一種電力諧波自適應(yīng)濾波器及其自適應(yīng)濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置及其自適應(yīng)濾波方法，其自適應(yīng)濾波裝置的組成是：電流傳感器(1)、電壓跟隨器(2)、放大器(3)、抗混疊濾波器(4)、數(shù)據(jù)采集卡(5)、中央處理單元(6)、繼電器組(8)、調(diào)諧濾波器組(9)依次相連；中央處理單元(6)還和高速存儲(chǔ)器(7)相連。該濾波器能根據(jù)電力系統(tǒng)中諧波頻譜的實(shí)時(shí)變化，投切調(diào)諧濾波器組中相應(yīng)的調(diào)諧濾波器，在有效濾除電力系統(tǒng)中的諧波，確保濾波效果的同時(shí)，提高電力系統(tǒng)的電能的傳輸效率，減少電能損失。
【專利說明】一種電力諧波自適應(yīng)濾波器及其自適應(yīng)濾波方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力行業(yè)中諧波治理技術(shù)，尤其涉及一種電力諧波自適應(yīng)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著越來越多的非線性設(shè)備的投入使用，會(huì)在電力系統(tǒng)中產(chǎn)生大量的3、5、7、9、11等奇次諧波，這些諧波使電能的傳輸和利用的效率降低，使電氣設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。而這些諧波的頻率如與電力系統(tǒng)的諧振頻率相同，則可引發(fā)電力系統(tǒng)的諧振，使諧波含量放大，引起諧波的嚴(yán)重畸變，嚴(yán)重惡化電力系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境。
[0003]諧波治理的主要方法是加裝濾波器，過濾掉電力系統(tǒng)中大量的3、5、7、9、11等奇次及高次諧波，以減少諧波危害。由于電力系統(tǒng)中非線性設(shè)備的投入運(yùn)行狀態(tài)隨時(shí)發(fā)生變化，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中諧波頻譜也隨時(shí)變化，固定的濾波器組對(duì)各次諧波均進(jìn)行濾波，當(dāng)電力系統(tǒng)中沒有某次諧波時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的基波損耗，減低電能的傳輸效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的第一目的是提出一種電力諧波自適應(yīng)濾波器，該濾波器能根據(jù)電力系統(tǒng)中諧波頻譜的實(shí)時(shí)變化，投切調(diào)諧濾波器組中相應(yīng)的調(diào)諧濾波器，在有效濾除電力系統(tǒng)中的諧波，確保濾波效果的同時(shí)，提高電力系統(tǒng)的電能的傳輸效率，減少電能損失。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案為:一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置，其組成是:電流傳感器、電壓跟隨器、放大器、抗混疊濾波器、數(shù)據(jù)采集卡、中央處理單元、繼電器組、調(diào)諧濾波器組依次相連；中央處理單元還和高速存儲(chǔ)器相連。
[0006]進(jìn)一步，本發(fā)明的所述的一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置，其特征在于:所述的調(diào)諧濾波器組由3次單調(diào)諧濾波器、5次單調(diào)諧濾波器、7次單調(diào)諧濾波器和高通濾波器組成；繼電器組由繼電器一、繼電器二、繼電器三和繼電器四構(gòu)成；繼電器組與調(diào)諧濾波器組相連的具體結(jié)構(gòu)是，繼電器一、繼電器二、繼電器三和繼電器四分別與3次單調(diào)諧濾波器、5次單調(diào)諧濾波器、7次單調(diào)諧濾波器和高通濾波器串接。
[0007]本發(fā)明的第二目的是提供一種使用上述的電力諧波自適應(yīng)濾波器對(duì)電力諧波進(jìn)行自適應(yīng)濾波的方法，該方法能簡(jiǎn)單、有效地濾除電力系統(tǒng)中的諧波，在確保濾波效果的同時(shí)，提高電力系統(tǒng)的電能的傳輸效率，減少電能損失。
[0008]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)其第二個(gè)目的所采用的技術(shù)方案是，一種使用上述的電力諧波自適應(yīng)濾波器對(duì)電力諧波進(jìn)行自適應(yīng)濾波的方法，其操作是:
[0009]a、安裝及初始化:將電流傳感器安裝于電力系統(tǒng)二次側(cè)，調(diào)諧濾波器組并聯(lián)于電力系統(tǒng)一次側(cè)，繼電器組中的所有繼電器斷開；
