专利名称：双母线传输中的谐波源判断方法及电能质量监测系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统监测技术领域，尤其涉及一种双母线传输中的谐波源判断方 法及能够使用该方法的电能质量监测系统。
背景技术：
随着现代工业的发展，换流设备、变频设备等非线性用电设备在冶金、化工、电气 化铁路和直流输电技术等领域得到广泛应用。但，这些非线性用电设备会产生大量谐波并 将其注入电网中，这样会造成电网中输出的电压波形发生畸变，从而使电能质量下降，给发 /供电设备的正常运行造成较大影响。而且，谐波对电容器的安全也构成了很大的威胁，有 关统计资料表明，电力系统中电容器的损坏有很大比例为谐波所造成的。谐波污染已经成 为电力系统主要的“公害”之一，如何确定谐波源，以便对其进行治理是目前亟待解决的问 题。在实际电网运行中，存在一种针对IOkV和35kV电压等级的单母线分段的主接线 方式和一种针对IlOkV以上电压等级的双母线的主接线方式。图1示出了一路IOkV电压 的单母线分段接线方式。如图1所示，由于各出线线路与母线是单一的对应方式，即出线线 路1和出线线路2均挂接在4号母线上，出线线路3和出线线路4均挂接在5号母线上，各 出线线路挂接方式是单一的。这样，现有的电能质量监测系统可以通过谐波监测仪获得的 各出线线路同次谐波电压及谐波电流计算出各出线线路的谐波有功功率，然后就可以根据 各出线线路谐波有功功率流向正确的判断出谐波源。图2示出了一路IlOkV电压的双母线 接线方式。如图2所示，由于各出线线路和母线不是单一的对应方式，即可以通过改变各出 线线路上-5 (型5)的隔离开关和_4 (型4)的隔离开关的开合状态使各出线线路选择所连 接的母线。但，当某一出线线路如出线线路1从母线4倒挂到母线5上时(例如，母线检修 时或运行方式变化时会出现这种情况)，而电能质量监测系统仍将与出线线路1固定匹配 的母线4上的同次谐波电压与该出线线路上的谐波电流匹配在一起，这样使得现有电能质 量监测系统计算出的该出线线路1的谐波有功功率是错误，进而得出的谐波有功功率的流 向是错误，也就无法正确的识别出谐波源。
发明内容
本发明的目的在于，提供了一种双母线传输中的谐波源判断方法及使用该方法的 电能质量监测系统，使其能够正确识别出谐波源，方便了工作人员对谐波源的治理从而达 到提高电能质量、同时也能保证发/供电设备的正常运行的目的。为实现上述目的，本发明提供一种双母线传输中的谐波源判断方法，该方法包括 以下步骤获得各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据；判断各出线线路对应的母线是否发生换接，如果是，将该出线线路对应的电压数 据用换接后母线上所对应的电压数据替换；
根据各出线线路对应的新的电压电流数据计算出各出线线路同次谐波的有功功 率；根据各出线线路同次谐波的有功功率识别谐波源。作为优�。筛莞衾肟氐淖刺卸细鞒鱿呦呗范杂Φ哪赶呤欠穹⑸唤�。作为优�。梅椒ɑ拱ń鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β首怀傻缒苤柿渴� 传输格式PQDIF文件数据输出。作为优�。梅椒ɑ拱ń鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β式邢允�。本发明提供一种电能质量监测系统，该系统包括用于获取各出线线路根据预定匹 配关系形成的电压电流数据的谐波监测仪，及与所述谐波监测仪电连接的数据处理器，所 述数据处理器包括用于获得各谐波监测仪传输的电压电流数据的获取�？椋挥胨龌袢∧？橄嗔樱糜谂卸细鞒鱿呦呗范杂Φ哪赶呤欠穹⑸唤樱绻牵� 将该出线线路对应的电压数据用换接后母线上所对应的电压数据替换的判断�？