[发明专利]一种星接高压大功率电能质量治理装置的电网信号识别方法

权利要求书

1.一种星接高压大功率电能质量治理装置的电网信号识别方法，包括如下步骤：

步骤一、首先通过对装置三相输入电流信号进行采样和运算，确认装置接入电网一次系统的相序；

步骤二、再根据三相输入一次电压相序结果，结合装置三相输入电流采样信号确定电网电压三相PT采样信号相序和相位关系；

步骤三、确定电网电压一次相序关系和电网电压三相PT采样信号相序与相位关系后，星接高压大功率电能质量治理装置即能够启动运行；

步骤四、最后再让星接高压大功率电能质量治理装置启动并输出较小的电流阶跃，通过检测三相电网电流CT信号并进行计算，即最终确定电网电流CT采样信号相序和相位关系，实现星接高压大功率电能质量治理装置电网信号智能识别；

其特征在于，所述的步骤一具体包括如下：

步骤101、电能质量治理装置运行时需要与电网进行三相一次电气连接，同时需要获取电网电压三相PT采样信号U_a、U_b和U_c，电网电流三相CT采样信号I_ga、I_gb和I_gc；而电能质量治理装置运行时输入电流检测装置及其二次采样信号I_ca、I_cb和I_cc均为设备内部接线信号，现场安装和调试时能够对该信号进行校验和确认；

步骤102、星接高压大功率电能质量治理装置在启动运行前先要经充电电阻和单元二极管不控整流电路向单元直流侧电容充电，当单元直流电容两端电压达到一定阈值后旁路接触器会自动合闸，在旁路接触器合闸后短时间内星接高压大功率电能质量治理装置输入电流I_ca、I_cb和I_cc均会出现短时冲击，而由于电能质量治理装置输入电流检测装置及其反馈信号接线均为设备内部元件或接线，在经过现场安装调试确认后认为该信号准确可靠，以电能质量治理装置三相输入电流信号I_ca、I_cb和I_cc为基准对电能质量治理装置外部输入信号进行智能识别；

步骤103、利用装置预充电过程中设备输入电流I_ca、I_cb和I_cc的冲击方向对星接高压大功率电能质量治理装置三相输入电压一次接线相序进行智能识别和判断：

1)当电网三相一次电压正常接入星接高压大功率电能质量治理装置时，旁路接触器合闸后系统等效为三相二极管不控整流电路，此时根据电网三相一次实际电压、电网电压瞬时最大绝对值和星接高压大功率电能质量治理装置三相输入电流波形：电网电压最大绝对值出现的顺序依次为+U_ab，-U_ca，+U_bc，-U_ab，+U_ca，-U_bc，电网电压正序连接时三相电压在一个周期内按上述电网电压最大绝对值的出现位置分为6段并按此顺序依次循环出现，而对应星接高压大功率电能质量治理装置电流波形：如果定义电流瞬时值大于零时为1、小于零时为2、等于零时为0，则星接高压大功率电能质量治理装置三相输入电流方向组合I_aI_bI_c在六个时段内对应关系依次为(120，102，012，210，201，021)，整理成表格型式如下表1所示；

表1：星接高压大功率电能质量治理装置三相输入电流方向组合与一次电压峰值对应关系

2)星接高压大功率电能质量治理装置在预充电结束且旁路接触器合闸后短时间内装置三相输入电流冲击明显，由于旁路接触器合闸后短时间内装置三相输入电流冲击明显易于判断，故在该时段内对装置三相输入电流方向组合进行判断：若旁路接触器合闸后3个区段内电流冲击明显，且三相输入电流方向组合依次为(021，120，102)，由三相输入电流方向组合结果得知电网电压为正相序连接且电网电压最大绝对值依次为-U_bc，+U_ab，-U_ca；

3)根据旁路接触器合闸后短时间内星接高压大功率电能质量治理装置输入电流冲击波形进行判断：若三相输入电流方向组合依次为(012，102，120)，则电网电压为负相序连接；此时控制系统提示一次接线相序错误要求施工人员调整一次接线或在控制系统内部调整B相和C相相序；如果在控制系统内部对B相和C相采样与控制信号进行对调调整，则调整完之后三相输入电流方向组合变位(021，120，102)，系统恢复正相序接线；所述的步骤二具体包括如下：

