一种谐波谐振干扰源辨识方法、预警方法及装置与流程

本发明涉及新型配电系统宽频谐振辨识和预警领域，特别是涉及一种谐波谐振干扰源辨识方法、预警方法及装置。

背景技术：

1、随着电力电子设备的大规模应用以及配电系统电缆化率的不断提升，配电系统中的谐波谐振发生频次逐年增多。谐波谐振导致供电电压和馈线电流畸变率异常增大，严重时会导致电缆头和电容器击穿、控制器烧毁、光伏发电设备脱网等电气事故，严重威胁配电系统的安全、稳定和经济运行。

2、影响配电系统谐波谐振的影响因素较多，导致谐振路径复杂、谐振干扰源辨识困难，极大地增加了主管部门的管控难度。

3、目前，配电系统的谐振辨识主要通过检测谐波电压和谐波电流计算谐波阻抗，通过对谐波阻抗大小的辨识判断是否发生谐振。但在电力电子化配电系统中，多源交互导致配电系统谐波阻抗的物理意义不明确，基于谐波阻抗的谐振辨识方法极易出现谐振误判。此外，基于谐波阻抗的谐振辨识只能定性判断是否存在谐振，无法进行谐振干扰源的辨识或追溯。

4、因此，如何准确判断系统是否发生谐波谐振并准确高效地辨识谐振干扰源，是当前急需解决的关键技术难题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提出一种谐波谐振干扰源辨识方法、预警方法及装置，可以对电力电子化配电系统中谐振干扰源进行准确、高效地辨识，并进行预警。

2、本发明所采用的技术方案为，提供一种谐波谐振干扰源辨识方法，其至少包括如下步骤：

3、步骤s10，获取配电系统基础资料，建立配电系统等值阻抗模型；

4、步骤s11，计算各配电线路观测点至系统总进线的谐波电流系数；

5、步骤s12，根据各节点的谐波电流系数曲线，将各节点的谐波电流系数大于设定阈值的频率范围定义为高敏感频段，并将所有节点的高敏感频段进行并集计算，得到系统谐振的高敏感频段；

6、步骤s13，计算各节点的谐波电流对总进线谐波电流影响的权重系数；

7、步骤s14，根据各节点权重系数的交点，对高敏感频段进一步开展频段划分，明确每个小频段内各节点的权重排序，确定每个频段内的高敏感节点，识别出谐波谐振干扰源。

8、优选地，所述步骤s10进一步包括：

9、获取配电系统基础资料，所述配电系统基础资料包括配电系统架构及参数，配电系统架构至少包括系统标称电压un、系统短路容量ssc、以及各条配电线路参数等，所述配电线路参数包括线路长度l、电抗率x*、电阻率r*、对地等效电容c*；

10、建立配电系统等值阻抗模型；在所述配电系统等值阻抗模型中，配电线路采用π型等值模型；系统等值阻抗模型包括相互串接的等值电抗xs和串接电阻rs，以及与两者并接的并联电阻rp；谐波电流源采用受控电流源；

11、在所述π型等值模型中，其等值基波电抗xl＝x*·l，其等值基波电阻rl＝r*·l，其等值基波容抗

12、在所述系统等值阻抗模型，等值电抗为串联电阻并联电阻rp＝80xs；

13、所述谐波电流源，仿真计算时等效为理想电流源，其内阻抗r为无穷大，作开路处理。

14、优选地，所述步骤s11进一步包括：

15、根据建立的配电系统等值阻抗模型，设置各配电线路的观测点以及总进线观测点，并计算各配电线路和系统的等值谐波阻抗；

16、计算所述谐波电流系数，其为由该观测点注入总进线的谐波电流放大倍数；设有n条配电线路，设第n条配电线路的节点编号为n，则采用下述公式计算节点n至系统总进线的谐波电流系数kihn：

17、

18、其中，zln_h是除第n条配电线路外，该供电母线其他所有配电线路、无功补偿装置等值谐波阻抗的并联值；zs_h是系统等值谐波阻抗。

19、优选地，所述步骤s12进一步包括：

20、根据各节点的谐波电流系数曲线，确定各节点的谐波电流系数大于设定阈值的频率范围；

21、将所有节点的高敏感频段进行并集计算，得到系统谐振高敏感频段。

22、优选地，所述步骤s13进一步包括：

23、根据下述公式计算所述权重系数：

24、

25、其中，ksm为第m个节点对总进线谐波电流影响的权重系数，n为线路的总节点数；kihm为节点m至系统总进线的谐波电流系数,kihn为节点n至系统总进线的谐波电流系数。

26、优选地，所述步骤s14进一步包括：

27、根据所确定的谐振高敏感频段，以及所计算的各节点权重系数曲线交点，将高敏感频段划分为若干小频段，并在每个小频段内对各节点的权重系数均值进行排序，将权重系数最大的节点确定为高敏感节点。

28、相应地，本发明的另一方面，还提供一种谐波谐振干扰源预警方法，其进一步包括：

29、采用前述的谐波谐振干扰源辨识方法辨识出配电系统谐振高敏感频段；

30、将配电系统谐振高敏感频段及对应频段内谐波电压含有率作为谐振发生的双重判据，当判断出系统发生谐振时，根据谐振频率及对应频段内的权重系数排序进行谐振干扰源辨识，确定谐振干扰源的潮流路径。

