CN1170876A - 高次谐波流出量的评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高次谐波流出量评价装置,该装置无需对各条负载设备干线中产生的高次谐波发生量进行合计,只通过对受电点处测量到的发生量进行校正运算即可对高次谐波的流出量作出评价,该装置包括:设在从电源系统接受电力的受电点处的、测量仪器用变流器和变压器、对应于各个高次谐波次数求出其高次谐波电流和电压的高次谐波次数分析单元、求出高次谐波电流的流入校正成分的高次谐波流入量校正运算单元以及求出真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元。

Description

高次谐波流出量的评价装置
本发明涉及一种能够简便地计算和推定工厂、大楼等电力需求处产生的高次谐波电流的高次谐波流出量的评价装置。
根据日本通产省资源能源厅斤公益事业部于94年9月颁布的“对接受高压或超高压的需求处产生的高次谐波的抑制对策指导”文件，对于比方说接受高次谐波产生设备的等效容量超过50KVA的6.6KV特定电力用户而言，要求其每使用1KW的使用合同上规定的电力，高次谐波的流出量不能超过上述指导文件中针对每一高次谐波次数分别规定的流出电流上限值。
图3是使家用电气设备等工作的工厂、大楼等处的受变电设备的单线接线图，用于说明对高次谐波发生量所进行的评价。
下面，通过图3来说明通过实际测量来对是否超过上述指导文件中所规定的流出电流上限值时的情形。
图3中，参考数字1表示将50Hz、6.6KV的3相电源引入大楼等处的配电室的电力电缆的末端部分，2为断路器，3为主熔断器，4和5为将受电点处的电压及电流传送到测量器件处的测量器件所使用的变压器及变流器。
在图3中，以示例的方式示出了有3个电灯系统、2个动力系统作为馈电线路时的情形。13、23、33、43及53为这些馈电线路各自的分支熔断器，15、25、35、45及55表示各个分支馈电线路的变流器，16、26、36、46及56为向各个的馈电负载群17、27、37、47及57提供电力的电灯用或动力用变压器。
另外，93及95表示设在进相电容设备中的分支熔断器及变流器。113为具有将115和116并入或者脱离6.6KV电路的功能的真空电磁接触器，123、133和143为具有相同功能的真空电磁接触器，124、134、144及125、135、145为相同的串联扼流圈和进相电容。进相电容设备用于通过图中未示出的、公知的自动功率调整装置只以必要的组数并入电路中，从而使受电点处的功率因数基本达到100％。
在对大楼等处的高次谐波发生量进行实际测量时，通常选择产生高次谐波的多个不确定的负载群17、27、37、47和57基本上以最大功率运行的时间带进行诊断。
这种诊断是通过把图中未示出的高次谐波分析仪器连接至各馈电线路的变流器15、25、35、45和55的二次侧电路上，并把得到的数据进行如下面的算式(1)所示的运算来进行的。
|In|＝|In1|+|In2|+…+|In5|    (1)
这里，In为n次高次谐波的总发生量，In1～In5为各个馈电线路各自的n次高次谐波发生量。
此时，各馈电线路中是产生(流出)还是流入n次高次谐波可以通过图中未示出的公知的高次谐波分析器输出的高次谐波电力Pn的符号来判定。如符号为负，则判定为产生(流出)，符号为正，则判定为流入。或者，n次高次谐波电流Inm相对于n次高次谐波相电压Vn的相位角为±90°以上时判定为流出，未满±90°时判定为流入(这里的下标m表示各馈电干线1、2、…5)。
至于进相电容设备115、125、135及145，由于一般是引入高次谐波的直线形电路，在变流器95的二次侧被计量的高次谐波电流在对应于发生电流的(1)式中很少有反映。
但是，在上述的现有高次谐波流出量的评价装置中，因为必须先对各个负载群馈电线路中的每一个进行高次谐波的次数分析，然后在将这些n次高次谐波电流的发生量合计起来，因此，需要与馈电线路的数量相对应的分析仪器，或者将一台分析器拿到各个馈电线路中进行测试，非常麻烦，而且还有要对每个馈电线路进行n次高次谐波电流是发生型还是流入型的判断的问题。
本发明就是为了消除先有技术中的上述问题而作出的，其目的在于提供一种无需对各个负载设备干线中的高次谐波发生量的测量值进行合计，只通过对受电点处测量到的发生量进行校正运算就可以对高次谐波的发生量作出评价的高次谐波流出量评价装置。
为实现上述目的，本发明的高次谐波流出量评价装置为一种对自负载向电源系统流出的高次谐波电流的大小作出评价的高次谐波流出量评价装置，包括：设在从电源系统接受电力的受电点处的、测量负载电流的测量仪器用的变流器和测量负载电压的测量仪器用的变压器；根据上述测量仪器用变流器和测量仪器用变压器输出的电流信号及电压信号对应于各个高次谐波次数求出其高次谐波电流和高次谐波电压的高次谐波次数分析单元；从上述的高次谐波电压和负载的进相电容设备的阻抗求出高次谐波电流的流入校正成分的高次谐波流入量校正运算单元；以及根据上述的高次谐波次数分析单元输出的高次谐波电流和上述高次谐波流入量校正运算单元输出的高次谐波电流的流入校正成分的矢量相减运算求出真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元。
