基于三相谐波潮流的电能质量仿真决策系统

谐波分析是电能质量分析的重要组成部分。首先论述了谐波等电能质量问题的监控、测量、分析、决策与控制的现状,在此基础上,介绍了基于解耦-补偿理论的实用三相电力系统谐波潮流计算程序。以该实用三相电力系统谐波潮流计算程序为核心，开发了电能质量仿真决策系统平台。应用该平台可对电网中的谐波等电能质量问题进行模拟分析，并可为系统运行分析人员提供控制与决策的依据。该平台的建立为三相电力系统谐波潮流计算从理论到实际应用的实现奠定了基础。通过对实际电网以谐波为主的电能质量问题的计算分析，证明了该系统平台具有很强的实用性。     

电力系统不对称谐波潮流的一种实用计算方法

提出了一种电力系统不对称谐波（基波）潮流的分立迭代算法,该方法实现了基波潮流与谐波潮流的解耦。不对称基波潮流计算采用三相P-Q分解法,而不对称谐波潮流计算则采用解线性三相节点方程的方法。通过对某一实际电网的计算表明,这种不对称谐波（基波）潮流计算方法计算速度快、占用内存少、收敛可靠,可用于大规模系统谐波潮流的计算。     

基于对称分量坐标的配电网谐波潮流计算模型

在对称分量解耦-补偿理论基础上对各种电力元件建立了谐波潮流计算时的模型,提出了基波-谐波部分解耦的潮流算法;建立了变压器三序模型,可以处理变压器的大多数联接形式;不但建立了三相不对称线路在对称分量坐标下的解耦-补偿模型,而且对三相不对称负荷在谐波潮流计算时的处理做了深入的研究,建立了实际可行的模型.该模型的建立为配电网谐波潮流部分解耦算法的实现奠定了基础.与性能良好的PQ解耦法结合,形成了实用的电力系统三相谐波潮流计算程序.     

雁同电网谐波潮流计算与分析

电气化铁道的不断投入使山西雁同地区电网谐波问题愈加严重。本文介绍了电力系统谐波潮流的一种计算方法,以雁同电网为对象研究了三相不平衡系统的谐波及负序分布问题,用所编程序计算了该电网在电气化铁道牵引站不同供电方式下的谐波和负序。     

配电网三相不平衡源的定位研究

电力系统中三相不平衡是最常见的问题之一,它会对电网的电能质量产生一定的影响。在繁杂的配电系统中确定不平衡源,进而采取适当的治理措施,解决电力系统三相不平衡问题的要求迫在眉睫。首先给出了定位不平衡源的理论分析方法,并通过仿真实验验证理论分析的结果,然后应用该理论对实际配电系统三相不平衡进行分析,确定了造成电网三相不平衡的根源。     

高渗透率微网多功能电能质量控制器

由于微网中独特的双向潮流控制,频繁出现的过电压和过电流现象,以及大电网和微网之间的谐波高渗透率,使得微网的电能质量问题比传统大电网要严重得多。同时因微网容量不大,安装多种电能质量控制器不经济,为了满足高渗透率下微网电能质量的要求,文中提出一种多功能电能质量控制器。该多功能电能质量控制器可以灵活调节微网和传统电网的潮流,限制故障电流和进行软启动,抑制微网谐波高渗透率。文中分析了该电能质量控制器的原理、系统控制策略等。构建了一套三相实验系统,实验结果证明了该多功能电能质量控制器的有效性。     

弱电网下光伏并网逆变器电能质量控制策略研究

针对弱电网下存在较大的电网等值阻抗导致电力系统中谐波以及电压波动影响整个电力系统电能质量的问题,提出一种基于瞬时无功功率理论的光伏并网逆变器电能质量控制策略.该控制策略采用PI双闭环控制实现直流侧母线电压稳定,并增加电压幅值反馈控制以稳定PCC点电压.最后,基于Matlab/Simulink平台搭建弱电网下光伏并网发电系统,并对其进行仿真.仿真结果表明,该控制策略能够有效抑制电网谐波问题,降低电网阻抗对电网电能质量的影响,从而实现整个电力系统安全稳定运行.     

智能型有源滤波器的研究与设计

基于新型电力系统有源谐波补偿与滤波器自适应控制原理,使用以 DSP-TMS320F2812为核心的智能控制系统对电网信号进行采集、检测、数据处理及计算,得到相关高次谐波的信息并产生控制信号至智能功率模块(IPM)驱动电路,控制有源滤波器组对电网中各次谐波进行补偿,达到改善电能质量的效果.同时在LCD上实时显示对电网与滤波器监测的数据.此系统在理论仿真和实际电网电力系统的电能质量补偿实验中均取得了非常好的效果.     

