CN111564844A - 一种cvt二次侧谐波监测异常数据校正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，根据空载线路或线路某段时间内有空载状态时，测量该线路的5次谐波电流值和基波无功功率，利用基波无功功率计算线路等效阻抗，根据测量的5次谐波电流值计算母线的5次谐波电压含有率，并将其与通过CVT测量得到的5次谐波电压含有率进行对比，根据对比结果校正5次谐波电压。本发明不增加其它的测量装置，结构精简，经济成本低，便于大范围推广。
Description
技术领域
本发明涉及配电网领域，特别是指一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法。
背景技术
在理想的干净供电***中，电流和电压都是正弦波。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，电流与施加的电压成正比，两者呈线性关系，电路中流过的电流也是正弦波，电路中没有谐波存在。但是，在实际的供电***中，绝大多数负荷均为非线性负荷(如整流器、UPS电源、电子调速装备、荧光灯***、计算机等设备)，他们从电网中吸收的电流与所加的电压不呈线性关系，形成非正弦电流而产生谐波。
随着智能电网的建设，电力***电能质量在线监测网得到大量推广，电力公司的监测点多达几十个，年监测数据量均在百G以上。电能质量异常告警数据主要分为以下几类：一是220kV变电站高压侧母线普遍存在5次谐波电压超标、部分110kV变电站高压侧母线也存在5次谐波电压超标，经对比分析谐波可能来源于上一级电网(本单位调度范围外的电网，本单位电网受其谐波影响但又无治理权限)；二是受CVT测量特性的影响，部分母线的谐波电压也存在超标。
目前对于谐波源***中的谐波影响度评估方法的研究还比较少。但是实际中，电网的谐波问题大多都是由多个谐波源共同作用造成的，它们的谐波污染水平可能相互叠加也可能相互抵消。变电站内110kV及以上电压等级***，均采用CVT进行电压信号的测量。但由于CVT本身的固有谐振特性，其对低次谐波电压存在一个串并联谐振频率，导致低次谐波电压测试出现较大的误差，已经无法准确反映电网真实谐波水平，测量结果不可作为判断谐波电压超标的依据,需要通过其它角度获得相对准确的谐波电压值。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种剔除电网谐波源责任的CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法。
本发明采用如下技术方案：
一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，其特征在于，根据空载线路或线路某段时间内有空载状态时，测量该线路的5次谐波电流值和基波无功功率，利用基波无功功率计算线路等效阻抗，根据测量的5次谐波电流值计算母线的5次谐波电压含有率，并将其与通过CVT测量得到的5次谐波电压含有率进行对比，根据对比结果校正5次谐波电压。
优选的，所述线路等效阻抗为
U为线路线电压；QC为测量的基波无功功率。
优选的，根据测量的谐波电流值计算母线的5次谐波电压含有率，计算公式如下：
其中，I5为测量的5次谐波电流；U1为测量的基波电压；XCL为线路线路等效阻抗。
优选的，将计算母线的5次谐波电压含有率与通过CVT测量得到的5次谐波电压含有率进行对比，具体如下：
HRU5,M为测量的5次谐波电压含有率(％)；HRU5,S为计算的的5次谐波电压含有率(％)。
优选的，所述根据对比结果校正5次谐波电压，具体为将测量的5次谐波电压含有率与计算的5次谐波电压含有率的比值作为5次谐波电压的放大倍数。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
该算法根据空载线路或线路某段时间内有空载状态时测量该线路的谐波电流值和基波无功功率，利用线路充电功率计算线路等效阻抗，根据欧姆定律即可估算出母线的谐波电压运行水平，进而与CVT测量结果进行比对。该方法不仅可以判断CVT谐波测量结果的准确性，也可估算测量误差的大小。
本发明所述的校正方法简便易行，实用性强，效果较好，本发明方法涉及到的电路结构较为简单，易于实现，能够为高电压等级电网的谐波监管与治理提供参考。
附图说明
图1为电气化铁路供电***等效简化图；
图2为空载时塘豸线5次谐波电流；
图3为计算得到塘豸线220kV母线5次谐波电压水平和测量得到的5次谐波电压进行比较图；
图4为CVT 5次谐波电压放大倍数；
图5为空载时塘上线5次谐波电流；
图6为计算得到塘上线220kV母线5次谐波电压水平和测量得到的5次谐波电压进行比较图；
图7为CVT 5次谐波电压放大倍数；
图8(a)为塘厦变同步测试三绕组变压器高压侧5次谐波含有率水平；
图8(b)为塘厦变同步测试三绕组变压器中压侧5次谐波含有率水平；
图8(c)为塘厦变同步测试三绕组变压器低压侧5次谐波含有率水平。
图中A表示A相谐波电压，B表示B相谐波电压，C表示C相谐波电压。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
