电能质量评价装置、方法、配电系统及存储介质与流程

1.本发明涉及电力传输技术领域，特别是涉及一种电能质量评价装置、方法、配电系统及存储介质。


背景技术：

2.传统交流配电设备面临线损高、电能质量扰动、电压跌落等一系列问题，难以满足电力用户日益增长的电力需求。与交流配电网相比，直流供电能有效解决谐波、三相不平衡等电能质量问题。随着新能源应用的不断渗透以及电力电子技术的日益成熟，直流配用电设备迎来了发展的黄金时期。
3.相对于传统交流配电设备已有比较成熟的电能质量评价方法，直流配用电设备由于结构及参数发生了变化，并不适用交流配电设备的电能质量评价方法，因此急需一种用于评价直流配用电设备的电能质量的方法。


技术实现要素：

4.基于此，有必要提供一种用于评价直流配用电设备电能质量的电能质量评价装置、方法、配电系统及存储介质
5.一种电能质量评价装置，用于直流配用电设备，所述直流配用电设备包括分布式能源发电装置、储能装置、充电装置、ac/dc换流器、第一dc/dc换流器和第二dc/dc换流器，所述ac/dc换流器分别与交流配电柜和直流网连接，所述第一dc/dc换流器分别与所述分布式能源发电装置和直流网连接，所述第二dc/dc换流器分别与所述储能装置和所述直流网连接，充电装置与直流网连接，所述电能质量检测装置包括：
6.信号采集模块，用于
7.采集ac/dc换流器的交流侧的交流信号；
8.采集所述ac/dc换流器的直流侧的第一直流信号、所述第一dc/dc换流器的高压侧的第二直流信号和所述第二dc/dc换流器的高压侧的第三直流信号中的至少一者；
9.分析模块，与所述信号采集模块连接，用于分析所述交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，以及分析所述第一直流信号、所述第二直流信号和所述第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量；
10.处理模块，与所述分析模块连接，用于根据所述交流基波分量、所述交流谐波分量、所述直流基波分量和所述直流谐波分量获取畸变率抑制比，并根据所述畸变率抑制比获取所述直流配用电设备的电能质量评价结果。
11.在其中一个实施例中，所述交流基波分量包括交流电压基波分量，所述交流谐波分量包括交流电压谐波分量，所述直流基波分量包括直流电压基波分量，所述直流谐波分量包括直流电压谐波分量，所述处理模块用于根据所述交流电压基波分量、所述交流电压谐波分量、所述直流电压基波分量和所述直流电压谐波分量获取所述畸变率抑制比。
12.在其中一个实施例中，所述交流基波分量包括交流电流基波分量，所述交流谐波
分量包括交流电流谐波分量，所述直流基波分量包括直流电流基波分量，所述直流谐波分量包括直流电流谐波分量，所述处理模块用于根据所述交流电流基波分量、所述交流电流谐波分量、所述直流电流基波分量和所述直流电流谐波分量获取所述畸变率抑制比。
13.在其中一个实施例中，
14.所述信号采集模块至少采集所述第一直流信号；
15.所述分析模块还用于
16.确定所述第一直流信号是否丢失；
17.若所述第一直流信号未丢失，则分析所述第一直流信号得到所述直流基波分量和所述直流谐波分量。
18.在其中一个实施例中，
19.若所述第一直流信号存在丢失，则所述分析模块分析所述第二直流信号或所述第三直流信号得到所述直流基波分量和所述直流谐波分量。
20.在其中一个实施例中，所述分析模块可包括电能质量分析仪或功率分析仪。
21.在其中一个实施例中，所述功率分析仪包括信号探测模块，所述信号采集模块和所述信号探测模块为同一模块。
22.一种配电系统，包括：
23.直流配用电设备；以及
24.上述的电能质量评价装置。
25.一种电能质量评价方法，应用于直流配用电设备，所述方法包括：
26.获取ac/dc换流器的交流侧的交流信号；
27.获取所述ac/dc换流器的直流侧的第一直流信号、所述第一dc/dc换流器的高压侧的第二直流信号和所述第二dc/dc换流器的高压侧的第三直流信号中的至少一者；
28.分析所述交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，以及分析所述第一直流信号、所述第二直流信号和所述第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量；
29.根据所述交流基波分量、所述交流谐波分量、所述直流基波分量和所述直流谐波分量获取畸变率抑制比，并根据所述畸变率抑制比获取所述直流配用电设备的电能质量评价结果。
30.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求9中所述的方法的步骤。
31.上述电能质量评价装置，通过信号采集模块采集ac/dc换流器的交流侧的交流信号，以及采集ac/dc换流器的直流侧的第一直流信号、第一dc/dc换流器的高压侧的第二直流信号和第二dc/dc换流器的高压侧的第三直流信号中的至少一者，然后利用分析模块分析交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，以及分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量；最后由处理模块根据交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量获取畸变率抑制比，并根据畸变率抑制比获取直流配用电设备的电能质量评价结果，该电能质量评价装置结构简单，且通过该电能质量评价装置即能评价直流配用电设备电能质量。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为一实施例的直流配用电设备的结构示意图；
