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一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置

阅读:120发布:2020-05-26

专利汇可以提供一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置,包括:对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值;根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度;本发明通过对超高次谐波进行变频带聚合,以及利用聚合后幅值计算出的超高次谐波峰值变化因数对超高次谐波峰值衰减速度进行量化,能够指导超高次谐波的治理方案,进而改善 电网 供电 质量 。,下面是一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置专利的具体信息内容。

1.一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法,其特征在于,所述方法:
对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值;
根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;
利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值,包括:
按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值Gb,F:
式中,fc为开关频率,r为频谱分析分辨率,f为实际频率,Yf为频谱分析频率为f时对应幅值,m和s为正整数。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,对超高次谐波进行频带聚合的过程中,还包括:
以超高次谐波的任一开关频率为聚合中心,并确定满足下述约束条件I、II、III、IV的带宽:
I.带宽大于等于800Hz;
II.带宽为开关频率的约数;
III.若超高次谐波存在多个开关频率,则带宽应为所有开关频率的公约数;
IV.带宽为频谱分析分辨率的整数倍;
若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为一个,则将该带宽确定为聚合带宽;
若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为多个,则选择最接近800Hz的带宽为聚合带宽。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数,包括:
按下式计算聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn:
式中,Gb,F为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值,l为被测设备的控制方式系数,所述被测设备的控制方式包括:双极性调制方式和单极性调制方式,当被测设备的控制方式为双极性调制方式时l=1,n为大于等于2的正整数,当被测设备的控制方式为单极性调制方式时l=2,n为大于等于4的偶数,fc为开关频率。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述利用聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度,包括:
当l=1时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度的量化量;
当l=2时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度的量化量;
其中,所述聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn与超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度或超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度呈正相关关系。
6.一种基于变频带聚合的超高次谐波量化装置,其特征在于,所述装置包括:
聚合模,用于对超高次谐波进行频带聚合;
幅值计算模块,用于获取超高次谐波聚合后的幅值;
计算模块,用于根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;
量化模块,用于利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。
7.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述幅值计算模块,用于获取超高次谐波聚合后的幅值,包括:
按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值Gb,F:
式中,fc为开关频率,r为频谱分析分辨率,f为实际频率,Yf为频谱分析频率为f时对应幅值,m和s为正整数。
8.如权利要求6或7所述的装置,其特征在于,所述聚合模块,还用于:
对超高次谐波进行频带聚合的过程中,以超高次谐波的任一开关频率为聚合中心,并确定满足下述约束条件I、II、III、IV的带宽:
I.带宽大于等于800Hz;
II.带宽为开关频率的约数;
III.若超高次谐波存在多个开关频率,则带宽应为所有开关频率的公约数;
IV.带宽为频谱分析分辨率的整数倍;
若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为一个,则将该带宽确定为聚合带宽;
若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为多个,则选择最接近800Hz的带宽为聚合带宽。
9.如权利要求6所述的装置,其特征在于,所述计算模块,具体用于:
按下式计算聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn:
式中,Gb,F为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值,l为被测设备的控制方式系数,所述被测设备的控制方式包括:双极性调制方式和单极性调制方式,当被测设备的控制方式为双极性调制方式时l=1,n为大于等于2的正整数,当被测设备的控制方式为单极性调制方式时l=2,n为大于等于4的偶数,fc为开关频率。
10.如权利要求9所述的装置,其特征在于,所述量化模块,具体用于:
当l=1时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度的量化量;
当l=2时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度的量化量;
其中,所述聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn与超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度或超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度呈正相关关系。

说明书全文

一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及电能质量分析技术领域,具体涉及一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法与装置。

背景技术

[0002] 随着配电系统电电子化和电力载波通信(Power-line Communication,PLC)的快速发展(9-148.5kHz),配电网频率高于2kHz的谐波含量不断增加。2013年,在IEEE电力与能源国际会议上,第一次将电力系统电压电流中的2-150kHz高频成分定义为超高次谐波(Supraharmonics)。研究发现,低压配电网中超高次谐波发生源众多,同时,多变流器之间、变流器与电缆滤波器之间的互相影响将进一步导致超高次谐波的串并联谐振。超高次谐波将造成设备工作异常、谐波超标、自动装置误动、变流器异常发热与部件烧毁、加速老化、寿命缩短、设备噪声增加、通信系统故障等问题,对电力用户及企业将造成极大损失。合理、准确地评估超高次谐波的严重程度,不仅能够用来衡量系统电能质量的优劣,作为电力市场环境下电能按质论价的重要依据,还能够对超高次谐波的治理进行指导,改善系统电能质量。
[0003] 目前,对超高次谐波的研究尚处于起步阶段,通常电能质量标准将公用电网谐波的关注指标范围限定于25次(1.25kHz)及以下,国际上谐波分析的范围也不超过50次(2.5kHz)。目前暂无专针对超高次谐波领域的标准。IEC61000-4-7建议以200Hz带宽对2-9kHz范围内的谐波进行聚合;针对9-150kHz的频率范围IEC61000-4-30建议以2000Hz带宽进行频带聚合。由于不同设备发射情况的多样性,上述两种方式均不能较为准确的聚合任一发射频带及其相关发射,可能将某一次开关频率范围内的发射分到多个频带中,甚至将不同开关频率范围内的发射聚合到一个频带中,从而无法准确反映实际发射情况,得到的聚合参数参考性较差。200Hz带宽甚至不足以覆盖光伏逆变器的发射频带,论证发现,至少
600Hz带宽才能使开关频率频段的某一聚合值代表其99%的能量发射。而不同聚合标准的采用使得不同分析结果之间缺乏可比性,对于如PLC信号、背景噪声等宽带发射,当测量所采用的频带分别为200Hz和2000Hz时,测量结果相差约为10dBμV。此外,由于超高次谐波发射规律与传统谐波不同,其发射规律主要与开关频率及其整数倍相关,传统聚合方法不能有效聚合某一频带子带内的超高次谐波。因此现有标准并不完全适用于超高次谐波特征的反映,且超高次谐波源及其控制方式的多样化使得现有的频带聚合方法不能同时使所有谐波源频带聚合效果达到最佳。
[0004] 同时,超高次谐波的综合发射特性评估应包括对总发射量的描述和发射规律的描述,现有量化指标主要包括超高次谐波发射量和畸变量,反映超高次谐波的综合发射情况,如总超高次谐波畸变率TSHD(total supraharmonic distortion)、总超高次谐波电流TSHC(total supraharmonic current)、总超高次谐波电压TSHV(total supraharmonic voltage)等。超高次谐波与传统谐波相比具有超高次、宽频域特征,且频谱是动态变化的,体现超高次谐波发射规律是超高次谐波分析的一个基本要求,上述指标仅能对发射情况进行总体描述,缺乏对发射规律等内容的描述,无法较为精确的描述超高次谐波发射情况。
[0005] 因此,为完善超高次谐波的综合发射特性评估,应提出体现超高次谐波发射规律的指标,更为精确的描述超高次谐波的发射情况,指导对电力系统造成主要影响的超高次谐波进行针对性的治理,改善电网供电质量。

发明内容

[0006] 针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法与装置,通过对超高次谐波进行变频带聚合,以及利用聚合后幅值计算出的超高次谐波峰值变化因数对超高次谐波峰值衰减速度进行量化,能够指导超高次谐波的治理方案,进而改善电网供电质量。
[0007] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
[0008] 本发明提供一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法,其改进之在于,所述方法包括如下步骤:
[0009] 对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值;
[0010] 根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;
[0011] 利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。
[0012] 优选地,所述对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值,包括:
[0013] 按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值Gb,F:
[0014]
[0015] 式中,fc为开关频率,r为频谱分析分辨率,f为实际频率,Yf为频谱分析频率为f时对应幅值,m和s为正整数。
[0016] 优选地,对超高次谐波进行频带聚合的过程中,还包括:
[0017] 以超高次谐波的任一开关频率为聚合中心,并确定满足下述约束条件I、II、III、IV的带宽:
[0018] I.带宽大于等于800Hz;
[0019] II.带宽为开关频率的约数;
[0020] III.若超高次谐波存在多个开关频率,则带宽应为所有开关频率的公约数;
[0021] IV.带宽为频谱分析分辨率的整数倍;
[0022] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为一个,则将该带宽确定为聚合带宽;
[0023] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为多个,则选择最接近800Hz的带宽为聚合带宽。优选地,所述根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数,包括:
[0024] 按下式计算聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn:
[0025]
[0026] 式中,l为被测设备的控制方式系数,所述被测设备的控制方式包括:双极性调制方式和单极性调制方式,当被测设备的控制方式为双极性调制方式时l=1,当被测设备的控制方式为单极性调制方式时l=2,Gb,F为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值,当l=1时,n为大于等于2的正整数,当l=2时,n为大于等于4的偶数。
[0027] 进一步地,所述利用聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度,包括:
[0028] 当l=1时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度的量化量;
[0029] 当l=2时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度的量化量;
[0030] 其中,所述聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn与超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度或超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度呈正相关关系。
[0031] 基于同一发明构思,本发明还提供一种基于变频带聚合的超高次谐波量化装置,其改进之处在于,所述装置包括:
[0032] 聚合模,用于对超高次谐波进行频带聚合;
[0033] 幅值计算模块,用于获取超高次谐波聚合后的幅值;
[0034] 计算模块,用于根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;
[0035] 量化模块,用于利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。
[0036] 优选地,所述幅值计算模块,具体用于:
[0037] 按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值Gb,F:
[0038]
[0039] 式中,fc为开关频率,r为频谱分析分辨率,f为实际频率,Yf为频谱分析频率为f时对应幅值,m和s为正整数。
[0040] 优选地,所述聚合模块,还用于:
[0041] 在对超高次谐波进行频带聚合的过程中,以超高次谐波的任一开关频率为聚合中心,并确定满足下述约束条件I、II、III、IV的带宽:
[0042] I.带宽大于等于800Hz;
[0043] II.带宽为开关频率的约数;
[0044] III.若超高次谐波存在多个开关频率,则带宽应为所有开关频率的公约数;
[0045] IV.带宽为频谱分析分辨率的整数倍;
[0046] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为一个,则将该带宽确定为聚合带宽;
[0047] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为多个,则选择最接近800Hz的带宽为聚合带宽。
[0048] 优选地,所述计算模块,具体用于:
[0049] 按下式计算聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn:
[0050]
[0051] 式中,l为被测设备的控制方式系数,所述被测设备的控制方式包括:双极性调制方式和单极性调制方式,当被测设备的控制方式为双极性调制方式时l=1,当被测设备的控制方式为单极性调制方式时l=2,Gb,F为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值,当l=1时,n为大于等于2的正整数,当l=2时,n为大于等于4的偶数。
[0052] 进一步地,所述量化模块,具体用于:
[0053] 当l=1时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度的量化量;
[0054] 当l=2时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度的量化量;
[0055] 其中,所述聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn与超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度或超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度呈正相关关系。
[0056] 与最接近的现有技术相比,本发明具有的有益效果:
[0057] 本发明提供的一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置,对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值;根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度;本发明通过对超高次谐波进行变频带聚合,以及利用聚合后幅值计算出的超高次谐波峰值变化因数对超高次谐波峰值衰减速度进行量化,能够反映超高次谐波波峰的变化情况,体现超高次谐波的发射规律,从而对电力系统中超高次谐波的严重程度进行分析,能够指导超高次谐波的治理方案,进而改善电网供电质量。附图说明
[0058] 图1是本发明基于变频带聚合的超高次谐波量化方法流程图
[0059] 图2是本发明具体实施例采样电流的波形图;
[0060] 图3是本发明具体实施例中A相电压的频谱图;
[0061] 图4是本发明具体实施例中根据本发明提出的超高次谐波聚合后电压幅值与对应频率的关系图;
[0062] 图5是本发明具体实施例中根据IEC61000-4-7中以200Hz为聚合带宽对超高次谐波进行聚合后电压幅值与对应频率的关系图;
[0063] 图6是本发明具体实施例中根据IEC61000-4-30中以2000Hz为聚合带宽对超高次谐波进行聚合电压幅值与对应频率的关系图;
[0064] 图7是本发明基于变频带聚合的超高次谐波量化装置示意图。

具体实施方式

[0065] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
[0066] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。
[0067] 本发明提供一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法,如图1所示,所述方法包括:
[0068] 对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值;
[0069] 根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;
[0070] 利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。
[0071] 在本发明的具体实施例中,上述获取超高次谐波聚合后的幅值,包括:
[0072] 按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值Gb,F:
[0073]
[0074] 式中,fc为开关频率,r为频谱分析分辨率,b为聚合带宽,f为实际频率,F为聚合后频带对应频率,Yf为频谱分析频率为f时对应幅值,m和s为正整数。
[0075] 其中,若开关频率fc不唯一,则fc代入任一开关频率均可。
[0076] 在本发明的具体实施例中,上述对超高次谐波进行频带聚合的过程中,还包括:
[0077] 以超高次谐波的任一开关频率为聚合中心,确定满足下述约束条件I、II、III、IV的带宽:
[0078] I.带宽大于等于800Hz;
[0079] II.带宽为开关频率的约数;
[0080] III.若超高次谐波存在多个开关频率,则带宽应为所有开关频率的公约数;
[0081] IV.带宽为频谱分析分辨率的整数倍;
[0082] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为一个,则将该带宽确定为聚合带宽;
[0083] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为多个,则选择最接近800Hz的带宽为聚合带宽。
[0084] 在本发明的具体实施例中,上述超高次谐波的开关频率可通过频谱分析或理论推导得出,若存在多个开关频率,可选择任一开关频率为聚合中心。
[0085] 在本发明的具体实施例中,考虑到随频率增加,开关频率整数倍周围波峰趋于平缓,幅值更为均匀,因此随倍数增加,聚合程度逐渐降低,为了量化这一现象,提出了基于聚合后幅值的超高次谐波聚合比SHAGPn(supraharmonic aggregation proportion)的概念,用于量化超高次谐波的聚合程度。
[0086] 其中,在不考虑谐振等干扰因素的前提下,按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为nfc时超高次谐波的聚合程度
[0087]
[0088] 式中,n为开关频率倍数, 为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为nfc时超高次谐波的聚合后幅值, 为以fc为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为nfc时超高次谐波的聚合后幅值。
[0089] 其中,在不考虑谐振等干扰因素的前提下,利用本申请提出的超高次谐波的变频带聚合方法,能够使以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为fc时超高次谐波的聚合程度 以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为2fc时超高次谐波的聚合程度 和以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为3fc时超高次谐波的聚合程度 均超过99%,该精度满足后续分析的要求。
[0090] 在本发明的具体实施例中,上述根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数,包括:
[0091] 按下式计算聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn:
[0092]
