一种提取基波正序分量和负序分量的方法及装置

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别涉及一种提取基波正序分量和负序分量的方法及装置。

背景技术

随着可再生能源技术的发展，风能发电越来越受重视。风力发电机组通常安装在偏远地区，位于电网的末端，因此接入的电网较弱，在这类弱连接的电网中，常常出现电压不平衡和产生谐波的情况，严重影响风力发电机组的运行，为了保证电网系统平稳运行，需要能够准确地检测出电网电压的正、负序分量以便于后续操作。

现有技术中，三相同步锁相环可对当前的基波正序分量和负序分量进行提取，但在弱连接的电网环境中的提取结果不够准确。因此，如何在不同电网环境下准确提取基波正序分量和负序分量，成为了亟需解决的问题。

发明内容

基于上述问题，本申请提供了一种提取基波正序分量和负序分量的方法及装置，以在不同电网环境下准确提取基波正序分量和负序分量。

本申请公开了一种提取基波正序分量和负序分量的方法，所述方法包括：

根据电网环境设置采集次数的预设值；

采集当前时刻的三相电信号；

对所述三相电信号进行三相坐标系到二相坐标系的变换，并存储变换结果；

当累计采集次数等于所述预设值时，根据所述变换结果列出方程；

求解所述方程得到电信号的基波正序分量和负序分量。

可选的，所述根据电网环境设置采集次数的预设值，包括：

设置电网环境预设状态；

判断当前电网环境是否满足电网环境预设状态；

如果是，则上调所述预设值；

如果否，则下调所述预设值；所述预设值为不小于1的整数。

可选的，所述对所述三相电信号进行三相坐标系到二相坐标系的变换，并存储变换结果，包括：

通过基波旋转矢量公式表示二相静止坐标系下的基波旋转矢量；

将所述二相静止坐标系与二相旋转坐标系的关系式代入所述基波旋转矢量公式，得到二相电信号的公式；

将基波正序旋转矢量的二相旋转坐标值和基波负序旋转矢量的二相旋转坐标值作为变换结果存储于数组。

可选的，所述根据所述变换结果列出方程，包括：

将所述变换结果与所述二相电信号的公式联立得到拟合函数；

基于所述变换结果和所述拟合函数得到目标函数；

使所述目标函数取最小值，得到所述方程。

可选的，所述求解所述方程得到电信号的基波正序分量和负序分量，包括：利用最小二乘法求解所述方程，得到电信号的基波正序分量和负序分量。

基于上述一种提取基波正序分量和负序分量的方法，本申请还公开了一种提取基波正序分量和负序分量的装置，包括：采集次数设置单元、采集单元、坐标系变换单元、方程获取单元和方程求解单元；

所述采集次数设置单元，用于根据电网环境设置采集次数的预设值；

所述采集单元，用于采集当前时刻的三相电信号；

所述坐标系变换单元，用于对所述三相电信号进行三相坐标系到二相坐标系的变换，并存储变换结果；

所述方程获取单元，用于当累计采集次数等于所述预设值时，根据所述变换结果列出方程；

所述方程求解单元，用于求解所述方程得到电信号的基波正序分量和负序分量。

可选的，所述采集次数设置单元，包括：

预设状态设置子单元，用于设置电网环境预设状态；

判断子单元，用于判断当前电网环境是否满足电网环境预设状态；

上调子单元，用于上调所述预设值；

下调子单元，用于下调所述预设值；所述预设值为不小于1的整数。

可选的，所述坐标系变换单元，包括：

基波旋转矢量表示子单元，用于通过基波旋转矢量公式表示二相静止坐标系下的基波旋转矢量；

二相公式获取子单元，用于将所述二相静止坐标系与二相旋转坐标系的关系式代入所述基波旋转矢量公式，得到二相电信号的公式；

存储子单元，用于将基波正序旋转矢量的二相旋转坐标值和基波负序旋转矢量的二相旋转坐标值作为变换结果存储于数组。

可选的，所述方程获取单元，包括：

拟合函数获取子单元，用于将所述变换结果与所述二相电信号的公式联立得到拟合函数；

目标函数获取子单元，用于基于所述变换结果和所述拟合函数得到目标函数；

取最小值单元，用于使所述目标函数取最小值，得到所述方程。

可选的，所述方程求解单元用于：利用最小二乘法求解所述方程，得到电信号的基波正序分量和负序分量。

本申请公开了一种提取基波正序分量和负序分量的方法及装置。根据不同的电网环境设置采集次数的预设值，采集当前时刻的三相电信号以进行坐标系变换，存储变换结果，当采集次数与预设值相等时，根据变换结果列出能够得到电信号的基波正序分量和负序分量的方程并求解。考虑到多种电网环境，通过改变采集次数的值，可以针对不同区域的电网环境提取基波正序分量和负序分量，预设值越大，提取结果受电压不平衡和谐波的影响越小、抗干扰性越强，能够减少不良电网环境对提取结果造成的误差，准确地提取基波正序分量和负序分量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种提取基波正序分量和负序分量的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例公开的另一种提取基波正序分量和负序分量的方法的流程示意图；

图3为本申请实施例公开的一种提取基波正序分量和负序分量的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一：本申请公开了一种提取基波正序分量和负序分量的方法。

具体的，请参阅图1，本实施例公开的一种提取基波正序分量和负序分量的方法包括以下步骤：

步骤101：根据电网环境设置采集次数的预设值。

在本实施例所述方法中，首先设置电网环境预设状态，作为一种可选的方法，电网环境预设状态可以为电网电压不平衡且具有大于预设含量的谐波。识别当前电网环境是否满足电网环境预设状态，如果是，则上调所述预设值，如果否，则下调所述预设值。所述预设值为不小于1的整数。

作为一种可选的方法，当前电网环境满足电网环境预设状态时，根据当前电网环境中谐波含量的大小上调相应的预设值，例如电网环境预设状态中的预设谐波含量为3％，则在当前电网环境中的谐波含量为4％时，将预设值设置为8，在当前电网环境中的谐波含量为7％时，将预设值设置为10。相应地，当前电网环境不满足电网环境预设状态时，根据当前电网环境中谐波含量的大小下调相应的预设值，例如电网环境预设状态中的预设谐波含量为3％，则在当前电网环境中的谐波含量为1％时，将预设值设置为2，在当前电网环境中的谐波含量为0.5％时，将预设值设置为1。上述举例仅为便于理解，不对电网环境预设状态和预设值的设置方法做具体限定。

步骤102：采集当前时刻的三相电信号。

在本实施例所述方法中，所述电信号根据需要可以为电压，也可以为电流。作为一种可选的方法，当需要提取电压的基波正序分量和负序分量时，采集当前时刻的三相电压，当需要提取电流的基波正序分量和负序分量时，采集当前时刻的三相电流。

步骤103：对所述三相电信号进行三相坐标系到二相坐标系的变换，并存储变换结果。

在本实施例所述方法中，二相静止坐标系(αβ坐标系)下的基波旋转矢量表达式为：

其中，

在本实施例所述方法中，αβ坐标系与二相旋转坐标系(dq坐标系)的关系式为：

其中，ω为同步转速，

作为一种可选的方法，将公式(2)和公式(3)代入公式(1)，得到二相电信号的公式为：

其中，E

作为一种可选的方法，在ωt已知的条件下，将基波正序旋转矢量的二相旋转坐标值和基波负序旋转矢量的二相旋转坐标值存储于数组中，可选的，其实际操作可以为：

令

步骤104：当累计采集次数等于所述预设值时，根据所述变换结果列出方程。

在本实施例所述方法中，作为一种可选的方法，判断累计采集次数是否等于预设值，如果是，则根据所述变换结果列出方程，如果否，则返回步骤102。

在本实施例所述方法中，作为一种可选的方法，令数组中存储的变换结果y＝E

其中所述

作为一种可选的方法，若采集次数为n时，根据存储的n组数据(x

使公式(7)取最小值(偏导为0)，即求解方程组：

公式(8)经推导后得到方程：

步骤105：求解所述方程得到电信号的基波正序分量和负序分量。

在本实施例所述方法中，作为一种可选的方法，可以利用最小二乘法求解公式(9)，得到电信号的基波正序分量a

本实施例所述方法可根据实际操作设置电网环境预设状态，再比较当前电网环境电网环境预设状态的差距(例如谐波含量)，来设置采集次数的预设值。对每一时刻采集到的三相电信号以进行坐标系变换并存储变换结果，当采集次数与预设值相等时，列出能够得到电信号的基波正序分量和负序分量的方程并求解。考虑到多种电网环境，通过改变采集次数的值来针对不同区域的电网环境提取基波正序分量和负序分量，从而减少电压不平衡和谐波对提取结果造成的误差，以准确地提取基波正序分量和负序分量。

实施例二：本申请公开了另一种提取基波正序分量和负序分量的方法，请参阅图2，本实施例所述方法针对电压基波正、负序分量的提取方法做介绍。

步骤201：根据电网环境设置采集次数预设值。

在本实施例所述方法中，作为一种可选的方法，设置预设值为n。

步骤202：采集当前时刻的三相电压。

步骤203：对三相电压进行三相坐标系到二相坐标系的变换，得到二相电压。

步骤204：将得到的二相电压和变换中产生的sinωt、cosωt依次存储于数组。

在本实施例所述方法中，作为一种可选的方法，数组可以为a

步骤205：判断累计采集次数是否等于预设值，如果是，则进入步骤206，如果否，则返回步骤202。

步骤206：根据数组中存储的数据得到方程。

在本实施例所述方法中，作为一种可选的方法，根据a

步骤207：求解方程以得到电压的基波正序分量和负序分量。

本实施例所述方法针对电压基波正、负序分量的提取方法做介绍，采集与预设值次数相等的三相电压，对其进行变换并存储变换结果，列出方程解得电压的基波正序分量和负序分量，可针对不同区域的电网环境提取电压的基波正序分量和负序分量，减少不良电网环境对提取结果造成的误差，准确地提取基波正序分量和负序分量。

相应的，当需要对电流基波正、负序分量进行提取时，可以将上述步骤使用的三相电压改为三相电流。

基于上述实施例公开的一种提取基波正序分量和负序分量的方法，本实施例对应公开了一种提取基波正序分量和负序分量的装置。请参阅图3，所述一种提取基波正序分量和负序分量的装置包括：采集次数设置单元301、采集单元302、坐标系变换单元303、方程获取单元304和方程求解单元305；

所述采集次数设置单元301，用于根据电网环境设置采集次数的预设值；

所述采集单元302，用于采集当前时刻的三相电信号；

所述坐标系变换单元303，用于对所述三相电信号进行三相坐标系到二相坐标系的变换，并存储变换结果；

所述方程获取单元304，用于当累计采集次数等于所述预设值时，根据所述变换结果列出方程；

所述方程求解单元305，用于求解所述方程得到电信号的基波正序分量和负序分量。

可选的，所述采集次数设置单元301，包括：

预设状态设置子单元，用于设置电网环境预设状态；

判断子单元，用于判断当前电网环境是否满足电网环境预设状态；

上调子单元，用于上调所述预设值；

下调子单元，用于下调所述预设值；所述预设值为不小于1的整数。

可选的，所述坐标系变换单元303，包括：

基波旋转矢量表示子单元，用于通过基波旋转矢量公式表示二相静止坐标系下的基波旋转矢量；

二相公式获取子单元，用于将所述二相静止坐标系与二相旋转坐标系的关系式代入所述基波旋转矢量公式，得到二相电信号的公式；

存储子单元，用于将基波正序旋转矢量的二相旋转坐标值和基波负序旋转矢量的二相旋转坐标值作为变换结果存储于数组。

可选的，所述方程获取单元304，包括：

拟合函数获取子单元，用于将所述变换结果与所述二相电信号的公式联立得到拟合函数；

目标函数获取子单元，用于基于所述变换结果和所述拟合函数得到目标函数；

取最小值单元，用于使所述目标函数取最小值，得到所述方程。

可选的，所述方程求解单元305用于：利用最小二乘法求解所述方程，得到电信号的基波正序分量和负序分量。

本说明书中实施例采用递进的方式描述。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

本说明书中实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。