專(zhuān)利名稱(chēng):高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種能夠簡(jiǎn)便地計(jì)算和推定工廠、大樓等電力需求處產(chǎn)生的高次諧波電流的高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置。
根據(jù)日本通產(chǎn)省資源能源廳公益事業(yè)部于94年9月頒布的“對(duì)接受高壓或超高壓的需求處產(chǎn)生的高次諧波的抑制對(duì)策指導(dǎo)”文件，對(duì)于比方說(shuō)接受高次諧波產(chǎn)生設(shè)備的等效容量超過(guò)50KVA的6.6KV特定電力用戶而言，要求其每使用1KW的使用合同上規(guī)定的電力，高次諧波的流出量不能超過(guò)上述指導(dǎo)文件中針對(duì)每一高次諧波次數(shù)分別規(guī)定的流出電流上限值。
圖3是使家用電氣設(shè)備等工作的工廠、大樓等處的受變電設(shè)備的單線接線圖，用于說(shuō)明對(duì)高次諧波發(fā)生量所進(jìn)行的評(píng)價(jià)。
下面，通過(guò)圖3來(lái)說(shuō)明通過(guò)實(shí)際測(cè)量來(lái)對(duì)是否超過(guò)上述指導(dǎo)文件中所規(guī)定的流出電流上限值時(shí)的情形。
圖3中，參考數(shù)字1表示將50Hz、6.6KV的3相電源引入大樓等處的配電室的電力電纜的末端部分，2為斷路器，3為主熔斷器，4和5為將受電點(diǎn)處的電壓及電流傳送到測(cè)量器件處的測(cè)量器件所使用的變壓器及變流器。
在圖3中，以示例的方式示出了有3個(gè)電燈系統(tǒng)、2個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)作為饋電線路時(shí)的情形。13、23、33、43及53為這些饋電線路各自的分支熔斷器，15、25、35、45及55表示各個(gè)分支饋電線路的變流器，16、26、36、46及56為向各個(gè)的饋電負(fù)載群17、27、37、47及57提供電力的電燈用或動(dòng)力用變壓器。
另外，93及95表示設(shè)在進(jìn)相電容設(shè)備中的分支熔斷器及變流器。113為具有將115和116并入或者脫離6.6KV電路的功能的真空電磁接觸器，123、133和143為具有相同功能的真空電磁接觸器，124、134、144及125、135、145為相同的串聯(lián)扼流圈和進(jìn)相電容。進(jìn)相電容設(shè)備用于通過(guò)圖中未示出的、公知的自動(dòng)功率調(diào)整裝置只以必要的組數(shù)并入電路中，從而使受電點(diǎn)處的功率因數(shù)基本達(dá)到100％。
在對(duì)大樓等處的高次諧波發(fā)生量進(jìn)行實(shí)際測(cè)量時(shí)，通常選擇產(chǎn)生高次諧波的多個(gè)不確定的負(fù)載群17、27、37、47和57基本上以最大功率運(yùn)行的時(shí)間帶進(jìn)行診斷。
這種診斷是通過(guò)把圖中未示出的高次諧波分析儀器連接至各饋電線路的變流器15、25、35、45和55的二次側(cè)電路上，并把得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行如下面的算式(1)所示的運(yùn)算來(lái)進(jìn)行的。
|In|＝|In1|+|In2|+…+|In5| (1)這里，In為n次高次諧波的總發(fā)生量，In1～I(xiàn)n5為各個(gè)饋電線路各自的n次高次諧波發(fā)生量。
此時(shí)，各饋電線路中是產(chǎn)生(流出)還是流入n次高次諧波可以通過(guò)圖中未示出的公知的高次諧波分析器輸出的高次諧波電力Pn的符號(hào)來(lái)判定。如符號(hào)為負(fù)，則判定為產(chǎn)生(流出)，符號(hào)為正，則判定為流入。或者，n次高次諧波電流Inm相對(duì)于n次高次諧波相電壓Vn的相位角為±90°以上時(shí)判定為流出，未滿±90°時(shí)判定為流入(這里的下標(biāo)m表示各饋電干線1、2、…5)。
至于進(jìn)相電容設(shè)備115、125、135及145，由于一般是引入高次諧波的直線形電路，在變流器95的二次側(cè)被計(jì)量的高次諧波電流在對(duì)應(yīng)于發(fā)生電流的(1)式中很少有反映。
但是，在上述的現(xiàn)有高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置中，因?yàn)楸仨毾葘?duì)各個(gè)負(fù)載群饋電線路中的每一個(gè)進(jìn)行高次諧波的次數(shù)分析，然后在將這些n次高次諧波電流的發(fā)生量合計(jì)起來(lái)，因此，需要與饋電線路的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的分析儀器，或者將一臺(tái)分析器拿到各個(gè)饋電線路中進(jìn)行測(cè)試，非常麻煩，而且還有要對(duì)每個(gè)饋電線路進(jìn)行n次高次諧波電流是發(fā)生型還是流入型的判斷的問(wèn)題。
