阅读说明：本技术 一种电力谐波检测与治理分析方法及装置 (Power harmonic detection and treatment analysis method and device ) 是由 李华印 李新新 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种电力谐波检测与分析治理的方法和系统。该方法包括：S1.获取谐波检测点处的电压值、电流值、电压总谐波畸变率、电流谐波总畸变率、基波和各次谐波电流畸变率；S2.判断电压总谐波畸变率是否大于标准值,是,则判定为谐波超标；S3.根据步骤S1获取的电流值和各次谐波电流畸变率,计算出检测线路各次谐波电流值：各次谐波电流＝电流畸变率×电流值；S4.根据公共连接点的最小短路容量和基准短路容量,利用电流谐波修正公式得出相应测点的各次谐波电流允许值；S5.各次谐波电流允许值与各次谐波电流值比较,进行电流谐波超标分析。本发明的方法,帮助企业识别谐波并给出有效的治理措施,消除潜在隐患。(The invention discloses a method and a system for detecting, analyzing and governing power harmonic waves. The method comprises the following steps: s1, acquiring a voltage value, a current value, a voltage total harmonic distortion rate, a current harmonic total distortion rate, a fundamental wave and each harmonic current distortion rate at a harmonic detection point; s2, judging whether the total harmonic distortion rate of the voltage is greater than a standard value, if so, judging that the harmonic exceeds the standard; s3, calculating the current value of each subharmonic of the detection line according to the current value and the distortion rate of each subharmonic current obtained in the step S1: each harmonic current is equal to current distortion rate multiplied by current value; s4, obtaining each subharmonic current allowable value of the corresponding measuring point by using a current harmonic correction formula according to the minimum short circuit capacity and the reference short circuit capacity of the common connecting point; s5, comparing the allowed value of each harmonic current with the current value of each harmonic current, and analyzing the overproof of the current harmonic. The method helps enterprises to identify the harmonic waves and give effective treatment measures, and potential hidden dangers are eliminated.)

一种电力谐波检测与治理分析方法及装置

技术领域

本发明属于电力领域，具体涉及一种电力谐波检测与治理分析方法及装置。

背景技术

众所周知谐波的危害小到影响电能使用效率，减少设备使用寿命，大到引起严重的电气火灾，因此对存在潜在谐波的母线进行谐波检测与治理及其重要。现有方案与技术大多侧重于对谐波检测电路系统的设计，致力于精确的测量谐波与减少测量仪的费用。对谐波检测识别后并未进行超标情况的分析，还需要人工进行计算对比分析，然后进行治理方案的设计。

随着社会工业的高速发展与人类生活水平的不断提高，各式各样的电机、整流装置、变频装置、电弧炉等非线性负载以及冲设备接入电力系统，给企业的局域配电网或大电网注入了大量的谐波，谐波降低了用电效率降低、减少了设备使用寿命、严重情况下还可导致电气火灾的发生，给企业生产带来巨大的损失，因此对电力系统谐波进行检测并进行相应的治理十分重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对电力系统电力谐波污染，现有方案与技术大多侧重于对谐波检测电路系统的设计和治理设备电路的设计，即检测仪表与谐波治理装置的设计。对谐波检测识别后并未进行超标情况的分析，还需要人工进行计算对比分析然后进行治理方案的设计。

为了解决上述技术问题，本发明的电力谐波检测与分析治理的方法，包括以下步骤：

S1.获取谐波检测点处的电压值、电流值、电压总谐波畸变率、电流谐波总畸变率、基波和各次谐波电流畸变率；

S2.判断电压总谐波畸变率是否大于标准值，是，则判定为谐波超标；

S3.根据步骤S1获取的电流值和各次谐波电流畸变率，计算出检测线路各次谐波电流值：各次谐波电流＝电流畸变率×电流值；

S4.根据公共连接点的最小短路容量和基准短路容量，利用电流谐波修正公式得出相应测点的各次谐波电流允许值；

所述电流谐波修正公式，为：Ih＝Sk1×Ihp/Sk2

其中，Ih为短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，Ihp为第h次谐波电流允许值，Sk1为公共连接点的最小短路容量，Sk2为基准短路容量；

