不对称负载下正序基波有功电流的提取算法

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非线性电力系统中对称分量法的应用

非线性电力系统中对称分量法的应用邹文学;庞兵;陈庆国【摘要】The 3-phase non-sinusoidal asymmetrical source voltage and 3-line unbalanced load current that were transformed in Furrier transformation would be analyzed with symmetrical component method in the paper, and then compared with current physical components theory and instantaneous reactive power theory. It is reasonable that the symmetrical component method is best among the theories on the 3-phase 4-line power system. For the asymmetrical source voltage and non-linear load current power system, it cut the system into two linear sub-systems according to it' s direction of active power flow and decomposed the voltage and current with symmetrical component method to obtaine more detailed electrical data. However there are some problems of compensating reactive power in the 3-phase asymmetrical voltage 3-line nonlinear unbalanced load power system.%运用对称分量法原理对经过Furrier变换后的三相不对称,非正弦电压和三相线性不平衡负载电流进行分解,并与其他功率理论方法如电流物理份量法和瞬时无功功率理论对系统的功率现象和定义进行分析和比较.通过比较可见在频域上,对于线性负载系统,应用对称分量法对所有三相四线电压不对称,负载不平衡的线性系统的分解与定义较其他的功率方法更合理.对于三相三线电压不对称,负载为非线性不平衡系统可以先按有功功率潮流方向将系统分拆为2个线性子系统再应用对称分量法分解即可得到最多的电量参数.同时也证明了对该类系统的补偿存在一些难以解决的问题.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2011(015)005【总页数】6页(P83-88)【关键词】对称分量法;电流物理分量法;瞬时无功功率;谐波功率潮流;三相电压不对称【作者】邹文学;庞兵;陈庆国【作者单位】哈尔滨理工大学电,气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学,测控技术与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150080;哈尔滨理工大学电,气与电子工程学院,黑龙江,哈尔滨,150080【正文语种】中文【中图分类】TM761由于大量的非线性电力电子用户的增加使得电网电压波形畸变和三相系统不对称的情况越来越严重。

一种电网电压畸变不对称状态下电流各分量有功成分和无功成分的检

专利名称：一种电网电压畸变不对称状态下电流各分量有功成分和无功成分的检测方法
专利类型：发明专利
发明人：桂宁,胡增见,潘博
申请号：CN201510381794.5
申请日：20150702
公开号：CN105021872A
公开日：
20151104
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种电网电压畸变不对称状态下电流各分量有功成分和无功成分的检测方法，包括以下步骤：通过锁相环提取电压基波的角频率，将电网电压转换至dq坐标系中，并分别计算电网电压负序基波矢量、正序k次谐波矢量、负序k次谐波矢量的初相位；进行dq坐标系旋转，分别使d轴分别与电网电压负序基波矢量、正序k次谐波矢量、负序k次谐波矢量重合；将电流信号分别变换至旋转后的dq坐标系中，利用低通滤波得到直流成分；对各dq坐标系中的d轴和q轴直流成分分别进行反变换，得到相应的有功成分和无功成分。

当电网电压畸变且不对称时，本发明仍能实现对负载电流的负序基波、正序k次谐波、负序k次谐波的有功成分和无功成分的精确提取。

申请人：北京国电通网络技术有限公司,浙江理工大学
地址：100085 北京市海淀区创业中路32号楼32-3-4108-4109
国籍：CN
代理机构：杭州天勤知识产权代理有限公司
代理人：胡红娟
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运用正序等效解决不对称短路电流解析

a相短路接地复合序网
3 正序等效定则的应用
正序等效定则: 是指在简单不对称短路的情况下，短路点电流 (n) x 的正序分量与在短路点f各相中接入附加电抗而发生三相短路时的电流相等。
n) I (fa 1
U fa ( 0 )
(n) j ( x1 x )
(n) x 表示附加电抗，其值
工程上常采用复合序网的方法进行不对称故障的计算。
从复合序网图可见:
I fa1 I fa 2 I fa 0 U fa (0) j ( x1 x2 x0 )
因此短路点的故障相电流为：
I I I I fa fa1 fa2 fao
3U fa (0) j ( x1 x2 x0 )
分解过程
• 对于任何三相不对称相量均可分解为：

