新能源电网中的谐波问题

谐波源与新能源电网之间的谐波交互作用对电力系统的可靠运行和新能源的消纳存在潜在的威胁。建立谐波源模型和分析谐波交互影响是抑制谐波振荡、提高电网稳定性和电能质量的技术基础。以建模方法原理和谐波交互影响机理为立足点,对新能源电网中的谐波分析与抑制问题进行综述。首先,按照建模方法的不同原理将谐波源建模分为两大类:机理建模和数据驱动建模,并逐一详细介绍不同方法的基本原理、优缺点和适用范围。随后,对新能源电网中的谐波交互影响分析和抑制方法进行讨论。最后,指出谐波分析与抑制技术在今后研究中亟待解决的问题及研究方向。     

基于深度信念网的大型水轮发电机组建模研究与仿真分析

针对水轮发电机组的数学机理建模存在的建模过程复杂、非线性和多参数耦合表达效果差的问题和大型水轮发电机组面临的风光能源接入和电网互联复杂的问题，比较分析机理建模和数据驱动优缺点，研究深度信念网算法关于水轮发电机组建模的可行性，建立了基于深度信念网数据驱动方法的大型水轮发电机组模型，通过某机组共计129600组实际数据进行模型训练和校验，并在机组空载频率扰动下进行仿真试验验证所建模型的有效性和稳定性。     

基于预估的用户谐波评估方法

谐波源接入电网投产试验,根据小容量试验数据来预测满载时谐波发射水平有助于现场评价负荷电能质量问题,预控电网设备安全风险。该文提出了以负载容量为参数的变化谐波源通用预测模型及其求解步骤,并引入稳健回归算法对参数寻优以提高模型精度。在预测过程中,利用多个预测方法如线性模型、指数模型、乘幂模型构成预测模型群,对谐波电流数据进行拟合。该方法把建模对象当作黑箱,不考虑内部机理,可用于其他非线性负荷建模中。此外,通过对不同电网等值谐波阻抗参数辨识方法进行比较,提出统计回归方法有较好的准确度。最后,通过实例证明了该文提出的通用预测模型能较好地平衡拟合和外推,可以满足电能质量现场评估需求。     

LED驱动电路超高次谐波发射机理研究

脉冲宽度调制PWM(pulse width modulation)变频器、开关电源等电力电子设备的规模化接入电网,将向电网注入大量超高次谐波,由此产生的电磁干扰问题势必越发严重。对LED驱动电路超高次谐波发射机理进行了深入研究,首先通过对电流控制模式LED驱动电路建模,求解出了MOSFET任意开关时刻,并建立了谐波源等效模型;然后分析电路在不同工作状态时,超高次谐波源对网侧谐波含量的影响,求解出了对应的开关函数以及网侧超高次谐波电流含量表达式;最后通过仿真验证了各参数对网侧超高次谐波的影响。     

基于无相位谐波监测数据的谐振源辨识方法

针对电网中大量谐波监测数据因缺乏相位信息难以实现电网谐振监测的技术难题,提出了一套计及主导系数、相关系数及敏感度指标的电网谐振源辨识方法。首先,基于多谐波源谐振分析模型,分析了谐振状态下谐波参数的相关特性与回归特征,提出了计及主导系数的强主导谐振状态判别方法。其次,论证了强主导谐振状态下的谐波阻抗特征及数据特征,构建了融合机理模型和谐振数据特征的电网谐振状态及谐振源辨识方法。最后,基于建模仿真和工程案例验证,在背景谐波对母线谐波电压贡献率小于20%的工况下,敏感谐振支路和敏感谐波源的耦合谐波阻抗测量偏差小于2%,所提方法能够准确辨识谐振状态及谐振源。     

基于遗传算法的LS-SVM在谐波源建模中的应用

对现有的电力系统谐波源建模方法进行分析比较,提出基于最小二乘支持向量机的建模方法,并引用遗传算法对参数寻优以提高模型精度。为了验证方法的有效性,在不考虑和考虑供电端电压谐波含量两种情况下采用Matlab对晶闸管控制电抗器进行仿真提取训练数据并建模。结果表明采用基于遗传算法的最小二乘支持向量机建立的谐波源模型精度高,是谐波源建模的有效方法。该方法把建模对象当作黑箱,没有考虑内部机理,也可用于其他非线性负荷建模之中。     

基于遗传算法的LS-SVM在谐波源建模中的应用

对现有的电力系统谐波源建模方法进行分析比较,提出基于最小二乘支持向量机的建模方法,并引用遗传算法对参数寻优以提高模型精度.为了验证方法的有效性,在不考虑和考虑供电端电压谐波含量两种情况下采用Matlab对晶闸管控制电抗器进行仿真提取训练数据并建模.结果表明采用基于遗传算法的最小二乘支持向量机建立的谐波源模型精度高,是谐波源建模的有效方法.该方法把建模对象当作黑箱,没有考虑内部机理,也可用于其他非线性负荷建模之中.     