本發(fā)明就是為了消除先有技術(shù)中的上述問(wèn)題而作出的，其目的在于提供一種無(wú)需對(duì)各個(gè)負(fù)載設(shè)備干線中的高次諧波發(fā)生量的測(cè)量值進(jìn)行合計(jì)，只通過(guò)對(duì)受電點(diǎn)處測(cè)量到的發(fā)生量進(jìn)行校正運(yùn)算就可以對(duì)高次諧波的發(fā)生量作出評(píng)價(jià)的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置為一種對(duì)自負(fù)載向電源系統(tǒng)流出的高次諧波電流的大小作出評(píng)價(jià)的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置，包括設(shè)在從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量負(fù)載電流的測(cè)量?jī)x器用的變流器和測(cè)量負(fù)載電壓的測(cè)量?jī)x器用的變壓器；根據(jù)上述測(cè)量?jī)x器用變流器和測(cè)量?jī)x器用變壓器輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于各個(gè)高次諧波次數(shù)求出其高次諧波電流和高次諧波電壓的高次諧波次數(shù)分析單元；從上述的高次諧波電壓和負(fù)載的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運(yùn)算單元；以及根據(jù)上述的高次諧波次數(shù)分析單元輸出的高次諧波電流和上述高次諧波流入量校正運(yùn)算單元輸出的高次諧波電流的流入校正成分的矢量相減運(yùn)算求出真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一發(fā)明的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置為一種為一種對(duì)自負(fù)載向電源系統(tǒng)流出的高次諧波電流的大小作出評(píng)價(jià)的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置，包括設(shè)在從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量負(fù)載電流的測(cè)量?jī)x器用的變流器和測(cè)量負(fù)載電壓的測(cè)量?jī)x器用的變壓器；根據(jù)上述測(cè)量?jī)x器用變流器和測(cè)量?jī)x器用變壓器輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)求出其高次諧波電流的流出成分的高次諧波次數(shù)分析單元；從電源阻抗和負(fù)載的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗求出電流分流比的高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元；以及根據(jù)上述的高次諧波次數(shù)分析單元輸出的高次諧波電流的流出成分和上述高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元輸出的電流分流比求出自負(fù)載群產(chǎn)生的真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元。

圖1是本發(fā)明第1實(shí)施例中的高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置的構(gòu)成圖。
圖2是本發(fā)明第2實(shí)施例中的高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置的構(gòu)成圖。
圖3是用于說(shuō)明現(xiàn)有的評(píng)價(jià)高次諧波流出量的設(shè)備的構(gòu)成圖。
圖1中，參考數(shù)字1～115表示與圖3中的現(xiàn)有設(shè)備相同的部分，相同的構(gòu)成中有一部分已省略。其中，1表示將50Hz、6.6KV的3相電源引入大樓等處的配電室的電力電纜的末端部分，2為斷路器，3為主熔斷器，4和5為將受電點(diǎn)處的電壓及電流傳送到測(cè)量器件處的測(cè)量器件用變壓器及變流器。另外，13為分支熔斷器，16為向饋電負(fù)載17提供電力的電燈用或動(dòng)力用變壓器。另外，93表示設(shè)在進(jìn)相電容設(shè)備中的分支熔斷器，113為具有將進(jìn)相電容115和串聯(lián)扼流圈114并入或者脫離6.6KV電路的功能的真空電磁接觸器。
200為高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置的第1實(shí)施例，其內(nèi)部構(gòu)成包括高次諧波次數(shù)分析單元201、高次諧波流入量校正運(yùn)算裝置202以及高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元203。
在(比方說(shuō))對(duì)應(yīng)于3相3線式電路時(shí)，位于大樓等的受電部處的、用于測(cè)量該大樓的全部負(fù)載電流的測(cè)量用變流器5輸出的R相和T相的二次側(cè)電流iR、iT2個(gè)要素與測(cè)量用變壓器4輸出的二次側(cè)電壓VRS、VTS2個(gè)要素一起被作為輸入信號(hào)輸入到上述的高次諧波次數(shù)分析單元201中。該高次諧波次數(shù)分析單元201為眾所周知的裝置，它根據(jù)電流信號(hào)i和電壓信號(hào)V通過(guò)頻率分析及相位判別的過(guò)程判別出高次諧波電流及電壓的大小及流入、流出方向。在本實(shí)施例1中，進(jìn)行高次諧波次數(shù)分析，對(duì)于每個(gè)高次諧波次數(shù)求出其高次諧波電流及高次諧波電壓的矢量信號(hào)±In1及Vn。然后，高次諧波電流矢量信號(hào)±In1作為高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元203的第1項(xiàng)運(yùn)算信號(hào)矢量輸出，高次諧波電壓矢量信號(hào)Vn則輸出到高次諧波流入量校正運(yùn)算單元202中。這里，In1中的n表示高次諧波的次數(shù)，其正負(fù)符號(hào)表示高次諧波的流入或流出(產(chǎn)生)。
另一方面，自高次諧波次數(shù)分析單元201輸出的高次諧波電壓矢量信號(hào)Vn輸入到高次諧波流入量校正運(yùn)算單元202中，并從該高次諧波電壓信號(hào)Vn和圖中未示出的內(nèi)藏式阻抗設(shè)定部中預(yù)先設(shè)定的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗Zn求出高次諧波電流矢量信號(hào)的流入校正成分In2，然后再將它作為高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元203的第2項(xiàng)運(yùn)算信號(hào)矢量輸出。這里，In2如公式(2)所示，阻抗Zn如公式(3)所示。
In2＝V2/Zn(2)Zn＝(Xc/jn)+jnXL(3)公式(3)中的Xc及XL采用實(shí)測(cè)時(shí)的電容和扼流圈的阻抗值。
上述高次諧波次數(shù)分析單元201輸出的高次諧波電流矢量信號(hào)±In1及高次諧波流入量校正單元202輸出的高次諧波電流矢量信號(hào)的流入校正成分In2輸入到高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元203中后的結(jié)果是，在高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元203中進(jìn)行如公式(4)所示的矢量相減運(yùn)算。
In＝±In1-In2(4)換言之，上述運(yùn)算的物理意義是，通過(guò)計(jì)算出受電部處測(cè)量到的高次諧波電流In1與自電源流入進(jìn)相電容設(shè)備的高次諧波電流In2之間的差值，從高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元203輸出由大樓等處的負(fù)載群產(chǎn)生的真正高次諧波發(fā)生量In。
如上所述，如果采用本實(shí)施例1的話，通過(guò)在對(duì)高次諧波發(fā)生量進(jìn)行測(cè)試的現(xiàn)有設(shè)備中增加計(jì)算自電源流入的高次諧波電流的裝置，可以使具有能夠?qū)φ嬲母叽沃C波發(fā)生量進(jìn)行評(píng)價(jià)的功能的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置200適用于受電部分，從而達(dá)到無(wú)需很多臺(tái)的高次諧波分析儀器就能迅速、簡(jiǎn)便地進(jìn)行高精度的高次諧波發(fā)生量的評(píng)價(jià)的效果。第2實(shí)施例圖2是本發(fā)明第2實(shí)施例中的高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置的構(gòu)成圖。
在第2實(shí)施例中，對(duì)高次諧波發(fā)生量的實(shí)際測(cè)量與第1實(shí)施例中一樣在受電部分處進(jìn)行，只是圖1中的進(jìn)相電容設(shè)備的饋電線路熔斷器93臨時(shí)脫開(kāi)。
圖2中的部分構(gòu)成與圖1和圖3中所示的構(gòu)成等效，圖中500為產(chǎn)生高次諧波的饋電線路中的電流源，501為進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗Zc(矢量成分)、502表示電源阻抗Zs(矢量成分)。另外，300為第2實(shí)施例中使用的高次諧波流出量的評(píng)價(jià)裝置，其內(nèi)部構(gòu)成是，在與實(shí)施例1相同地在從所周知的高次諧波次數(shù)分析單元301上加上了高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元302和高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元303。
高次諧波次數(shù)分析單元301根據(jù)自測(cè)量用變壓器4及測(cè)量用變流器5輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)，將高次諧波電流中的流出(發(fā)生)成分In3輸出至高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元303的通道1。另一方面，502的電壓阻抗Zs(矢量成分)與501的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗Zc(矢量成分)的設(shè)定部分為內(nèi)藏式，利用公式(5)從這二個(gè)阻抗求出的電流分流比α輸入到高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元303的通道2中。
α＝Zc/(Zs+Zc) (5)
從輸入高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元303的二個(gè)通道的In3及α，通過(guò)公式(6)可計(jì)算出從大樓等處流向外部的真實(shí)的高次諧波電流In，并將其作為高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元303的輸出。
In＝In3·α (6)如上所述，如果采用本實(shí)施例2的話，則在大樓等受電點(diǎn)處，在將進(jìn)相電容設(shè)備臨時(shí)脫開(kāi)后進(jìn)行高次諧波發(fā)生電流的測(cè)量的裝置中，增加對(duì)由電源側(cè)和進(jìn)相電容設(shè)備側(cè)的阻抗計(jì)算出的電流分配比α產(chǎn)生的發(fā)生量進(jìn)行校正的裝置，這樣可使具備能對(duì)從大樓等處流向外部電源的真實(shí)的高次諧波發(fā)生量作出評(píng)價(jià)的功能的高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置適用與受電部分，從而達(dá)到與實(shí)施例1同樣的效果。
綜上所述，如果采用本發(fā)明的話，由于具備設(shè)在從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量負(fù)載電流的測(cè)量?jī)x器用的變流器和測(cè)量負(fù)載電壓的測(cè)量?jī)x器用的變壓器；根據(jù)上述測(cè)量?jī)x器用變流器和測(cè)量?jī)x器用變壓器輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于各個(gè)高次諧波次數(shù)求出其高次諧波電流和高次諧波電壓的高次諧波次數(shù)分析單元；從上述的高次諧波電壓和負(fù)載的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運(yùn)算單元；以及根據(jù)上述的高次諧波次數(shù)分析單元輸出的高次諧波電流和上述高次諧波流入量校正運(yùn)算單元輸出的高次諧波電流流入校正成分的矢量相減運(yùn)算求出真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元，在現(xiàn)有技術(shù)中為了對(duì)整個(gè)大樓的高次諧波發(fā)生量作出評(píng)價(jià)時(shí)必須對(duì)5～10個(gè)系統(tǒng)的負(fù)載設(shè)備干線中每一個(gè)的高次諧波發(fā)生量同時(shí)進(jìn)行測(cè)量，再進(jìn)行合計(jì)；而本發(fā)明只通過(guò)受電點(diǎn)處的測(cè)量值就能對(duì)高次諧波發(fā)生量進(jìn)行評(píng)價(jià)，無(wú)需準(zhǔn)備多臺(tái)高次諧波測(cè)量?jī)x器，因而能迅速、簡(jiǎn)便進(jìn)行高次諧波發(fā)生量的測(cè)量。
另外，如果采用本發(fā)明中的另一發(fā)明，由于具備設(shè)在從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量負(fù)載電流的測(cè)量?jī)x器用的變流器和測(cè)量負(fù)載電壓的測(cè)量?jī)x器用的變壓器；根據(jù)上述測(cè)量?jī)x器用變流器和測(cè)量?jī)x器用變壓器輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)求出其高次諧波電流的流出成分的高次諧波次數(shù)分析單元；從電源阻抗和負(fù)載的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗求出電流分流比的高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元；以及根據(jù)上述的高次諧波次數(shù)分析單元輸出的高次諧波電流的流出成分和上述高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元輸出的電流分流比求出自負(fù)載群產(chǎn)生的真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元；與前一發(fā)明同樣，只通過(guò)受電點(diǎn)處的測(cè)量值就能對(duì)高次諧波發(fā)生量進(jìn)行評(píng)價(jià)，無(wú)需準(zhǔn)備多臺(tái)高次諧波測(cè)量?jī)x器，而且能迅速、簡(jiǎn)便進(jìn)行高次諧波發(fā)生量的測(cè)量。
權(quán)利要求
1.一種高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置，該裝置對(duì)自負(fù)載向電源系統(tǒng)流出的高次諧波電流的大小作出評(píng)價(jià)，包括設(shè)在從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量負(fù)載電流的測(cè)量?jī)x器用的變流器和測(cè)量負(fù)載電壓的測(cè)量?jī)x器用的變壓器；根據(jù)上述測(cè)量?jī)x器用變流器和測(cè)量?jī)x器用變壓器輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)于各個(gè)高次諧波次數(shù)求出其高次諧波電流和高次諧波電壓的高次諧波次數(shù)分析單元；從上述的高次諧波電壓和負(fù)載的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運(yùn)算單元；以及根據(jù)上述的高次諧波次數(shù)分析單元輸出的高次諧波電流和上述高次諧波流入量校正運(yùn)算單元輸出的高次諧波電流的流入校正成分的矢量相減運(yùn)算求出真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元。
2.一種高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置，該裝置對(duì)自負(fù)載向電源系統(tǒng)流出的高次諧波電流的大小作出評(píng)價(jià)，包括從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量負(fù)載電流的測(cè)量?jī)x器用的變流器和測(cè)量負(fù)載電壓的測(cè)量?jī)x器用的變壓器；根據(jù)上述測(cè)量?jī)x器用變流器和測(cè)量?jī)x器用變壓器輸出的電流信號(hào)及電壓信號(hào)求出其高次諧波電流的流出成分的高次諧波次數(shù)分析單元；從電源阻抗和負(fù)載的進(jìn)相電容設(shè)備的阻抗求出電流分流比的高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元；以及根據(jù)上述的高次諧波次數(shù)分析單元輸出的高次諧波電流的流出成分和上述高次諧波發(fā)生量校正運(yùn)算單元輸出的電流分流比求出自負(fù)載群產(chǎn)生的真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明提供了一種高次諧波流出量評(píng)價(jià)裝置，該裝置無(wú)需對(duì)各條負(fù)載設(shè)備干線中產(chǎn)生的高次諧波發(fā)生量進(jìn)行合計(jì)，只通過(guò)對(duì)受電點(diǎn)處測(cè)量到的發(fā)生量進(jìn)行校正運(yùn)算即可對(duì)高次諧波的流出量作出評(píng)價(jià)，該裝置包括設(shè)在從電源系統(tǒng)接受電力的受電點(diǎn)處的、測(cè)量?jī)x器用變流器和變壓器、對(duì)應(yīng)于各個(gè)高次諧波次數(shù)求出其高次諧波電流和電壓的高次諧波次數(shù)分析單元、求出高次諧波電流的流入校正成分的高次諧波流入量校正運(yùn)算單元以及求出真實(shí)的高次諧波發(fā)生量的高次諧波發(fā)生量評(píng)價(jià)單元。
文檔編號(hào)G01R29/00GKCN1082188SQ97113986
公開(kāi)日2002年4月3日 申請(qǐng)日期1997年6月26日
發(fā)明者山田直也 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)大樓技術(shù)服務(wù)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan