谐波阻抗测量及谐波源识别方法的探讨

针对电网中谐波源识别与谐波责任量化区分这一电能质量研究的基础问题,叙述了谐波阻抗测量的方法以及谐波源识别的研究现状,讨论了各种识别谐波源以及定量确定谐波责任的理论和技术方法,最后对电网中谐波源识别与谐波责任量化区分的发展趋势提出了看法。     

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。     

独立分量分析在谐波源辨识中的应用

为了确定电力系统谐波污染责任和治理责任,提出一种基于独立分量分析ICA(independent componentanalysis)的谐波源辨识方法。利用独立分量分析可以将相互独立的源信号从其线性混合的信号中分离出来的特点,将谐波源看作相互独立的源信号,对其混合后的电压信号进行计算可分离出相应的谐波源信号,完成谐波源的辨识。在Matlab软件中对电弧炉、饱和变压器这类典型的谐波源进行仿真并验证。结果表明该方法有很好的检测和判别效果。     

基于谐波有功功率贡献量的主谐波源定位

为了准确辨识和定位主谐波源,提出了一种基于谐波有功功率贡献量的方法。该方法综合考虑谐波电压和谐波电流的影响,不仅能够定量地划分各自的谐波责任,准确地判断出主谐波源的位置,而且克服了使用谐波电压贡献量或谐波电流贡献量进行主谐波源定位时存在的局限性。首先推导了系统侧和用户侧单独作用时对PCC处谐波有功功率贡献量公式,然后推广到多谐波源系统中,并建立了通用的数学模型,从理论上实现了对主谐波源的定位。最后以两个非线性用户系统为例进行Matlab/Simulink仿真分析,仿真结果与理论分析相一致,验证了该方法的正确性与有效性。     

基于SHIBSS方法和数据优选的系统侧谐波阻抗估算方法

针对盲源分离类方法和传统数据筛选方法的不足,提出一种基于盲源分离的移位阻断(SHIBSS)方法和数据优选的系统谐波阻抗估计方法,对公共连接点处的谐波电压和谐波电流的采样数据采用SHIBSS方法分离出系统侧和用户侧谐波发射电流并计算谐波阻抗;针对谐波阻抗筛选步骤,证实了传统数据筛选方法具有失效率高的问题,提出依据数据优选法辨识系统侧谐波阻抗最优解的方法.仿真分析结果表明,与波动量法、线性回归类常用谐波阻抗估计方法及盲源分离类方法中应用较广泛的快速独立分量分析法相比,SHIBSS方法具有更高的估算精度,数据优选方法克服了传统数据筛选法存在的高失效率的问题,所提系统侧谐波阻抗估算方法具有较高的估计精度.     

谐波源责任划分技术的工程应用

基于线性回归的谐波源责任划分方法大多数是在电压和电流瞬时值的基础上完成的,与目前电能质量日常监测系统主要提供电压、电流有效值等统计值的现状不符。针对这种现状,提出了一种基于母线处短路容量以及可测量的电压和电流参数的可用于工程上近似估算多谐波责任划分的方法。该方法基于电能质量测试设备,获得关注PCC处的电压和各谐波源用户及系统侧对应的馈线电流数据。通过傅里叶分解分别得到PCC处进出线的基波、谐波电压,通过各谐波源单独作用时在PCC处电压上的投影作为谐波责任划分的依据。同时将该方法应用于电能质量监测分析系统的研发,实现了PQDIF格式转换功能以及谐波源辨识功能。     

一种基于谐波阻抗值的谐波源定位算法

为了明确谐波污染责任,提出一种基于谐波阻抗值的谐波源定位方法。以IEC61000-3-6对谐波发射水平的定义为依据,估算出系统侧的谐波阻抗,然后计算用户的谐波电压发射水平,不管三相电压和电流是否对称,该方法都适用;最后,通过一个110 kV的非线性用户系统测试数据验证该方法的准确性,并通过在实验室搭建物理仿真电路验证了谐波源定位算法的可行性。仿真结果表明:该算法能实现精确的谐波源定位,识别扰动来自于电网还是用户,明确划分谐波污染责任。     