采用对称分量坐标的谐波潮流部分解耦算法

利用建立在对称分量解耦-补偿理论基础上的电力元件模型,提出了适用于谐波潮流计算的网络模型和算法。该算法计及低次谐波潮流对基波潮流的影响,而忽略高次谐波的影响;然后与性能良好的PQ解耦法结合,形成了实用的电力系统三相谐波潮流计算程序。由于潮流可按正序、负序、零序分别求解,在保证求解精度前提下,提高了求解效率。     

基于瞬时无功功率理论的UPQC并联单元研究

随着配电系统中电能质量的日益恶化和用户对电能质量的要求越来越高,提高和改善电力系统的电能质量问题成为目前的研究重点.本文介绍了统一电能质量控制器的拓扑结构,同时给出了三相四线制系统并联有源滤波器的结构,重点研究了并联部分电流谐波的检测方法,即采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流和无功检测方法,并通过实验针对电网中典型谐波源,三相整流桥所产生的谐波电流的补偿进行了仿真分析,从而表明所采用的检测方法的可行性和有效性.     

电弧炉电能质量仿真控制平台

基于实时数字仿真技术和交直流电弧炉现场录波数据建模方法,搭建了配电系统电能质量问题仿真控制平台。通过该平台对电弧炉负荷进行了详细研究,对其产生的电能质量问题进行分析。针对电弧炉负荷所引入的功率冲击、谐波电流、三相严重不平衡等问题,以电能质量综合治理为目标,设计了DSTATCOM控制方案,达到对电弧炉电能质量问题进行补偿的目的,并利用DSP、FPGA等微处理芯片,完成了DSTATCOM物理控制器的硬件设计。通过实时数字仿真平台与DSTATCOM物理控制器的闭环工作,对电弧炉系统补偿后各电量指标进行了对比和分析,验证了所提控制方案的有效性。     

电网可视化无源滤波器优化设计软件开发

治理电网谐波时,怎样计算出无源滤波器的位置和参数成为其中的关键。目前的一些电力系统仿真计算软件或者只能在时域对单个谐波源进行频谱分析而不能进行谐波潮流的计算,或者只能进行谐波潮流计算而不能进行滤波器优化设计。我们基于Matlab和Delphi等开发平台,运用COM技术、面向对象等混合编程思想,开发出了1套电力系统谐波问题分析与治理的可视化操作软件包,为电网谐波问题分析与治理提供专门的整套解决方案。     

利用电能路由器的配电网电能质量控制

文中提出了利用电能路由器隔离高压侧和低压侧电能质量扰动的传播,进而治理配电网电能质量问题的方法。首先给出了基于电力电子变压器的电能路由器主电路拓扑结构,分析了其工作原理并设计了面向有源配电网的电能路由器并网控制策略。其次分别设计了抑制电能路由器高压侧电压畸变向低压侧传播,以及低压侧负载突变与谐波对高压侧影响的控制策略。最后通过PSCAD仿真验证了所提出方法的正确性和有效性。结果表明,所提出的控制策略在保证电能路由器原有的能量分配传递,电压隔离变换功能的同时,可有效隔离高压侧和低压侧电能质量干扰的传播,为电能路由器的研究和实际应用提供了新的思路。     

一种模块化级联H桥构造的三相—单相同相牵引供电系统

为解决高速、重载电气化铁路负序、谐波和无功等电能质量问题,依据三相对称补偿理论,并结合H桥构造,提出了基于模块化级联H桥的三相—单相同相牵引供电系统。分析了系统补偿特性及工作原理,研究了直挂型"!"联结的有源补偿装置(MMCHC)拓扑结构,推导了子模块参数确定方法,并给出了系统控制策略。通过直挂补偿装置将三相牵引变压器转换为单相供电,节省了匹配变压器的容量为补偿容量的2倍。仿真表明,补偿装置在牵引和再生制动工况下均具备良好的补偿特性和动态性能,消除了牵引负荷引起的负序、谐波和无功分量,且子模块电容电压稳定在2%以内。     

面向智能电网的新一代电能质量管理平台

总结了电能质量监测系统发展趋势,提出建立基于现有电能质量监测系统的电能质量管理平台。在电能质量评估功能基础上,加入了分级电能质量预警、谐波潮流计算、薄弱环节/扰动源识别、电能质量趋势预测、综合管理措施和动态仿真功能。采用异常数据挖掘技术,实现电能质量预警模块中超标和异常检测,并依据阈值设定的不同,提出了稳态和暂态电能质量指标的4级预警策略,并建立了相应预警特征事件库。平台引入电能质量水平趋势预测和动态仿真模块校核管理措施的策略。最后,提出将功能集成化的平台应用于优质供电园区电能质量管理和控制中的构想。该平台电能质量评估和预警模块已投入电网实际应用。     