在对三相输入电压一次接线进行智能识别后，需要再次利用装置预充电过程中设备输入电流I_ca、I_cb和I_cc的冲击电流方向对星接高压大功率电能质量治理装置三相电压PT采样信号接线进行智能识别和判断：

根据校正后电网电压一次正相序接线时星接高压大功率电能质量治理装置输入电流方向组合结果，确认电网电压瞬时最大值顺序关系，对比电网电压PT信号采样结果即能够对电网电压三相PT采样信号进行智能识别判断；

1)如果星接高压大功率电能质量治理装置在旁路接触器合闸后短时间内三相输入电流和三相电网电压采样PT信号符合：星接高压大功率电能质量治理装置三相输入电流方向组合依次为(021，120，102)，则电网电压瞬时最大值出现顺序应依次为-U_bc，+U_ab，-U_ca；

对应三相输入电流冲击波形的电网电压PT采样信号最大值出现顺序依次为-U₂₃，+U₁₂，-U₃₁；由-U_bc＝-U₂₃得方程U_b-U_c＝U₂-U₃，而由+U_ab＝+U₁₂则得方程U_a-U_b＝U₁-U₂，再由-U_ca＝-U₃₁得U_c-U_a＝U₃-U₁联立三个方程得方程组

在不考虑零序电压影响的情况下，三相电网电压还满足三相电压和为零的关系，即

对上述两个方程组联立求解即得到三相电网电压PT采样信号正确相位对应关系为

由智能识别结果得知电网电压PT信号接线准确无误，PT信号与实际三相电压一次接线对应关系正确；

2)如果星接高压大功率电能质量治理装置在旁路接触器合闸后短时间内三相输入电流和三相电网电压采样PT信号符合：星接高压大功率电能质量治理装置三相输入电流方向组合分别为(021，120，102)，则电网电压瞬时最大值出现顺序应为-U_bc，+U_ab，-U_ca；对应三相输入电流冲击波形的电网电压PT采样信号最大值出现顺序依次为+U₁₂，-U₃₁，+U₂₃；则由-U_bc＝+U₁₂得方程U_b-U_c＝-U₁+U₂，而由+U_ab＝-U₃₁则得方程U_a-U_b＝U₁-U₃，再由-U_ca＝+U₂₃得U_a-U_c＝U₂-U₃，联立三个方程得方程组：

在不考虑零序电压影响的情况下，三相电网电压还满足三相电压和为零的关系，即：

对上述两个方程组联立求解即得到三相电网电压PT采样信号正确相位对应关系为：

由智能识别结果得知电网电压PT信号同名端接线错误，同时三相PT信号与电网电压一次接线对应关系异常；星接高压大功率电能质量治理装置控制系统能够根据电网电压PT采样信号智能识别结果给出提示信息要求施工人员调整PT信号接线，或在控制系统内部对电网电压PT采样信号进行自动调节使电网电压PT采样信号与电网电压一次接线恢复对应关系。

2.根据权利要求1所述的一种星接高压大功率电能质量治理装置的电网信号识别方法，其特征在于，所述的步骤四具体包括如下：

由星接高压大功率电能质量治理装置电气连接原理得知，电网电流与负载电流和星接高压大功率电能质量治理装置输入电流之间存在如下关系：

利用该电流关系公式能够启动星接高压大功率电能质量治理装置并使其输入电流阶跃变化，由于在星接高压大功率电能质量治理装置输入电流阶跃的短时间内认为负载电流未发生明显变化，即得电网电流与星接高压大功率电能质量治理装置输入电流之间存在如下关系；

利用该公式在星接高压大功率电能质量治理装置输入电流阶跃变化时分别对星接高压大功率电能质量治理装置输入电流和电网电流进行变化量求取即能够识别电网电流CT采样信号与星接高压大功率电能质量治理装置输入电流相位对应关系，从而实现对电网电流CT采样信号智能识别，并能够根据智能识别算法结果向现场施工人员提供电网电流CT采样信号接线提示或在星接高压大功率电能质量治理装置控制系统内对电网电流CT采样信号进行自动调整运算。