[发明专利]一种配电变压器二次侧谐波提取和利用方法及其装置

摘要

本发明涉及一种配电变压器二次侧谐波提取和利用方法及其装置，属于电力技术领域。该方法包括谐波监测与分析、谐波分离、提取、谐波回收利用等步骤；在监测和分析步骤中，对配电网中谐波的含量进行分析和处理，以便技术人员调整相关参数；谐波分离、提取步骤包含分离和提取两个步骤，前者利用了无源电力滤波器的谐振滤波原理，将特征次谐波从电力线路中分离；后者利用了互感线圈的耦合原理，将谐波电流引入到后续电路达到提取的目的；谐波回收利用步骤则将谐波电流转换成直流电能储存起来，达到对谐波电能的回收利用的效果。本发明将谐波电能进行分离、提取和储存，能减小谐波对电网造成的影响，改善电能质量，并实现电能的充分利用，对节能降损的研究具有重要意义。

主权项

一种配电变压器二次侧谐波提取和利用方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：对谐波进行监测和分析：对配电网中存在的各次谐波的含量进行分析和处理，以便调整相关参数；步骤二：对谐波进行分离：利用无源电力滤波器的谐振滤波原理，将特征次谐波从电力线路中分离；步骤三：对谐波进行提取：利用互感线圈的耦合原理，将谐波电流引入到后续电路，从而进行提取；步骤四：对谐波进行回收利用：将谐波电流转换成直流电能进行储存，实现对谐波电能的回收利用；在步骤二中，采用单调谐无源滤波器，将特征次谐波从电力线路中分离；单调谐无源滤波器对n次谐波的阻抗计算式为：Zn=Rn+j(nω1Ln-1nω1Cn)]]>式中，ω1为基波角频率，Rn、Ln、Cn分别为滤波器的总电阻、电感和电容；利用单调谐无源滤波LC电路的谐振特性，对含量较高的特征次谐波进行分离；根据最小电容器安装容量来确定电容的值，当特征次谐波次数为n时，其计算式为Cn=If(n)U(1)ω1·n2-1nn2]]>式中，U(1)表示交流线路母线电压基波分量，If(n)表示n次谐波电流值；相应的电感值和电阻值的计算式分别为Ln=1n2ω1Cn,Rn=nω1LnQopt]]>式中，Qopt表示滤波电路的品质因数；在步骤三中，利用带磁芯耦合电感的能量耦合特性，对普通的单调谐滤波器进行改进，即电感部分Ln由固定电感Lf和匝数比可调耦合线圈的初级侧电感Lm串联而成，且有Lf+Lm＝Ln；匝数比可调耦合线圈的初级侧电感Lm的工程实用计算公式为：Lm=kμ0μsN2Sl]]>式中，k为计算系数，取决于线圈的半径R和长度l的比值，μ0为真空磁导率，μs为线圈磁芯的相对磁导率，N为匝数，S为线圈截面积；特征次谐波电流经过谐振电路时，耦合电感的能量耦合作用使其从线圈初级侧转移到次级侧，并流入到后续电路中。