一种高压并联电容器组投切方法技术

本发明专利技术涉及一种高压并联电容器组投切方法，属于并联电容器组投切技术领域。技术方案是：采集公共连接点实时电压、电流数据，提取各次分量；利用公共连接点处配置的录波设备采集实时电压和电流数据，导入相关软件中进行傅里叶分解，提取出基波以及3、5、7次等特征次谐波分量，分别记录它们的幅值和相位信息；基于谐波数据计算系统谐波阻抗；基于系统谐波阻抗和实时谐波数据制定高压并联电容器组投切方案。本发明专利技术有益效果：提高了系统运行的经济性，能够得到不同串抗率混装高压并联电容器组的最优投切方法。优投切方法。

【技术实现步骤摘要】
一种高压并联电容器组投切方法


[0001]本专利技术涉及一种高压并联电容器组投切方法，是一种基于公共连接点实时谐波数据的不同串抗率混装高压并联电容器组投切方法，属于并联电容器组投切


技术介绍

[0002]近年来，随着电力系统中电力电子设备大规模使用，越来越多非线性负荷接入电网，加之光伏和风电等分布式新能源广泛接入，电力系统谐波污染问题日益严重。并联电容器作为无功补偿的重要设备，在电力系统中有很重要的应用。然而电容器呈容性，接入后会改变电网阻抗特性，对谐波呈放大作用，严重威胁电容器本身及系统的安全运行。目前，已有技术主要采用在并联电容器支路中串联电抗器的方法来解决谐波放大问题。由于在设计阶段无法确认运行中的系统谐波情况，因此现有的技术方案多采用不同串抗率电容器混装的方案。已有技术存在的问题是：现有方法都基于谐波成分分析和谐波抑制原理来选择串抗率，没有充分考虑经济性和电能质量合格范围，相关的运行规程要求优先投入高串抗率电容器组，使得高串抗率电容器优先低串抗率投入，造成高串抗率电容器频繁投切而低串抗率电容器很少投切的现状。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的是提供一种高压并联电容器组投切方法，基于公共连接点实时谐波阻抗进行并联电容器组投切方案的制定，对目标函数施加相关约束条件，采用PSO算法进行寻优，得到满足约束条件的最优解；优先投入低串抗率的电容器，使得高压并联电容器组能够合理投切，提高了系统运行的经济性，能够得到不同串抗率混装高压并联电容器组的最优投切方法，解决
技术介绍
中存在的上述问题。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种高压并联电容器组投切方法，包含以下步骤：
[0005]步骤1：采集公共连接点实时电压、电流数据，提取出基波以及3、5、7次等特征次谐波分量，分别记录它们的幅值和相位信息；
[0006]步骤2：基于谐波数据计算系统谐波阻抗；
[0007]步骤3：基于系统谐波阻抗和实时谐波数据制定高压并联电容器组投切方案。
[0008]所述步骤2：基于谐波数据计算系统谐波阻抗，具体包括：
[0009]根据已有研究，并联电容器对谐波的作用效果与系统谐波阻抗有关，要定量分析电容器投切后的系统中的谐波大小需要知道谐波阻抗信息。现有求取系统谐波阻抗的方法主要分为“干预式”和“非干预式”两种。干预式方法是指通过开断系统某一支路、向系统强制注入谐波或间谐波电流，测量产生的相应谐波电压来计算谐波阻抗的方法。非干预式方法是利用系统本身的测量数据来计算系统谐波阻抗的方法。
[0010]非干预式方法无需额外的扰动注入，仅靠公共连接点的实时谐波数据即可计算求得谐波阻抗，不会对系统产生额外影响。可以使用的方法有以下几种。
[0011](1)线性回归法。线性回归类方法通过建立公共连接点谐波电压与各谐波源电流
之间的多元线性回归模型，利用线性拟合计算谐波阻抗。线性回归类方法在谐波平稳时具有较好的拟合度，但实际情况中，系统侧和用户侧谐波源均存在波动，可采取权重函数法、聚类分段计算、寻优算法、变系数回归拟合模型等方法处理这一问题。在权重函数法中，以IGG权重函数法为例，它的目的在于使数学模型具有较强的抗误差能力。基于IGG权重函数的多元线性回归法可以在背景谐波剧烈波动的情况下计算得到背景谐波电压和谐波阻抗值；在聚类分段计算方法中，一般采用k
‑
means聚类算法对谐波电压数据按照幅值进行聚类分段，使用每一段中的数据值分开计算谐波阻抗值；寻优算法在谐波阻抗未知的情况下，给定一阻抗初值，然后根据最优条件更新阻抗值，逐次迭代最终逼近真实值，这个过程中也结合了聚类方法，算是对聚类方法的发展和延伸；变系数回归拟合模型就是针对背景谐波波动的问题，采用适合的变系数法进行拟合，以消除背景谐波波动的影响。
[0012](2)波动量法。该方法基于公共连接点处的电流、电压的自然波动估算谐波阻抗，并根据结果的符号来判别波动发生在哪一侧，只能判别单侧的波动，具有一定局限性。
