基于复线性最小二乘法的谐波责任定量划分

定量划分各主要谐波源在特定母线上的谐波责任是电能质量管理的一项重要任务。该文提出一种基于复线性最小二乘原理的等效谐波阻抗和背景谐波电压计算方法,由此可定量划分谐波源对关注母线谐波责任。不同于传统的将复数实部和虚部分开计算方法,复线性最小二乘法通过直接在复数域内求解误差模的平方和最小值,得到了真实的最小二乘解。在此基础上,利用基于内积理论推导谐波责任定量划分的计算公式,量化了谐波源对关注母线的谐波责任。对IEEE14节点系统进行仿真计算,并与现有方法相比,证明了所提方法计算更简单,结果更准确,易于在工程中实现。     

多谐波源条件下的谐波污染责任划分研究

电网中各母线的谐波电压是所有谐波源共同作用的效果,因此准确区分各主要谐波源在特定母线上的谐波贡献对划分谐波污染责任有着重要意义.首先分析并指出区分各谐波源谐波贡献的关键在于准确计算谐波源节点与所关注母线间的谐波互/自阻抗,在此基础上提出一种"非干预式"的谐波贡献划分方法.该方法以各谐波源注入谐波电流中的快速变化分量为工具,根据独立随机矢量的统计特性,抽取出各谐波源节点与关注母线间的谐波互/自阻抗,最后根据计算所得阻抗值分别计算出各谐波源对关注母线的矢量贡献和标量贡献.对IEEE 14节点的系统进行仿真,结果表明该方法可很好地区分各谐波源在特定母线上的谐波贡献,大大抑制了其他谐波源的波动对谐波贡献划分的不利影响,同时也为谐波污染的责任划分提供了新的依据.     

谐波责任定量评估的邻域多点测量方法

准确计算公共连接点处系统侧等效谐波阻抗是谐波污染责任定量划分的前提。为进一步提高计算等效谐波阻抗的准确性,提出了邻域多点测量方法。该方法通过测量关注母线邻域内的主要谐波源信息,解释了背景谐波电压的大部分组成,降低了回归模型中常数项的波动性,从而构建了更为准确计算等效谐波阻抗的复数域线性回归模型。由于邻域内各主要谐波源的谐波电流产生交互影响,回归模型可能存在较为严重的相关性,因此复数域线性回归模型无法通过常规的最小二乘方法求解。仿照实数域偏最小二乘方法的构造,理论推导了复数域偏最小二乘方法,实现了带严重自相关性的复数域线性回归模型计算。采用IEEE 14节点系统进行仿真,结果表明与传统方法相比,所提方法能够得到更加准确的谐波责任估计。     

系统谐波阻抗估计的极大似然估计方法

为更加准确地估计系统谐波阻抗,提出复数域极大似然估计方法。首先,仿照实数域多元正态分布的定义给出复数域多元正态随机变量的定义,根据协方差的含义,定义复协方差的计算公式。然后利用代数同构理论,推导复数域正态分布的概率密度函数,利用统计学理论进行数据筛选,采用筛选后的数据代入复数域极大似然估计函数。最后利用极值理论进行求解,实现系统谐波阻抗的估计。对IEEE 14节点系统进行仿真,结果表明,与传统方法相比,所提方法估计结果更为准确。     

电能质量数据交换格式下的谐波责任估计

定量划分各主要谐波源在特定母线上的谐波责任是电能质量管理的一项重要任务。该文从理论上证明了谐波电流责任指标与谐波电压责任指标是不一致的,考虑到电网责任,选择谐波电压责任指标来衡量谐波污染责任。考虑到目前电网电能质量监测系统只提供电压、电流统计值的实际情况,提出了一种基于电能质量数据交换格式下的谐波污染责任定量估计算法。与传统的基于瞬时值的谐波污染责任划分方法不同,提出的方法可以利用目前的电能质量监测系统实现日常的谐波污染责任监测。     

基于谐波阻抗矩阵约束的系统侧谐波阻抗估计方法

谐波阻抗是谐波治理和谐波责任划分的重要参数,针对背景谐波波动的随机性,考虑基于诺顿等效电路方程的固有特点,提出一种基于谐波阻抗矩阵约束的谐波阻抗估计方法.针对复值信号在复数独立分量分析法的求解过程中存在的相角偏移问题,将谐波阻抗矩阵的结构加入复数独立分量分析的迭代过程中对其分离矩阵进行约束.分别基于符号判别法和比例缩放...     

