一种电流谐波统计及告警方法及系统
技术领域
本发明涉及电力电子备技术领域，更具体地，涉及一种电流谐波统计及告警方法及系统。
背景技术
随着电力电网技术的发展，电力电子设备广泛应用于各个领域，给人们的生活带来了很大的方便。其中，在配电网领域中，随着变频技术的发展，由变频设备所产生的高次谐波电流和谐波电压对电网造成了日益严重的谐波污染。
目前已有应用于配电网领域的谐波抑制器、谐波吸收器等设备，如公开号为CN101552471A(公开日：2009-10-07)提出的一种谐波电流吸收器，用于滤除谐波电流信号从而实现减少谐波污染。然而仅配合使用谐波抑制器、谐波吸收器等设备无法判断当前配电网中的谐波大小是否仍然存在谐波污染危害，无法保证配电可靠性。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的无法判断配电网中是否存在谐波污染危害、无法保证配电可靠性的缺陷，提供一种电流谐波统计及告警方法，以及一种电流谐波统计及告警系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种电流谐波统计及告警方法，包括以下步骤：
S1：设置统计周期T，在统计周期T内对配电网输电线路采集电流波形，并计算当前配电网输电线路中A、B、C、N各相线路n次及其以下各次的谐波电流Ih；
S2：根据各相线路n次谐波电流Ih，计算当前周期T内电流总谐波畸变率THDi；
S3：对当前周期T内电流总谐波畸变率THDi按照预设的告警规则进行判断并发出报警；当不满足预设的告警规则时，则不执行告警操作。
优选地，S1步骤中，计算谐波电流Ih的具体步骤如下：
在当前统计周期T内，每T/20时间内取均匀间隔m次谐波电流测量值的平均值作为第h次的谐波电流值Ih，其计算公式如下：
其中，6≤m≤n。
优选地，S2步骤中，计算当前周期T内电流总谐波畸变率THDi的具体步骤如下：
S2.1：计算该统计周期T内的总谐波电流含量IH；其计算公式如下：
S2.2：根据总谐波电流含量IH计算电流总谐波畸变率THDi；其计算公式如下：
其中，I1表示配电网输电线路的基波电流。
优选地，统计周期T设置为1分钟。
优选地，谐波次数n设置为19次。
优选地，S3步骤中，预设的告警规则包括：
(1)谐波高危害告警：当某相电流总谐波畸变率THDi大于或等于预设的第一告警阈值且持续时间超过预设的时间阈值，则发出谐波高危害告警，同时上报该相电流总谐波畸变率THDi、基波电流和2-n次谐波电流；
(2)谐波高危害消失告警：当某相线路处于谐波高危害告警状态下，持续2分钟没有发生电流总谐波畸变率THDi大于或等于预设的第一告警阈值，则发出该相谐波高危害消失告警；
(3)谐波中危害告警：当某相电流总谐波畸变率THDi大于或等于预设的第二告警阈值且持续时间超过预设的时间阈值，则发出谐波中危害告警，同时上报该相电流总谐波畸变率THDi、基波电流和2-n次谐波电流；其中第二告警阈值小于第一告警阈值；
(4)谐波中危害消失告警：当某相线路处于谐波中危害告警状态下，持续2分钟没有发生电流总谐波畸变率THDi大于或等于预设的第二告警阈值，则发出该相谐波中危害消失告警。
优选地，S4步骤中，设定的第一告警阈值为15％～20％，设定的第二告警阈值为5％～10％，设定的时间阈值为5～10分钟。
优选地，S1步骤中，还包括以下步骤：根据所采集的电流波形计算当前配电网输电线路中各相线路的电流值，当存在一相或多相线路电流达到额定电流的20％时，对相应的线路分别执行S2～S3步骤。
本发明还提出了一种电流谐波统计及告警系统，应用于上述任一技术方案提出的电流谐波统计及告警方法，其具体包括数据采集模块、微处理器、告警模块和后台服务器，数据采集模块的输出端与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端与告警模块的输入端连接，告警模块与后台服务器通信连接；其中：数据采集模块与配电网输电线路连接，用于对配电网输电线路中A、B、C、N各相线路进行电流波形采集；微处理器用于根据预设的统计周期T对采集的电流波形进行谐波电流、电流总谐波畸变率的计算，并根于预设的告警规则进行逻辑判断是否向告警模块发出工作信号；告警模块中包括通信芯片，告警模块用于根据接收的工作信号向后台服务器进行数据传输，实现向后台服务器发出告警；后台服务器用于接收告警模块的数据集告警信号并进行显示。
优选地，系统还包括存储模块，存储模块与后台服务器连接；存储模块用于存储从告警模块接收的告警及相应的谐波电流、电流总谐波畸变率数据。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明通过对配电网输电线路中A、B、C、N各相线路19次及以下各次谐波电流，以及计算各相电流总谐波畸变率，实现电流谐波统计功能，并根据预设的告警规则实现告警，用于及时通知维护人员对配电网进行检修维护，有效提高配电可靠性。
附图说明
图1为实施例1的电流谐波统计及告警方法的流程图；
图2为实施例2的电流谐波统计及告警系统的结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
本实施例提出一种电流谐波统计及告警方法，如图1所示，为本实施例的电流谐波统计及告警方法的流程图。
本实施例提出的电流谐波统计及告警方法中，其具体包括如下步骤：
S1：设置统计周期T，在统计周期T内对配电网输电线路采集电流波形，并计算当前配电网输电线路中A、B、C、N各相线路n次及其以下各次的谐波电流Ih。在本实施例中，设置统计周期T为1分钟，设置所需要计算的谐波次数n为19次。
本步骤中，计算谐波电流Ih的具体步骤如下：
在当前统计周期T＝1分钟内，每3秒时间内取均匀间隔m次谐波电流测量值的平均值作为第h次的谐波电流值Ih，其计算公式如下：
本实施例中，m取值为6次。
此外，本实施例中，设定执行条件如下：根据所采集的电流波形计算当前配电网输电线路中各相线路的电流值，当存在一相或多相线路电流达到额定电流的20％时，对相应的线路分别执行下述S2～S3步骤。
S2：根据各相线路n次谐波电流Ih，计算当前周期T内电流总谐波畸变率THDi；其具体步骤如下：
S2.1：计算该统计周期T内的总谐波电流含量IH；其计算公式如下：
S2.2：根据总谐波电流含量IH计算电流总谐波畸变率THDi；其计算公式如下：
其中，I1表示配电网输电线路的基波电流，基波电流通过所采集的电流波形计算得到。
S3：对当前周期T内电流总谐波畸变率THDi按照预设的告警规则进行判断并发出报警；当不满足预设的告警规则时，则不执行告警操作。
本实施例中，预设的告警规则如下：
(1)谐波高危害告警：当某相电流总谐波畸变率THDi大于或等于预设的第一告警阈值且持续时间超过预设的时间阈值，则发出谐波高危害告警，同时上报该相电流总谐波畸变率THDi、基波电流和2-19次谐波电流；本实施例中第一告警阈值设置为15％，时间阈值设置为5分钟；
(2)谐波高危害消失告警：当某相线路处于谐波高危害告警状态下，持续2分钟没有发生电流总谐波畸变率THDi≥15％，则发出该相谐波高危害消失告警；
(3)谐波中危害告警：当某相电流总谐波畸变率THDi大于或等于预设的第二告警阈值且持续时间超过预设的时间阈值，则发出谐波中危害告警，同时上报该相电流总谐波畸变率THDi、基波电流和2-19次谐波电流；本实施例中第二告警阈值设置为5％，时间阈值设置为5分钟；
(4)谐波中危害消失告警：当某相线路处于谐波中危害告警状态下，持续2分钟没有发生电流总谐波畸变率THDi≥5％，则发出该相谐波中危害消失告警。
当某相电流总谐波畸变率THDi<5％时，则表示当前该相线路处于低危害状态，不需要发出告警，不执行告警操作。
本实施例中，通过对配电网输电线路中A、B、C、N各相线路19次及以下各次谐波电流，以及计算各相电流总谐波畸变率，实现电流谐波统计功能，并根据预设的告警规则实现告警，用于及时通知维护人员对配电网进行检修维护，有效提高配电可靠性。
实施例2
本实施例提出一种电流谐波统计及告警系统，应用于实施例1提出的电流谐波统计及告警方法。如图2所示，为本实施例的电流谐波统计及告警系统的结构示意图。
本实施例提出的电流谐波统计及告警系统中，其具体包括数据采集模块1、微处理器2、告警模块3和后台服务器4，数据采集模块1的输出端与微处理器2的输入端连接，微处理器2的输出端与告警模块3的输入端连接，告警模块3与后台服务器4通信连接。
其中，数据采集模块1与配电网输电线路连接，用于对配电网输电线路中A、B、C、N各相线路进行电流波形采集；微处理器2用于根据预设的统计周期T对采集的电流波形进行谐波电流、电流总谐波畸变率的计算，并根于预设的告警规则进行逻辑判断是否向告警模块3发出工作信号；告警模块3中包括通信芯片31，告警模块3用于根据接收的工作信号向后台服务器4进行数据传输，实现向后台服务器4发出告警；后台服务器4用于接收告警模块3的数据集告警信号并进行显示。
进一步地，本实施例中的电流谐波统计及告警系统还包括存储模块5，存储模块5与后台服务器4连接；存储模块5用于存储从告警模块3接收的告警及相应的谐波电流、电流总谐波畸变率数据。配电网维护人员可通过后台服务器4从存储模块5中调取历史告警数据，便于检修工作的开展。
在具体实施过程中，数据采集模块1根据其预设的统计周期对配电网输电线路采集电流波形，然后传输至微处理器2中，微处理器2根据其接收的电流波形，计算当前配电网输电线路中A、B、C、N各相线路19次及其以下各次的谐波电流Ih及基波电流I1，判断是否存在一相或多相线路电流达到额定电流的20％，若是，则对各相线路分别计算其电流总谐波畸变率THDi，并根据预设的告警规则进行判断并发出报警；当不满足预设的告警规则时，则不执行告警操作。具体的，当某相线路的电流总谐波畸变率THDi满足告警规则时，微处理器2向告警模块3发出工作信号，告警模块3将其接收的工作信号向后台服务器4进行数据传输，所传输的数据包括当前该相线路的告警状态、该相电流总谐波畸变率THDi、基波电流和2-19次谐波电流，后台服务器4配合显示器将其所接收的数据进行显示。配电网维护人员可根据后台服务器4显示的告警数据及时对输电线路进行检修维护，从而提高配电可靠性。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
