非线性度法在配电网谐波源探测中的应用

针对用户负荷的非线性度与其谐波发射水平呈正比关系的特点,从谐波产生的角度出发克服系统侧背景谐波干扰,提出了一种基于单相和三相不平衡负荷的非线性度NLD(Non-linearity Degree)探测配电网中谐波源的新方法.基于用户负荷的时域等值模型,对实际测量到公共连接点处PCC(point of common coupling)电压和电流值经傅立叶变换消除噪声影响后,用对称分量法分解出各序分量,对各序分量求取非线性度,根据负荷总非线性度辨识出配电网中谐波源.通过对实际工程验证,证明了该方法的有效性和准确性,为合理高效治理谐波污染提供了重要依据.     

非线性度法在配电网谐波源探测中的应用

针对用户负荷的非线性度与其谐波发射水平呈正比关系的特点,从谐波产生的角度出发克服系统侧背景谐波干扰,提出了一种基于单相和三相不平衡负荷的非线性度NLD（Non-linearity Degree）探测配电网中谐波源的新方法。基于用户负荷的时域等值模型,对实际测量到公共连接点处PCC（point of common coupling）电压和电流值经傅立叶变换消除噪声影响后,用对称分量法分解出各序分量,对各序分量求取非线性度,根据负荷总非线性度辨识出配电网中谐波源。通过对实际工程验证,证明了该方法的有效性和准确     

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。     

基于配电网先验信息的谐波状态估计量测点最优配置

针对现有谐波状态估计量测点数量较多的问题,提出利用独立分量分析(independent component analysis,ICA)和配网先验信息进行量测点优化配置。以负荷的非线性程度和负荷容量的乘积度量节点的谐波发射水平,大于设定阈值的节点作为可疑谐波源。根据量测量维数不少于谐波节点数量,且量测点可提供电压和电流量测的特点,确定量测点数量。再以谐波发射水平、母线电压等级的加权和为目标函数计算可疑谐波源节点的重要度,选择较高重要度的母线配置量测设备。IEEE14节点配电网和某地区实际电网的算例证明了该方法的有效性和实用性。     

基于信息熵的多谐波源定位研究

针对复杂配电网中缺少有效划分非线性负荷谐波污染责任和不能准确确定主谐波源位置的状况,提出了一种基于信息熵的多谐波源定位方法。通过支持向量机进行谐波分离,获得测量量的各次谐波数据。接着利用B样条法对测量数据进行概率密度估计,从而计算出母线电压与各支路电流的互信息值,根据互信息值的大小来确定主谐波源位置。通过对典型配电系统在ATP(选择性暂态程序)软件中仿真分析,所提方法具有定位准确、能够进行实际谐波责任区分的优点。     

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。     

谐波对电能计量影响的研究

电力系统非线性负荷的不断增加造成电网的谐波污染日益严重,谐波对电能计量的影响已引起人们的高度关注.从理论上分析谐波源对电能计量方面的影响,得到了谐波源用户由于发出谐波而减少了电能计量,非谐波源用户则吸收了谐波而增加电能计量的结论,并通过仿真实验进行了验证.     

非线性负荷现场录波计量装置的研制及应用

针对非线性负荷高精度谐波计量方法存在的不足,通过分析非线性负荷电气特性与谐波源特性,搭建了非线性负荷现场录波计量装置总体架构,设计了非线性负荷现场录波计量装置.测试结果表明,该录波计量装置实现了0.2级非线性负荷的高精度计量和电能质量监测,优化了非线性负荷高精度谐波检测方式,具备对电压暂态事件进行录波和分析功能.     

基于奇异值分解的非线性负荷谐波源定位方法

从电力部门运行和管理的角度出发,提出利用负荷的非线性特性定位谐波源及划分谐波责任的方法。该方法通过建立负荷时域等值模型,在不知道系统侧和用户侧负荷参数的情况下,利用公共连接点(PCC)上电压、电流的物理关系建立微分方程,求解负荷等值阻抗参数。根据辨识的负荷等值阻抗参数定位谐波源。采用奇异值分解(SVD)方法对采样的电压、电流数据进行分析,克服测量噪声及量测矩阵奇异的影响,提高参数辨识的精度。应用量化的负荷非线性度,进一步区分各谐波源的谐波责任。仿真表明,该方法简单可行,可准确定位谐波源,且不受背景谐波的影响。     

冶金企业集中接入配网的谐波影响及对策分析

冶金企业大量非线性负荷接入配电网会对电力系统电能质量造成明显的影响。在介绍典型非线性负荷的电气特性、谐波发射水平的基础上,给出了不同类型谐波源谐波迭加方法。结合常州地区电能质量普测工作,分析了冶金企业产生谐波对电网的具体影响,并提出了相应治理和应对措施。     

谐波源的识别及其与非谐波源的分离方法

通过对线性和非线性负荷的电压-电流特性的比较研究,指出了线性负荷和非线性负荷的本质区别在于:线性负荷的谐波电流仅是本次谐波电压的线性函数,而非线性负荷的谐波电流则是各次谐波电压的复杂函数; 应用谐波源的简化模型,在供电电压基波相角为零时,谐波电流的实部和虚部可分别表示为各次谐波电压实部和虚部的线性多项式,且其中由本次谐波电压引起的谐波电流只占很小 的比例。从该原理出发,提出了一种新的谐波源识别方法,它不仅能识别综合负荷中是否含有谐波源,而且能够精确地分出线性与非线性负荷各自吸收的谐波电流。文中还给出了应用最小二乘方法进行识别的具体步骤,并以一个综合负荷的计算与分析结果验证了所提谐波源识别方法的有效性。     