基于PSCAD/EMTDC的电气化铁路接入电网的电能质量评估方法

目前电气化铁路接入电网对电能质量影响的建模过程复杂,仿真场景不够全面,针对这一现状,本文提出一种基于PSCAD/EMTDC的电气化铁路接入电网的电能质量评估方法。首先,本文提出一种基于PSCAD/EMTDC的电气化铁路接入电网的仿真模型,其中包含以负荷+谐波源方式表征电力机车的功率特性和谐波特性的等效电力机车模型,该模型以机车出厂测试报告或实测数据为依据,达到简化建模过程的目的;其次,为了使分析过程更全面,提出了结合电力机车的车型、工况、数量组合三个维度的仿真场景设置方案;最后,以深茂铁路为例,对广东省某牵引站带不同电力机车场景进行详细的电能质量评估,有效分析了电气化铁路接入对电网电能质量的影响。     

含多电源的送端电网谐波综合特性研究

大规模高压直流输电的飞速发展、分布式电源和电动汽车的高渗透接入,使得送端电网中谐波污染日益严重。送端电网的谐波由过去的低次谐波为主、特定次谐波含量较多的特点向宽频次转化。对以新疆电网为例的送端电网中火电、水电、风电及光伏发电等电源进行机理分析,确定了火电和水电可当作理想电源,而风电及光伏发电为谐波源。并分析了送端电网中的各类负荷,得到其谐波特性。继而,分析了谐波在各电压等级间的传递特性、多谐波源叠加机理以及不同电压等级间谐波相互作用机理。最后,利用ETAP软件对新疆电网中的谐波特性进行了仿真分析,验证了所归纳的送端电网谐波特性的正确性。     

综合能源系统运行可靠性评估评述Ⅱ：数据驱动法与模型-数据混合驱动法

对综合能源系统进行运行可靠性评估,不仅能实现系统运行状态的实时感知,而且能对系统的短期运行风险进行合理预测。利用数据驱动的人工智能技术解决能源领域问题是当下的研究热点。该文首先基于数据驱动法对考虑时变性与供需不确定性的综合能源系统设备运行可靠性建模方法进行阐述和总结,并归纳出在设备运行可靠性建模方面现有研究存在的不足;其次,详细总结数据驱动及模型-数据混合驱动两种运行可靠性评估方法的原理、研究现状和目前研究存在的局限性;最后,针对现有研究存在的问题,对综合能源系统运行可靠性评估研究进行总结与展望并提出人工智能背景下模型-数据混合驱动的运行可靠性建模及评估总体思路。     

区域电网电能质量问题及治理关键技术综述

本文对区域电网影响程度最大,影响范围最广的稳态电能质量问题的现状、分析方法和治理技术开展了综述。分析了区域电网中典型的谐波源及其谐波特征,简述了谐波对区域电网的影响,分主动和被动两类介绍了主要的谐波治理措施。分析了区域电网三相不平衡问题的来源、现状及危害,重点介绍了相关标准及不平衡度计算方法,介绍了解决三相不平衡问题的运行措施和治理设备。分析了区域电网低电压问题的现状、产生机理及危害,分析了低电压监测存在的问题并总结了相应的治理技术。最后指出了治理区域电网稳态电能质量问题的关键。     

多谐波源定位及谐波责任量化区分方法综述

谐波源的准确辨识对推动谐波奖惩机制的有效实施和谐波治理具有重要的意义。随着电网中多谐波源共存的情况日益普遍,一次针对单个谐波源进行辨识的研究思路已不再适用。为此,从多谐波源定位和谐波责任量化区分2个方面入手,对国内外的研究现状进行了归纳与总结。首先,介绍了谐波状态估计的数学模型以及应用该理论进行多谐波源定位的基本原理和具体方法,并指出这些方法存在的局限性;其次,在定义谐波责任指标的基础上,分2类研究场景梳理了多谐波源谐波责任的量化区分方法,并对相关研究的共性问题进行了分析;然后,结合电力电子化配电网中谐波呈现的动态时变特征,阐述了解决上述问题的最新研究进展;最后,提出该领域目前所面临的挑战,对未来需要深入探究的方向做出了展望。     