另外，根据本发明的另一发明的高次谐波流出量评价装置为一种为一种对自负载向电源系统流出的高次谐波电流的大小作出评价的高次谐波流出量评价装置，包括：设在从电源系统接受电力的受电点处的、测量负载电流的测量仪器用的变流器和测量负载电压的测量仪器用的变压器；根据上述测量仪器用变流器和测量仪器用变压器输出的电流信号及电压信号求出其高次谐波电流的流出成分的高次谐波次数分析单元；从电源阻抗和负载的进相电容设备的阻抗求出电流分流比的高次谐波发生量校正运算单元；以及根据上述的高次谐波次数分析单元输出的高次谐波电流的流出成分和上述高次谐波发生量校正运算单元输出的电流分流比求出自负载群产生的真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元。
图1是本发明第1实施例中的高次谐波流出量的评价装置的构成图。
图2是本发明第2实施例中的高次谐波流出量的评价装置的构成图。
图3是用于说明现有的评价高次谐波流出量的设备的构成图。
第1实施例
图1是本发明第1实施例中的高次谐波流出量的评价装置的构成图。
图1中，参考数字1～115表示与图3中的现有设备相同的部分，相同的构成中有一部分已省略。其中，1表示将50Hz、6.6KV的3相电源引入大楼等处的配电室的电力电缆的末端部分，2为断路器，3为主熔断器，4和5为将受电点处的电压及电流传送到测量器件处的测量器件用变压器及变流器。另外，13为分支熔断器，16为向馈电负载17提供电力的电灯用或动力用变压器。另外，93表示设在进相电容设备中的分支熔断器，113为具有将进相电容115和串联扼流圈114并入或者脱离6.6KV电路的功能的真空电磁接触器。
200为高次谐波流出量评价装置的第1实施例，其内部构成包括高次谐波次数分析单元201、高次谐波流入量校正运算装置202以及高次谐波发生量评价单元203。
在(比方说)对应于3相3线式电路时，位于大楼等的受电部处的、用于测量该大楼的全部负载电流的测量用变流器5输出的R相和T相的二次侧电流iR、iT2个要素与测量用变压器4输出的二次侧电压VRS、VTS2个要素一起被作为输入信号输入到上述的高次谐波次数分析单元201中。该高次谐波次数分析单元201为众所周知的装置，它根据电流信号i和电压信号V通过频率分析及相位判别的过程判别出高次谐波电流及电压的大小及流入、流出方向。在本实施例1中，进行高次谐波次数分析，对于每个高次谐波次数求出其高次谐波电流及高次谐波电压的矢量信号±In1及Vn。然后，高次谐波电流矢量信号±In1作为高次谐波发生量评价单元203的第1项运算信号矢量输出，高次谐波电压矢量信号Vn则输出到高次谐波流入量校正运算单元202中。这里，In1中的n表示高次谐波的次数，其正负符号表示高次谐波的流入或流出(产生)。
另一方面，自高次谐波次数分析单元201输出的高次谐波电压矢量信号Vn输入到高次谐波流入量校正运算单元202中，并从该高次谐波电压信号Vn和图中未示出的内藏式阻抗设定部中预先设定的进相电容设备的阻抗Zn求出高次谐波电流矢量信号的流入校正成分In2，然后再将它作为高次谐波发生量评价单元203的第2项运算信号矢量输出。这里，In2如公式(2)所示，阻抗Zn如公式(3)所示。
In2＝Vn/Zn              (2)
Zn＝(Xc/jn)+jnXL        (3)
公式(3)中的Xc及XL采用实测时的电容和扼流圈的阻抗值。
上述高次谐波次数分析单元201输出的高次谐波电流矢量信号±In1及高次谐波流入量校正单元202输出的高次谐波电流矢量信号的流入校正成分In2输入到高次谐波发生量评价单元203中后的结果是，在高次谐波发生量评价单元203中进行如公式(4)所示的矢量相减运算。
In＝±In1-In2    (4)
换言之，上述运算的物理意义是，通过计算出受电部处测量到的高次谐波电流+In1与自电源流入进相电容设备的高次谐波电流In2之间的差值，从高次谐波发生量评价单元203输出由大楼等处的负载群产生的真正高次谐波发生量In。
如上所述，如果采用本实施例1的话，通过在对高次谐波发生量进行测试的现有设备中增加计算自电源流入的高次谐波电流的装置，可以使具有能够对真正的高次谐波发生量进行评价的功能的高次谐波流出量评价装置200适用于受电部分，从而达到无需很多台的高次谐波分析仪器就能迅速、简便地进行高精度的高次谐波发生量的评价的效果。第2实施例
图2是本发明第2实施例中的高次谐波流出量的评价装置的构成图。
在第2实施例中，对高次谐波发生量的实际测量与第1实施例中一样在受电部分处进行，只是图1中的进相电容设备的馈电线路熔断器93临时脱开。
