单片机计算复杂函数是较费时的。对于旋转因子，该装置预先离线计算其值，然后以表格形式存储在E－PROM中，供实时计算时查用。
另外，FFT是对复序列进行变换，而采样的数据序列为实序列。计算时，可将两个实序列X(n)、Y(n)组合成复序列X(n)＋jY(n)进行变换，然后再将变换结果按有关公式转换成X(n)、Y(n)的FFT变换结果，从而一次FFT计算可完成一对信号的谐波分析。
上述方法及技巧在不影响计算精度的前提下，使谐波测量速度显著加快。
2.2 滤波器投切控制
由于现场运行条件的复杂性和多样性，编程时设置了多套滤波器投切控制方案，用户可根据实际情况加以选择，以达到最佳滤波效果。当作为变电站综合自动化系统的一部分时，滤波器的控制还应与无功补偿、电压控制联系起来考虑[4]，即考虑滤波器投切与无功补偿电容器投切及变压器分接开关调整的配合问题。
在需同时投切多组滤波器时，为避免出现谐波放大现象，采用这样的投切顺序：投入时先低次滤波器，后高次滤波器；切除时顺序则相反。此外，既要避免运行中滤波器投切频繁动作，又要防止反应过于缓慢。
2.3 滤波器保护
2.3.1 保护设置
由于L—C谐波无源滤波器与无功补偿电容器组在结构上具有很大的相似性，滤波器的保护设置可以参照电容器组的保护来进行。滤波器可以设置的保护有：熔断器保护，过压、失压、零序等电压保护，及速断、过流、过负荷、零序等电流保护。具体采用哪几种保护由用户根据现场实际情况决定。上述保护中，除熔断器保护外，，其它保护均由微机实现。
2.3.2 保护算法
目前，常规的电压电流继电器不能正确反映电压电流中的高次谐波成分，微机保护中的保护算法也主要是针对基波来设计的。而滤波器过流或过负荷的原因，除可能为系统电压过高或滤波器故障引起基波电流增大外，往往是由于高次谐波电流过大。在无功补偿电容器组的运行中，就出现过由于高次谐波电流过大，常规保护不能正确动作，引起设备损坏的事故。而对滤波器，这种情况往往更加严重。在流过滤波器的电流中，谐波成分可能占到60％甚至更高。因此，对于滤波器保护，特别是滤波器电流保护，必须提出考虑高次谐波成分的保护算法。
根据谐波分析理论，非正弦周期电流i(t)的有效值I可表示为
或 
由式(1)求I须先求出基波及各高次谐波的有效值，计算量大，很难满足保护的实时性要求。为些，考虑对式(2)离散化，得
式(3)中，N为在一基波周期内对电流信号等时间间隔采样的点数，i(k)为电流i(t)的第k次采样值。
由式(3)计算出电流有效值的平均值后，与整定电流的平方值进行比较，即可判断电流是否越限。这种算法的计算精度与采样点数N、信号中谐波次数及含量等因素有关。采样点数N越大，计算精度越高。谐波次数高或谐波含量增大，计算精度降低。
为同时满足保护快速性和可靠性的可求，本文采用启动算法和出口算法。启动算法中N取16，出口算法中N取64，启动算法的越限电流取值比出口算法小。正常情况下采用计算量小的启动算法，便于快速发现故障；当启动算法发现电流越限后，采用较精确的出口算法，以判断故障是否发生。
电压保护和其它保护也采用类似算法。
3 试验与现场运行
根据以上软、硬件原理研制成功的滤波器微机监控装置，在动模试验室对其性能进行了测试。测试结果表明：装置对电网高次谐波的测量结果与高精度、标准专用谐波测量仪的测量结果十分接近，满足工程测量要求；滤波器微机保护反应快速、动作可靠，能准确反应谐波电量的动作；滤波器的投切控制符合预定方案。目前，该装置已在湖南省某220kV变电站投入运行。该变电站由220/121/10.5kV，2X120MVA有载调压变压器受电，110kV侧接有电气化铁道牵引变电站。由于电气化铁路谐波电流的影响，使该变电站10kV侧的补偿电容器因谐波放大无法投运，继电保护装置多次发生误动。该装置投入运行后，结果令人满意，滤波器滤波效果良好，监控装置达到设计预期要求，解决了电气化铁路谐波电流造成的不利影响。
4 结论
通过以上分析及实践：
（1）变电站谐波滤波器微机监控装置，集谐波测量、滤波器控制、保护于一体，功能齐全，通用性强。
（2）装置硬件结构简单、合理、可靠，成本低，易于扩展和维护。
（3）装置软件采用模块化编程，调试和修改方便。FFT计算中采用了一些独特的方法和技巧，在不影响计算精度的前提下，有效地提高了谐波测量速度；保护算法根据滤波器工作特点精心设计，使保护的快速性和可靠性要求同时得到满足。
（4）动模试验和现场运行结果表明，装置性能优良，达到设计要求，是变电站谐波滤波器安全、有效运行的可靠保障。
（5）装置既可单独使用，又可和变电站电压无功控制装置协调工作，成为变电站综合自动化系统的有机组成部分。
5参考文献
1 黄纯，左辰，周有庆，用8位单片机实现电力谐波在线测量，湖南大学学报，24（5）。1997。
2 曹孝宁等。高性能电网谐波分析仪。电力系统自动化，1996,20（12）。
3 邹理和，数字信号处理。北京：国防工业出版社，1985。
4 左辰，黄纯，周铁强，变电站谐波滤波、电压、无功综合控制。全国高校第13届电力年会论文集。
您当前位置：
上一篇：
相关文章