椋挥胨雠卸夏？橄嗔樱糜诟莞鞒鱿呦呗范杂Φ男碌牡缪沟缌魇菁扑愠龈� 出线线路同次谐波的有功功率的计算�？椋挥胨黾扑隳？橄嗔樱糜诟莞鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β适侗鹦巢ㄔ吹� 识别�？椤Ｗ魑叛。雠卸夏？槭歉莞衾肟氐淖刺磁卸细鞒鱿呦呗范杂Φ哪赶呤� 否发生换接的。作为优�。鍪荽砥骰拱ㄓ胨雠卸夏？橄嗔樱糜诮鞒鱿呦呗吠� 次谐波的有功功率转换成电能质量数据传输格式PQDIF文件数据并输出的PQDIF数据转换 �？�。作为优�。鍪荽砥骰箍砂ㄓ胨黾扑隳？橄嗔樱糜诮鞒鱿呦呗� 同次谐波的有功功率进行显示的显示模块。作为优�。鲂巢嗖庖前ㄋ承蛄拥男藕鸥衾肫鳌⒎糯笃�、低通滤波器、采 样保持器、通道转换器、模/数转换器和数据缓存器，以及连接在所述低通滤波器和采样保 持器之间的过零检测装置，以及分别与所述过零检测装置、采样保持器、模/数转换器相连 接的同步锁相环。作为优�。鲂巢嗖庖怯胧荽砥髦渫ü邢吡臃绞交蛭尴吡臃绞� 进行数据传输。作为优�。孟低郴拱ǚ直鹩胨鍪荽砥骱托巢嗖庖窍嗔樱糜诮邮� 所述数据处理器的指令并根据该指令控制所述谐波监测仪获取各出线线路根据预定匹配 关系形成的电压电流数据组的工控机和/或与所述工控机相连接并实现所述工控机向外 部终端机传输数据信息的通讯�？�。本发明通过正确获得对使用双母线连接方式的各出线线路上的谐波有功功率，从 而可以正确识别出谐波源，方便了工作人员对谐波的治理，这样可以达到提高电能质量、同 时也能保证发/供电设备的正常运行的目的。
图1为现有技术中单母线分段接线方式结构示意图；图2为现有技术中双母线接线方式结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种双母线传输中的谐波源判断方法的流程示意图；图4为本发明实施例提供的一种电能质量监测系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明实施方式进行详细说明。图3为本发明实施例提供的一种双母线传输中的谐波源判断方法的流程示意图。 如图3所示，该方法包括S31、获得各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据；现有的电能质量监测系统中是将各不同的谐波监测仪获取的各出线线路的电压 电流数据放置在不同的数据缓冲区。例如，该谐波监测仪一获取1路母线上的电压数据及 与该母线连接的3路出线线路上的电流数据，例如该谐波监测仪一获取的数据为U1-I1、 U1-I2、U1-I3，则上述三组电压电流数据放在一个缓冲区。而谐波监测仪二获取1路母线上 的电压数据及与该母线连接的3路出线线路上的电流数据，例如该谐波监测仪二获取的数 据为U2-I4、U2-I5、U2-I6，则这三组电压电流数据是放在另一个缓冲区的。而本步骤中，将 上述谐波监测仪一和谐波监测仪二获取的电压电流数据放置在同一个缓冲区中，且各出线 线路电压电流数据仍根据现有电能质量监测系统中预定匹配关系形成的，即每条出线线路 的电压数据和电流数据分别为该出线线路上的电流及该出线线路一开始挂接的母线上的 电压，即各出线线路上的电压电流数据分别为Ul-IU U1-I2、U1-I3、U2-I4、U2-I5、U2-I6。 其中，Ul和U2分别同级电压中双母线对应的电压数据，如母线4对应Ul、母线5对应U2 ； 11-16分别为出线线路1-6对应的电流。S32、判断各出线线路对应的母线是否发生换接，如果是，将该出线线路对应的电 压数据用换接后母线上所对应的电压数据替换；本步骤中，判断各出线线路对应的母线是否发生换接可根据隔离开关的状态来判 断或者由人来直接判断，当出线线路1从母线4倒接到母线5上时，则出线线路1电压电流 数据Ul-Il中的Ul替换为U2，即出线线路1对应的电压电流数据为U2-I1，而隔离开关未 发生改变的出线线路对应的电压电流数据将不发生改变。