图2中的部分构成与图1和图3中所示的构成等效，图中500为产生高次谐波的馈电线路中的电流源，501为进相电容设备的阻抗Zc(矢量成分)、502表示电源阻抗Zs(矢量成分)。另外，300为第2实施例中使用的高次谐波流出量的评价装置，其内部构成是，在与实施例1相同地在从所周知的高次谐波次数分析单元301上加上了高次谐波发生量校正运算单元302和高次谐波发生量评价单元303。
高次谐波次数分析单元301根据自测量用变压器4及测量用变流器5输出的电流信号及电压信号，将高次谐波电流中的流出(发生)成分In3输出至高次谐波发生量评价单元303的通道1。另一方面，502的电压阻抗Zs(矢量成分)与501的进相电容设备的阻抗Zc(矢量成分)的设定部分为内藏式，利用公式(5)从这二个阻抗求出的电流分流比α输入到高次谐波发生量评价单元303的通道2中。
α＝Zc/(Zs+Zc)    (5)
从输入高次谐波发生量评价单元303的二个通道的In3及α，通过公式(6)可计算出从大楼等处流向外部的真实的高次谐波电流In，并将其作为高次谐波发生量评价单元303的输出。
In＝In3·α    (6)
如上所述，如果采用本实施例2的话，则在大楼等受电点处，在将进相电容设备临时脱开后进行高次谐波发生电流的测量的装置中，增加对由电源侧和进相电容设备侧的阻抗计算出的电流分配比α产生的发生量进行校正的装置，这样可使具备能对从大楼等处流向外部电源的真实的高次谐波发生量作出评价的功能的高次谐波流出量评价装置适用与受电部分，从而达到与实施例1同样的效果。
综上所述，如果采用本发明的话，由于具备设在从电源系统接受电力的受电点处的、测量负载电流的测量仪器用的变流器和测量负载电压的测量仪器用的变压器；根据上述测量仪器用变流器和测量仪器用变压器输出的电流信号及电压信号对应于各个高次谐波次数求出其高次谐波电流和高次谐波电压的高次谐波次数分析单元；从上述的高次谐波电压和负载的进相电容设备的阻抗求出高次谐波电流的流入校正成分的高次谐波流入量校正运算单元；以及根据上述的高次谐波次数分析单元输出的高次谐波电流和上述高次谐波流入量校正运算单元输出的高次谐波电流流入校正成分的矢量相减运算求出真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元，在现有技术中为了对整个大楼的高次谐波发生量作出评价时必须对5～10个系统的负载设备干线中每一个的高次谐波发生量同时进行测量，再进行合计；而本发明只通过受电点处的测量值就能对高次谐波发生量进行评价，无需准备多台高次谐波测量仪器，因而能迅速、简便进行高次谐波发生量的测量。
另外，如果采用本发明中的另一发明，由于具备设在从电源系统接受电力的受电点处的、测量负载电流的测量仪器用的变流器和测量负载电压的测量仪器用的变压器；根据上述测量仪器用变流器和测量仪器用变压器输出的电流信号及电压信号求出其高次谐波电流的流出成分的高次谐波次数分析单元；从电源阻抗和负载的进相电容设备的阻抗求出电流分流比的高次谐波发生量校正运算单元；以及根据上述的高次谐波次数分析单元输出的高次谐波电流的流出成分和上述高次谐波发生量校正运算单元输出的电流分流比求出自负载群产生的真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元；与前一发明同样，只通过受电点处的测量值就能对高次谐波发生量进行评价，无需准备多台高次谐波测量仪器，而且能迅速、简便进行高次谐波发生量的测量。

Claims (2)

1.一种高次谐波流出量评价装置，该装置对自负载向电源系统流出的高次谐波电流的大小作出评价，包括：设在从电源系统接受电力的受电点处的、测量负载电流的测量仪器用的变流器和测量负载电压的测量仪器用的变压器；根据上述测量仪器用变流器和测量仪器用变压器输出的电流信号及电压信号对应于各个高次谐波次数求出其高次谐波电流和高次谐波电压的高次谐波次数分析单元；从上述的高次谐波电压和负载的进相电容设备的阻抗求出高次谐波电流的流入校正成分的高次谐波流入量校正运算单元；以及根据上述的高次谐波次数分析单元输出的高次谐波电流和上述高次谐波流入量校正运算单元输出的高次谐波电流的流入校正成分的矢量相减运算求出真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元。
2.一种高次谐波流出量评价装置，该装置对自负载向电源系统流出的高次谐波电流的大小作出评价，包括：从电源系统接受电力的受电点处的、测量负载电流的测量仪器用的变流器和测量负载电压的测量仪器用的变压器；根据上述测量仪器用变流器和测量仪器用变压器输出的电流信号及电压信号求出其高次谐波电流的流出成分的高次谐波次数分析单元；从电源阻抗和负载的进相电容设备的阻抗求出电流分流比的高次谐波发生量校正运算单元；以及根据上述的高次谐波次数分析单元输出的高次谐波电流的流出成分和上述高次谐波发生量校正运算单元输出的电流分流比求出自负载群产生的真实的高次谐波发生量的高次谐波发生量评价单元。
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