[0010]b、電流數(shù)據(jù)采集及分析:電流傳感器與將采集到的電力系統(tǒng)二次側(cè)的電流信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器進(jìn)行阻抗匹配、放大器放大、抗混疊濾波器抗混疊濾波后，由數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行A/D變換后得到電力系統(tǒng)的電流數(shù)值信號(hào)，電流數(shù)值信號(hào)再由中央處理單元進(jìn)行傅里葉變換得到電流的頻率一幅值譜，中央處理單元在傅里葉變換時(shí)通過高速存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存；
[0011]C、自適應(yīng)濾波:中央處理單元從當(dāng)前電流的頻率一幅值譜中分別提取出3次諧波、5次諧波、7次諧波、9次以上的高次諧波的幅值，并與設(shè)定的對(duì)應(yīng)次諧波的閾值進(jìn)行比較；如提取出的諧波幅值有超過其閾值的，則中央處理單元控制繼電器組中對(duì)應(yīng)的繼電器閉合，使調(diào)諧濾波器組中對(duì)應(yīng)的單調(diào)諧濾波器投切，濾除電力系統(tǒng)一次側(cè)中對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013]通過電流傳感器采集電力系統(tǒng)電流信號(hào)并經(jīng)阻抗匹配、放大、抗混疊濾波、A/D變換后再由中央處理單元進(jìn)行傅里葉變換得到電流的頻率一幅值譜，進(jìn)而找出超過閾值的諧波次數(shù)、并投切相應(yīng)的單調(diào)諧濾波器。有效的濾除電力系統(tǒng)中的諧波，確保了濾波效果。而對(duì)低于閾值的對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波，則相應(yīng)的單調(diào)諧濾波器不投切，不會(huì)造成相應(yīng)的基波損耗，從而提高電力系統(tǒng)的電能的傳輸效率，減少電能損失。
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的自適應(yīng)濾波裝置的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例
[0017]圖1示出，一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置，其組成是:電流傳感器1、電壓跟隨器2、放大器3、抗混疊濾波器4、數(shù)據(jù)采集卡5、中央處理單元6、繼電器組8、調(diào)諧濾波器組9依次相連；中央處理單元6還和高速存儲(chǔ)器7相連。
[0018]本例的的一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置，其特征在于:所述的調(diào)諧濾波器組9由3次單調(diào)諧濾波器9a、5次單調(diào)諧濾波器9b、7次單調(diào)諧濾波器9c和高通濾波器9d組成；繼電器組8由繼電器一 8a、繼電器二 8b、繼電器三8c和繼電器四8d構(gòu)成；繼電器組8與調(diào)諧濾波器組9相連的具體結(jié)構(gòu)是，繼電器一 8a、繼電器二 Sb、繼電器三Sc和繼電器四8d分別與3次單調(diào)諧濾波器9a、5次單調(diào)諧濾波器9b、7次單調(diào)諧濾波器9c和高通濾波器9d串接。
[0019]使用本例的電力諧波自適應(yīng)濾波器對(duì)電力諧波進(jìn)行自適應(yīng)濾波的方法，其操作是:
[0020]a、安裝及初始化:將電流傳感器I安裝于電力系統(tǒng)二次側(cè)，調(diào)諧濾波器組9并聯(lián)于電力系統(tǒng)一次側(cè)，繼電器組8中的所有繼電器斷開；
[0021]b、電流數(shù)據(jù)采集及分析:電流傳感器I與將采集到的電力系統(tǒng)二次側(cè)的電流信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器2進(jìn)行阻抗匹配、放大器3放大、抗混疊濾波器4抗混疊濾波后，由數(shù)據(jù)采集卡5進(jìn)行A/D變換后得到電力系統(tǒng)的電流數(shù)值信號(hào)，電流數(shù)值信號(hào)再由中央處理單元6進(jìn)行傅里葉變換得到電流的頻率一幅值譜，中央處理單元6在傅里葉變換時(shí)通過高速存儲(chǔ)器7進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存；
[0022]C、自適應(yīng)濾波:中央處理單元6從當(dāng)前電流的頻率一幅值譜中分別提取出3次諧波、5次諧波、7次諧波、9次以上的高次諧波的幅值，并與設(shè)定的對(duì)應(yīng)次諧波的閾值進(jìn)行比較；如提取出的諧波幅值有超過其閾值的，則中央處理單元6控制繼電器組8中對(duì)應(yīng)的繼電器閉合，使調(diào)諧濾波器組9中對(duì)應(yīng)的單調(diào)諧濾波器投切，濾除電力系統(tǒng)一次側(cè)中對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波。
