[发明专利]一种基于CVT频率响应特性的谐波电压相量重构方法

说明书

本发明公开一种基于CVT频率响应特性的谐波电压相量重构方法，包括以下步骤：1)确定电力网络量测节点，并利用CVT采集量测节点初始电压时域数据u(t)；2)对初始电压时域数据u(t)进行处理，转换得到初始电压频域数据；3)计算用于表征CVT频率响应特性的幅值重构因子和相位重构因子；4)利用幅值和相位重构因子修正初始电压频域数据，计算得到量测节点谐波电压相量。本发明针对CVT提出一种基于CVT频率响应特性的谐波电压相量重构方法，提高了量测谐波电压信号精度，克服了CVT不能用于谐波量测但同步相量测量装置PMU主要从CVT获得系统的谐波电压水平的矛盾，为PMU提供重构后的谐波相量，支撑电力系统谐波监管和治理。

技术领域

本发明涉及电力系统谐波电压量测领域，具体是一种基于CVT频率响应特性的谐波电压相量重构方法。

背景技术

随着大量新能源和高比例电力电子装备的应用，电力系统谐波污染问题日益严峻，呈现强随机性和时变性，易增大电力设备损耗、导致继电保护舞动、恶化电能质量和诱发宽频振荡等重大安全问题。为了确保设备正常安全以及保证电力系统的安全稳定运行，亟需开展精准的谐波量测和状态识别，明确谐波源的分布和状态，为电力系统谐波治理提供支撑。

电容式电压互感器(capacitive voltage transformer，CVT)广泛应用于35kV及以上电力系统并为计量、保护和控制装置提供按比例缩小的电压信号。受内部储能元件和非线性元件的影响，CVT只在工频正弦稳态的条件下准确度高，而在其他频率下，系统谐波分量会按不同比例衰减，ABB研究证明其传输误差会随着频率的改变而表现出复杂的特性，从而导致量测结果出现较大误差。因此，国家标准GB/T14549《电能质量公用电网谐波》和IEC 60044-5都明确规定：CVT不能用于谐波测量。可见，直接利用CVT获取的谐波频段的监测信号，会使电网的实际谐波含量无法真实、准确地反映，无法满足电力系统谐波监测和分析的要求，因此需对CVT量测所得的二次侧谐波电压信号进行重构，为电力系统的谐波治理等相关研究提供可靠数据源。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CVT频率响应特性的谐波电压相量重构方法，包括以下步骤：

1)确定电力网络量测节点，并利用CVT采集量测节点初始电压时域数据u(t)；

2)对初始电压时域数据u(t)进行处理，转换得到初始电压频域数据；

进一步，对初始电压时域数据u(t)进行处理，转换得到初始电压频域数据的步骤包括：

2.1)对初始电压时域数据u(t)进行傅里叶变换，得到频域上的电压U(h)，即：

式中，t为时间；h为频率；e^-iht为复变函数；表示傅里叶变换操作；

2.2)对频域上的电压U(h)进行处理，得到初始电压频域数据。

所述初始电压频域数据包括初始电压幅值和相位，即：

V_mh＝abs(U(h))   (2)

θ_mh＝angle(U(h))     (3)

式中，V_mh为初始h次谐波电压幅值；θ_mh初始h次谐波电压相位。

3)计算用于表征CVT频率响应特性的幅值重构因子和相位重构因子；

计算用于表征CVT频率响应特性的幅值重构因子和相位重构因子的步骤包括：

3.1)计算CVT端口的归一化入射散射变量a_k和归一化反射散射变量b_k，即：