数据驱动的配电台区源荷污染源群体谐波排放建模

针对高密度、分散化、全网化电力电子非线性设备导致谐波污染难以有效估计问题,提出一种数据驱动的配电台区谐波污染源群体谐波排放水平建模方法。考虑多种谐波源模型特点和适用性,选取谐波Norton等效模型对谐波源负荷设备进行建模,形成设备典型谐波排放表征。利用非侵入式负荷监测(non-intrusive load monitoring,NILM)技术分解用户用电数据,得到设备各时刻启停状态,进而得到各时刻设备总开启数量。通过马尔科夫链(Markov chain, MC)模拟用电设备开启数量在时序上动态变化,建立用户用电时序特性模型,并将谐波源等效模型代入时序特性模型得到群体谐波污染排放。将仿真结果与蒙特卡洛模拟结果、实测数据进行对比,结果表明所提方法建模过程更为高效,可以有效解决大量分散谐波源群体谐波估计问题。     

Estimation of load model parameters for harmonic analysis

In order to devise countermeasures for harmonic disturbances and harmonic suppression in power systems effectively, it is necessary to develop a harmonic analysis approach with high accuracy. The major harmonic analysis approach is to re‐create harmonic distribution in a power system model by using a simulation method. However, in order to carry out high‐accuracy estimation of the harmonic distribution using the simulation method, after creating a load model which consists of several parameters associated with the measured harmonic impedance, the optimal load model parameters must be determined. So far, appropriate load model parameters have been determined by trial and error. Therefore, a systematic approach to determine the optimal load model parameters is needed to estimate the measured harmonic impedance with high accuracy. In this paper, a determination method for the optimal load model parameters to estimate the measured harmonic impedance is proposed. The proposed method is based on Particle Swarm Optimization (PSO), which is one of the optimization methods using the concept of swarm intelligence. In order to check the validity of the proposed method, the load model parameters estimated by the proposed method are evaluated using test data and field data of Hokuriku Electric Power Co. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 164(2): 44–53, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20415     

三相四线制不平衡负载系统无功及谐波电流检测

为解决三相四线制低压供电系统中非线性负载形成的无功电流和谐波电流对电网的影响,对三线四线制负载系统的电路特点、瞬时无功电流、谐波电流进行详细理论分析,确定了三相四线制不平衡非线性电路负载端无功电流和谐波电流的补偿办法,并提出了谐波电流和无功电流的电流倍压测定法,给出了检测原理图.仿真结果证明,该方法简单可靠、实时性好、检测精度高.     

基于诺顿等效电路的多谐波源责任划分研究

明确区分多个非线性负载对电网公共连接点(PCC)处的谐波贡献是实现多谐波源责任划分的重要问题。首先采用波动量法将单相不控整流谐波源等效为诺顿等效模型,并通过谐波电流源值与单相不控整流电路的各次谐波电流值近似相等证明了诺顿等效模型的有效性。然后搭建了含有三个谐波源的等效电路,并等效出各自的诺顿等效模型。最后利用等效阻抗计算出各非线性负载各次谐波电压值,利用电压表示的谐波责任指标因子进行多谐波源电压责任分摊。文中方法简单明了且有效,有利于实际配电网含多谐波源责任划分的工程应用。     

基于免疫粒子群优化算法的微网谐波抑制方法

微电网中逆变器等大量电力电子器件的应用,以及各种非线性负荷的投切,使微网中的谐波问题变得复杂。针对微网系统中滤波器参数难以整定导致微网谐波抑制效果受到影响的问题,提出了基于免疫粒子群算法的微网滤波器参数优化方法。建立了包含功率控制模块、下垂控制模块以及电压电流控制模块的基于下垂控制的微网系统模型,并根据微网性能以及滤波器参数设计特点建立了目标函数;对免疫粒子群算法能够避免粒子群算法陷入局部最优、解决早熟收敛等问题进行了介绍;提出了用免疫粒子群算法调用微网仿真系统优化参数的新方法;通过Matlab仿真验证了基于免疫粒子群算法的微网谐波抑制方法的可行性。     

基于最小二乘支持向量机的谐波源建模

综述了现有的各种谐波源模型,提出一种基于最小二乘支持向量机的谐波源建模新方法,以供电端基波电压和负荷特征参数作为输入、各次谐波电流的幅值和相角作为输出进行训练,建立模型。算例计算表明,模型输出谐波电流与实际仿真结果基本一致,使用上述方法建立模型速度快、精度高,是一种有效的谐波源建模方法。     

基于自适应容积卡尔曼滤波算法的电力系统动态谐波状态估计

由于传统的谐波状态估计的参数辨识算法要求噪声的协方差矩阵固定不变,而实际工程中噪声的协方差矩阵是随时间变化的,工程中存在错误的量测数据,导致传统参数辨识算法估计的谐波电流参数的准确度较低。因此,提出自适应容积卡尔曼滤波算法来提高辨识谐波电流参数的准确度。首先,针对时变噪声干扰,采用基于渐消记忆指数加权法的噪声估值器算法生成时变噪声的协方差矩阵;其次,针对错误的量测数据,采用开窗估计算法修正错误的量测数据;然后,将修正的噪声协方差矩阵和量测数据代入容积卡尔曼滤波算法中,对谐波电流参数进行估计;最后,搭建IEEE 13节点系统仿真模型,验证了自适应容积卡尔曼滤波算法在时变噪声干扰及量测数据错误情况下仍可准确地估计谐波电流参数,确保了动态谐波状态估计的准确性。     

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。