谐波阻抗估计的非光滑部分线性回归方法

系统谐波阻抗的估计是电能质量研究领域的难点。波动量法作为工程上计算系统谐波阻抗的成熟方法,在背景谐波波动占主导的情况下是失效的。为了弥补波动量法的缺陷,提出了系统谐波阻抗计算的非光滑复数域部分线性回归模型,设计了细分迭代算法,实现了模型的求解。所提方法不仅能够在背景谐波波动占主导的情况下计算系统谐波阻抗,也能够在背景谐波波动不占主导的情况下实现系统谐波阻抗的准确计算。仿真算例和实际测试数据验证了所提方法的有效性。     

一种无须求解谐波转移阻抗的分散式多谐波源责任量化方法

现有分散式多谐波源责任量化方法均采用谐波源等值电路(常用诺顿等效模型)的外部端口电流(统称为"谐波源端口电流")来计算该谐波源对关注母线的谐波贡献度。由于谐波源端口电流受基尔霍夫定律约束,只要电网中某谐波源端口电流发生变化,所有谐波源对关注母线的谐波贡献度会随之改变,但该电流通常是谐波源和背景谐波耦合作用的结果,由此计算的谐波贡献度不能真实反映该谐波源的发射水平。基于此,文中运用谐波源电流本身而非谐波源端口电流来计算谐波贡献度,所提方法直接计算各谐波源对关注母线的谐波电压矢量贡献,而无须求解各谐波源对关注母线的谐波转移阻抗,减少了误差累积效应,可更为公平合理地反映各谐波源责任。仿真和实验算例验证了所提方法的有效性和准确性。     

数字化主动配电网的多谐波源谐波责任划分方法

电网中公共连接点的谐波污染是多个谐波源共同作用的结果,为了更准确地划分公共连接点各个谐波源的谐波污染责任,提出了一种基于快速独立分量分析(FastICA)的多谐波源谐波污染责任划分方法。首先,准确划分谐波污染责任的前提是准确估算背景谐波和谐波传递阻抗,提出的方法可以基于FastICA完成背景谐波和谐波传递阻抗的估算;然后将各谐波源在PCC产生的谐波电压分量在PCC总谐波电压上矢量投影,计算得到各个谐波源的谐波责任;最后完成谐波污染责任划分。     

谐波有功功率责任指标定义与计算方法研究

电网谐波污染治理的关键在于谐波污染责任认定。文中针对传统谐波电压责任指标难以落实到经济核算这一缺陷,提出了谐波有功功率真实值的定义,将其作为谐波责任的衡量指标,并对其计算方法进行了讨论。结合等效电路原理以及叠加定理等理论思想,并借助基于相对相角的双主导波动差商阻抗法等方法,最终整理得到谐波有功功率责任的完整定义及计算方法。通过实测案例计算证明,谐波有功功率责任指标不仅能够合理定量关注侧谐波源的谐波污染责任,而且计算简单,有利于经济核算。     

背景谐波阻抗变化情况下的谐波责任划分

在实际电力系统中负荷的投切会改变系统谐波阻抗,现有基于背景谐波阻抗恒定的谐波责任划分方法并不适用。文章定量研究了背景谐波阻抗变化情况下的谐波责任划分,根据背景谐波阻抗变化时谐波电压和谐波电流之间的关系,提出斜率比较法辨识背景谐波阻抗变化的时间点,以此对样本数据进行分段处理,实现数据的自适应分段。在相同段内采用几何平均回归,实现背景谐波阻抗的准确估计,并完成谐波责任的分段划分。同时,定义了背景谐波阻抗变化情况下的总谐波责任指标来更有效地衡量用户的谐波责任大小。在诺顿等效电路中对本文方法进行仿真分析,并与传统方法进行比较,验证了文中方法的有效性和准确性。     

Partially linear model for harmonic contribution determination

Harmonic contribution determination is the premise on which the improvement of power system harmonic management is based. Calculating the harmonic impedance accurately is the key issue in harmonic contribution determination. The fluctuation method is a mature method for calculating the harmonic impedance in engineering applications. However, this method is ineffective when the background harmonic fluctuation is dominant. To make up the deficiency of the fluctuation method, the partial linear regression model for the harmonic impedance calculation is proposed in this paper, and then a two‐stage method is derived for the unbiased estimation of the model. The method proposed in the paper can calculate the harmonic impedance whether or not the background harmonic fluctuation is dominant, and then the harmonic contribution can be determined. The effectiveness of the proposed method is verified by the IEEE14‐bus system simulation and field test. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于背景谐波最小波动能量的系统侧谐波阻抗估计

系统侧谐波阻抗的计算是估计谐波发射水平的关键。文中提出了一种基于背景谐波最小波动能量的系统侧谐波阻抗估计方法。利用公共连接点量测数据的波动量构造全息矩阵,形成波动方程,将系统侧谐波阻抗的求解转化为一个最小二范数问题,用Lagrange乘子将等式约束条件并入目标函数中形成最小波动能量目标函数,精确筛选出背景谐波波动最小的波动量样本,从而求取系统侧谐波阻抗。仿真分析与实际工程案例表明该方法在求取系统侧谐波阻抗时可以有效抑制背景谐波的干扰,具有准确性和有效性。     

电力系统谐波分析的有效方法——谐波状态估计技术综述

谐波状态估计技术是在GPS技术(Global Position System)和PMU技术(Phasor Measurement Unit)基础发展起来的一项新型技术,它通过状态估计手段实现对监测的电网谐波进行分析。系统地介绍了电力系统谐波状态估计技术的概念、谐波测量系统、估计算法和工程应用情况。在介绍状态估计算法时,通过将其分为静态状态估计算法和动态状态估计算法,分别对其进行评述;最后对谐波状态估计技术以后的研究进行了展望。     