S5.步骤S4的各次谐波电流允许值与步骤S3的各次谐波电流值比较，进行电流谐波超标分析：

当谐波电流值为相应的谐波电流允许值的2倍以上时，判定该次谐波电流值超标严重；当三次以上严重超标时，采用有源滤波装置进行治理；

否则，采用无源滤波装置进行治理。

进一步地，步骤S5中，有源滤波装置的安装容量根据总谐波电流值确定；无源滤波装置中电容电感安装容量组合根据超标严重的谐波电流值确定。

对于380V以下的低压线路，步骤S1中所述电压值为一次电压值，所述电流值为二次电流值。

对于10kV以上的高压线路，步骤S1所述电压为二次电压值，所述电流为二次电流值。

本发明还提供一种电力谐波检测与分析治理的系统，包括：

测量数据获取模块，获取谐波检测点处的电压值、电流值、电压总谐波畸变率、电流谐波总畸变率、基波和各次谐波电流畸变率；

谐波超标判断模块，判断电压总谐波畸变率是否大于标准值，是，则判定为谐波超标；

谐波电流计算模块，根据测量数据获取模块获取的电流值和各次谐波电流畸变率，计算出检测线路各次谐波电流值：各次谐波电流＝电流畸变率×电流值；

谐波电流允许值计算模块，根据公共连接点的最小短路容量和基准短路容量，利用电流谐波修正公式得出相应测点的各次谐波电流允许值；

所述电流谐波修正公式，为：Ih＝Sk1×Ihp/Sk2

其中，Ih为短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，Ihp为第h次谐波电流允许值，Sk1为公共连接点的最小短路容量，Sk2为基准短路容量；

谐波超标分析及治理模块，各次谐波电流允许值与各次谐波电流值比较，进行电流谐波超标分析：

当谐波电流值为相应的谐波电流允许值的2倍以上时，判定该次谐波电流值超标严重；当三次以上严重超标时，采用有源滤波装置进行治理；

否则，采用无源滤波装置进行治理。

对于380V以下的低压线路，所述测量数据获取模块获取一次电压值和二次电流数据。

对于10kV以上的高压线路，所述测量数据获取模块获取二次电压值和二次电流值。

有源滤波装置的安装容量根据总谐波电流值确定；无源滤波装置中电容电感安装容量组合根据超标严重的谐波电流值确定。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述处理器执行上述电力谐波检测与分析治理的方法。

本发明还提供一种电子设备，包括处理器以及存储有执行指令的存储器，当所述处理器执行所述存储器存储的所述执行指令时，所述处理器执行上述电力谐波检测与分析治理的方法。

本发明一种电力谐波检测与治理分析的方法和系统，主要对潜在谐波母线进行谐波检测、然后进行超标情况分析，最后给出治理措施。全自动的实现检测—超标分析—治理措施建议，帮助企业识别谐波并给出有效的治理措施，消除潜在隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电力谐波检测与分析治理的方法流程图。

图2为本发明的电力谐波检测与分析治理的系统示意图。

图3为本发明一实施例中检测点位置示意图。

图4为本发明一实施例中谐波电压与谐波电流总畸变率曲线。

图5为本发明一实施例中1#熔铸炉1#感应体各次电流谐波测试值与允许值对比曲线图。

图6为本发明实施例提供的一装置示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1所示，本发明的电力谐波检测与分析治理的方法，包括以下步骤：

S1.获取谐波检测点处的电压值(对于380V以下的低压线路，获取一次电压值；对于10kV以上的高压线路，获取二次电压值)、电流值(二次电流值)、电压总谐波畸变率、电流谐波总畸变率、基波和各次谐波电流畸变率；

S2.判断电压总谐波畸变率是否大于标准值，是，则判定为谐波超标；

S3.根据步骤S1获取的电流值和各次谐波电流畸变率，计算出检测线路各次谐波电流值：各次谐波电流＝电流畸变率×电流值；

S4.根据公共连接点的最小短路容量和基准短路容量，利用电流谐波修正公式得出相应测点的各次谐波电流允许值；

所述电流谐波修正公式，为：Ih＝Sk1×Ihp/Sk2

其中，Ih为短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，Ihp为第h次谐波电流允许值，Sk1为公共连接点的最小短路容量，Sk2为基准短路容量；