[0013](3)盲源分离法。利用源信号的独立性或弱相关性对混合信号进行分离，通过求解混合矩阵，估算各谐波源与公共连接点之间的谐波阻抗。
[0014](4)独立随机矢量协方差法。根据概率论中两个独立随机矢量协方差为零的性质，在测量值对应偏差量方程两端同乘PCC处谐波电流偏差量的共轭来削弱系统背景谐波波动的干扰，提高谐波阻抗计算的准确性。
[0015]干预式谐波阻抗计算的典型方法包括谐波电流注入法和电容器组的投切：谐波电流注入法测量的基本原理是在待测网络的端口上注入一个非特征谐波电流I
n
,测得端口的相应的谐波电压U
n
,然后求出阻抗，若注入的是特征谐波电流, 则上式中的U
n
、I
n
应由ΔU
n
和ΔI
n
所代替。特征谐波是指定系统或装置正常运行时所产生的谐波,它一般是基波频率整数倍的固有谐波信号，要得到正确的结果,必须注入一个很大的电流信号才能抑制系统中特征谐波信号的干扰，这会对整个系统造成很大的干扰。但是,系统中两个相邻谐波频率间的中间频率(即 ((2n+1)/2)
×
50Hz,n＝0、1、2
…
)的谐波信号一般都很小。选择这样一些频率的谐波电流注入系统,在较小的注入电流的情况下,就能获得较高的信噪比。这样, 就可以采用一个小功率的信号发生器给系统注入谐波电流信号,测出系统在这些频率下的谐波阻抗,然后再采用插值法求出频率为基波整数倍的谐波阻抗。
[0016]在电力系统中由于电容器组是变电站常用的无功补偿设备，通过投切电容器组可以方便地改变电网运行方式且其对电网的干扰较小。通过投切过程中的电压、电流暂态分量可对电网的谐波阻抗特性进行研究。采集电容器组投切后公共连接点上的电压电流数据，通过相关算法提取电压电流中稳态分量的幅值和相角，用电压电流数据减去稳态分量即可得到暂态分量，电容器组投切后电压包含暂态和稳态分量：
[0017]u
C
＝u
Cs
+u
Ct
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]式中：u
Cs
为稳态分量；u
Ct
为暂态分量。
[0019]稳态分量可用向量法求解，如式(2)所示：
[0020][0021]式中：U
Cs
、U
T
、分别为u
Cs
、u
t
的向量形式。
[0022]将式(2)写成时域形式为
[0023][0024]求暂态分量u
Ct
时，需求得电容器组第(n+1)个电容器C未投入时的电压 u
C
(0
‑
)和电感L
T
的0
‑
时刻电流i
LT
(0
‑
)；由于能量不能突变，即电感磁链、电容电荷量不能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压并联电容器组投切方法，其特征在于包含以下步骤：步骤1：采集公共连接点实时电压、电流数据，提取出基波以及3、5、7次等特征次谐波分量，分别记录它们的幅值和相位信息；步骤2：基于谐波数据计算系统谐波阻抗；步骤3：基于系统谐波阻抗和实时谐波数据制定高压并联电容器组投切方案。2.根据权利要求1所述的一种高压并联电容器组投切方法，其特征在于：所述步骤2的干预式来计算谐波阻抗，通过投切过程中的电压、电流暂态分量可对电网的谐波阻抗特性进行分析；采集电容器组投切后公共连接点上的电压电流数据，通过相关算法提取电压电流中稳态分量的幅值和相角，用电压电流数据减去稳态分量即可得到暂态分量，电容器组投切后电压包含暂态和稳态分量：u
C
＝u
Cs
+u
Ct
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)u
Cs
为稳态分量；u
Ct
为暂态分量；稳态分量可用向量法求解，如式(2)所示：式中U
Cs
、U
T
、分别为u
Cs
、u
t
的向量形式。将式(2)写成时域形式为求暂态分量u
Ct
时，需求得电容器组第(n+1)个电容器C未投入时的电压u
C
(0
‑
)和电感L
T
的0
‑
时刻电流i
LT
(0
‑
)；由于能量不能突变，即电感磁链、电容电荷量不能突变，进而求得电容器组两端初始电压u
C
(0
+
)和电感L
T
初始电流i
LT
(0
+
)：暂态分量u
Ct
经过式(3)求得计算得到暂态分量u
Ct
可表示为p1、p2分别是式(4)的特征根同理电容器组注入系统的电流暂态分量为结合得到的i
LT
(0
+
)和u
C
(0
+
)计算得到电压电流暂态分量对信号u
C
、i进行参数辨识，提取出基波稳态分量u
Cs
、i
s
，则暂态分量u
Ct
＝u
C
‑
u
Cs
，i
t
＝i
‑
i
s
，通过算法来...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘书宇，
申请(专利权)人：甘书宇，
类型：发明
国别省市：