一种用于配电系统的谐波补偿方法

摘要

本发明公开一种用于配电系统的谐波补偿方法，包括：利用安装在非线性负载附近的电能质量计进行负载谐波电流检测，利用离散滑动傅里叶变换得到PCC电压的基频分量负载电流的谐波分量基频PCC电压幅值MPCC,f(t1)、h次负载谐波电流幅值MLoad,h(t1)、基频PCC电压相角θPCC，f(t1)和h次负载谐波电流相角θLoad,h(t1)；，将PCC电压基频分量和h次负载谐波电流的幅值与相角信息发送到分布式发电机组单元，在分布式发电机组单元处，测量得到电容电压的基频分量和分布式发电机组单元输出电流基频分量并利用这些量计算得到瞬时负载谐波电流ILoad,h；将瞬时负载谐波电流ILoad,h作为参考电流的谐波成分IO,Load_h，采用比例谐振式电流调节器实现谐波补偿。

说明书

技术领域

本发明涉及谐波补偿技术领域，尤其涉及一种用于配电系统的谐波补偿方法。

背景技术

分布式可再生能源越来越多地通过电力电子接口转换器与配电系统互连。由于在后台系 统可用功率远低于额定功率的情况下，接口变换器往往处于空闲状态，利用接口变流器的辅 助服务实现配电系统谐波补偿引起了学术界和工业界的广泛关注。以往利用多功能柴油发电 机组进行谐波补偿的研究可分为以下两个方面：避免谐波补偿与实际发电的冲突；扩展电流 控制带宽，以实现精确的谐波控制。

之前有人提出了一种自适应谐波补偿方法，通过自适应增益对负载电流进行调度，得到 谐波电流参考值。自适应增益由接口转换器的输出功率决定。采用这种方法，可以避免在接 口变换器系统中同时启动谐波补偿和实际供电时的过负荷问题。其次，为了实现谐波电流抑 制的快速响应，在接口变换器系统中还采用了宽带宽电流控制器，如无差拍控制器和滞环控 制器。

需要指出的是，在将多功能柴油发电机组的概念引入实际工程应用之前，必须解决一些 存在的问题。本文讨论了非线性电流测量引起的一个问题。众所周知，商用有源电力滤波器 (APF)必须安装在系统的非线性负载或厂用变压器附近，因此，用于非线性负载测量的CT 二次输出的模拟电流信号可以通过短屏蔽信号线连接到APF控制器。利用这种结构，可以适 当地降低谐波电流测量系统的电磁干扰。然而，由于柴油发电机组安装地点受可再生能源地 理分布的制约，采用柴油发电机组进行非线性负荷谐波补偿的情况并非如此。因此，DG单 元可以远离非线性负载，在这种情况下，将CT模拟输出连接到DG单元控制器以进行精确 的负载电流测量是困难的。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供了一种用于可再生能源远离非线性负 荷时，使用电流互感器和屏蔽双绞线的传统非线性负载电流测量方法的性能会降低，从而降 低谐波补偿的效率。为了解决这一问题，利用PCC电压和分布式发电机组(DG)安装点电 压的基本分量，在分布式发电机组控制器和电能质量(PQ)计之间建立连接，实现非线性负 荷监测。采用这种方法，谐波电流波形可以从电能表精确地发送到具有极低带宽通信系统的DG单元控制器，并且不需要在通信系统的发送端和接收端进行任何时钟同步。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，本发明提供一种用于配电系统的谐波补偿方 法，应用于可再生能源远离非线性负荷的情况下，包括以下步骤：(1)通过安装在非线性负 载旁的电能质量计进行负载谐波电流检测，通过离散滑动傅里叶变换得到PCC电压的基频分 量

较佳的，所述步骤(1)具体包括以下步骤：通过安装在非线性负载旁的电能质量计进行 负载谐波电流检测，通过离散滑动傅里叶变换得到PCC电压的基频分量

较佳的，步骤(2)具体包括以下步骤：通过电能表将所述h次负载谐波电流幅值M

较佳的，步骤(3)具体包括以下步骤：将所述瞬时负载谐波电流I

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：1.与传统方法相比，该发明 采用的方法增加了分布式发电(DG)机组与负荷之间的距离限制；因此，即使是远程安装的 分布式发电(DG)机组单元也可以用来补偿PCC负载谐波；2.谐波信号由数字低带宽通信 系统发送，可以有效地减轻电磁干扰的影响；3.该发明所提出的方案不需要同步PQ表中的 发送方和分布式发电(DG)机组本地控制器中的接收方的时钟。因此，通信系统的成本可以 大大降低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的方法补偿负载谐波电流的系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的PQ计中瞬时谐波电流波形不经调制直接发送到DG单元控 制器的波形图；

图3为本发明实施例提供的滤波电容的电压和PCC相位角相同时的波形图；

图4为本发明实施例提供的角度差为预估PCC和滤波电容电压时的波形图。

具体实施方式

下面结合附图表对本发明一种用分布式发电接口变流器测量的配电系统谐波补偿方法进 行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。

请参见图1、图2、图3及图4，图1为本发明实施例提供的方法补偿负载谐波电流的系 统结构示意图；图2为本发明实施例提供的PQ计中瞬时谐波电流波形不经调制直接发送到 DG单元控制器的波形图；图3为本发明实施例提供的滤波电容的电压和PCC相位角相同时 的波形图；图4为本发明实施例提供的角度差为预估PCC和滤波电容电压时的波形图。如图 1至图4所示，本发明保护一种用分布式发电接口变流器测量的配电系统谐波补偿方法，包 括以下步骤：

步骤1：利用安装在非线性负载附近的电能质量(PQ)计100进行负载谐波电流检测， 利用离散滑动傅里叶变换得到PCC电压的基频分量

其中H

对于稳态非线性负载，负载谐波电流分量在h次的角度与基频PCC电压的角度满足如下 关系：

∠θ

其中d

步骤2：根据步骤(1)中得到的h次负载谐波电流幅值M

其中

基于下述关系式：

PCC电压相角可以通过分布式发电(DG)机组本地控制器200得到如下表达式：

其中X

电能质量(PQ)计100和分布式发电(DG)机组本地控制器200的时钟不需要同步，t

因此来自电能质量(PQ)计100的谐波信号可以在分布式发电(DG)机组本地控制器200 中获取到如下表达式：

求得负载的谐波电流幅值相角和幅值后，瞬时负载谐波电流可以由下式确定：

步骤3：根据步骤(2)中得到的瞬时负载谐波电流I

其中k

本发明并不限于上文描述的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在描述和说明本发 明的技术方案，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。在不脱离本发明宗 旨和权利要求所保护的范围情况下，本领域的普通技术人员在本发明的启示下还可做出很多 形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。