一种光伏电站电网系统及其谐波治理方法与流程

本发明涉及谐波治理，尤其是指一种光伏电站电网系统及其谐波治理方法。

背景技术：

1、谐波是指电流中所含频率为基波整数倍的电流，它分为奇次谐波、分量谐波和偶次谐波，其中额定频率为基波非整数倍的属于分量谐波；额定频率为基波奇数倍的属于奇次谐波。供电电网中的谐波来自谐波源，其中有些谐波来自供电系统，有些产生于系统内部的非线性设备。

2、在实际工作过程中，谐波会产生诸多危害，譬如，基波的频率低于谐波电流的频率，由于集肤效应和邻近效应的作用，会使线路的输送容量降低，污染公共电网；进一步地，谐波对电力设备的影响主要表现在谐波电流会增加变压器的涡流损耗、磁滞损耗、铜损，降低变压器的容量；另外，谐波增加电力设备的附加损耗，谐振时伴随产生机械振动，引起谐波过电压，设备老化加剧，甚至损坏设备，使用寿命减少；同时，谐波会引起继电保护装置误动或拒动，可能造成系统故障或故障范围扩大，降低电力系统的可靠性；以及，电力线路中的谐波会由于电磁耦合作用，对临近的通信线路产生电压干扰，影响通信质量。

3、现有技术中，针对光伏电站工作时产生的谐波，已有集成式的谐波抑制装置，可以针对局部进行谐波消除，但是该装置对于光伏电站整站的谐波不能实现消除，因此亟需设计一种针对光伏电站的谐波治理装置及方法，以对光伏电站的整站谐波进行治理。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种光伏电站电网系统及其谐波治理方法，能够实现对光伏电站谐波的抑制和治理，减少谐波对电网造成的危害，进而提高输出的电能质量，提升电网的稳定性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种光伏电站电网系统，包括，

3、光伏电站，其包括母线、光伏发电单元以及无功补偿装置，所述光伏发电单元包括多个接入所述母线的阵列光伏发电模组，所述无功补偿装置连接于其中一个所述光伏发电模组，其中，每个所述光伏发电模组包括集电线、断路器以及发电回路，所述发电回路通过所述集电线接入所述母线，所述断路器用于控制所述集电线的通断；

4、输电单元，其与总供电电网相连，所述母线的输出端连接至所述输电单元；

5、谐波监测单元，其包括至少一个用于监测谐波源的谐波监测装置；

6、谐波治理单元，其包括至少一个lc无源滤波装置，至少一个所述lc无源滤波装置被配置为与所述谐波源并联，所述lc无源滤波装置包括负荷开关以及相互串联的电感和电容组件。

7、在本发明的一个实施例中，所述光伏发电模组还包括第一监测装置，所述第一监测装置设置于所述集电线，所述第一监测装置包括第一电压互感器和第一电流互感器，所述第一电压互感器用于监测所述母线的电压信号，所述第一电流互感器用于监测所述母线的电流信号。

8、在本发明的一个实施例中，所述lc无源滤波装置还包括第二电压互感器，所述第二电压互感器用于监测所述lc无源滤波装置的电压信号。

9、在本发明的一个实施例中，所述输电单元包括输送线和升压装置，所述升压装置安装于所述输送线，以对所述光伏电站的输出电压进行升压，所述输送线的输出端连接至总供电电网，所述输送线的另一端连接至所述母线，以输出电能至所述总供电电网。

10、在本发明的一个实施例中，所述谐波监测装置包括装配于所述输送线的第一谐波监测器和第二谐波监测器，所述第一谐波监测器配置于所述升压装置和所述输送线的输出端之间，以监测所述输电单元的谐波源，所述第二谐波监测器配置于所述升压装置与所述母线之间，以监测所述光伏电站的谐波源。

11、在本发明的一个实施例中，所述无功补偿装置包括静止无功发生器，所述静止无功发生器用于平衡所述光伏电站的有功功率和无功功率。

12、在本发明的一个实施例中，所述输电单元还包括供电开关，所述供电开关设置于所述输送线上靠近所述母线的一端。

13、在本发明的一个实施例中，所述光伏电站还包括过压保护单元，所述过压保护单元包括至少一个过压保护器以及至少一个接地开关，每个所述光伏发电模组配置一个所述过压保护器和一个所述接地开关，所述过压保护器与所述接地开关并联。

14、在本发明的一个实施例中，还包括控制单元，所述控制单元连接所述谐波监测单元以及所述谐波治理单元，以对谐波监测单元监测得到的数据进行收集和分析，并发出执行指令。

15、本发明还提供了一种光伏电站电网的谐波治理方法，所述谐波治理方法用于对如权上所述的光伏电站电网系统进行谐波治理，所述谐波治理方法包括：

16、步骤s1，对光伏电站及输电单元进行第一次谐波监测，获取监测结果，根据所述监测结果确认谐波源数量以及所在的位置；

17、步骤s2，将lc无源滤波装置与所述谐波源进行并联，通过所述lc无源滤波装置对所述谐波源产生的谐波进行抵消，以对所述谐波源进行谐波治理。

18、在本发明的一个实施例中，在所述步骤s1中，当所述谐波源有一个时，将lc无源滤波装置与所述谐波源进行并联，通过所述lc无源滤波装置对所述谐波源产生的谐波进行抵消；

19、当所述谐波源存在不止一个时，根据不同谐波源产生的影响大小，进行排序，首先，对影响最大的谐波源进行谐波治理，将所述lc无源滤波装置与影响最大的谐波源并联，以对其产生的谐波进行抵消；

20、继续监测，当监测到的谐波符合规定范围，说明所述光伏电站的整站谐波得到治理；

21、当监测到的谐波仍然不在规定范围内，说明谐波并未得到完全治理，对影响次之的谐波源进行谐波治理，持续监测并对剩余谐波源按照由高至低的顺序进行谐波治理，直至监测到的谐波符合所述规定范围，则说明所述光伏电站的整站谐波得到治理。

22、在本发明的一个实施例中，在所述步骤s1以及所述步骤s2中，通过谐波监测装置对所述光伏电站及所述输电单元进行谐波监测。

23、在本发明的一个实施例中，在所述步骤s1中，根据所述谐波监测结果，分析并绘制频谱图，根据频谱图获得不同谐波源的影响分布结果，根据不同谐波源的影响大小对其进行排序。

24、在本发明的一个实施例中，对所述谐波的监测需区分白天和夜间。

25、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

26、本发明所述的一种光伏电站电网系统，设有光伏电站、输电单元、谐波监测单元以及谐波治理单元，其中，光伏电站包括母线、以及阵列连接于母线的多个光伏发电模组，无功补偿装置连接于任意一个光伏发电模组，多个光伏发电模组的输出电能通过母线输送至输电单元，在输电单元经过升压后，再输送至总供电电网。工作时通过谐波监测单元对所述光伏电站电网系统进行监测，以查找到谐波源所在的位置，接着通过将所述lc无源滤波装置与谐波源进行并联，从而实现对谐波的抑制和消除，使系统内的谐波降低至规定范围内，从而减少谐波对电网造成的影响，提高输出的电能质量，提升电网的稳定性，进而有利于电网安全稳定的运行。

1.一种光伏电站电网系统，其特征在于：包括，

2.根据权利要求1所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述光伏发电模组还包括第一监测装置，所述第一监测装置设置于所述集电线，所述第一监测装置包括第一电压互感器和第一电流互感器，所述第一电压互感器用于监测所述母线的电压信号，所述第一电流互感器用于监测所述母线的电流信号。

3.根据权利要求1所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述lc无源滤波装置还包括第二电压互感器，所述第二电压互感器用于监测所述lc无源滤波装置的电压信号。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述输电单元包括输送线和升压装置，所述升压装置安装于所述输送线，以对所述光伏电站的输出电压进行升压，所述输送线的输出端连接至总供电电网，所述输送线的另一端连接至所述母线，以输出电能至所述总供电电网。

5.根据权利要求4所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述谐波监测装置包括装配于所述输送线的第一谐波监测器和第二谐波监测器，所述第一谐波监测器配置于所述升压装置和所述输送线的输出端之间，以监测所述输电单元的谐波源，所述第二谐波监测器配置于所述升压装置与所述母线之间，以监测所述光伏电站的谐波源。

6.根据权利要求1所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述无功补偿装置包括静止无功发生器，所述静止无功发生器用于平衡所述光伏电站的有功功率和无功功率。

7.根据权利要求4所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述输电单元还包括供电开关，所述供电开关设置于所述输送线上靠近所述母线的一端。

8.根据权利要求1所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：所述光伏电站还包括过压保护单元，所述过压保护单元包括至少一个过压保护器以及至少一个接地开关，每个所述光伏发电模组配置一个所述过压保护器和一个所述接地开关，所述过压保护器与所述接地开关并联。

9.根据权利要求1所述的一种光伏电站电网系统，其特征在于：还包括控制单元，所述控制单元连接所述谐波监测单元以及所述谐波治理单元，以对谐波监测单元监测得到的数据进行收集和分析，并发出执行指令。

10.一种光伏电站电网的谐波治理方法，其特征在于：所述谐波治理方法用于对如权利要求1-9中任意一项所述的光伏电站电网系统进行谐波治理，所述谐波治理方法包括：

11.根据权利要求10所述的一种光伏电站电网的谐波治理方法，其特征在于：在所述步骤s1中，当所述谐波源有一个时，将lc无源滤波装置与所述谐波源进行并联，通过所述lc无源滤波装置对所述谐波源产生的谐波进行抵消；

12.根据权利要求11所述的一种光伏电站电网的谐波治理方法，其特征在于：在所述步骤s1以及所述步骤s2中，通过谐波监测装置对所述光伏电站及所述输电单元进行谐波监测。

13.根据权利要求11所述的一种光伏电站电网的谐波治理方法，其特征在于：在所述步骤s1中，根据所述谐波监测结果，分析并绘制频谱图，根据频谱图获得不同谐波源的影响分布结果，根据不同谐波源的影响大小对其进行排序。

14.根据权利要求11所述的一种光伏电站电网的谐波治理方法，其特征在于：对所述谐波的监测需区分白天和夜间。