如果判断各出线线路对应的母线 是否发生换接是根据隔离开关的状态来判断的话，则该步骤具体实现方法可以在各出线线 路与母线连接的隔离开关上各设置感应器，通过感应器将各隔离开关的开合状态信号传输 给数据处理器，由数据处理器根据隔离开关的开合状态信号使各出线线路的电压数据动态 与其连接的母线上的电压数据一致。S33、根据各出线线路对应的新的电压电流数据计算出各出线线路同次谐波的有 功功率；本步骤中，可以根据快速傅里叶变换FFT计算出各出线线路对应的各次谐波电压 电流数据的复数表示，各次谐波电压电流数据的复数表示如下U = Ui Z Oi, I = Ii Z Oi,其中，U” Ii分别为各次谐波的电压幅度和电流幅度，Oi为各次谐波的相位；
然后，根据有功功率公式P = Σ Re(UI)计算出所需要的各出线线路同次谐波的有 功功率即可。S34、根据各出线线路同次谐波的有功功率识别谐波源。本步骤中，根据各出线线路同次谐波的有功功率来判断谐波源的方法与现有电能 质量监测系统中的判断方法相同，即均根据有功功率方向来判断谐波源的。本实施例中，该在双母线接线方式中使用的判断谐波源的方法还包括将各出线线 路同次谐波的有功功率转换成PQDIF(power quality data interchangeformat，电能质量 数据传输格式)文件数据输出。由于PQDIF文件可以使多个谐波监测仪获取的电压电流数 据之间具有良好的兼容性，因此便于实现数据共享。本实施例中，该在双母线接线方式中使用的判断谐波源的方法还包括将各出线线 路同次谐波的有功功率进行显示，以利于直接观察。本实施例提供的在双母线接线方式中使用的判断谐波源的方法，在出线线路通过 隔离开关在双母线之间进行换接时，能够使该出线线路对应的电压数据动态匹配到所连接 的母线上的电压数据，这样可以获得出线线路对应的准确的谐波的有功功率，从而使得可 以根据该准确的谐波的有功功率准确判断出谐波源。图4为本发明实施例提供的一种电能质量监测系统的结构示意图。如图4所示， 该系统包括谐波监测仪和与所述谐波监测仪电连接的数据处理器。谐波监测仪用于获取各 出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据。该谐波监测仪具体包括顺序连接的信 号隔离器、放大器、低通滤波器、采样保持器、通道转换器、模/数转换器和数据缓存器，以 及连接在所述低通滤波器和采样保持器之间的过零检测装置，以及分别与所述过零检测装 置、采样保持器、模/数转换器相连接的同步锁相环。当然，该谐波监测仪还包括用于给上 述各元器件提供电源的电源�？�。首先，各出线线路上的电流信号及其对应的母线上的电压信号依次经过信号隔离 器、放大器、低通滤波器、采样保持器、通道转换器及模/数转换器处理之后形成各出线线 路的电压电流数据存储在数据缓冲器中。然后，存储在数据缓存器中的各出线线路的电压 电流数据传输给数据处理器。该传输方式可以为有线传输方式和无线传输方式。所述数据处理器为一处理功能非常齐全的终端设备，例如计算机、单片机系统等。 该数据处理器具体可包括CPU、R0M、RAM、显示�？楹徒缑娌僮鞔砟？椋鲜龈髟骷� 均通过总线进行信息交互。所述CPU具体包括顺序连接的获取�？�、判断�？椤⒓扑隳？楹� 识别�？�。其中，所述获取�？橛糜诨竦酶餍巢嗖庖谴涞牡缪沟缌魇荨Ｋ雠卸夏？橛胨龌袢∧？橄嗔樱糜谂卸细鞒鱿呦呗范杂Φ哪赶呤欠穹⑸� 换接，如果是，将该出线线路对应的电压数据用换接后母线上所对应的电压数据替换。其 中，判断�？榭梢愿莞衾肟氐淖刺�(该处所指的隔离开关是各出线线路上断路器和母 线之间的隔离开关，如图2中的-4或-5隔离开关)或者根据用于的指令来判断各出线线 路对应的母线是否发生换接。如果判断模块是根据用户的指令来判断各出线线路对应的母 线是否发生换接时，本实施例所提供的电能质量监测系统还包括用于根据用户的指令使所 述判断�？榻⑸唤拥某鱿呦呗范杂Φ牡缪故萦没唤雍竽赶呱纤杂Φ牡缪故萏� 换的界面操作处理模块。
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所述计算�？橛胨雠卸夏？橄嗔樱糜诟莞鞒鱿呦呗范杂Φ男碌牡缪沟缌� 数据计算出各出线线路同次谐波的有功功率；所述识别�？橛胨黾扑隳？橄嗔樱糜诟莞鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β� 识别谐波源。本实施例中，所述数据处理器还包括与所述判断模块相连接，用于将各出线线路 同次谐波的有功功率转换成电能质量数据传输格式PQDIF文件数据并输出的PQDIF数据转 换�？�。由于PQDIF文件可以使多个谐波监测仪获取的电压电流数据之间具有良好的兼容 性，因此便于实现数据共享。本实施例中，所述数据处理器还可包括与所述计算�？橄嗔樱糜诮鞒鱿呦� 路同次谐波的有功功率进行显示的显示�？椋岳谥苯庸鄄�。本实施例中，该电能质量监测系统还可以包括工控机，其分别与所述数据处理器 和谐波监测仪相连接，用于接收所述数据处理器的指令并根据该指令控制所述谐波监测仪 获取各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据。当然，该工控机还可以包含其它 功能如对获取的数据进行处理及存储等。本实施例中，该电能质量监测系统还可包括通讯�？椋溆胨龉た鼗嗔樱� 于使所述工控机向预定的终端机传输信息。与现有的电能质量监测系统相比，本实施例提供的电能质量监测系统可以使在以 双母线接线方式传输的出线线路中，当出线线路通过改变隔离开关的状态从与其连接的其 中一条母线4挂接到双母线中的另外一条母线5上时，本实施例提供的电能质量监测系统 可以使该出线线路对应的电压数据作动态变换，即可以使该出线线路从4母线的电压数据 对应到换接后母线5上的电压数据，从而可以正确识别出谐波源，方便工作人员对谐波的 治理，以消除谐波对人民生产生活造成的重大影响。而且本实施例提供的电能质量检测系 统同时还具有现有电能质量监测系统所具有的所有功能，例如具有谐波超值报警和跳闸功 能、越限保护功能、定时监测功能(如每三分钟记录一组测量结果)、保存功能(将记录和/ 或测量结果进行保存，且可以保存六个月以上)、及自动生成越限情况报告文件功能(如每 天自动生成一个越限情况报告文件，记录一天中各次谐波越限的起止时间及越限时刻所对 应的值)。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为 落在本发明的权利要求所要求的保护范围之内。
权利要求
1.一种双母线传输中的谐波源判断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤获得各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据；判断各出线线路对应的母线是否发生换接，如果是，将该出线线路对应的电压数据用 换接后母线上所对应的电压数据替换；根据各出线线路对应的新的电压电流数据计算出各出线线路同次谐波的有功功率；根据各出线线路同次谐波的有功功率识别谐波源。
2.根据权利要求1所述的双母线传输中的谐波源判断方法，其特征在于，所述判断各 出线线路对应的母线是否发生换接是根据隔离开关的状态来判断的。
