[发明专利]用于实现电力电子化电网高次谐波抑制的测控装置和方法

说明书

本发明公开了一种用于实现电力电子化电网高次谐波抑制的测控装置和方法，所述测控装置包括顺次相连的信号变换模块、模拟低通滤波模块、ADC多通道同步采样模块、频率计算模块、频率跟踪重采样模块、数字低通滤波模块和遥测计算模块。本发明实现了在电网电力电子化后带来的高次谐波和间谐波多发的背景下电网电压、电流、功率等参量的精确测量，通过模拟加数字组合滤波的方法对高次谐波加以抑制，有效提高了高次谐波影响下工频量测的测量精度。同时通过模拟加数字两级组合滤波的方式，对比采用单一滤波方法，有效降低了滤波器的设计难度和成本，减小了滤波器的阶数和时延。

技术领域

本发明属于电力自动化技术中的测控技术领域，具体涉及一种用于实现电力电子化电网高次谐波抑制的测控装置及方法。

背景技术

随着大规模可再生能源并网外送，区域电网通过特高压交直流混合输电实现互联，换流器、逆变器等新型电力电子装备和器件的大量应用，我国电网的电力电子化特征愈发明显。电力电子器件产生了不同分量的谐波、间谐波注入电网，系统中因为高次谐波或间谐波引起的新型稳定问题也越发频繁。变电站是智能电网最为重要的基础运行参量采集点和管控执行点。目前电网的运行监控和调度依赖于变电站测控装置对电参量的精确测量，主要关注的是系统工频信号。当前电网复杂工况下产生的高次谐波和间谐波会直接影响测控装置的工频稳态测量结果，造成测量误差增大，特定频率条件下还会导致测量结果出现伪振荡等异常波动，使得调度人员对电网运行状态产生误判。目前我国电网应用的测控装置尚未针对新的高次谐波和间谐波频率分量采取相应的处理措施。因此有必要分析高次谐波对测控装置工频量测可能产生的影响，并研究相应的抑制方法，确保稳态量测数据精确可靠，为电网调度运行提供高质量的数据支撑。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种用于实现电力电子化电网高次谐波抑制的测控装置及方法，能够避免工频量测受高次谐波影响产生振荡等异常，提升量测精度。

为了实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供了一种用于实现电力电子化电网高次谐波抑制的测控装置，包括：

信号变换模块，用于将接收到的信号转换为设定幅值的电压信号；

模拟低通滤波模块，对所述对信号变换模块输出的电压信号进行首次低通滤波，滤除截止频率之外的信号，衰减过渡带信号，获得第一滤波信号；

ADC多通道同步采样模块，对所述第一滤波信号做多通道同步采样，获得同步采样信号；

频率计算模块，基于所述同步采样信号计算出电压信号实时频率；

频率跟踪重采样模块，根据计算出的电压信号实时频率对所述同步采样信号进行频率跟踪重采样，获得重采样数据；

数字低通滤波模块，对所述重采样数据进行二次低通滤波，获得第二滤波信号；

遥测计算模块，基于所述第二滤波信号进行遥测信号计算。

可选地，所述用于实现电力电子化电网高次谐波抑制的测控装置还包括时标标注模块，所述时标标注模块，基于由数字低通滤波模块产生的群延时对所述第二滤波信号进行时标标注，并将标注后的数据输出至遥测计算模块；所述遥测计算模块基于接收到的数据进行遥测信号计算。

可选地，所述模拟低通滤波模块为巴特沃斯模拟低通滤波器；当所述测控装置的采样频率为4kHz时，所述巴特沃斯模拟低通滤波器的截止频率选取为2kHz，阻带衰减速率选取为30dB/十倍频程，滤波器阶数为2阶。

可选地，所述巴特沃斯模拟低通滤波器包括第一电阻R1、第二电阻R2、运算放大器、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1和第二电容C2；

所述第一电阻R1和第二电阻R2串联后与所述运算放大器的反向输入端相连；