F a F a (1) F a ( 2 ) F a ( 0 ) F b F b (1) F b ( 2 ) F b ( 0 ) F c F c (1) F c ( 2 ) F c ( 0 )
Байду номын сангаасF b (1) 、 F c (1) • 正序分量： F a (1) 、
举例：单相接地短路
设系统某处发生a相短路接地，如图所示。
a相短路接地示意图
短路点的边界条件为：
0 U fa I fb I fc 0
U U U 0 U a fa1 fa2 fa0
将电压用正序、负序、零序分量表示为:
a相电流的各序分量为：
I 1 a fa1 1 2 1 a I fa2 3 1 1 I fa0
(n) x
M (n)

不对称三相分量对称分量法求正序负序零序

不对称三相分量对称分量法求正序负序零序以不对称三相分量对称分量法求正序负序零序在三相电力系统中，电能传输和分配的基本方式是通过三相交流电。

在实际的电力系统中，由于各种原因，三相电路中的电压和电流可能会不均衡，即三相电压和电流的幅值和相位有所差异。

为了能够准确地分析和计算电力系统中的电能传输和分配情况，需要将不对称的三相分量转化为对称分量，即正序、负序和零序分量。

正序分量是指三相电压和电流的幅值和相位完全相同的分量。

在理想的对称三相系统中，正序分量是主要的分量，其幅值和相位决定了电能的传输和分配情况。

通过正序分量的分析，可以得到系统中的有功功率、无功功率、功率因数等重要参数。

负序分量是指三相电压和电流的幅值相同，但相位相差120度的分量。

负序分量是由于三相电路中的不对称负载或故障引起的，它会导致电力系统中的无功功率增加，使系统的功率因数下降。

通过对负序分量的分析，可以判断电力系统中是否存在不对称负载或故障，并采取相应的措施进行修复。

零序分量是指三相电压和电流的幅值相等，相位相同的分量。

零序分量是由于电力系统中的地线故障引起的，它会导致电力系统中的电流异常增加，可能引发设备损坏或事故。

通过对零序分量的分析，可以及时发现地线故障，并采取措施进行修复，保证电力系统的安全运行。

对于不对称的三相电路，可以使用对称分量法将其转化为正序、负序和零序分量。

对称分量法基于对称分量的定义，即正序分量的幅值和相位相同，负序分量的幅值相同但相位相差120度，零序分量的幅值和相位相同。

通过对三相电压和电流进行相量分析，可以得到正序、负序和零序分量的幅值和相位。

在实际的电力系统中，对称分量法是一种常用的分析和计算方法。

通过对正序、负序和零序分量的分析，可以得到电力系统中的各种参数，如有功功率、无功功率、功率因数、电流不平衡度等。

这些参数对于电力系统的稳定运行和电能传输的合理分配具有重要意义。

不对称三相电路的对称分量法可以将不对称分量转化为正序、负序和零序分量，通过对这些分量的分析可以得到电力系统中各种重要参数。

三相电压不对称时谐波与基波有功、无功电流的精确检测方法研究

三相电压不对称时谐波与基波有功、无功电流的精确检测方法研究摘要：当三相电压不对称时i p－i q检测法会产生误差，本文对i p－i q检测法在三相电压不对称时存在的误差进行了分析。

之后提出了一种改进的i p－i q检测法，在该检测法中用基于低通滤波的A相正序电压提取单元代替原i p－i q检测法中的锁相环，以提取A相正序电压。

仿真与试验证明在三相电压畸变且不对称时该检测方法仍然能正确地检测出谐波与基波有功、无功电流。

关键词：电力有源滤波器；谐波；无功电流1前言随着我国经济的不断发展，越来越多的非线性、冲击性负载的投入使用，使得电网的谐波污染日益严重。

电网谐波的治理目前主要有LC无源滤波和基于电力电子技术的电力有源滤波器（APF）两种方式。

与LC无源滤波器比较，有源滤波器具有反应速度快，能对变化的无功及电网谐波电流实现连续动态的跟踪补偿，滤波特性不受系统阻抗的影响等优势［1］。

为了获得电力有源滤波器控制电路所需的补偿参考电流指令信号，实时检测非线性负载电流中的谐波分量和基波有功、无功分量是技术关键，其准确性将影响到电力有源滤波器的滤波性能。

目前，应用于有源滤波器中的补偿参考电流检测方法大致有以下几种。

文献［2］提出基于瞬时无功功率理论的p－q法，但该方法只适用于电网电压对称且无畸变情况下谐波电流的检测。

文献［3］提出基于快速傅立叶变换（FFT）的检测方法，该方法延迟时间长，实时性差。

文献［4］提出用小波变换提取基波分量的方法，由于难于构造分频严格、能量集中的小波，其检测精度有待改善［5］。

文献［6］提出自适应电流检测方法，其缺点是动态响应速度慢且不能滤除基波负序电流［7］。

文献［8］提出i p－i q检测法，该方法具有较好的实时性，计算量少，更适合电流的快速检测。

但当三相电压不对称时，该方法对基波有功、无功电流的检测存在误差。

本文在分析i p－i q法检测误差的基础上，提出了一种改进的i p－i q检测法，该方法在电压三相不对称且畸变的情况下仍能正确检测谐波与基波有功、无功电流。

正负序提取在三相电流不平衡治理中的应用

正负序提取在三相电流不平衡治理中的应用王伟岸;雷志方;陈国栋【摘要】分析了不平衡负载下的正负序电流提取问题,建立了三电平脉宽调制整流器数学模型,提出将正负序提取用于对三相电流不平衡进行治理,并论述了三相电流不平衡治理的控制策略.对正负序提取在三相电流不平衡治理中的应用进行了仿真研究,确认治理效果良好.【期刊名称】《上海电气技术》【年(卷),期】2018(011)004【总页数】5页(P36-40)【关键词】电流;正序;负序;提取;不平衡;应用【作者】王伟岸;雷志方;陈国栋【作者单位】上海电气集团股份有限公司输配电分公司上海 200042;上海电气集团股份有限公司输配电分公司上海 200042;上海电气集团股份有限公司输配电分公司上海 200042【正文语种】中文【中图分类】TM7141 研究背景随着经济的发展,现代电力系统配电网中的用电负荷日趋多样化与复杂化,使大量非线性、随机性的负荷对配电网的安全和高质量运行产生不良影响,电能质量中的三相不平衡问题日益突出[1-3]。

三相不平衡问题产生的主要原因是用电负荷不能均匀地分配到每一相上,导致三相电压和电流的不对称,增大配电变压器的损耗,引起保护装置误动作。

使用有源型电力电子装置[4-7],能够补偿因负荷不平衡而产生的无功电流,转移因负荷不平衡而产生的有功电流,从而使流入并网点的三相电流对称,达到治理三相不平衡的目的。

因此,利用三相脉宽调制(PWM)整流器快速、有效地检测出电流中的不平衡分量,再进行补偿,已成为目前研究的热点。

当前,常用的电流正负序分量提取检测方法有1/4周期延时方法和dq旋转静止坐标系下变换加低通滤波器方法,两种方法都存在周期延时较长或受制于低通滤波器延时的问题。

周鹏等[8]提出一种不对称电压检测方法,用于电网电压不对称时的相位检测。

郑婕[9]采用基于时域变换的电流检测算法来提取三相不平衡电流中的负序分量,但这一算法计算较为复杂,存在响应时间较长的问题。

不对称故障的分析计算

2 2

I kc j 3 I ka1 I kb I kb I kc
2018年8月1日星期三

E a1 3 E a1 3 (3) j 3 j j I ka Z1 Z 2 2 Z1 2

当故障点远离发电机时，可认为 Z1 Z 2 （2）复合序网法
2018年8月1日星期三

2.方法二 K点故障边界条件为：
I kb I kc 0 U k a 0
转换为对称分量：
I ka1 I ka 2 I ka0 0 U k a1 U k a 2 U k a 0 0
U ka0 I ka0 Z 0 I ka1 Z 0 U ka2 I ka2 Z 2 I ka1 Z 2 U ka1 (U ka2 U ka0 ) I ka1 ( Z 2 Z 0 ) E a1 I ka1 Z1
2018年8月1日星期三
转换为对称分量：

I ka 0 0, I ka1 I ka 2 U ka1 U ka 2 I ka1 Z f

I ka1 I ka 2

E a1 Z1 Z 2 Z f

U ka 2 I ka 2 Z 2 I ka1 Z 2 U ka1 U ka 2 I ka1 Z f I ka1 ( Z 2 Z f )
2018年8月1日星期三
(五) 两相短路的基本特点：

第十章不对称故障的分析和计算

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2
U
a 2
n2
X0∑
图
f0
I a
0
U
a 0
n0 复合序网图
电力系统应用
第十章不对称故障的分析和计算
短路相短路电流的绝对值为:
3 E I 3 I a 1 X X X 1 2 0
电力系统应用
第十章不对称故障的分析和计算
X 1∑
f1
X 2∑
f2
E
I a 1
X 0∑
U a 1
n1 f0
I a 2
U a 2
n2
I a 0
图4-41
U a 0
n0
两相短路时的复合序网图
由复合序网可直接解得：
E Ia1 Ia2 j(X1 X2) U jI X U a1 a2 a1 2
j0.0454
f1
l
f 1.1∠0°
(a)
n1 (b)
j0.051
j0.042
j0.0454
f2
j0.042
j0.159
f0
n2 (c) (d)
n0
图4-38 例题4-7附图 (a)原理接线；（b）正序网络；（c）负序网络；（d）零序网络
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U 0 ,LANZHOU I 0 a 0 a 0 RESOURCES&ENVIRONMENT VOC-TECH COLLEGE

电力系统应用

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ＰＥＮＧＪｉｎ— ｊｉｅ，ＦＡＮＸｉａｏ—ｐｉｎｇ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００７５，Ｃｈｉｎａ；
２．ＨｕｎａｎＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＡｄｖａｎｃｅｄＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）
摘要：研究正序基波有功电流的正确提取问题，为对电网谐波电流进行快速检测，保证电力系统的安全性，首先利用对称分量方法提取负载电流的正序分量；然后定义两个虚拟电压，利用两个虚拟电压提取正序负载电流的辅助有功分量；将得到的负载电流正序辅助有功分量经过一个低通滤波器，获得负载电流的正序基波辅助有功分量；最后经过一些公式变换提取出负载电流的正序基波有功分量。进行仿真的结果表明，改进算法在系统负载不平衡状态下仍可以准确检测出负载电流中的正序基波有功电流。关键词：谐波抑制；无功补偿；电流检测；正序基波有功电流
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ａｄｅｔｅｃｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅｆｕｎｄａｍｅｎｔｌａａｃｔｉｖｅｃｕｒｒｅｎｔｓｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅ —
中图分类号：ＴＭ４８；ＴＭ７６文献标识码：Ｂ
ＤｅｔｅｃｔｉｎｇＭｅｔｈｏｄｏｆＰｏｓｉｔｉｖｅＳｅｑｕｅｎｃｅＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌ
ＡｃｔｉｖｅＣｕｒｒｅｎｔｕｎｄｅｒＵｎｂａｌａｎｃｅＬｏａｄｓ
第３Ｏ卷第６期
文章编号：１００６—９３４８（２０１３）０６— ０１４８— ０４
计
算
机
仿
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
真
２０１３年６月
不对称负载下正序基波有功电流的提取算法
彭劲杰，樊晓平
（中南大学信息科学与工程学院，湖南长沙４１００８３）
ｑｕｅｎｃｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｓｗｅｒｅｉｆｒｓｔｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｓｙｍｍｅｔｉｒｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｎｔｗｏｉｎｖｅｎｔｅｄｖｏｌｔａｇｅｓｗｅｒｅｄｅｉｆｎｅｄ．Ｔｈｅａｓｓｉｓｔｉｎｇａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｗｏｉｎｖｅｎｔｅｄｖｏｈａｇｅｓ．Ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅｆｕｎｄａｍｅｎｔ￣ａｓｓｉｓｔｉｎｇａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｌｏａｄｃｕｒｒｅｎｔｓｗｅｒｅｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅａｓｓｉｓｔｉｎｇａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｇｏｉｎｇｔｈｒｏｕｇｈａｌｏｗ —ｐａｓｓｉｆｌｔｅｒ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅｑｕｅｎｃｅｆｕｎｄａｍｅｎｔｌａａｃｔｉｖｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｌｏａｄｃｕｒｅｎｔｓｗｅｒｅｅｘｔｒａｃｔｅｄｂｙｓｏｍｅｔｒａｎｓｆｏｍｉｒｎｇｅｑｕａｔｉｏｎｓ．ＴｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｅｘｐｅｉｒｍｅｎｔｗａｓｃａｒｉｅｒｄｏｕｔｕｓｉｎｇＭａｔｌｂ．Ｔａｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｘｔｒａｃｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｖｅｓｅ —