專利名稱：雙母線傳輸中的諧波源判斷方法及電能質量監測系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及電力系統監測技術領域，尤其涉及一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方 法及能夠使用該方法的電能質量監測系統。
背景技術：
隨著現代工業的發展，換流設備、變頻設備等非線性用電設備在冶金、化工、電氣 化鐵路和直流輸電技術等領域得到廣泛應用。但，這些非線性用電設備會產生大量諧波并 將其注入電網中，這樣會造成電網中輸出的電壓波形發生畸變，從而使電能質量下降，給發 /供電設備的正常運行造成較大影響。而且，諧波對電容器的安全也構成了很大的威脅，有 關統計資料表明，電力系統中電容器的損壞有很大比例為諧波所造成的。諧波污染已經成 為電力系統主要的“公害”之一，如何確定諧波源，以便對其進行治理是目前亟待解決的問 題。在實際電網運行中，存在一種針對IOkV和35kV電壓等級的單母線分段的主接線 方式和一種針對IlOkV以上電壓等級的雙母線的主接線方式。圖1示出了一路IOkV電壓 的單母線分段接線方式。如圖1所示，由于各出線線路與母線是單一的對應方式，即出線線 路1和出線線路2均掛接在4號母線上，出線線路3和出線線路4均掛接在5號母線上，各 出線線路掛接方式是單一的。這樣，現有的電能質量監測系統可以通過諧波監測儀獲得的 各出線線路同次諧波電壓及諧波電流計算出各出線線路的諧波有功功率，然后就可以根據 各出線線路諧波有功功率流向正確的判斷出諧波源。圖2示出了一路IlOkV電壓的雙母線 接線方式。如圖2所示，由于各出線線路和母線不是單一的對應方式，即可以通過改變各出 線線路上-5 (型5)的隔離開關和_4 (型4)的隔離開關的開合狀態使各出線線路選擇所連 接的母線。但，當某一出線線路如出線線路1從母線4倒掛到母線5上時(例如，母線檢修 時或運行方式變化時會出現這種情況)，而電能質量監測系統仍將與出線線路1固定匹配 的母線4上的同次諧波電壓與該出線線路上的諧波電流匹配在一起，這樣使得現有電能質 量監測系統計算出的該出線線路1的諧波有功功率是錯誤，進而得出的諧波有功功率的流 向是錯誤，也就無法正確的識別出諧波源。
發明內容
本發明的目的在于，提供了一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方法及使用該方法的 電能質量監測系統，使其能夠正確識別出諧波源，方便了工作人員對諧波源的治理從而達 到提高電能質量、同時也能保證發/供電設備的正常運行的目的。為實現上述目的，本發明提供一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方法，該方法包括 以下步驟獲得各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據；判斷各出線線路對應的母線是否發生換接，如果是，將該出線線路對應的電壓數 據用換接后母線上所對應的電壓數據替換；
根據各出線線路對應的新的電壓電流數據計算出各出線線路同次諧波的有功功 率；根據各出線線路同次諧波的有功功率識別諧波源。作為優選，可根據隔離開關的狀態判斷各出線線路對應的母線是否發生換接。作為優選，該方法還包括將各出線線路同次諧波的有功功率轉換成電能質量數據 傳輸格式PQDIF文件數據輸出。作為優選，該方法還包括將各出線線路同次諧波的有功功率進行顯示。本發明提供一種電能質量監測系統，該系統包括用于獲取各出線線路根據預定匹 配關系形成的電壓電流數據的諧波監測儀，及與所述諧波監測儀電連接的數據處理器，所 述數據處理器包括用于獲得各諧波監測儀傳輸的電壓電流數據的獲取模塊；與所述獲取模塊相連接，用于判斷各出線線路對應的母線是否發生換接，如果是， 將該出線線路對應的電壓數據用換接后母線上所對應的電壓數據替換的判斷模塊；與所述判斷模塊相連接，用于根據各出線線路對應的新的電壓電流數據計算出各 出線線路同次諧波的有功功率的計算模塊；與所述計算模塊相連接，用于根據各出線線路同次諧波的有功功率識別諧波源的 識別模塊。作為優選，所述判斷模塊是根據隔離開關的狀態來判斷各出線線路對應的母線是 否發生換接的。作為優選，所述數據處理器還包括與所述判斷模塊相連接，用于將各出線線路同 次諧波的有功功率轉換成電能質量數據傳輸格式PQDIF文件數據并輸出的PQDIF數據轉換 模塊。作為優選，所述數據處理器還可包括與所述計算模塊相連接，用于將各出線線路 同次諧波的有功功率進行顯示的顯示模塊。作為優選，所述諧波監測儀包括順序連接的信號隔離器、放大器、低通濾波器、采 樣保持器、通道轉換器、模/數轉換器和數據緩存器，以及連接在所述低通濾波器和采樣保 持器之間的過零檢測裝置，以及分別與所述過零檢測裝置、采樣保持器、模/數轉換器相連 接的同步鎖相環。作為優選，所述諧波監測儀與數據處理器之間通過有線連接方式或無線連接方式 進行數據傳輸。作為優選，該系統還包括分別與所述數據處理器和諧波監測儀相連接，用于接收 所述數據處理器的指令并根據該指令控制所述諧波監測儀獲取各出線線路根據預定匹配 關系形成的電壓電流數據組的工控機和/或與所述工控機相連接并實現所述工控機向外 部終端機傳輸數據信息的通訊模塊。本發明通過正確獲得對使用雙母線連接方式的各出線線路上的諧波有功功率，從 而可以正確識別出諧波源，方便了工作人員對諧波的治理，這樣可以達到提高電能質量、同 時也能保證發/供電設備的正常運行的目的。
圖1為現有技術中單母線分段接線方式結構示意圖；圖2為現有技術中雙母線接線方式結構示意圖；圖3為本發明實施例提供的一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方法的流程示意圖；圖4為本發明實施例提供的一種電能質量監測系統的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明實施方式進行詳細說明。圖3為本發明實施例提供的一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方法的流程示意圖。 如圖3所示，該方法包括S31、獲得各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據；現有的電能質量監測系統中是將各不同的諧波監測儀獲取的各出線線路的電壓 電流數據放置在不同的數據緩沖區。例如，該諧波監測儀一獲取1路母線上的電壓數據及 與該母線連接的3路出線線路上的電流數據，例如該諧波監測儀一獲取的數據為U1-I1、 U1-I2、U1-I3，則上述三組電壓電流數據放在一個緩沖區。而諧波監測儀二獲取1路母線上 的電壓數據及與該母線連接的3路出線線路上的電流數據，例如該諧波監測儀二獲取的數 據為U2-I4、U2-I5、U2-I6，則這三組電壓電流數據是放在另一個緩沖區的。而本步驟中，將 上述諧波監測儀一和諧波監測儀二獲取的電壓電流數據放置在同一個緩沖區中，且各出線 線路電壓電流數據仍根據現有電能質量監測系統中預定匹配關系形成的，即每條出線線路 的電壓數據和電流數據分別為該出線線路上的電流及該出線線路一開始掛接的母線上的 電壓，即各出線線路上的電壓電流數據分別為Ul-IU U1-I2、U1-I3、U2-I4、U2-I5、U2-I6。 其中，Ul和U2分別同級電壓中雙母線對應的電壓數據，如母線4對應Ul、母線5對應U2 ； 11-16分別為出線線路1-6對應的電流。S32、判斷各出線線路對應的母線是否發生換接，如果是，將該出線線路對應的電 壓數據用換接后母線上所對應的電壓數據替換；本步驟中，判斷各出線線路對應的母線是否發生換接可根據隔離開關的狀態來判 斷或者由人來直接判斷，當出線線路1從母線4倒接到母線5上時，則出線線路1電壓電流 數據Ul-Il中的Ul替換為U2，即出線線路1對應的電壓電流數據為U2-I1，而隔離開關未 發生改變的出線線路對應的電壓電流數據將不發生改變。如果判斷各出線線路對應的母線 是否發生換接是根據隔離開關的狀態來判斷的話，則該步驟具體實現方法可以在各出線線 路與母線連接的隔離開關上各設置感應器，通過感應器將各隔離開關的開合狀態信號傳輸 給數據處理器，由數據處理器根據隔離開關的開合狀態信號使各出線線路的電壓數據動態 與其連接的母線上的電壓數據一致。S33、根據各出線線路對應的新的電壓電流數據計算出各出線線路同次諧波的有 功功率；本步驟中，可以根據快速傅里葉變換FFT計算出各出線線路對應的各次諧波電壓 電流數據的復數表示，各次諧波電壓電流數據的復數表示如下U = Ui Z Oi, I = Ii Z Oi,其中，U” Ii分別為各次諧波的電壓幅度和電流幅度，Oi為各次諧波的相位；
然后，根據有功功率公式P = Σ Re(UI)計算出所需要的各出線線路同次諧波的有 功功率即可。S34、根據各出線線路同次諧波的有功功率識別諧波源。本步驟中，根據各出線線路同次諧波的有功功率來判斷諧波源的方法與現有電能 質量監測系統中的判斷方法相同，即均根據有功功率方向來判斷諧波源的。本實施例中，該在雙母線接線方式中使用的判斷諧波源的方法還包括將各出線線 路同次諧波的有功功率轉換成PQDIF(power quality data interchangeformat，電能質量 數據傳輸格式)文件數據輸出。由于PQDIF文件可以使多個諧波監測儀獲取的電壓電流數 據之間具有良好的兼容性，因此便于實現數據共享。本實施例中，該在雙母線接線方式中使用的判斷諧波源的方法還包括將各出線線 路同次諧波的有功功率進行顯示，以利于直接觀察。本實施例提供的在雙母線接線方式中使用的判斷諧波源的方法，在出線線路通過 隔離開關在雙母線之間進行換接時，能夠使該出線線路對應的電壓數據動態匹配到所連接 的母線上的電壓數據，這樣可以獲得出線線路對應的準確的諧波的有功功率，從而使得可 以根據該準確的諧波的有功功率準確判斷出諧波源。圖4為本發明實施例提供的一種電能質量監測系統的結構示意圖。如圖4所示， 該系統包括諧波監測儀和與所述諧波監測儀電連接的數據處理器。諧波監測儀用于獲取各 出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據。該諧波監測儀具體包括順序連接的信 號隔離器、放大器、低通濾波器、采樣保持器、通道轉換器、模/數轉換器和數據緩存器，以 及連接在所述低通濾波器和采樣保持器之間的過零檢測裝置，以及分別與所述過零檢測裝 置、采樣保持器、模/數轉換器相連接的同步鎖相環。當然，該諧波監測儀還包括用于給上 述各元器件提供電源的電源模塊。首先，各出線線路上的電流信號及其對應的母線上的電壓信號依次經過信號隔離 器、放大器、低通濾波器、采樣保持器、通道轉換器及模/數轉換器處理之后形成各出線線 路的電壓電流數據存儲在數據緩沖器中。然后，存儲在數據緩存器中的各出線線路的電壓 電流數據傳輸給數據處理器。該傳輸方式可以為有線傳輸方式和無線傳輸方式。所述數據處理器為一處理功能非常齊全的終端設備，例如計算機、單片機系統等。 該數據處理器具體可包括CPU、R0M、RAM、顯示模塊和界面操作處理模塊，上述各元器件之間 均通過總線進行信息交互。所述CPU具體包括順序連接的獲取模塊、判斷模塊、計算模塊和 識別模塊。其中，所述獲取模塊用于獲得各諧波監測儀傳輸的電壓電流數據。所述判斷模塊與所述獲取模塊相連接，用于判斷各出線線路對應的母線是否發生 換接，如果是，將該出線線路對應的電壓數據用換接后母線上所對應的電壓數據替換。其 中，判斷模塊可以根據隔離開關的狀態(該處所指的隔離開關是各出線線路上斷路器和母 線之間的隔離開關，如圖2中的-4或-5隔離開關)或者根據用于的指令來判斷各出線線 路對應的母線是否發生換接。如果判斷模塊是根據用戶的指令來判斷各出線線路對應的母 線是否發生換接時，本實施例所提供的電能質量監測系統還包括用于根據用戶的指令使所 述判斷模塊將發生換接的出線線路對應的電壓數據用換接后母線上所對應的電壓數據替 換的界面操作處理模塊。
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所述計算模塊與所述判斷模塊相連接，用于根據各出線線路對應的新的電壓電流 數據計算出各出線線路同次諧波的有功功率；所述識別模塊與所述計算模塊相連接，用于根據各出線線路同次諧波的有功功率 識別諧波源。本實施例中，所述數據處理器還包括與所述判斷模塊相連接，用于將各出線線路 同次諧波的有功功率轉換成電能質量數據傳輸格式PQDIF文件數據并輸出的PQDIF數據轉 換模塊。由于PQDIF文件可以使多個諧波監測儀獲取的電壓電流數據之間具有良好的兼容 性，因此便于實現數據共享。本實施例中，所述數據處理器還可包括與所述計算模塊相連接，用于將各出線線 路同次諧波的有功功率進行顯示的顯示模塊，以利于直接觀察。本實施例中，該電能質量監測系統還可以包括工控機，其分別與所述數據處理器 和諧波監測儀相連接，用于接收所述數據處理器的指令并根據該指令控制所述諧波監測儀 獲取各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據。當然，該工控機還可以包含其它 功能如對獲取的數據進行處理及存儲等。本實施例中，該電能質量監測系統還可包括通訊模塊，其與所述工控機相連接，便 于使所述工控機向預定的終端機傳輸信息。與現有的電能質量監測系統相比，本實施例提供的電能質量監測系統可以使在以 雙母線接線方式傳輸的出線線路中，當出線線路通過改變隔離開關的狀態從與其連接的其 中一條母線4掛接到雙母線中的另外一條母線5上時，本實施例提供的電能質量監測系統 可以使該出線線路對應的電壓數據作動態變換，即可以使該出線線路從4母線的電壓數據 對應到換接后母線5上的電壓數據，從而可以正確識別出諧波源，方便工作人員對諧波的 治理，以消除諧波對人民生產生活造成的重大影響。而且本實施例提供的電能質量檢測系 統同時還具有現有電能質量監測系統所具有的所有功能，例如具有諧波超值報警和跳閘功 能、越限保護功能、定時監測功能(如每三分鐘記錄一組測量結果)、保存功能(將記錄和/ 或測量結果進行保存，且可以保存六個月以上)、及自動生成越限情況報告文件功能(如每 天自動生成一個越限情況報告文件，記錄一天中各次諧波越限的起止時間及越限時刻所對 應的值)。以上所述是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員 來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為 落在本發明的權利要求所要求的保護范圍之內。
權利要求
1.一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方法，其特征在于，該方法包括以下步驟獲得各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據；判斷各出線線路對應的母線是否發生換接，如果是，將該出線線路對應的電壓數據用 換接后母線上所對應的電壓數據替換；根據各出線線路對應的新的電壓電流數據計算出各出線線路同次諧波的有功功率；根據各出線線路同次諧波的有功功率識別諧波源。
2.根據權利要求1所述的雙母線傳輸中的諧波源判斷方法，其特征在于，所述判斷各 出線線路對應的母線是否發生換接是根據隔離開關的狀態來判斷的。
3.根據權利要求1或2所述的雙母線傳輸中的諧波源判斷方法，其特征在于，該方法還 包括將各出線線路同次諧波的有功功率轉換成電能質量數據傳輸格式PQDIF文件數據輸出ο
4.一種電能質量監測系統，包括用于獲取各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電 流數據的諧波監測儀，和與所述諧波監測儀電連接的數據處理器，其特征在于，所述數據處 理器包括用于獲得各諧波監測儀傳輸的電壓電流數據的獲取模塊；與所述獲取模塊相連接，用于判斷各出線線路對應的母線是否發生換接，如果是，將該 出線線路對應的電壓數據用換接后母線上所對應的電壓數據替換的判斷模塊；與所述判斷模塊相連接，用于根據各出線線路對應的新的電壓電流數據計算出各出線 線路同次諧波的有功功率的計算模塊；與所述計算模塊相連接，用于根據各出線線路同次諧波的有功功率識別諧波源的識別 模塊。
5.根據權利要求4所述的電能質量監測系統，其特征在于，所述判斷模塊是根據隔離 開關的狀態來判斷各出線線路對應的母線是否發生換接的。
6.根據權利要求4所述的電能質量監測系統，其特征在于，所述數據處理器還包括與 所述判斷模塊相連接，用于將各出線線路同次諧波的有功功率轉換成電能質量數據傳輸格 式PQDIF文件數據并輸出的PQDIF數據轉換模塊。
7.根據權利要求4所述的電能質量監測系統，其特征在于，所述數據處理器還包括與 所述計算模塊相連接，用于將各出線線路同次諧波的有功功率進行顯示的顯示模塊。
8.根據權利要求4所述的電能質量監測系統，其特征在于，所述諧波監測儀包括順序 連接的信號隔離器、放大器、低通濾波器、采樣保持器、通道轉換器、模/數轉換器和數據緩 存器，以及連接在所述低通濾波器和采樣保持器之間的過零檢測裝置，以及分別與所述過 零檢測裝置、采樣保持器、模/數轉換器相連接的同步鎖相環。
9.根據權利要求4所述的電能質量監測系統，其特征在于，所述諧波監測儀與數據處 理器之間通過有線連接方式或無線連接方式進行數據傳輸。
10.根據權利要求4所述的電能質量監測系統，其特征在于，該系統還包括分別與所述 數據處理器和諧波監測儀相連接，用于接收所述數據處理器的指令并根據該指令控制所述 諧波監測儀獲取各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據的工控機和/或與所 述工控機相連接并實現所述工控機向外部終端機傳輸數據信息的通訊模塊。
全文摘要
本發明涉及電力系統監測技術領域，尤其涉及一種雙母線傳輸中的諧波源判斷方法。該方法包括獲得各出線線路根據預定匹配關系形成的電壓電流數據；判斷各出線線路對應的母線是否發生換接，如果是，將該出線線路對應的電壓數據用換接后母線上所對應的電壓數據替換；根據各出線線路對應的新的電壓電流數據計算出各出線線路同次諧波的有功功率；根據各出線線路同次諧波的有功功率識別諧波源。本發明還公開了一種包含上述方法的電能質量檢測系統。根據上述方法及系統能夠正確識別出諧波源，方便工作人員對諧波源的治理從而達到提高電能質量、同時也能保證發/供電設備的正常運行的目的。
文檔編號G01R31/00GK102116811SQ20101000002
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月4日 優先權日2010年1月4日
發明者侯勇, 史智萍, 張征, 張立華, 楊旭, 潘琪杰, 袁力, 顧遠 申請人:保定三伊方長電力電子有限公司, 華北電網有限公司廊坊供電公司