[发明专利]一种电网阻频特性测试方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网阻频特性测试系统，特别涉及电网阻频特性的在线测试技术。

背景技术

电力电子技术的飞速发展，改善了电网供电性能，给大规模、超长距离和超高压直流输电等技术提供了强有力的支持，并且越来越广泛地应用在国民经济的各种领域，但与此同时,电网中这些电力电子(非线性)设备的使用也引起了不容忽视的谐波问题，并且日益严重。

谐波会对电网产生许多危害，主要包括：(1)介质击穿或无功过载而使电容器组故障；(2)干扰纹波控制电力载波系统，引起遥控、负荷控制和遥测的运行异常；(3)造成电网损耗增加；(4)网络谐振引起过电压或过电流；(5)谐波过电压引起绝缘电缆的介质击穿；(6)对通信系统的感应干扰；(7)引起感应式电度表计量误差；(8)引起信号干扰和保护误动，特别是固态型的和微机型的；(9)干扰大型电机控制系统和电厂励磁系统；(10)引起感应电机或同步电机的机械振动；(11)引起基于电压过零检测或闭锁的触发电路的不稳定运行，等。

为了控制公用电网中的谐波污染，国家标准《电能质量 公用电网谐波》规定了用户谐波发射限值。国际上也提出了一种奖惩性方案，即系统与用户在额定的范围内正常交易，如果系统不能保证供电质量，用户应当得到赔偿；如果用户的污染指标恶化，则系统在保证向用户正常供电的前提下要收取额外的惩罚费用；如果用户吸收了系统中额外的谐波功率，系统应当给予用户一定的补偿和鼓励。该方案顺利实施的前提是在公共连接点对系统以及用户的谐波发射水平进行合理的评估，而评估主要围绕对系统和用户侧谐波阻抗特性分析来展开。众所周知,电网是一个含有电感、电容、电阻和电源元件的网络，电网的阻频特性是固有的，其中，最重要的其谐振特性。当谐波源向该网络注入的谐波频率等于或两者接近网络谐振频率时，将激励该网络产生谐振或谐波放大。谐振分为并联谐振和串联谐振。谐振会造成电网中谐波激增，产生谐波过电流、过电压等现象，危害系统的供电、用电设备，严重时还会影响电网的安全可靠运行。近年来，随着交直交列车在电气化铁路上的广泛使用，谐波谐振造成电气化铁路的供电设备损坏，甚至影响正常、安全运行的案例时有发生。因此，有必要对系统的阻频特性进行测定，掌握其谐振规律，更有针对性地对系统的谐波情况进行评估和治理，避免不良影响的发生和发展。

国内外学者一直致力于系统阻频特性测量方法的研究，提出的方法主要有：投切电容器法、投切晶闸管支路法和谐波电流源注入法。前两种都存在注入谐波含量不全和不可控制的问题，容易受噪声信号的影响，降低了测量的准确度，而谐波电流源注入法采用的是注入特征谐波电流，这又将受到电网背景谐波(也是特征谐波)的干扰而影响其测试精度，甚至真伪难辨。

本发明公开一种电网阻频特性测试装置，将非特征频率的谐波电流注入电网监测点，结合测试相应频率的谐波电压，扣除已知的电压互感器与电流互感器的传递函数的影响，得到该点的阻抗值，再根据测得的这些阻抗值拟合出包括特征频率在内的阻频特性。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种电网阻频特性测试方法，实现电网阻频特性的在线测试。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案为：一种电网阻频特性测试方法，在主要由直流储能器(D)、单相逆变器(B)、单相隔离变压器(T)、电压互感器(V)、电流互感器(A)、上层控制器(C)等组成的系统上；上层控制器(C)控制单相逆变器(B)输出非特征频率的谐波电流，经单相隔离变压器(T)注入电网监测点(M)，电流互感器(A)测量注入监测点的谐波电流值，电压互感器(V)同时测量该监测点对应频率的谐波电压值，并把测得的谐波电流值和谐波电压值送至上层控制器(C)；上层控制器(C)根据该非特征频率下已知的电压互感器(V)与电流互感器(A)的传递函数和测得的谐波电流值、谐波电压值进行计算，得出电网监测点的阻抗值，进一步获得电网监测点的阻频特性曲线，主要步骤是：

(1)上层控制器(C)控制单相逆变器(B)输出一组非特征频率的序列谐波电流，电压互感器(V)测量对应的序列谐波电压值，扣除已知的电压互感器(V)与电流互感器(A)的传递函数的影响，上层控制器(C)计算出电网监测点的序列阻抗值；

(2)上层控制器(C)根据该序列阻抗值拟合出包括特征频率在内的阻频特性曲线；对应阻频特性曲线上阻抗极大值的为并联谐振频率，阻抗极小值的为串联谐振频率；如果需要谐振点的更精确测量，转步骤(3)，否则，转步骤(5)；