基于独立成分分析的谐波检测

谐波对电力系统及电气设备有很大危害。谐波检测是抑制谐波的重要环节,由观测信号分离所含的未知谐波信号是谐波检测的目的。作者基于独立成分分析算法的有关理论,将该算法应用到谐波检测中。该方法只需一个周期的待测信号,通过构造适当的混合信号,便可使用独立成分分析算法进行运算。利用MATLAB仿真含有谐波的信号,应用该方法进行检测,结果表明,该方法不但可检测谐波次数、幅值和初相角,还可检测间谐波,且检测精度较高。     

考虑系统侧谐波电压波动的光伏接入点谐波发射水平评估方法

随着光伏逆变器的广泛应用,其运行时产生的谐波与接入点系统背景谐波叠加,引起谐波放大甚至谐振问题,评估光伏接入点谐波电压发射水平对于防范谐波问题具有重要意义。与传统的非线性负荷不同,光伏逆变器经过滤波器滤波后接入电网,公共连接点（PCC）的光伏侧谐波阻抗可能不满足传统电网中远大于系统侧谐波阻抗的条件。同时,电力电子设备的不断接入导致系统产生了大量谐波,谐波电压波动逐渐增大。因此,首先根据光伏逆变器、滤波器以及线路谐波阻抗的参数,估算光伏侧谐波阻抗;然后基于逻辑斯蒂回归（LR）对公共连接点的谐波电压、谐波电流数据对进行分类,筛选出系统侧谐波电压基本一致的数据对组,进而通过偏最小二乘法估算系统侧谐波阻抗,减小系统侧谐波电压波动的影响;最后,基于光伏侧和系统侧谐波阻抗的估算,对光伏接入点的谐波电压发射水平进行评估。通过与其他方法仿真对比分析,验证了所提方法的先进性和准确性。     

对称性和波动性约束的居民负荷谐波发射水平评估

背景谐波或三相谐波不平衡均会影响居民负荷谐波发射水平评估的准确性。基于诺顿和戴维南定理,构建了谐波发射水平评估模型,分析了波动量法在居民负荷配电网谐波阻抗估算中存在的问题及三相不平衡对系统谐波阻抗估算的影响机理,提出了融合谐波主序特性提取和波动系数筛选的系统谐波阻抗估算方法,探索了负荷谐波阻抗等效方法及其估算误差对谐波发射水平估算的影响。仿真和工程应用结果均表明,采用对称性和波动性约束后,估算的系统谐波阻抗95%置信区间显著收敛,谐波发射水平评估结果更加准确。     

特高压直流换流站交流滤波器组对电网谐波的影响分析

特高压直流换流站配置的交流滤波器兼具特征谐波滤除和无功补偿功能,但其易与电网背景谐波阻抗相互作用导致低次谐波放大现象。交流电网谐波阻抗的获取是交直流系统谐波特性分析及交流滤波器设计配置的基础。文中根据电网谐波阻抗特性较为复杂,难以建模计算的特点,提出了一种基于换流站不同运行工况的500 kV交流电网背景谐波阻抗实用估算方法;定义了交流滤波器组谐波增益指标,通过该指标分析了特高压直流换流站交流滤波器组对电网低次谐波的放大机理;研究了交流滤波器参数与放大作用间的关系,提出了2种交流滤波器的改造方案。最后,以绍兴换流站测试数据为例,结合电网背景谐波阻抗估算结果,对其5次谐波放大问题进行了理论分析,并对交流滤波器改造方案进行了探讨。     

基于IGG权重函数复数域多元线性回归算法的谐波责任分摊方法

针对现有多谐波源责任分摊方法中存在的测量平差问题,对谐波责任稳健估计方法进行了研究。为了克服系统背景谐波电压波动的影响,提出基于复残差的背景谐波电压划分方法,引入中国科学院大地测量与地球物理研究所提出的IGG权重函数,基于复数域多元线性回归数学模型,在各时段内重复使用IGG权重函数确定回归系数,以提高背景谐波电压中样本筛选的抗差性;结合等效谐波阻抗的置信区间,提出了评估结果的检验方法;对IEEE 14节点测试系统进行仿真,仿真结果表明所提多谐波源责任分摊方法能够有效克服系统背景谐波电压波动的影响,并与现有分摊方法进行比较,验证所提方法的准确性和可行性。     

考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分

提出了一种考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分方法。首先,利用主导波动量法估算出系统侧谐波阻抗,然后根据背景谐波电压的波动情况,采用均值漂移算法对背景谐波电压数据进行聚类处理,按照电压值分为不同的数据段。最后,利用偏最小二乘法计算各个数据段谐波责任,加权求和得到关注时间段的谐波责任。为验证方法的有效性,分别在实验电路和IEEE 13节点测试系统上进行仿真分析,结果表明,所提方法提高了谐波责任划分的准确度,能有效克服背景谐波电压变化对责任划分的影响。