[发明专利]一种三相在线谐波电流实时监测系统及其工作方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及谐波电流监测领域，特别是一种三相在线谐波电流实时监测系统及其工作方法。

(二)背景技术：

当前，有源电力滤波器在电力系统中的应用前景日益看好，其所采用的谐波电流检测方法也变得非常重要，因为这决定了谐波电流的检测精度和动态响应特性，更是直接的影响了谐波电流的补偿效果。因此，能否快速而准确地实时检测出系统中的谐波和无功分量并对其加以监视，是有源电力滤波器得以成功应用的前提条件。

基于瞬时无功功率理论检测法就是一种十分常见的方法，它的检测补偿效果比较明显，但只能检测电流中的谐波分量，不能检测出电压中的，且控制电路相对复杂，所需计算量也是较大的，所以在实时性要求较高的系统中有明显的局限性；此外，还有采用人工神经元网络(ANN)的方法来检测谐波的方法，它们采用了模拟并行谐波检测装置的基本原理，但这种方法需要大量的时间来训练样本，也难以满足实时的要求；另有已应用的传统的自适应检测方法，此类方法基于自适应噪声对消原理，系统闭环检测，故鲁棒性好、实时计算量小，简洁快速、工作特性不受硬件器件参数变化和电压波形畸变的影响，具有良好的自适应能力，但该方法只应用于单相系统，在三相系统中的应用报道还是微乎其微，即使有涉及的研究，但未能解决动态响应速度和检测精度能存在相互制约关系。这种关系就是如果为保证谐波计算的高检测精度，则动态响应速度很慢；如果提高动态响应速度则又会明显降低检测的精度。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种三相在线谐波电流实时监测系统及其工作方法，它可以克服现有技术的不足，利用自适应滤波原理的特殊自适应性和快速准确的监测技术，可获得高精度的监测效果；该系统的工作方法基于LABVIEW虚拟仪器软件开发平台，既大大地提高了自适应谐波电流检测系统的检测精度，也提高了系统的动态响应特性。

本发明的技术方案：一种三相在线谐波电流实时监测系统，包括电力系统，其特征在于该系统的硬件设备是由信号预处理模块、三相自适应谐波检测处理模块、参考正交信号产生模块、检测信号处理模块以及计算机分析和显示模块五大部分组成；其中所说的信号预处理模块的输入端接入需要检测的电流信号，输出端与三相自适应谐波检测处理模块的输出端连接；所说的三相自适应谐波检测处理模块的输入端包括两个参考电流输入端，且这两个参考电流输入端与参考正交信号产生模块的输出端连接，所说的三相自适应谐波检测处理模块的输出端与检测信号处理模块的输入端连接；所说的参考正交信号产生模块的输入端接收由电力系统电压产生的参考电压信号，其两个输出端分别与三相自适应谐波检测处理模块的两个参考电流输入端相连；所说的检测信号处理模块输出端与计算机分析和显示模块的输入端连接。

上述所说的信号预处理模块可以是耦合变压器，也可以是电抗器；其连接为常规连接。

上述所说的参考正交信号产生模块是由信号预处理电路、锁相倍频电路和正余弦计算电路三个电路单元组成；其中，

所说的信号预处理电路包括低通滤波器和比较器两部分，所说的低通滤波器的输入端接收电力系统电压产生的参考电压信号，其输出端与比较器输入端连接；

所说的锁相倍频电路由1片锁相环芯片CD4046、同步信号器、1片计数/分频器组成，其中，所说的锁相环芯片CD4046的输入端与信号与处理电路中的比较器的比较器输出端连接，其输出端与同步信号器的输入端连接；所说的同步信号器的输出端与计数/分频器的输入端连接；所说的计数/分频器的输出端与锁相环芯片CD4046的输入端连接构成反馈回路；

所说的正余弦计算电路接收信号与处理电路中的比较器产生的过零信号，从而触发产生标准正余弦信号，输出给三相自适应谐波检测处理模块。

上述所说的三相自适应谐波检测处理模块是由加法器单元、乘法器单元、三相静止坐标变换器、低通滤波器、放大器单元和静止坐标逆变换器组成；其中，

所说的加法器单元是由加法器A、加法器B、加法器C、加法器D、加法器E、加法器F、加法器G、加法器H、加法器I、加法器J构成；

所说的乘法器单元是由乘法器A、乘法器B、乘法器C、乘法器D、乘法器E、乘法器F、乘法器G、乘法器H、乘法器I、乘法器J、乘法器K、乘法器I、乘法器M、乘法器N、乘法器O、乘法器P构成；