一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置及方法..

1、說明書-1 -一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)諧波技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置及方 法。背景技術(shù)近年來，隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，電力電子設(shè)備在電力行業(yè)的應(yīng)用日益普及，同 時(shí)大量電弧設(shè)備和許多其他非線性負(fù)荷也被投入使用，而這些設(shè)備使得系統(tǒng)中電壓和電流波 形發(fā)生畸變失真，導(dǎo)致大量諧波產(chǎn)生，造成越來越多的諧波污染。諧波產(chǎn)生的一個(gè)主要危害是諧波諧振，電力公司為了補(bǔ)償無功功率、改善功率因數(shù)而大 量增加使用電容器組，引進(jìn)的電容器以及系統(tǒng)中的電容器和感性元件可能造成局部諧振，諧 振產(chǎn)生的過電壓反過來又使電容器損壞。電力系統(tǒng)的并聯(lián)諧振將引起過電壓，串聯(lián)

2、諧振引起 過電流，導(dǎo)致系統(tǒng)局部過熱，使電容器局部電流電壓放大，加速電氣設(shè)備絕緣老化，對(duì)相關(guān) 電氣設(shè)備造成損害。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)含有接近諧振頻率的諧波時(shí)，此諧波將被放大數(shù)倍至數(shù)十倍之 多，以致于造成電容器組因過電壓而被燒毀。目前，大量工作主要集中于諧波抑制裝置的開發(fā)，比如無源濾波器，有源濾波器等，而 忽略了系統(tǒng)內(nèi)部電容組的保護(hù)，導(dǎo)致大量電容器因諧波損壞，影響了無功補(bǔ)償裝置的正常工 作，以及無功補(bǔ)償裝置功率因數(shù)的設(shè)計(jì)，降低了工作效率。而現(xiàn)有的電容器過電壓保護(hù)裝置 不能實(shí)時(shí)檢測(cè)電容器諧波電壓，中國(guó)專利CN02105002.3公開了一種電力諧振保護(hù)模組，主要 技術(shù)方案為其中一電路具有分析、判讀及計(jì)數(shù)功能，其擷

3、取經(jīng)分壓后的電容器上的電壓計(jì)算 有效值；該電路利用電壓的基波與非基波成分推算電容總體電流有效值；若判斷出過電壓或 過電流時(shí)，該電路將電容器組/電感器組切離系統(tǒng)或改變阻抗特性，予以保護(hù)。該專利需要對(duì) 系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)電容器設(shè)一個(gè)電力諧振保護(hù)模組，適用于簡(jiǎn)單的電力系統(tǒng)，對(duì)于復(fù)雜電力系統(tǒng)將 費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且該保護(hù)裝置只是針對(duì)單次諧波下的電容電壓，而沒有考慮總諧波下的電容電 壓?？偠灾壳靶枰绢I(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個(gè)技術(shù)問題是：如何在諧波諧振情況 下找到一種工作全面，高效的裝置保護(hù)電容器，避免電容器組損壞。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置及方法， 它采用先

4、進(jìn)的硬件設(shè)備，并結(jié)合諧波諧振分析算法，對(duì)電容器進(jìn)行可靠保護(hù)，它具有能實(shí)時(shí) 檢測(cè)諧波電壓，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，工作效率高的優(yōu)點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置， 主要包括主控制電路板， 諧波采集與調(diào)理電路，電壓跟隨電路，說明書-2 -多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，AD轉(zhuǎn)換模塊，F(xiàn)PGA控制模塊，通信模塊485通信電路 和232通信電路，人機(jī)交互模塊電路板，所述模擬量是通過電壓互感器從電網(wǎng)采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過諧波采集與調(diào)理電路、電壓跟隨電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給AD,所述AD轉(zhuǎn)換受FPGA控制，將轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA所述FPGA將數(shù)據(jù)通過SPI通信轉(zhuǎn)發(fā)給主

5、控制電路板，所 述主控制電路板通過485通信獲取電網(wǎng)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述主控制電路板通過232通信獲取人機(jī)界面用戶設(shè)置， 包括電壓上下限值，越限時(shí)間上下限值，同時(shí)主控制電路板通過232通信將電網(wǎng)當(dāng)前信息、歷史動(dòng)作信息通過人機(jī)交互傳送給人機(jī)界面便于用戶查詢。所述主控制電路板的主處理器使用TI公司eZdsp F2812最小系統(tǒng)。包括了TMS320 F2812芯片、512K的片外SRAM存儲(chǔ)器，JTAG仿真控制器、電源管理芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路， 接口單元。所述諧波采集與調(diào)理電路中的放大電路采用了AD620芯片，增益范圍為1至10,000,最 大電源電流僅1.3 mA,所述電壓跟隨電路采用了AD79

6、7芯片，最大輸入失調(diào)電壓為80V最大 輸出電流為50mA，所述多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路采用ADG1404,所述AD轉(zhuǎn)換電路采用AD7658芯 片，所述FPGA芯片采用EP3C10E144C8N所述通信模塊基于MAX487的485串口信號(hào)轉(zhuǎn)換 電路和基于SP3220EEA勺232電平轉(zhuǎn)換電路。所述人機(jī)交互模塊采用阿爾泰工業(yè)級(jí)嵌入式主板ARM8019,所述ARM8019為ARM 10處理器，PC104主板,WinCE5.0及驅(qū)動(dòng)程序64MB SDRAM 256MB NandFlash 32MB NorFlash,支持RGB接口的DSTN和TFT液晶屏，支持VGA接口，800 x600分辨率。一種電容器諧波

7、諧振過電壓保護(hù)裝置的過電壓檢測(cè)方法：初始化后，具體工作步驟如下：步驟一：系統(tǒng)將限值通過串口傳送給主控制電路板，同時(shí)系統(tǒng)采集模擬量數(shù)據(jù)、廠站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分別通過SPI通信、串口通信傳送給主控制電路板；步驟二：主控制電路板根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)并讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)，進(jìn)行模態(tài)分析和諧波潮流算法運(yùn)算，根據(jù)設(shè)定保護(hù)限值作出最終保護(hù)方案；步驟三：主控制電路板判斷用戶設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行方式，如果系統(tǒng)運(yùn)行于離線狀態(tài)，系統(tǒng)保護(hù) 方案顯示于客戶界面，等待人工確定是否下發(fā)。如果系統(tǒng)運(yùn)行于在線狀態(tài)，那么直接將動(dòng)作 命令下發(fā)給主站。所述步驟二中的模態(tài)分析具體步驟為:（1）讀取主控制電路板中采集的數(shù)據(jù)，設(shè)基準(zhǔn)頻率為初始頻率；（

8、2）分析裝置在諧波下的阻抗；（3）根據(jù)主控制電路板中讀取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納陣；（4）對(duì)導(dǎo)納陣進(jìn)行模態(tài)處理；（5）判斷頻率是否超出最大頻率限制，一般最高位50次，若超出了，則輸出模態(tài)分析 結(jié)果，若說明書-3 -沒有，則重復(fù)（2）之后的步驟。所述步驟二中的諧波潮流分析具體步驟為：（1）進(jìn)行基波潮流分析；（2）判斷頻率是否與基波頻率相等，若相等，將基波頻率全部存儲(chǔ)在監(jiān)測(cè)器，若不相等, 把基波頻率賦給當(dāng)前頻率，判斷基頻解存儲(chǔ)是否完成，若完成將基波頻率存儲(chǔ)在監(jiān)測(cè)器，若沒有直接退出。（3）獲取需要的諧波列表；設(shè)初值為i =1，判斷i是否與要求解的諧波數(shù)目相等，若相 等，直接退出，若i與要求解

9、的諧波數(shù)目不相等，則將相應(yīng)的頻率列表賦給頻率。（4）判斷頻率是否等于基波頻率，若相等，則i+1,從i初始值開始循環(huán)，若不相等， 則先使用直接法求解，然后i+1,再進(jìn)行同樣的循環(huán)。所述諧波潮流分析步驟（1）中的基波潮流分析具體步驟為：判斷負(fù)載模型是否與相應(yīng)的導(dǎo)納陣相同，若相同，則使用直接法求解，然后結(jié)束，若不 同，判斷導(dǎo)納陣是否發(fā)生了變化，若沒有變化，則使用迭代法求解，若發(fā)生了變化，需要重 新形成導(dǎo)納陣，再使用迭代法求解。所述諧波潮流分析步驟（4）中的直接法具體步驟為：1判斷系統(tǒng)導(dǎo)納陣是否發(fā)生了變化，若沒有發(fā)生變化，次數(shù)直接加1,若發(fā)生了變化，需重新建立導(dǎo)納陣，次數(shù)再加1；2把注入電流清零，獲取

10、諧波源注入電流；3判斷系統(tǒng)的求解是否完成，若沒有，直接跳到迭代次數(shù)加1,最后解決方案是直接法， 結(jié)束，若已完成，求解成功標(biāo)志位為真且收斂標(biāo)志為真，則迭代次數(shù)加1,最后解決方案是 直接法為真，結(jié)束。本發(fā)明的有益效果：1本發(fā)明采用了模態(tài)分析法和諧波潮流算法分析諧波諧振過電壓，為過電壓分析的正確 性提供了“雙保障”，同時(shí)在兩個(gè)算法結(jié)合分析的結(jié)果基礎(chǔ)上進(jìn)行過電壓保護(hù)裝置的開發(fā)，提高了保護(hù)裝置的精確性。2本發(fā)明采用了人機(jī)交互能夠設(shè)置保護(hù)限值、保護(hù)時(shí)間限值。3能夠?qū)崿F(xiàn)離線、在線兩種方式運(yùn)行。離線模式即對(duì)于當(dāng)前的電網(wǎng)諧波狀況給出相應(yīng)的 保護(hù)方案，不采取控制措施而是等待人工確認(rèn)。在線模式即對(duì)于當(dāng)前的電網(wǎng)諧波狀

11、況給出相 應(yīng)的保護(hù)方案，直接通過通信接口將動(dòng)作命令下發(fā)進(jìn)行調(diào)節(jié)。4能夠存儲(chǔ)電容器實(shí)時(shí)諧波電壓與諧波電流、線路電壓等信息。說明書-4 -5能夠保存歷史動(dòng)作、數(shù)據(jù)。附圖說明圖1為系統(tǒng)硬件架構(gòu)。圖2為系統(tǒng)軟件架構(gòu)。圖3為系統(tǒng)軟件執(zhí)行流程圖。圖4為模態(tài)分析流程圖。圖5為諧波潮流主程序流程圖。圖6為基波潮流流程圖。圖7為直接法流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置，主要包括主控制電路板，諧波采集與調(diào)理 電路，電壓跟隨電路，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，AD轉(zhuǎn)換模塊，F(xiàn)PGA控制模塊，通信模塊485通信電路和232通信電路，人機(jī)交互模塊電路板，所述模擬量是

12、通過電壓互感器從電網(wǎng)采集的 數(shù)據(jù)，經(jīng)過諧波采集與調(diào)理電路、電壓跟隨電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給AD,所述AD轉(zhuǎn)換受FPGA控制，將轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA所述FPGA將數(shù)據(jù)通過SPI通信轉(zhuǎn)發(fā)給主控制電路板， 所述主控制電路板通過485通信獲取電網(wǎng)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述主控制電路板通過232通信獲取人機(jī)界面用戶設(shè)置，包括電壓上下限值，越限時(shí)間上下限值，同時(shí)主控制電路板通過232通信將電網(wǎng)當(dāng)前信息、歷史動(dòng)作信息通過人機(jī)交互傳送給人機(jī)界面便于用戶查詢。所述主控制電路板的主處理器使用TI公司eZdsp F2812最小系統(tǒng)。包括了TMS20F2812芯片、512K的片外SRAM存儲(chǔ)器，JTAG仿真控制器、電源管

13、理芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路， 接口單元。所述諧波采集與調(diào)理電路中的放大電路采用了AD620芯片，增益范圍為1至10,000,最大電源電流僅1.3 mA所述電壓跟隨電路采用了AD797芯片，最大輸入失調(diào)電壓為80V最大輸出電流為50mA。 所述多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路采用ADG1404為兩路控制信號(hào)控制四路開關(guān)的導(dǎo)通，同時(shí)能夠 保證信號(hào)的準(zhǔn)確性。所述AD轉(zhuǎn)換電路采用AD7658芯片。AD7658是ADI公司制造的，高集成度、6通道16-bit逐次逼近（SAR型ADC,內(nèi)含1個(gè)2.5V基準(zhǔn)電壓源和基準(zhǔn)緩沖器。AD7658具有6個(gè)轉(zhuǎn)換通道 分為3組兩通道?？梢酝ㄟ^CONVST-A/B/C管腳或控制寄存器的V

14、A/VB/VC字段來控制具體使 用哪幾對(duì)AD轉(zhuǎn)換通道。讀取數(shù)據(jù)次數(shù)要根據(jù)AD轉(zhuǎn)換的通道數(shù)量設(shè)置。所述FPGA芯片采用EP3C10E144C8N FPGA在設(shè)計(jì)上使用了邏輯單元陣列的概念，內(nèi)部 包括可說明書-5 -配置邏輯模塊、輸出輸入模塊和內(nèi)部連線三個(gè)部分。FPGA組合邏輯靠查找表實(shí)現(xiàn)，查找表與D觸發(fā)器的輸入端相連接，再由觸發(fā)器驅(qū)動(dòng)別的邏輯電路或者I/O,這樣構(gòu)成的邏輯單元模塊既能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯功能與時(shí)序邏輯功能，模塊之間、模塊與I/O之間使用金屬線連接。FPGA向內(nèi)部的靜態(tài)存儲(chǔ)單元加載編程數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)其邏輯功能，這些邏輯單元決定了FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)的功能，F(xiàn)PGA允許無限次的編程。所述SPI由Mot

15、orola公司開發(fā)，在中央處理單元或DSP與其他芯片之間提供的一款通信 接口。SPI工作方式為一個(gè)主機(jī)連接單個(gè)或多個(gè)從機(jī)的主-從機(jī)模式。SPI接口一般有四種信號(hào)： 串行移位時(shí)鐘信號(hào)SCLK數(shù)據(jù)輸出信號(hào)、 數(shù)據(jù)輸入信號(hào)、 低電平有效的從使能信號(hào)線。所述通信模塊設(shè)計(jì)了基于MAX487的485串口信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和基于SP3220EEA勺232電 平轉(zhuǎn)換電路。所述人機(jī)交互模塊采用阿爾泰工業(yè)級(jí)嵌入式主板ARM8019,所述ARM8019為ARM 10處理器，PC104主板,WinCE5.0及驅(qū)動(dòng)程序64MB SDRAM 256MB NandFlash，32MB NorFlash,支持RGB接口的DSTN和

16、TFT液晶屏，支持VGA接口，800 x600分辨率，支持4線電阻式觸 摸屏主USB x 1從USB x 1全部2.0標(biāo)準(zhǔn)，RS232接口x 2，RS485接口x 1，支持CF卡。如圖3一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置的過電壓檢測(cè)方法：初始化后，具體工作步驟如下：步驟一：系統(tǒng)將用戶界面設(shè)置限值通過串口傳送給主控制電路板，同時(shí)系統(tǒng)采集模擬量數(shù)據(jù)、廠站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分別通過SPI通信、串口通信傳送給主控制電路板；步驟二：主控制電路板根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)并讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)，進(jìn)行模態(tài)分析和諧波潮流算法運(yùn)算，根據(jù)設(shè)定保護(hù)限值作出最終保護(hù)方案；步驟三：主控制電路板判斷用戶設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行方式，如果系統(tǒng)運(yùn)行于

17、離線狀態(tài)，系統(tǒng)保護(hù)方案顯示于客戶界面，等待人工確定是否下發(fā)。如果系統(tǒng)運(yùn)行于在線狀態(tài)，那么直接將動(dòng)作命令下發(fā)給主站。如圖4所述步驟二中的模態(tài)分析具體步驟為：(1) 讀取主控制電路板中采集的數(shù)據(jù)，設(shè)基準(zhǔn)頻率為初始頻率；(2) 計(jì)算裝置在諧波下的阻抗；(3) 根據(jù)主控制電路板中讀取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納陣；(4) 對(duì)導(dǎo)納陣進(jìn)行模態(tài)處理；(5)判斷頻率是否超出最大頻率限制，一般最說明書-6 -高位50次，若超出了，則輸出模態(tài)分析 結(jié)果，若沒有，則重復(fù)(2)之后的步驟。所述模態(tài)分析即為特征值分析，假設(shè)根據(jù)頻率掃描法得知系統(tǒng)在頻率f 處發(fā)生并聯(lián)諧振。這就意味著通過公式(1.1)計(jì)算出的電壓相量中

18、有些元素在頻率f 處有很大的值。Vfb Yf寸If(1.1)式中：Yf是頻率為 f 時(shí)的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納陣，Vf是節(jié)點(diǎn)電壓，If是節(jié)點(diǎn)注入電流。If只有一個(gè)注入量且其數(shù)值為 1.0pu，其它數(shù)值為0。為了簡(jiǎn)化符號(hào)，下面將下標(biāo) f 省略。節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納陣丫趨近于奇異陣時(shí)將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重諧振，此時(shí)某些節(jié)點(diǎn)的電壓也將會(huì)非常高。因此，問題就轉(zhuǎn)換到研究導(dǎo)納陣Y如何趨于奇異，現(xiàn)有的完善的特征值分析法就能完成這個(gè) 任務(wù)。根據(jù)文獻(xiàn)，矩陣Y可以被分解為如下形式：V “ L J4 T(1.2)式中上為對(duì)角特征矩陣，L為左特征向量，T為右特征向量，并且L二T，把式(1.2)帶入式(1.1)得：V二L上Tl(1.3)或T V 扌-廠T

19、 I (1.4)令U =TV為模態(tài)電壓向量，J=TI為模態(tài)電流向量。則式(1.4)可簡(jiǎn)化為：U =-fJ(1.5)或說明書-7 -定義特征值的倒數(shù)J為模態(tài)阻抗(Zm)，單位為阻抗。分析式(1.6)得以下結(jié)論：如果i等 于零或者值很小，則-11將為無窮大，即使是很小的模態(tài)1注入電流 J1也會(huì)產(chǎn)生很高的模態(tài)1電壓 U1。模態(tài)電壓模態(tài)U1只與模態(tài)1注入電流 J1有關(guān)聯(lián)，因?yàn)槠渌B(tài)注入電流的系數(shù)均為 零，故它們的電壓將不受模態(tài)1的影響。換句話說，使用模態(tài)域方法對(duì)諧波諧振進(jìn)行分析, 諧振的位置將很容易被辨別。這表明諧振的發(fā)生實(shí)際上與某個(gè)特定模態(tài)有關(guān)，而與哪條母線 注入電流無關(guān)。模態(tài)電流 J1用右特征值

20、向量表示為:J -T11I1T1212T13IJ11 T1nIn分析式(1.7)可得：如果 T13值最大，那么節(jié)點(diǎn)電流丨3對(duì)模態(tài)1電流起主要作用。即母線3在模態(tài)1下最容易受激勵(lì)產(chǎn)生諧振。相反，如果 T13很小接近零，無論丨3多大都不會(huì)產(chǎn)生諧振。 因此我們可以通過觀察關(guān)鍵右特征向量 T11 “12,3,|I ( ,Tm 的值來分析哪個(gè)節(jié)點(diǎn)電流更容易使 模態(tài) 1 產(chǎn)生諧振。同理分析知，關(guān)鍵左特征向量Ln 丄21丄31,|,Ln1T的值可以用來判斷更容易 觀察到模態(tài)1產(chǎn)生諧振的母線位置，例如假設(shè) L31的值最大，貝U母線3上的節(jié)點(diǎn)電壓也會(huì)有很 大值，這意味著在母線3處是最容易觀察到模態(tài)1諧振的地方。

21、如圖5其所述步驟二中的諧波潮流分析具體步驟為：(1) 進(jìn)行基波潮流分析；(2) 判斷頻率是否與基波頻率相等，若相等，將基波頻率全部存儲(chǔ)在監(jiān)測(cè)器，若不相等， 把基波頻率賦給當(dāng)前頻率，然后進(jìn)行存儲(chǔ)；(3)獲取需要的諧波列表；設(shè)初值為i =1，判斷i是否與要求解的諧波數(shù)目相等，若相等，直接退出，若i與要求解的諧波數(shù)目不相等，則將相應(yīng)的頻率列表賦給頻率；(4) 判斷頻率是否等于基波頻率，若相等，則循環(huán)，若不相等，則使用直接法求解。如圖6其所述諧波潮流分析步驟(1)中的基波潮流分析具體步驟為：判斷負(fù)載模型是否與相應(yīng)的導(dǎo)納陣相同，若相同，則使用直接法求解，然后結(jié)束，若不 同，判斷導(dǎo)納陣是否發(fā)生了變化；若沒

22、有變化，則使用迭代法求解；若發(fā)生了變化，需要重 新形成導(dǎo)納陣，再使用迭代法求解。如圖7所述諧波潮流分析步驟(4)中的直接法具體步驟為：J2(1.6)(1.7)0 1 Ji00HI兒jjn一說明書-8 -1判斷系統(tǒng)導(dǎo)納陣是否發(fā)生了變化，若沒有發(fā)生變化，次數(shù)直接加1,若發(fā)生了變化，需重新建立導(dǎo)納陣，次數(shù)再加1；2把注入電流清零，獲取諧波源注入電流；3判斷系統(tǒng)的求解是否完成，若沒有，直接跳到迭代次數(shù)加1,最后解決方案是直接法,結(jié)束，若已完成，求解成功標(biāo)志位為真且收斂標(biāo)志為真，則迭代次數(shù)加1,解決方案為真，結(jié)束。所述諧波潮流的主要工作是計(jì)算母線電壓和線路電流，根據(jù)潮流分析系統(tǒng)諧振，潮流分 析程序完成以

23、下功能：(1)先進(jìn)行基波下的潮流分析，獲取系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)基波電壓。(2)建立每一次諧波的節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣 Ybus。(3)根據(jù)第一步得到的電壓結(jié)果和接于該點(diǎn)的諧波源特性獲取相應(yīng)節(jié)點(diǎn)注入諧波電流。(4)在已知諧波電流源頻譜 1(h)情況下，求取母線電壓 V(h)二 Zbus(h)l(h)。(5)計(jì)算線路電流 lne(h) = V(h)/Ziine(h)。所述步驟二中的最終解決方案是指進(jìn)行總諧波過電壓保護(hù)還是單次諧波過電壓保護(hù)，然 后調(diào)用相應(yīng)的保護(hù)子程序。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要

24、付 出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。說明書附圖-1 -命令信息人機(jī)交互4q通信模塊 2遙測(cè)采集控制、轉(zhuǎn)發(fā)模擬量控制信息模擬量數(shù)據(jù)遙信數(shù)據(jù)變電站監(jiān)控執(zhí)行機(jī)構(gòu)NANDSDRAMFlash實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)SDRA接口MSRO接口M顯示信息-ARM801 嵌 入式板-1*設(shè)置信息V-操作信息觸摸屏廠站監(jiān)控模塊通信模塊 1算法模塊說明書附圖-2 -數(shù)據(jù)庫(kù)遙測(cè)采集說明書附圖-3 -圖 3說明書附圖-4 -圖 4說明書附圖-5 -說明書附圖-6 -圖 5說明書附圖-7 -迭代法求解1轉(zhuǎn)1F結(jié)束開始是負(fù)載模型=導(dǎo)納?否系統(tǒng)陣丫變化? 直接法求解建立丫矩陣是說明書附圖-8 -圖7-1 -權(quán)

25、利要求書1.一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置，其特征是，主要包括主控制電路板，諧波采集 與調(diào)理電路，電壓跟隨電路，多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路，AD轉(zhuǎn)換模塊，F(xiàn)PGA控制模塊，通信模塊485通信電路和232通信電路，人機(jī)交互模塊電路板，所述模擬量是通過電壓互感器從電網(wǎng) 采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)過諧波采集與調(diào)理電路、電壓跟隨電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)傳送給AD,所述AD轉(zhuǎn)換受FPGA控制，將轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)發(fā)送給FPGA所述FPGA將數(shù)據(jù)通過SPI通信轉(zhuǎn)發(fā)給主控制 電路板，所述主控制電路板通過485通信獲取電網(wǎng)當(dāng)前拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述主控制電路板通過232通信獲取人機(jī)界面用戶設(shè)置，包括電壓上下限值，越限時(shí)間上下限值，同時(shí)主控制電路板通過

26、232通信將電網(wǎng)當(dāng)前信息、歷史動(dòng)作信息通過人機(jī)交互傳送給人機(jī)界面便于用戶查詢。2如權(quán)利要求1所述一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置，其特征是，所述主控制電路板的主處理器使用TI公司eZdsp F2812最小系統(tǒng)。包括了TMS320 F2812芯片、512K的片外SRAM存儲(chǔ)器，JTAG仿真控制器、電源管理芯片、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路，接口單元。3如權(quán)利要求1所述一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置，其特征是，所述諧波采集與調(diào)理電路中的放大電路采用了AD620芯片，增益范圍為1至10,000,最大電源電流僅1.3 mA， 所述電壓跟隨電路采用了AD797芯片，最大輸入失調(diào)電壓為80V最大輸出電流為50mA

27、，所 述多路轉(zhuǎn)換開關(guān)電路采用ADG1404,所述AD轉(zhuǎn)換電路采用AD7658芯片，所述FPGA芯片采 用EP3C10E144C8N所述通信模塊設(shè)有基于MAX487的485串口信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和基于SP3220EEA勺232電平轉(zhuǎn)換電路。4如權(quán)利要求1所述一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置，其特征是，所述人機(jī)交互模塊采用阿爾泰工業(yè)級(jí)嵌入式主板ARM8019,所述ARM8019為ARM 10處理器，PC104主 板,WinCE5.0及驅(qū)動(dòng)程序64MB SDRAM 256MB NandFlash 32MB NorFlash,支持RGB接口的DSTN和TFT液晶屏，支持VGA接口，800 x600分辨率。5

28、如權(quán)利要求1所述一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置的過電壓檢測(cè)方法，其特征是：初始化后，具體工作步驟如下：步驟一：系統(tǒng)將限值通過串口傳送給主控制電路板，同時(shí)系統(tǒng)采集模擬量數(shù)據(jù)、廠站監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分別通過SPI通信、串口通信傳送給主控制電路板；步驟二：主控制電路板根據(jù)當(dāng)前電網(wǎng)遙測(cè)數(shù)據(jù)并讀取數(shù)據(jù)庫(kù)中電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)，進(jìn)行模態(tài)分析和諧波潮流算法運(yùn)算，根據(jù)設(shè)定保護(hù)限值作出最終保護(hù)方案；步驟三：主控制電路板判斷用戶設(shè)定系統(tǒng)運(yùn)行方式，如果系統(tǒng)運(yùn)行于離線狀態(tài)，系統(tǒng)保護(hù) 方案顯示于客戶界面，等待人工確定是否下發(fā)。如果系統(tǒng)運(yùn)行于在線狀態(tài)，那么直接將動(dòng)作 命令下發(fā)給主站。-2 -權(quán)利要求書6如權(quán)利要求6所述一種電容器諧波諧振

29、過電壓保護(hù)裝置的過電壓檢測(cè)方法，其所述步 驟二中的模態(tài)分析具體步驟為：（1）讀取主控制電路板中采集的數(shù)據(jù)，設(shè)基準(zhǔn)頻率為初始頻率；（2）對(duì)系統(tǒng)元件進(jìn)行建模；（3）根據(jù)主控制電路板中讀取的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)納陣；（4）對(duì)導(dǎo)納陣進(jìn)行模態(tài)處理；（5）判斷頻率是否超出最大頻率限制，一般最高位50次，若超出了，則輸出模態(tài)分析 結(jié)果，若沒有，則重復(fù)（2）之后的步驟。7如權(quán)利要求6所述一種電容器諧波諧振過電壓保護(hù)裝置的過電壓檢測(cè)方法，其所述步 驟二中的諧波潮流分析具體步驟為：（1）諧波潮流主程序首先進(jìn)行基波潮流分析；（2）判斷頻率是否與基波頻率相等，若相等，將基波頻率全部存儲(chǔ)在監(jiān)測(cè)器，若不相等, 把基波頻率賦給當(dāng)前頻率，判斷基頻解