不确定性环境下数据驱动的电力系统优化调度方法综述

随着可再生能源大规模并网,电力系统运行的不确定性显著增加,考虑不确定性因素的调度方法逐渐得到重视。另一方面,建立准确的不确定性因素模型是求解优化问题的前提与关键,可再生能源出力具有复杂的不确定性,其发电数据为随机调度提供了科学的数据支撑。文中总结了不确定性环境下数据驱动的电力系统调度的理论方法以及应用场景。首先,总结了传统随机优化调度中数据驱动的随机变量建模方法。其次,介绍了鲁棒优化调度中数据驱动的不确定性集合建模方法。然后,针对随机优化中不确定性因素建模不准确以及鲁棒优化结果较为保守的问题,重点阐述了基于数据驱动分布鲁棒的电力系统优化调度理论与方法,梳理了随机变量的概率分布模糊集构建方法和分布鲁棒优化的模型构建及求解算法。最后,对数据驱动的电力系统调度未来的研究工作进行了展望。     

Comparative evaluation of two models of UPQC for suitable interface to enhance power quality

Majority of the dispersed generations from renewable energy sources are connected to the grid through power electronic interface, which introduce additional harmonics in the distribution systems. Research is being carried out to integrate active filtering with specific interface such that a common power quality (PQ) platform could be achieved. For generalized solution, a unified power quality conditioner (UPQC) could be the most comprehensive PQ protecting device for sensitive non-linear loads, which require quality input supply. Also, load current harmonic isolation needs to be ensured for maintaining the quality of the supply current.     

面向智能电网的建模研究展望

分析了智能电网对建模的新需求,包括可再生能源新电源、电动汽车等新负荷、网络自愈等新结构几个方面。在此基础上,提出了未来电力系统建模的新思路,从元件建模向元件加整体建模的方向发展,从离线建模向在线建模发展,从集中建模向分层次建模发展,从全系统建模向分区域建模发展,从机理模型向机理加非机理的混合模型发展,从确定性模型向随机模型发展。针对可再生能源发电建模、微电网建模以及包含主动负荷的混合负荷建模这几个重点对象,讨论了建模研究的具体内容。     

分布式新能源接入电网的谐波热点问题探讨

大规模分布式新能源经变流器接入电网,对电力系统谐波问题的分析研究带来了新的挑战。针对含分布式新能源的电网,准确检测谐波及间谐波,掌握谐波分布特性,定位谐波污染源头,划分谐波污染责任,揭示谐波传播及谐振机理,分析谐波不稳定现象是当前电力系统亟需解决的热点与难点问题。从谐波测量、谐波源定位及责任评估、谐波谐振及其不稳定等方面阐述了分布式新能源接入电网的谐波研究技术热点问题,并提出了未来大规模分布式新能源接入后的新的谐波研究趋势,为分布式新能源接入电网中的谐波问题研究提供了理论参考。     

新能源并网谐振过电压分析

基于新能源发电技术的快速发展,新能源发电所占比例呈逐年增大的趋势。新能源通过逆变装置接入后会给电力系统注入谐波,当其大规模并网后谐波含量丰富,可能会有谐振过电压的潜在风险。首先,针对光伏并网系统建立谐波数学模型,对单个新能源场站接入系统进行谐波分析,分析逆变器参数、线路参数及电网等效阻抗对谐振后系统电压产生的影响;然后,对多个新能源接入系统进行谐波分析,探究新能源不同规模接入时系统谐振变化规律及对系统电压造成的影响。     

双馈风电机组中频谐波电流建模与分析

随着风电产业的快速发展与电力电子设备容量的不断提升,双馈风电机组得到了更多应用与装备,其引起的中频段(100~1 000Hz)谐波问题不容忽视。为准确反映双馈风电机组电机内部及其与电网之间谐波的相互影响,需建立可评估双馈风电机组定子侧输出中频谐波电流的等效谐波模型。采用典型矢量控制的双馈风电机组为研究对象,研究了电网背景谐波、脉宽调制死区对双馈风电机组定子侧中频谐波电流的影响机理,建立了包含电网背景谐波、脉宽调制死区并可评估双馈风电机组定子侧中频电流的数学模型。最后,通过3.0 MW双馈风电机组的仿真结果、计算结果和现场测试数据的对比,验证了所建立的双馈风电机组谐波模型的准确性。