基于采样数据的谐波电流责任评估

外界谐波电流会造成对各谐波源用户谐波责任分摊的判别不准。为准确评估受关注谐波源分摊的谐波责任,提出了一种基于采样数据的谐波电流责任评估方法。首先采用诺顿等效电路原理,将系统和用户都等效为谐波阻抗和电流源的并联。然后应用公共连接点的实时采样的电压电流数据,将用户的谐波电流贡献从上级系统的谐波贡献中解耦。最后以某3谐波源用户系统为例,建立了仿真模型,结果表明所提方法可很好地评估多谐波源用户间的谐波电流责任,提高了谐波电流责任分摊的精确性。     

配电网中谐波源定位方法综述

监测和治理电力系统中非线性负荷产生的大量谐波需检测谐波源并确定其位置,但目前谐波源模型过于简单,尤其实际谐波责任区分问题需要解决,为此综述了谐波源定位的各种方法,包括基于谐波功率潮流方向和谐波阻抗的检测方法,并总结了谐波功率潮流法应用的局限性及其与谐波功率相关的其他方法,归纳了基于判断谐波阻抗的4种方法,指出了波动量法和线性回归法是较有实用价值的方法,分别说明了各种谐波源定位方法的优点和不足之处。最后介绍了基于人工神经网络的识别方法和参考阻抗法及其对这些方法的改进,表明解决谐波源问题的关键是建立统一的标准和理论,分析了谐波源定位研究的发展方向并指出其工程应用有待解决。     

多谐波源网络谐波源建模与谐波叠加仿真

随着电力电子装置在现代有色加工企业中的应用日益广泛,其容量日趋增大,数量日趋增多,形成了多谐波源的特点,使电网中的谐波污染日益严重,网侧功率因数低。分析了某有色加工企业供电系统的谐波分布情况,构建了其谐波源模型,分析了谐波源的谐波特性,进而将它们分为电流型谐波源和电压型谐波源。针对多谐波源叠加的情况,探讨了国内外对该问题处理所使用方法的缺陷性和局限性。从节省投资、提高谐波抑制效果的目的出发,运用电磁暂态仿真模型来分析多谐波源网络的谐波叠加问题,并进行了仿真实验,得到了较为满意的结果。     

用户侧谐波源对PCC谐波水平的影响与区分

按照谐波源定位理论判断的结果,主要谐波源消失后反而可能加剧公共耦合点(PCC)处的谐波水平。从用户侧谐波源对PCC谐波电压、谐波电流的影响着手,提出了助增/助减谐波源的概念,并定义了区分助增/助减谐波源的综合判据,通过算例和IEEE测试系统进行了计算和仿真。所提出的助增/助减谐波源的概念和综合判据弥补了目前谐波定位理论的不足,对谐波治理方案的制订具有重要意义。     

PCC处谐波分析的新方法

为了正确辩识系统侧和用户侧在公共耦合节点(PCC)处所贡献的谐波分量,正确地认识公共耦合接点处的谐波,提出了一种新的谐波成份分析方法和改进的等效诺顿模型。结合了具体化的情况,对PCC节点处的谐波成份作了详尽的分析,这为对产生谐波的用户进行管理提供了一定的依据。     

一种公共连接点处用户与系统谐波的区分方法

正确估计各个电网和用户在公共连接点（PCC）产生的谐波水平,是监测与治理谐波污染的关键。现有的奖惩性方案没有对系统与用户所产生的谐波进行识别：忽略了由于系统阻抗的变化而引起的用户谐波注入的变化。通过把公共连接点处谐波电压、谐波电流分解为由供电系统单独产生谐波和由用户单独产生的谐波2部分．成功地解决了以上2个问题。当谐波源或谐波阻抗的变化引起系统振荡时．该方法将有助于用户与系统双方责任的划分。最后,通过一具体算例证实了该算法简单有效。     

基于阻抗约束的谐波溯源方法

提出一种基于阻抗约束的公共连接点(PCC)主谐波源溯源方法。根据系统侧阻抗和用户侧阻抗固有特征,结合PCC处谐波电压电流测量信息,采用相量投影法判断系统侧的主谐波源,利用严格不等式制约判断用户侧的主谐波源。对于两侧阻抗性质不同的更复杂情况,采用几何学余弦定理和严格不等式追溯主谐波源,并从谐波源幅值大小和矢量关系加以验证。利用置信区间去除异常测量数据,对多场景实测数据进行谐波溯源分析,结果表明了文中方法的有效性。     

基于二阶盲辨识的系统谐波阻抗计算

文章指出随机独立矢量法的误差是由于将公共耦合点的谐波电流近似等效为用户侧谐波电流引起的,根据误差分析,提出基于二阶盲辨识的系统谐波阻抗估计方法。首先分离测量得到的谐波电压和电流信号为快速变化部分和缓慢变化部分。根据系统侧和用户侧谐波电流快速变化部分近似独立性的性质,对公共耦合点的谐波电流和电压快速变化部分进行二阶盲辨识计算,得到4个独立信号;根据公共耦合点的谐波电流近似等于用户侧谐波电流,即具有较大的相关系数,计算独立信号与公共耦合点谐波电流之间的相关系数,根据相关系数的大小判断4个独立信号中的用户谐波电流实虚部;最后,根据随机矢量协方差为零的性质,计算得到系统谐波阻抗值。通过仿真计算表明,文中方法有效的提高了随机独立矢量法的计算精度,具有较高的准确性。     

临界阻抗法在配电网谐波源探测中的应用

在利用临界阻抗法进行谐波源探测的理论研究的基础上,从电网的实际运行情况出发,着重进行临界阻抗法在配电网中的应用研究.分析了两端源网络谐波阻抗的极性和取值范围与主谐波源的关系.考虑到实际公共耦合点两侧等效阻抗的相角大多不同,采用了牛顿迭代法对临界阻抗进行修正.仿真试验表明修正后的临界阻抗法能够准确识别主谐波源,适于实际应用.     

基于区间约束的谐波溯源方法

提出一种基于区间约束的公共连接点(PCC)主谐波源溯源方法。以系统侧和用户侧对PCC处谐波电压贡献度的大小作为判断两侧谐波源作用大小的判据,分析两侧谐波电压贡献度随谐波电压电流夹角的变化规律,将测量夹角划分为不同区间,推导出各区间严格不等式约束条件,分别得到判断系统侧和用户侧为主谐波源时的区间约束。利用可信区间去除异常测量数据,提高溯源结果的可靠性。对不同场景实测数据进行谐波溯源分析,结果验证了所提方法的有效性。     

电力系统谐波溯源方法综述

电力系统谐波溯源是谐波评估和治理的前提和基础.结合国内外谐波溯源的发展现状,从PCC点谐波电流和谐波电压责任划分两个角度,明确指出谐波溯源三个层面问题对应的物理和数学含义,并详细分析了戴维南和诺顿等效电路模型在解决谐波溯源问题时的不同与相同之处.从定量和定性分析两个层面,结合两种电路模型对上述各种溯源方法实现的关键问题、难度进行总结.根据当前电网技术的新发展,对谐波溯源需要进一步开展的研究进行了探讨.     

考虑电源电压畸变时的有源电力滤波器控制方法

在谐波电压较严重的电网中,对于以电源侧电流补偿为正弦波作为控制目标的有源电力滤波器(APF),需要考虑APF接入点处畸变电压的影响.本文分析了此类APF基于正弦波电源电压的控制方式的缺点,提出了一种具有接入点处谐波电压前馈控制的闭环控制新方法.这种控制方法不仅计算简单,便于工程实现,而且有效地提高了有源电力滤波器的动态响应速度.仿真结果表明,即使在电源电压严重畸变的情况下,APF也能取得很好的滤波效果.