[0023]如，當(dāng)前電流的3次、5次、9次以上的高次諧波的幅值分別大于設(shè)定的3次、5次、9次以上的高次諧波的閾值；則中央處理單元6控制繼電器組8中對(duì)應(yīng)的繼電器一 8a、繼電器二 Sb和繼電器四8d三個(gè)繼電器閉合，使調(diào)諧濾波器組9中對(duì)應(yīng)次的3次單調(diào)諧濾波器9a、5次單調(diào)諧濾波器9b和高通濾波器9d投切，濾除電力系統(tǒng)一次側(cè)中3次、5次、9次以上的高次諧波。而由于7次諧波幅值小于設(shè)定的7次諧波閾值，與7次單調(diào)諧濾波器9b對(duì)應(yīng)的繼電器三8c保持?jǐn)嚅_，7次單調(diào)諧濾波器9c不予投切使用。
[0024]本發(fā)明的自適應(yīng)濾波的方法中，各次諧波的閾值可以依據(jù)國標(biāo)《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》(GB/T14549 — 93)或國際電工委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)《IEEE Recommended Practices andRequirements for Harmonic Control in Electrical Power Systems》(IEEE Std519-1992)確定。
【權(quán)利要求】
1.一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置，其組成是:電流傳感器(I)、電壓跟隨器(2)、放大器(3)、抗混疊濾波器(4)、數(shù)據(jù)采集卡(5)、中央處理單元(6)、繼電器組(8)、調(diào)諧濾波器組(9)依次相連；中央處理單元(6)還和高速存儲(chǔ)器(7)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力諧波自適應(yīng)濾波裝置，其特征在于:所述的調(diào)諧濾波器組(9)由3次單調(diào)諧濾波器(9a)、5次單調(diào)諧濾波器(9b)、7次單調(diào)諧濾波器(9c)和高通濾波器(9d)組成；繼電器組⑶由繼電器一(8 a)、繼電器二(Sb)、繼電器三(Sc)和繼電器四(8d)構(gòu)成；繼電器組(8)與調(diào)諧濾波器組(9)相連的具體結(jié)構(gòu)是，繼電器一(8a)、繼電器二(Sb)、繼電器三(Sc)和繼電器四(8d)分別與3次單調(diào)諧濾波器(9a)、5次單調(diào)諧濾波器(％)、7次單調(diào)諧濾波器(9c)和高通濾波器(9d)串接。
3.一種使用權(quán)利要求1所述的電力諧波自適應(yīng)濾波器對(duì)電力諧波進(jìn)行自適應(yīng)濾波的方法，其操作是: a、安裝及初始化:將電流傳感器(I)安裝于電力系統(tǒng)二次側(cè)，調(diào)諧濾波器組(9)并聯(lián)于電力系統(tǒng)一次側(cè)，繼電器組(8)中的所有繼電器斷開； b、電流數(shù)據(jù)采集及分析:電流傳感器(I)與將采集到的電力系統(tǒng)二次側(cè)的電流信號(hào)經(jīng)電壓跟隨器(2)進(jìn)行阻抗匹配、放大器(3)放大、抗混疊濾波器(4)抗混疊濾波后，由數(shù)據(jù)采集卡(5)進(jìn)行A/D變換后得到電力系統(tǒng)的電流數(shù)值信號(hào)，電流數(shù)值信號(hào)再由中央處理單元(6)進(jìn)行傅里葉變換得到電流的頻率一幅值譜，中央處理單元(6)在傅里葉變換時(shí)通過高速存儲(chǔ)器(7)進(jìn)行數(shù)據(jù)緩存； C、自適應(yīng)濾波:中央處理單元(6)從當(dāng)前電流的頻率一幅值譜中分別提取出3次諧波、5次諧波、7次諧波、9次以上的高次諧波的幅值，并與設(shè)定的對(duì)應(yīng)次諧波的閾值進(jìn)行比較；如提取出的諧波幅值有超過其閾值的，則中央處理單元(6)控制繼電器組(8)中對(duì)應(yīng)的繼電器閉合，使調(diào)諧濾波器組(9)中對(duì)應(yīng)的單調(diào)諧濾波器投切，濾除電力系統(tǒng)一次側(cè)中對(duì)應(yīng)次數(shù)的諧波。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK104037770SQ201410317123
【公開日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月4日
【發(fā)明者】何正友, 林圣 , 張揚(yáng)帆, 胡海濤 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)