[0093] 式中,n为开关频率倍数,l为被测设备的控制方式系数,所述被测设备的控制方式包括:双极性调制方式和单极性调制方式,当被测设备的控制方式为双极性调制方式时l=1,当被测设备的控制方式为单极性调制方式时l=2,Gb,F为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值,当l=1时,n为大于等于2的正整数,当l=2时,n为大于等于4的偶数。
[0094] 其中,若被测设备的控制方式未知,则可通过观察频谱图中等频率间隔出现的波峰,以出现的每一个有规律波峰为开关频率fc,参照双极性调制方式计算。
[0095] 其中,所述利用聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度,包括:
[0096] 当l=1时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度的量化量;
[0097] 当l=2时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度的量化量;
[0098] 其中,所述聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn与超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度或超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度呈正相关关系。
[0099] 在本发明的具体实施例中,除了可以通过以上述的超高次谐波峰值衰减因数SHPVFn来量化超高次谐波的波峰衰减速度,体现超高次谐波的发射规律外,还可以根据频谱图或超高次谐波聚合后幅值与其对应频率的关系图得到有关超高次谐波关于其总发射量的指标,如超总超高次谐波电压(TSHV)、总超高次谐波电流(TSHC)、总超高次谐波畸变率(TSHD)。
[0100] 在本发明的具体实施例中,还可以通过对超高次谐波聚合后的幅值与其对应频率的关系图进行分析,记录出现的非开关频率整数倍较明显波峰的幅值及其对应频率,通常此类波峰内包含重要信息,如开关频率,谐振频率等,且该类波峰也是最容易超标的,在实际对电力系统进行分析时,对其进行特别关注,可有针对性的对其采取预防措施。
[0101] 在本发明的具体实施例中,上述超高次谐波峰值变化因数SHPVFn除了可以用来量化超高次谐波的波峰衰减速度,体现超高次谐波的发射规律外,若还出现超高次谐波峰值变化因数大于1的情况,记录其对应频段内频谱图峰值及对应频率,超高次谐波峰值变化因数大于1有两种情况:一是由超高次谐波的产生机理造成,二是受外界干扰等因素影响,无论哪一种,对其进行记录并在电力系统中研究其产生原因,清楚了解外界干扰情况,使能够有针对性进行超高次谐波的治理,对改善电力系统电能质量具有重要意义。
[0102] 在本发明具体实施例中,选取一光伏并网点某一时刻超高次谐波发射情况进行测试,采样频率为500kHz,测量时间为3s,采样电流波形如图2所示,其中横坐标表示时间,纵坐标表示电流幅值。A相电压频谱图如图3所示,其中横坐标为频率,纵坐标为超高次谐波的电压幅值,所用频谱分析的分辨率为5Hz。
[0103] 其中,通过对采样的超高次谐波进行计算得出总超高次谐波电压TSHV为0.648,总超高次谐波电压畸变率TSHDu为0.282,总超高次谐波电流TSHC为0.568,总超高次谐波电流畸变率TSHDi为0.605,光伏系统开关频率为16.25KHz。
[0104] 其中,通过上述超高次谐波聚合带宽的选取方法,本实施例中选取的聚合带宽为1250Hz。
[0105] 在本发明具体实施例中,利用上述所述超高次谐波变频带聚合方法,选取1250为聚合带宽,以16.25KHz为聚合中心对超高次谐波进行频带聚合,聚合结果如图4所示,其中横坐标为聚合后的频率,纵坐标为超高次谐波聚合后的电压幅值。为了体现本发明提出的超高次谐波的聚合方法所带来的聚合效果,分别根据IEC61000-4-7中以200Hz为聚合带宽和IEC61000-4-30中以2000Hz为聚合带宽对本实施例中采样的一光伏并网点某一时刻超高次谐波进行聚合,聚合结果分别如图5和图6所示,可以看出,本发明所采用的超高次谐波的变频带聚合方法有更好的聚合效果。
[0106] 在本发明具体实施例中,利用上述所述超高次谐波的聚合程度对超高次谐波前3次开关频率及其整数倍的聚合效果进行量化,得到前3次开关频率及其整数倍超高次谐波聚合比分别为SHAGP1=99.26%、SHAGP2=99.69%、SHAGP3=86.33%,其中,3倍开关频率的超高次聚合比小于99%,电路中应有谐振等干扰因素的影响。
[0107] 在本发明具体实施例中,利用上述根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数,由于被测设备采用单极性调制,所以2-4倍开关频率超高次谐波峰值变化因数分别为SHPVF2=15.33%、SHPVF3=110.19%、SHPVF4=36.50%,即超高次谐波聚合后第2次波峰衰减到第1次波峰的15.33%,第3次波峰衰减到第2次波峰的110.19%,第4次波峰衰减到第3次波峰的36.50%,其中,第3次开关频率峰值变化因数SHPVF3大于1,应有谐波放大发生。
[0108] 基于同一发明构思,本发明还提供一种基于变频带聚合的超高次谐波量化装置,如图7所示,所述装置包括:
[0109] 聚合模块,用于对超高次谐波进行频带聚合;
[0110] 幅值计算模块,用于获取超高次谐波聚合后的幅值;
[0111] 计算模块,用于根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;
[0112] 量化模块,用于利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。
[0113] 优选地,所述幅值计算模块,具体用于:
[0114] 按下式确定以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值Gb,F:
[0115]
[0116] 式中,fc为开关频率,r为频谱分析分辨率,b为聚合带宽,f为实际频率,F为聚合后频带对应频率,Yf为频谱分析频率为f时对应幅值,m和s为正整数。
[0117] 优选地,所述聚合模块,还用于:
[0118] 在对超高次谐波进行频带聚合的过程中,以超高次谐波的一个开关频率为聚合中心,并确定满足下述约束条件I、II、III、IV的带宽:
[0119] I.带宽大于等于800Hz;
[0120] II.带宽为开关频率的约数;
[0121] III.若超高次谐波存在多个开关频率,则带宽应为所有开关频率的公约数;
[0122] IV.带宽为频谱分析分辨率的整数倍;
[0123] 若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为一个,则将该带宽确定为聚合带宽;若满足约束条件I、II、III、IV的带宽为多个,则选择最接近800Hz的带宽为聚合带宽。
[0124] 在本发明的具体实施例中,上述计算模块,具体用于:
[0125] 按下式计算聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn:
[0126]
[0127] 式中,n为开关频率倍数,l为被测设备的控制方式系数,所述被测设备的控制方式包括:双极性调制方式和单极性调制方式,当被测设备的控制方式为双极性调制方式时l=1,当被测设备的控制方式为单极性调制方式时l=2,Gb,F为以b为聚合带宽对超高次谐波进行频带聚合后频带对应频率为F时超高次谐波的聚合后幅值,当l=1时,n为大于等于2的正整数,当l=2时,n为大于等于4的偶数。
[0128] 其中,所述量化模块,具体用于:
[0129] 当l=1时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度的量化量;
[0130] 当l=2时,将聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn作为超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度的量化量;
[0131] 其中,所述聚合后开关频率倍数为n时超高次谐波峰值变化因数SHPVFn与超高次谐波第n次波峰相对于第n-1次波峰衰减速度或超高次谐波第n次波峰相对于第n-2次波峰衰减速度呈正相关关系。
[0132] 综上所述,本发明提供的一种基于变频带聚合的超高次谐波量化方法及装置,对超高次谐波进行频带聚合,获取超高次谐波聚合后的幅值;根据超高次谐波聚合后的幅值计算聚合后超高次谐波峰值变化因数;利用所述聚合后超高次谐波峰值变化因数量化超高次谐波的波峰衰减速度。本发明通过对超高次谐波进行变频带聚合,以及利用聚合后幅值计算出的超高次谐波峰值变化因数对超高次谐波峰值衰减速度进行量化,能够反映超高次谐波波峰的变化情况,体现超高次谐波的发射规律,从而对电力系统中超高次谐波的严重程度进行分析,指导对电力系统造成主要影响的超高次谐波进行针对性的治理,改善电网供电质量。
[0133] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。
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