31、优选地，所述将配电系统谐振高敏感频段及对应频段内谐波电压含有率作为谐振发生的双重判据，当判断出系统发生谐振时，根据谐振频率及对应频段内的权重系数排序进行谐振干扰源辨识，确定谐振干扰源的潮流路径，进一步包括：

32、采用配电系统谐振高敏感频段及对应频段内谐波电压含有率作为双重判据，当检测到供电母线谐波电压含有率达到设定阈值且谐波电压频率处于谐振高敏感频段时，则判断配电系统发生了谐振；

33、当检测到供电母线谐波电压含有率达到设定阈值但谐波电压频率不在谐振高敏感频段时，说明配电系统不具备谐振条件，则判断配电系统未发生谐振；

34、其中，当检测到配电系统发生谐振时，首先排查该谐振频段内排序第一的高敏感节点，观测总进线和高敏感节点的谐波电流比值是否接近该节点对应频率的谐波电流系数，若接近则可判断谐振干扰源来自该节点，从而确定谐振干扰源的潮流路径；若不满足则继续排查权重系数排序第二的敏感节点，依次类推，直至确定谐振干扰源，并在确定谐振干扰源后进行预警处理。

35、相应地，本发明的再一方面，还提供一种谐波谐振干扰源辨识装置，其至少包括启动单元、计算模块、测量模块以及谐振辨识模块；其中：

36、所述启动单元用于接收计算模块输出的谐振高敏感频段，并实时计算该频段内的谐波电压含有率，当计算到高敏感频段内的谐波电压含有率达到设定阈值时，则判断配电系统发生谐振，触发配电系统谐波谐振干扰源辨识开始工作；

37、所述计算模块用于通过输入的电网参数，计算配电系统各节点的谐波电流系数曲线，确定谐振高敏感频段，进而计算高敏感频段内各节点对总进线谐波电流影响的权重系数及排序，将计算的谐振高敏感频段传递给启动单元，将谐波电流系数及权重系数传递给谐振辨识模块；

38、所述测量模块用于测量谐振时总进线与各节点的谐波电流有效值，并将测量结果传递给谐振辨识模块；

39、所述谐振辨识模块是根据计算模块输出的各节点权重系数，优先计算总进线和高敏感节点在谐振频率处的谐波电流有效值比值，与计算模块输出的谐波电流系数进行对比，进行谐振干扰源辨识。

40、优选地，其中，所述启动单元的输入端分别接入供电母线电压互感器(pt)二次信号和计算模块的输出端；

41、所述测量模块的输入端分别接入所述启动单元的输出端、供电母线电压互感器(pt)二次信号和各节点的电流互感器(ct)二次信号；

42、所述谐振辨识模块的输入端分别接入所述计算模块的输出端和所述测量模块的输出端。

43、本发明的再一方面，还提供一种谐波谐振干扰源预警装置，其至少包括启动单元、计算模块、测量模块、谐振辨识模块以及谐振预警模块，其中：

44、所述启动单元用于接收计算模块输出的谐振高敏感频段，并实时计算该频段内的谐波电压含有率，当计算到高敏感频段内的谐波电压含有率达到设定阈值时，则判断配电系统发生谐振，触发配电系统谐波谐振干扰源辨识和预警装置开始工作；

45、所述计算模块用于通过输入的电网参数，计算配电系统各节点的谐波电流系数曲线，确定谐振高敏感频段，进而计算高敏感频段内各节点对总进线谐波电流影响的权重系数及排序，将计算的谐振高敏感频段传递给启动单元，将谐波电流系数及权重系数传递给谐振辨识模块；

46、所述测量模块用于测量谐振时总进线与各节点的谐波电流有效值，并将测量结果传递给谐振辨识模块；

47、所述谐振辨识模块是根据计算模块输出的各节点权重系数，优先计算总进线和高敏感节点在谐振频率处的谐波电流有效值比值，与计算模块输出的谐波电流系数进行对比，进行谐振干扰源辨识，并将判断结果输出给谐振预警模块；

48、所述谐振预警模块用于在接收到谐振辨识模块的辨识结果后，输出谐振预警信号以及谐振干扰源所在的节点信息，达到谐波谐振的准确高效辨识和预警的目的。

49、优选地，其中：所述启动单元的输入端分别接入供电母线电压互感器(pt)二次信号和计算模块的输出端；

50、所述测量模块的输入端分别接入所述启动单元的输出端、供电母线电压互感器(pt)二次信号和各节点的电流互感器(ct)二次信号；所述谐振辨识模块的输入端分别接入所述计算模块的输出端和所述测量模块的输出端；

51、所述谐振预警模块的输入端接入所述谐振辨识模块的输出端，所述谐振预警模块的输出端输出谐振预警信号及谐振干扰源信息。

52、实施本发明实施例，具有如下的有益效果：

53、本发明提出一种谐波谐振干扰源辨识方法、预警方法及装置，通过将配电系统谐振高敏感频段及对应频段内谐波电压含有率作为谐振判断的双重判据，可显著提高谐振事件判别的准确率；

54、在本发明实施例中，通过确定配电系统谐振高敏感频段，以及对应敏感频段内各节点的权重系数，为谐振干扰源辨识提供了优先级指导，可大大降低谐振干扰源辨识的计算量。

55、在本发明实施例中，通过建立各节点至总进线的谐波电流系数，当系统发生谐振时仅需确定谐振频率处总进线和高敏感节点谐波电流有效值的比值，即可准确辨识谐振干扰源所在的节点，提高了配电系统谐振干扰源辨识的准确性。