34.图2为一实施例的电能质量评价装置的结构框图；
35.图3为一实施例的电能质量评价方法的流程示意图。
具体实施方式
36.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本技术的公开内容更加透彻全面。
37.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
38.可以理解，本技术所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本技术的范围的情况下，可以将第一直流信号称为第二直流信号，且类似地，可将第二直流信号称为第一直流信号。第一直流信号和第二直流信号两者都是直流信号，但其不是同一直流信号。
39.可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
40.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
41.图1为一实施例的直流配用电设备的结构框图，如图1所示，直流配用电设备包括分布式能源发电装置110、储能装置120、充电装置130、ac/dc换流器140、第一dc/dc换流器150和第二dc/dc换流器160，ac/dc换流器140分别与交流配电柜170和直流网180连接，其中与交流配电柜170连接的一侧为交流侧，与直流网180连接的一侧为直流侧；第一dc/dc换流器150分别与分布式能源发电装置110和直流网180连接，其中与分布式能源发电装置110连接的一侧为低压侧，与直流网180连接的一侧为高压侧；第二dc/dc换流器160分别与储能装置120和直流网180连接，其中与储能装置120连接的一侧为低压侧，与直流网180连接的一侧为高压侧；充电装置130与直流网180连接。ac/dc换流器140用于将交流配电柜170的三相交流电整流为直流电并输送至直流网180，第一dc/dc换流器150用于将分布式能源发电装置110的直流电经升压后输送至直流网180，第二dc/dc换流器160用于将储能装置120的直流电经升压后输送至直流网180。
42.其中，直流网180包括火线11和零线10，ac/dc换流器140、第一dc/dc换流器150、第二dc/dc换流器160和充电装置130的输出端分别包括两个连接端，两个连接端分别一一对应连接火线11和零线10,。第一dc/dc换流器150与直流网180之间可设置开关s1，第二dc/dc换流器160与直流网180之间可设置开关s2，充电装置130与直流网180之间可设置开关s3，ac/dc换流器140与直流网180之间可设置开关s4，ac/dc换流器140与交流配电柜170之间可设置开关s5，从而控制各电路的导通，其中各开关可用于控制元件与火线11的导通，也可用于控制元件同时与火线11和零线10的导通。火线11的电压可为750v，零线10的电压为0v。
43.本发明实施例提供一种电能质量评价装置，该电能质量评价装置用于直流配用电设备，如图2所示，电能质量检测装置包括信号采集模块101、分析模块102和处理模块103，其中信号采集模块101，用于采集ac/dc换流器140的交流侧的交流信号，以及采集ac/dc换流器140的直流侧的第一直流信号、第一dc/dc换流器150的高压侧的第二直流信号和第二dc/dc换流器160的高压侧的第三直流信号中的至少一者；分析模块102与信号采集模块101连接，用于分析交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，以及分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量；处理模块103与分析模块102连接，用于根据交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量获取畸变率抑制比，并根据畸变率抑制比获取直流配用电设备的电能质量评价结果。
44.可以理解，请参照图1所示，信号采集模块101可采集位置点01处的信号得到交流信号，采集位置点02处的信号得到第一直流信号，采集位置点03处的信号得到第二直流信号，采集位置点04处的信号得到第三直流信号。
45.分析模块102一方面可分析交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，另一方面可分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的至少一个信号得到直流基波分量和直流谐波分量，例如可仅分析第一直流信号，或第二直流信号，或第三直流信号得到第一直流信号，或第二直流信号，或第三直流信号的直流基波分量和直流谐波分量，也可同时分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的两个信号，从而分别得到两个信号的直流基波分量和直流谐波分量，并选择其中一个信号的直流基波分量和直流谐波分量作为最终发送给处理模块103的直流基波分量和直流谐波分量，或可以同时分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号，从而分别得到三个信号的直流基波分量和直流谐波分量，并选择其中一个信号的直流基波分量和直流谐波分量作为最终发送给处理模块103的直流基波分量和直流谐波分量。其中，交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量可均为电压分量，或均为电流分量。
46.处理模块103可通过公式(1)
‑
公式(3)获取畸变率抑制比
[0047][0048][0049][0050]
其中，δtdd为畸变率抑制比，tdd
dc
为直流谐波总需求谐波畸变率，tdd
ac
为交流谐
波总需求谐波畸变率，n为直流谐波分量的阶数,且n为[2,h]之间的整数，h≥2，g1为直流基波分量的有效值，g
n
为直流谐波分量的第n次谐波分量的有效值，i为交流谐波分量的阶数,且i为[2,n]之间的整数，n≥2，s1为交流基波分量的有效值，s
i
为交流谐波分量的第i次谐波分量的有效值。在一个实施例中，h可大于等于50。
[0051]
电能质量评价结果可用于表征直流配用电设备的谐波抑制情况，可包括电能质量优、电能质量良和电能质量差中的至少一种评价结果，其中处理模块103可存储有各评价结果与对应畸变率抑制比的各取值范围的对应关系，因此处理模块103根据获取的畸变率抑制比可确定电能质量评价结果。
[0052]
本发明实施例的电能质量评价装置通过信号采集模块101采集ac/dc换流器140的交流侧的交流信号，以及采集ac/dc换流器140的直流侧的第一直流信号、第一dc/dc换流器150的高压侧的第二直流信号和第二dc/dc换流器160的高压侧的第三直流信号中的至少一者，然后利用分析模块102分析交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，以及分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量；最后由处理模块103根据交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量获取畸变率抑制比，并根据畸变率抑制比获取直流配用电设备的电能质量评价结果，该电能质量评价装置结构简单，且通过该电能质量评价装置即能评价直流配用电设备电能质量。
[0053]
在一个实施例中，交流基波分量包括交流电压基波分量，交流谐波分量包括交流电压谐波分量，直流基波分量包括直流电压基波分量，直流谐波分量包括直流电压谐波分量，处理模块103用于根据交流电压基波分量、交流电压谐波分量、直流电压基波分量和直流电压谐波分量获取畸变率抑制比。
[0054]
可以理解，畸变率抑制比可为直流配用电设备输电电压的畸变率抑制比，从而获知直流配用电设备的电能质量水平，进一步可评估对外部电网电能质量的影响。
[0055]
在一个实施例中，交流基波分量包括交流电流基波分量，交流谐波分量包括交流电流谐波分量，直流基波分量包括直流电流基波分量，直流谐波分量包括直流电流谐波分量，处理模块103用于根据交流电流基波分量、交流电流谐波分量、直流电流基波分量和直流电流谐波分量获取畸变率抑制比。
[0056]
可以理解，畸变率抑制比可为直流配用电设备输电电流的畸变率抑制比，从而获知直流配用电设备的电能质量水平，进一步可评估对外部电网电能质量的影响。
[0057]
在一个实施例中，信号采集模块101至少采集第一直流信号；分析模块102还用于确定第一直流信号是否丢失,若第一直流信号未丢失，则分析第一直流信号得到直流基波分量和直流谐波分量。
[0058]
可以理解，信号采集模块101可仅采集ac/dc换流器140的直流侧的第一直流信号，也可采集第一直流信号，以及第二直流信号和所述第三直流信号中的至少一者。由于ac/dc换流器140的交流侧和直流侧是谐波的主要来源，若第一直流信号未丢失，则可优先根据该第一直流信号得到直流基波分量和直流谐波分量，以用于计算畸变率抑制比，从而使得对直流配用电设备的电能质量评价更为准确。
[0059]
在一个实施例中，若第一直流信号存在丢失，则分析模块102分析第二直流信号或第三直流信号得到直流基波分量和直流谐波分量。
[0060]
可以理解，若分析模块102确定第一直流信号存在丢失，由于第一dc/dc换流器150和第二dc/dc换流器160也可能产生谐波，因此可基于第二直流信号或第三直流信号得到的畸变率抑制比来获取电能质量评价结果，以增加电能质量评价方式的多样性，提高输电安全性。
[0061]
在一个实施例中，分析模块102可包括电能质量分析仪或功率分析仪。
[0062]
在一个实施例中，功率分析仪包括信号探测模块，信号采集模块101和信号探测模块为同一模块。
[0063]
可以理解，可直接采用功率分析仪中的信号探测模块作为信号采集模块101，以用于采集交流信号、第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号。其中信号探测模块可包括电压传感器和电流传感器，电压传感器用于探测各信号的电压分量，电流传感器用于探测各信号的电流分量，如此可降低成本，且简化线路。
[0064]
在一个实施例中，信号采集模块101还可采集第一dc/dc换流器150的低压侧的第四直流信号，分析模块102还可分析第四直流信号得到第四直流信号的基波分量和谐波分量，处理模块103还可根据第四直流信号的基波分量和谐波分量获取第四直流信号的总需求谐波畸变率，当分析模块102是基于第二直流信号分析得到的直流基波分量和直流谐波分量时，处理模块103可根据该直流基波分量和直流谐波分量获取第二直流信号的总需求谐波畸变率，并根据第二直流信号的总需求谐波畸变率与第四直流信号的总需求谐波畸变率的大小关系，来评估第一dc/dc换流器150的电能质量发射特性。在一个实施例中，当分析模块102分析得到的直流基波分量和直流谐波分量不是基于第二直流信号时，信号采集模块101还可采集第二直流信号，分析模块102还可分析第二直流信号得到第二直流信号的基波分量和谐波分量，处理模块103还可根据第二直流信号的基波分量和谐波分量获取第二直流信号的总需求谐波畸变率，进而根据第二直流信号的总需求谐波畸变率与第四直流信号的总需求谐波畸变率的大小关系，来评估第一dc/dc换流器150的电能质量发射特性。
[0065]
其中，第四直流信号可为位置点05处的电信号，如图1所示。
[0066]
在一个实施例中，信号采集模块101还可采集第二dc/dc换流器160的低压侧的第五直流信号，分析模块102还可分析第五直流信号得到第五直流信号的基波分量和谐波分量，处理模块103还可根据第五直流信号的基波分量和谐波分量获取第五直流信号的总需求谐波畸变率，当分析模块102是基于第三直流信号分析得到的直流基波分量和直流谐波分量时，处理模块103可根据该直流基波分量和直流谐波分量获取第三直流信号的总需求谐波畸变率，并根据第三直流信号的总需求谐波畸变率与第五直流信号的总需求谐波畸变率的大小关系，来评估第二dc/dc换流器160的电能质量发射特性。在一个实施例中，当分析模块102分析得到的直流基波分量和直流谐波分量不是基于第三直流信号时，信号采集模块101还可采集第三直流信号，分析模块102还可分析第三直流信号得到第三直流信号的基波分量和谐波分量，处理模块103还可根据第三直流信号的基波分量和谐波分量获取第三直流信号的总需求谐波畸变率，进而根据第三直流信号的总需求谐波畸变率与第五直流信号的总需求谐波畸变率的大小关系，来评估第二dc/dc换流器160的电能质量发射特性。
[0067]
其中，第五直流信号可为位置点06处的电信号，如图1所示。
[0068]
本发明实施例还提供一种配电系统，配电系统包括直流配用电设备以及上述任一实施例的电能质量评价装置。其中直流配用电设备已在上述实施例中具体阐述，此处不进
行赘述。
[0069]
本发明实施例还提供一种电能质量评价方法，用于直流配用电设备，如图3所示，方法包括步骤s110至步骤s140。
[0070]
步骤s110，获取ac/dc换流器140的交流侧的交流信号。
[0071]
步骤s120，获取ac/dc换流器140的直流侧的第一直流信号、第一dc/dc换流器150的高压侧的第二直流信号和第二dc/dc换流器160的高压侧的第三直流信号中的至少一者。
[0072]
步骤s130，分析交流信号得到交流基波分量和交流谐波分量，以及分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量。
[0073]
步骤s140，根据交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量获取畸变率抑制比，并根据畸变率抑制比获取直流配用电设备的电能质量评价结果。
[0074]
本发明实施例的电能质量评价方法的原理及有益效果与上述实施例的电能质量评价装置类似，此处不进行赘述。
[0075]
在一个实施例中，交流基波分量包括交流电压基波分量，交流谐波分量包括交流电压谐波分量，直流基波分量包括直流电压基波分量，直流谐波分量包括直流电压谐波分量，根据交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量获取畸变率抑制比步骤包括：根据交流电压基波分量、交流电压谐波分量、直流电压基波分量和直流电压谐波分量获取畸变率抑制比。
[0076]
在一个实施例中，交流基波分量包括交流电流基波分量，交流谐波分量包括交流电流谐波分量，直流基波分量包括直流电流基波分量，直流谐波分量包括直流电流谐波分量，根据交流基波分量、交流谐波分量、直流基波分量和直流谐波分量获取畸变率抑制比步骤包括：根据交流电流基波分量、交流电流谐波分量、直流电流基波分量和直流电流谐波分量获取畸变率抑制比。
[0077]
在一个实施例中，采集ac/dc换流器140的直流侧的第一直流信号、第一dc/dc换流器150的高压侧的第二直流信号和第二dc/dc换流器160的高压侧的第三直流信号中的至少一者步骤包括：至少采集第一直流信号；分析第一直流信号、第二直流信号和第三直流信号中的至少一者得到直流基波分量和直流谐波分量步骤包括：确定第一直流信号是否丢失，若第一直流信号未丢失，则分析第一直流信号得到直流基波分量和直流谐波分量。
[0078]
在一个实施例中，采集ac/dc换流器140的直流侧的第一直流信号、第一dc/dc换流器150的高压侧的第二直流信号和第二dc/dc换流器160的高压侧的第三直流信号中的至少一者步骤还包括：若第一直流信号存在丢失，则分析第二直流信号或第三直流信号得到直流基波分量和直流谐波分量。
[0079]
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述电能质量评价方法的步骤。
[0080]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read
‑
only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器
(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0081]
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
[0082]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0083]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。