[发明专利]一种网络化风电场谐波监测系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统自动化、新能源接入与控制领域，具体涉及一种网络化风电场谐波监测系统和方法。

背景技术

随着风电在国内的快速发展，我国风电年新增装机容量及总装机容量已跃居世界前列。由于风电并网大量采用电力电子器件，在运行中会引入大量谐波，对系统电能质量造成影响，严重情况下导致风电场无法运行甚至设备损坏。因此，有必要加强对风电场的谐波检测。

我国风电场普遍装机容量较大，覆盖地域较广，实际运行中，风电场内部各个地方的谐波状况也存在较大差异，电能质量需要综合监测风电场各个部分的谐波状况，包括主变高压侧、35kV馈线、风电机组、无功补偿装置，测点较多，且分散；同时分散式风电的开发造成谐波污染源头靠近风电场，易受外界影响。谐波分布及谐振分散，往往存在局部的谐振(串联谐振、并联谐振)，但是对设备的安全稳定运行影响非常大，会造成设备的过压、过流损坏，需要全局的监测。

现有的谐波测试装置的测试主要集中在风电场并网点处，一般使用专门测试谐波用的谐波分析仪和频谱分析仪，属于针对性的测试，即发现风电场并网点的谐波值超标，出现问题，再用谐波测试装置进行测试，但谐波的情况与电网的运行方式有很大关系，有可能是在特定情况下会出现谐波超标，而在真正去测量时，很难复现这种工况。当风电场规模较大时，风电场内部的风机，集电线路，无功补偿装置等设备之前可能形成谐振而放大谐波，造成某些设备损坏，但风电场并网点的谐波并不会超标。因此传统的谐波监测手段无法全天候，全方位监视风电场的谐波情况，不利于系统化分析谐波的形成及故障机理，迫切需要一种在线的网络化风电场谐波监测系统。

发明内容

本发明实施例提供一种网络化风电场谐波监测系统和方法，以实现全天候，全方位监视风电场的谐波情况，有利于系统化分析谐波的形成及故障机理。

为达上述目的，本发明提供了一种网络化风电场谐波监测系统，所述系统包括：一个主站和至少一个子站；

所述子站，用于采集监测点电压数据和电流数据，并根据采集的电压数据和电流数据进行谐波计算，将计算出的谐波数据传送至所述主站；

所述主站，用于负责谐波数据的存储、数据统计和分析，执行谐波越限告警。

较佳地，所述主站包括：电源；通讯设备，用于负责与谐波监测系统的子站进行通讯；数据统计、分析和存储设备，用于将子站采集的谐波数据按测量位置、时间、类型进行存储，根据用户指令实现数据的分析统计和查询功能，进行谐波越限告警，生成越限报告；以及人机交互接口，用于实现人机接口。

较佳地，所述数据统计、分析和存储设备可包括：大容量存储单元和处理器。

较佳地，所述子站可以包括：电源；数据采集器，用于实时采集监测点的三相电压数据、三相电流数据并进行储存；数据处理器，用于根据所述数据采集器采集的三相电流数据、三相电压数据进行谐波计算；以及通讯设备，用于负责与主站通讯，进行谐波数据上传。

较佳地，所述数据处理器，可用于根据所述数据采集器采集的三相电流数据、三相电压数据采用傅里叶变换算法进行谐波计算。

较佳地，所述数据采集器可包括：电压互感器，用于对采集到的监测点的三相电压信号进行放大；电流互感器，用于对采集到的监测点的三相电流信号进行放大；前置滤波器，用于对放大后的三相电压信号、三相电流信号中超出频率范围的信号进行滤波；模数转换器，用于对滤波后的三相电压信号、三相电流信号进行模数转换，得到三相电压数据、三相电流数据；缓冲存储器，用于缓存三相电压数据、三相电流数据。

较佳地，当采用多个子站时，所述多个子站的位置是在主变高压侧、35kV馈线、风电机组、无功补偿装置所处的位置。

较佳地，当采用多个子站时，所述主站和所述至少一个子站都布置在监控室内。

较佳地，所述主站和所述至少一个子站之间采用控制器局域网CAN总线进行通讯。

较佳地，所述人机交互接口，具体用于实时显示分析结果，并根据用户需求展示多种数据分析结果，包括监控图、柱形图、曲线、报警指示和报表；其中：所述监控图用于实时显示各监测点谐波情况；所述柱形图用于对比任一个监测点的各次谐波含量、总畸变率；所述曲线图用于以曲线方式展示一个或多个监测点的谐波数据在一段时间内的变化趋势；所述报表是将原始数据或二次处理数据以合适的格式导出后而生成的报表；所述报警指示是用于表征谐波数据越限情况的监测结果，包含谐波越限记录。

另一方面，本发明提供一种网络化风电场谐波监测方法，所述方法包括：