多谐波源系统的非迭代式谐波潮流分析

为研究多谐波源系统的电能质量问题,提出一种快速的非迭代式谐波潮流分析算法。该算法将基频下的谐波源视为恒功率负荷,根据基频结果计算谐波源的运行参数及模型。联立求解系统的谐波导纳方程和谐波源模型方程,无需迭代即可得到系统中所有节点的各次谐波电压。该算法可考虑谐波源的各次谐波电压和谐波电流之间的相互耦合,也可考虑系统中多个谐波源之间的相互抵消作用。算法以AC/DC整流装置类谐波源为例阐述,可拓展应用于含其他非线性电力电子装置类谐波源的系统中。以存在多个分散式谐波源的实际系统为例,Matlab编程实现算法并与PSCAD时域仿真对比,结果表明:算法准确度高、计算速度快。     

电气化铁路电能质量监测平台设计

提出了一种基于分布式体系软件平台构建的分层、分布式电气化铁路电能质量监测平台.监测平台采用分布式结构设计,实行1对N管理,主要包括主站系统、分站系统和通信通道3个主要组成部分.监测平台对谐波、电压波动和闪变、三相不平衡、功率因数等电能质量指标的监测,完全按照最新国家标准执行.检测方法可根据国标修订情况及时变更.监测平台采用嵌入式Internet技术,透明地支持多种通信方式.分站系统主要组成部分为电能质量监测仪,用于测量功率、电能和三相电能质量数据.包括谐波含量、暂态过程、电压跌落和突增、功率因数、冲击等.监测平台采用SQLServer 2000数据库管理系统.有USB通信接口,监测平台对操作员是开放的,监测点的扩展不受限制.电气化铁路电能质量监测平台已在胶济电气化铁路沿线电网中投入运行,现已涵盖了数个牵引变电站.     

考虑电能质量的分布式电源优化配置

针对大量电力电子设备投入电网造成严重电能质量问题的现状,提出考虑谐波畸变和电压暂降损失的分布式电源(Distributed Generator,DG)优化配置方法。该方法以DG配置成本、有功损耗、电压暂降损失最小为目标函数,并在满足配网潮流等式和不等式约束的基础上增加谐波畸变限值的约束条件,建立多目标优化模型,最后采用非劣排序遗传算法(Nondominated Sorting Genetic Algorithm-II,NSGA-II)求得最优配置方案。通过IEEE 33节点配电网络对此配置算法进行仿真验证,结果证明该方法得到的DG配置方案可有效降低谐波畸变率、暂降损失及网络损耗。     

考虑配电网电能质量改善的分布式光伏优化调度方法

针对配电网中存在的电压越限、谐波畸变、三相不平衡等问题,从综合改善多电能质量问题的角度出发,研究了一种配电网分布式光伏优化调度模型及其求解方法。首先,分析了分布式光伏并网逆变器进行无功功率、谐波电流及不平衡功率补偿的控制方案;在此基础上,以可调度分布式光伏的三相功率及谐波电流输出为控制变量,基于配电网三相基波及谐波潮流方程,建立了最小化网络损耗、不平衡电压以及谐波电压的最优潮流模型;然后,提出了一种潮流计算与优化计算交替迭代的两阶段优化求解算法,对非凸非线性的最优潮流模型进行变量削减,并将其转换为凸二次约束二次规划模型从而实现高效求解;最后,通过一个162节点三相配电网进行算例分析,结果表明,根据最优潮流模型结果对分布式光伏进行调度后,配电网谐波畸变、三相不平衡以及电压越限问题得到了有效改善,且两阶段优化求解算法的计算效率也满足配电网调度时间要求,验证了所提分布式光伏优化调度方法在改善配电网电能质量方面的有效性。     

基于Matlab的电力系统谐波分析

近年来,电力系统谐波问题日益突出,已严重影响到电能质量。为了提高电能质量,需对电力系统谐波分量进行快速、准确地监测,采用了一种用Matlab软件实现信号显示与频谱分析的方法。借助Matlab仿真得出谐波电流随时间变化的曲线,然后对其谐波进行频谱分析,最终得到系统的各次谐波含量。实例证明,准确测量各次谐波参数,对电力系统谐波分析和抑制具有很大的意义,可确保系统安全、可靠、经济地运行。同时实验结果表明,该法对设备要求不高,易于实现。