本发明在CVT测量基波电压和电流互感器测量低频谐波准确的基础上，提出一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法。本发明方法根据空载线路或线路某段时间内有空载状态时测量该线路的谐波电流值和基波无功功率，利用线路充电功率计算线路等效阻抗，根据欧姆定律即可估算出母线的谐波电压运行水平，进而与CVT测量结果进行比对。
本发明发明不仅可以判断CVT谐波测量结果的准确性，也可估算测量误差的大小。当220kV母线直挂电气化铁路牵引变时，现场在牵引变供电线路首端 (变电站侧)测量电压电流，此时等效电路如图1所示。
当220kV母线无电铁通过该牵引变时，线路空载，相当将图1的开关S1断开，此时220kV母线的5次谐波电压直接加在空载线路上，由于线路无负荷，线路5次谐波电流均由该电压产生；这时测量得到的基波无功功率即为该供电架空线的基波无功功率。根据基波无功功率计算这条线路的等效阻抗，公式如下：
其中：U为线路线电压；QC为测量的基波无功功率。
基于电流互感器测量准确的基础上，根据测量的空载线路上的5次谐波电流值计算母线的5次谐波电压含有率，公式如下：
式中:I5—测量的5次谐波电流(A)；U1—测量的基波电压(kV)；XCL—线路基波的等效阻抗(Ω)。
最后将测量得到的5次谐波电压含有率和公式(2)的计算值进行比较，得到二者的比值，根据比值估算220kV***5次谐波真实水平，即将该比值作为5次谐波电压的放大倍数，得到校正后的5次谐波真实水平。
式中：HRU5,M—测量的5次谐波电压含有率(％)；HRU5,S—计算得到的5次谐波电压含有率(％)。
应用举例
根据上述计算方法对塘厦变220kV母线进行5次谐波校准，塘厦变拥有塘豸线和塘上线两条给牵引变供电的线路，先以塘豸线测量数据进行相关计算。
(1)塘豸线
图2为无电铁运行时段线路5次谐波电流，即空载时塘豸线5次谐波电流。根据公式(2)和(3)计算得到塘豸线220kV母线5次谐波电压水平，并与通过CVT测量得到的5次谐波电压含有率进行比较，结果如图3所示。
校准结果：通过CVT实测的5次谐波电压含有率和估算的220kV母线5次谐波电压含有率水平对比，得到比值为2.1，则可将塘豸线CVT 5次谐波电压放大约2.1倍左右，参见图4，为CVT 5次谐波电压放大倍数。
(2)塘上线
同塘豸线方法，以塘上线测量数据进行相关计算，图5为无电铁运行时段线路5次谐波电流，即为空载时塘上线5次谐波电流。根据公式(2)和(3) 计算得到塘上线220kV母线5次谐波电压含有率，并与通过CVT测量得到的 5次谐波电压含有率进行比较，结果如图6所示。
校准结果：通过CVT实测的5次谐波电压含有率和估算的220kV母线5次谐波电压含有率水平对比，塘上线CVT将5次谐波电压放大约2.0倍左右，参见图7。
由校准结果推算塘厦变220kV***5次谐波运行水平如下：
根据塘厦变塘豸线和塘上线空载工况下的谐波阻抗和谐波电流，估算出塘厦变电站CVT 5次谐波电压(电压信号取自塘莲Ⅰ路的CVT二次侧)测试放大 2倍左右。考虑实测的塘厦变220kV母线5次谐波电压含有率95％概率大值为 3.41％，则可估算出塘厦变220kV母线5次谐波电压含有率95％概率大值约为 1.7％。
塘厦变的测试的220kV母线5次谐波电压含有率明显高于110kV母线和 10kV母线的5次谐波电压含有率，如图8(a)、图8(b)和图8(c)所示，其为塘厦变同步测试三绕组变压器高、中、低压侧5次谐波含有率水平。根据谐波传递的规律，当220kV母线5次谐波电压含有率减小50％时(电压放大2倍)，基本满足谐波电压从220kV母线往中低压传递的规律。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
Claims (5)
1.一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，其特征在于，根据空载线路或线路某段时间内有空载状态时，测量该线路的5次谐波电流值和基波无功功率，利用基波无功功率计算线路等效阻抗，根据测量的5次谐波电流值计算母线的5次谐波电压含有率，并将其与通过CVT测量得到的5次谐波电压含有率进行对比，根据对比结果校正5次谐波电压。
2.如权利要求1所述的一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，其特征在于，所述线路等效阻抗为
U为线路线电压；QC为测量的基波无功功率。
3.如权利要求1所述的一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，其特征在于，根据测量的谐波电流值计算母线的5次谐波电压含有率，计算公式如下：
其中，I5为测量的5次谐波电流；U1为测量的基波电压；XCL为线路线路等效阻抗。
4.如权利要求1所述的一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，其特征在于，将计算母线的5次谐波电压含有率与通过CVT测量得到的5次谐波电压含有率进行对比，具体如下：
HRU5,M为测量的5次谐波电压含有率(％)；HRU5,S为计算的的5次谐波电压含有率(％)。
5.如权利要求4所述的一种CVT二次侧谐波监测异常数据校正方法，其特征在于，所述根据对比结果校正5次谐波电压，具体为将测量的5次谐波电压含有率与计算的5次谐波电压含有率的比值作为5次谐波电压的放大倍数。
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