S5.步骤S4的各次谐波电流允许值与步骤S3的各次谐波电流值比较，进行电流谐波超标分析：

当谐波电流值为相应的谐波电流允许值的2倍以上时，判定该次谐波电流值超标严重；当三次以上严重超标时，采用有源滤波装置进行治理；

否则，采用无源滤波装置进行治理。

即，有源滤波装置的安装容量根据总谐波电流(THDi(A))值确定；无源滤波装置中电容电感安装容量组合由超标严重的某几次谐波电流值(3种及以内，例如仅3、5次谐波超标严重)确定。当多次谐波(大于3时，例如3、 5、7、9次及以上次谐波)均超标严重时，采用有源滤波装置进行治理。

结合图2所示，本发明还提供一种电力谐波检测与分析治理的系统，其包括：

测量数据获取模块10，获取谐波检测点处的电压值、电流值、电压总谐波畸变率、电流谐波总畸变率、基波和各次谐波电流畸变率。对于低压线路(380V 及以下)，电压采样取一次电压，电流采样取二次电流；对于高压线路(10kV 及以上)，电压采样取二次电压，电流采样取二次电流。采样模块中电压、电流互感器变比及接线形式等的设置按照实际测点情况设置。

谐波超标判断模块20，判断电压总谐波畸变率是否大于标准值，是，则判定为谐波超标。

谐波电流计算模块30，根据测量数据获取模块获取的电流值和各次谐波电流畸变率，计算出检测线路各次谐波电流值：各次谐波电流＝电流畸变率×电流值。

谐波电流允许值计算模块40，根据公共连接点的最小短路容量和基准短路容量，利用电流谐波修正公式得出相应测点的各次谐波电流允许值；

所述电流谐波修正公式，为：Ih＝Sk1×Ihp/Sk2

其中，Ih为短路容量为Sk1时的第h次谐波电流允许值，Ihp为第h次谐波电流允许值，Sk1为公共连接点的最小短路容量，Sk2为基准短路容量。

需要预置入不同电压等级下的电压谐波标准、基准短路容量下的电流谐波允许值、能够输入检测点的短路容量，以便于利用电流谐波修正公式得出相应测点的电流谐波允许值。不同电压等级下的电压谐波标准，指国家标准 GB/T14549－93《电能质量公用电网谐波》中对不同电压等级下对电压谐波限值的规定，如下表1所示：

表1公用电网谐波电压(相电压)限值

所述标准短路容量下的电流谐波允许值，指国家标准GB/T14549－93《电能质量公用电网谐波》中对不同电压等级、不同基准短路容量下对电流谐波允许值的规定，如下表2、表3所示。

表2注入公共连接点的谐波电流允许值-1

表3注入公共连接点的谐波电流允许值-2

电流谐波修正公式，为：I_h＝S_k1×I_hp/S_k2

其中，I_h为短路容量为S_k1时的第h次谐波电流允许值，I_hp为第h次谐波电流允许值，S_k1为公共连接点的最小短路容量，S_k2为基准短路容量。

检测点处的谐波电流允许值需要需要根据公共连接点的最小短路容量与GB/T14549－93《电能质量公用电网谐波》中注入公共连接点的谐波电流允许值及修正公式进行修正，得出检测点处的各次谐波电流允许值。

谐波超标分析及治理模块50，各次谐波电流允许值(谐波标准值)与各次谐波电流值(实际测量值)比较，进行电流谐波超标分析：

当谐波电流值为相应的谐波电流允许值的2倍以上时，判定该次谐波电流值超标严重；当三次以上严重超标时，采用有源滤波装置进行治理；

否则，采用无源滤波装置进行治理。

以下以一具体实施例对本发明进行进一步说明：

某企业的锌熔铸炉为一中频炉，通过对三相工频交流电进行整流逆变，以获取单相的非工频交流电，整流及逆变过程采用的可控硅等开关元件带来了大量的谐波。锌熔铸炉运行时曾发生过2次跳闸断电事故，怀疑由谐波引起。因此对该熔铸炉谐波进行检测。

