利用主导波动量法计算系统背景谐波；对负荷变化平稳时间段，若n＜3，背景谐波电压通过两侧负荷波动时间段已得到的背景谐波电压取其加权平均值计算，即U＝aU_l+bU_r其中，a+b＝1，a、b由两侧负荷波动情况决定，若波动较大则赋予较大权值；U为负荷变化平稳时间段背景谐波电压；U_l、U_r分别表示负荷变化平稳时间段左右两侧负荷波动时间段背景谐波电压；对负荷变化平稳时间段，n≥3时，负荷在较长时间内变化平稳，此时寻找与A站电气距离相近且负荷存在一定波动的B站，根据A、B两站之间关系求取该时段系统背景谐波电压，具体如下：步骤241、寻找与A站电气距离相近且负荷存在一定波动的B站；步骤242、根据监测点B获取到的电压、电流数据，利用现有方法计算B点系统侧h次谐波阻抗Z_Bsh及系统侧h次谐波电压U_Bsh；步骤243、忽略线路阻抗，近似计算A点系统侧h次谐波阻抗，具体如下：Z_Ash＝Z_Bsh‑Z_Ch+Z_Dh其中，Z_Ash、Z_Bsh分别为A、B两监测点系统侧等值h次谐波阻抗；Z_Ch、Z_Dh分别为变压器C、D的h次谐波阻抗值；步骤244、计算A点背景谐波电压，具体如下：U_Ash＝I_AchZ_Ash+U_Ach其中，U_Ash‑A点系统侧h次谐波电压；U_Ach‑监测点A处h次谐波电压；I_Ach‑监测点A处h次谐波电流；Z_Ash‑A点系统侧等值h次谐波阻抗；步骤23的具体过程为步骤31、对监测点F谐波电流数据进行分析，若负荷变化平稳，此时系统谐波由常规负荷引起，该时段监测所得谐波电压方均根值即为系统背景谐波电压；步骤32、若负荷波动较大，线路上有电力机车运行，计算系统背景谐波电压：步骤321、负荷波动时段背景谐波电压不仅与其两侧负荷变化平稳时段背景谐波电压有关，考虑到电气化铁路负荷的三相不对称性，某一相负荷波动时段背景谐波电压还可能和其他两相背景谐波电压有关；当其他两相对应时段负荷变化平稳时，一定程度上可以用这两相背景谐波电压求取该相背景谐波电压，但若对应时段负荷波动较大，则不考虑；以A相某一负荷波动时间段背景谐波计算为例，记两侧负荷变化平稳时段及对应时段其他两相背景谐波电压分别为U₁、U₂、U₃、U₄，其中，若其他两相负荷变化平稳，则U₃、U₄即为该时段监测所得谐波电压数据方均根值，反之，U₃、U₄记为零；步骤322、对A相一个月内同一时间段数据做同样分析，并记录U₁、U₂、U₃、U₄值；步骤323、利用熵权法确定U₁、U₂、U₃、U₄权重，具体如下：信息矩阵如下：其中，U_ij(i＝1,2...,30,j＝1,2,3,4)表示第i天时第j个电压指标的数值；第j个电压指标下第i天时A_i贡献度：所有方案对属性U_j的贡献总量：其中K＝1/ln30；各电压指标权重：步骤324、负荷波动时间段背景谐波电压为：步骤325、背景谐波电压的滑动更新，每采集到新的一天的样本值，顺序将最早采集到的样本值去掉，利用一个月的滑动采样值重复步骤321～步骤324，对该铁路专线背景谐波电压进行更新；步骤33、监测点F处背景不平衡度计算，对谐波电流数据进行分析，若三相负荷同时变化平稳，此时，系统中的三相不平衡全部由系统侧产生，三相不平衡度计算参考IEC61000‑4‑30推荐方法，具体如下：其中，其中U_ab、U_bc、U_ca分别为三相线电压；若至少一相存在负荷波动，忽略负序相互作用，背景负序近似计算如下：U_N＝Z_NU(J_NU+I_N)得，其中，J_NU为系统侧等值负序电流源；Z_NU、Z_NC分别为系统侧和用户侧等值负序阻抗；U_N、I_N分别为PCC点负序电压和负序电流；U_NU、I_NU为系统等值负序电流源单独作用时PCC点的负序电压、负序电流；由系统侧引起的不平衡度为：其中，U_PU为电压正序分量。