3.根据权利要求1或2所述的双母线传输中的谐波源判断方法，其特征在于，该方法还 包括将各出线线路同次谐波的有功功率转换成电能质量数据传输格式PQDIF文件数据输出ο
4.一种电能质量监测系统，包括用于获取各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电 流数据的谐波监测仪，和与所述谐波监测仪电连接的数据处理器，其特征在于，所述数据处 理器包括用于获得各谐波监测仪传输的电压电流数据的获取模块；与所述获取�？橄嗔樱糜谂卸细鞒鱿呦呗范杂Φ哪赶呤欠穹⑸唤樱绻牵� 出线线路对应的电压数据用换接后母线上所对应的电压数据替换的判断�？椋挥胨雠卸夏？橄嗔樱糜诟莞鞒鱿呦呗范杂Φ男碌牡缪沟缌魇菁扑愠龈鞒鱿� 线路同次谐波的有功功率的计算�？椋挥胨黾扑隳？橄嗔樱糜诟莞鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β适侗鹦巢ㄔ吹氖侗� 模块。
5.根据权利要求4所述的电能质量监测系统，其特征在于，所述判断�？槭歉莞衾� 开关的状态来判断各出线线路对应的母线是否发生换接的。
6.根据权利要求4所述的电能质量监测系统，其特征在于，所述数据处理器还包括与 所述判断�？橄嗔樱糜诮鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β首怀傻缒苤柿渴荽涓� 式PQDIF文件数据并输出的PQDIF数据转换�？椤�
7.根据权利要求4所述的电能质量监测系统，其特征在于，所述数据处理器还包括与 所述计算�？橄嗔樱糜诮鞒鱿呦呗吠涡巢ǖ挠泄β式邢允镜南允灸？�。
8.根据权利要求4所述的电能质量监测系统，其特征在于，所述谐波监测仪包括顺序 连接的信号隔离器、放大器、低通滤波器、采样保持器、通道转换器、模/数转换器和数据缓 存器，以及连接在所述低通滤波器和采样保持器之间的过零检测装置，以及分别与所述过 零检测装置、采样保持器、模/数转换器相连接的同步锁相环。
9.根据权利要求4所述的电能质量监测系统，其特征在于，所述谐波监测仪与数据处 理器之间通过有线连接方式或无线连接方式进行数据传输。
10.根据权利要求4所述的电能质量监测系统，其特征在于，该系统还包括分别与所述 数据处理器和谐波监测仪相连接，用于接收所述数据处理器的指令并根据该指令控制所述 谐波监测仪获取各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据的工控机和/或与所 述工控机相连接并实现所述工控机向外部终端机传输数据信息的通讯�？�。
全文摘要
本发明涉及电力系统监测技术领域，尤其涉及一种双母线传输中的谐波源判断方法。该方法包括获得各出线线路根据预定匹配关系形成的电压电流数据；判断各出线线路对应的母线是否发生换接，如果是，将该出线线路对应的电压数据用换接后母线上所对应的电压数据替换；根据各出线线路对应的新的电压电流数据计算出各出线线路同次谐波的有功功率；根据各出线线路同次谐波的有功功率识别谐波源。本发明还公开了一种包含上述方法的电能质量检测系统。根据上述方法及系统能够正确识别出谐波源，方便工作人员对谐波源的治理从而达到提高电能质量、同时也能保证发/供电设备的正常运行的目的。
文档编号G01R31/00GK102116811SQ20101000002
公开日2011年7月6日 申请日期2010年1月4日 优先权日2010年1月4日
发明者侯勇, 史智萍, 张征, 张立华, 杨旭, 潘琪杰, 袁力, 顾远 申请人:保定三伊方长电力电子有限公司, 华北电网有限公司廊坊供电公司
专业数控铣床产品供应商
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