测量数据获取模块10，进行电压电流采样：对谐波检测点处的电压、电流进行采样。检测对象为1#锌熔铸炉，测试点为1#感应体的380V进线开关柜 (10/0.4kV变压器出线，整流器进线侧)，测试时熔铸炉正常运行。检测点位置如图3所示。检测点位低压线路(380V及以下)，电压取一次电压，电流取二次电流，采样模块中电压变比1，电流变比120，接线形式星型接线。

谐波电流计算模块30：根据采集的电压电流信号，检测计算出所测线路谐波电压及谐波电流实际情况。测量数据获取模块，测量电压、电流总谐波畸变率波形如图4所示。

从中可以看出，谐波值波动频繁时，可能为电炉负荷调整时刻，整体而言，总谐波电压畸变率THD-u在13％左右，总谐波电流畸变率THD-i在33％左右。

各次电流谐波值如表4所示，分析到第25次电流谐波。

表4 1#熔铸炉1#感应体各次电流谐波测试值表(单位：A)

谐波电流允许值计算模块40：谐波超标分析模块中需要预置入不同电压等级下的电压谐波标准、基准短路容量下的电流谐波允许值、能够输入检测点的短路容量，以便于利用电流谐波修正公式得出相应测点的电流谐波允许值。将谐波标准值与实际测量值进行比较，进行谐波超标分析。

根据GB/T14549－93《电能质量公用电网谐波》中，380V电压等级下的总谐波畸变率应不超过5％，而所测总谐波电压畸变率THD-u在13％左右，严重超标。

谐波电流的判断分析需根据GB/T14549－93《电能质量公用电网谐波》国家标准中380V电压等级10MVA基准短路容量对应的注入公共连接点的谐波电流允许值、测量点的短路容量、修正公式，计算符合实际现场情况的谐波电流允许值，再与实际测量值进行比较，从而判断谐波电流现状，数据计算结果如表5、图4所示。

表5 1#熔铸炉1#感应体谐波电流及其允许值表(单位：A)

从表5或图5中可以看出，奇次谐波3～25次几乎都超标，尤以3次、5 次、7次最严重。

谐波超标分析及治理模块50：根据谐波超标分析模块对超标结果的分析，给出谐波治理的装置配置方案建议，可为无源滤波方案，也可为有源滤波方案，根据具体情况确定。

从谐波超标分析模块对超标结果的分析中可以看到，1#熔铸炉1#感应体电压谐波严重超标，电流谐波中奇次谐波3～25次几乎都超标，尤以3次、5次、 7次最严重。由于多次奇数谐波均超标，想要完全滤除谐波电流，必需配置有源滤波方案，根据测试出的THDi(A)为525A，有源滤波装置配置建议如下表6所示。

表6谐波治理配置设备参数表

图6是本发明实施例提供的一种电力谐波检测与分析治理的方法的装置的结构示意图。在硬件层面，该服务器包括处理器701以及存储有执行指令的存储器702，可选地还包括内部总线703及网络接口704。其中，存储器702可能包含内存7021，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器7022(non-volatilememory)，例如至少1个磁盘存储器等；处理器701、网络接口704和存储器702可以通过内部总线703 相互连接，该内部总线703可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准) 总线或EISA(Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等；所述内部总线703可以分为地址总线、数据总线、控制总线等，为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。当然，该服务器还可能包括其他业务所需要的硬件。当处理器701执行存储器702存储的执行指令时，处理器701执行本发明任意一个实施例中所述的方法，并至少用于执行：在一种可能实现的方式中，处理器从非易失性存储器中读取对应的执行指令到内存中然后运行，也可从其它设备上获取相应的执行指令，以在逻辑层面上形成电力谐波检测与分析治理的方法的装置。处理器执行存储器所存放的执行指令，以通过执行的执行指令实现本发明任一实施例中提供的电力谐波检测与分析治理的方法。

处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括执行指令，当电子设备的处理器执行所述执行指令时，所述电子设备执行本发明任意一个实施例中提供的方法。该电子设备具体可以是如图6电力谐波检测与分析治理的方法的装置备所示；执行指令获取微电网的优化交易方案的方法是所对应计算机程序。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或软件和硬件相结合的形式。

本发明中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。