低压配电系统单相非线性负荷的谐波衰减效应研究

对单相不可控电容滤波整流型电路的仿真和实验研究表明,低压配电系统非线性负荷的谐波特性与电压波形畸变程度相关;提出用电压波形的波峰系数(crest factor)作为非线性负荷谐波电流的衰减效应(attenuation effect)的衡量指标,波峰系数与非线性负荷的谐波发生水平之间具有线性递增关系.分析还表明,在民用低压配电系统中,非线性负荷谐波电流几乎均使其供电端电压呈现平顶波峰的趋势.这一结论与实测电压大部分呈现平顶波一致;同时说明,导致低压系统供电电压畸变的主要因素就是系统中大量存在的分布式谐波源.     

单相桥式整流性负荷谐波责任准确性研究

将电容投切方法应用于估计系统侧和用户侧的Norton等效电路参数,并利用获得的参数对系统两侧各自的谐波责任进行评估。仿真结果表明,电容投切方法能有效地估计系统侧Norton等效电路参数,但很难估计出用户侧Norton等效电路参数,用户侧电流源的误差将直接体现在其谐波电压责任上。通过仿真和实验还表明,应用电容投切方法获取单相桥式整流性负荷Norton等效电路参数并进行谐波责任评估,仍存在准确性的问题。为保证电容投切方法进行谐波责任评估的准确性及可靠地在含大量单相桥式整流性负荷的低压配电系统中广泛应用,确定了通过电容投切方法构造电压和电流波动量的原则。     

家用电器非线性负荷的动态自适应谐波建模

为有效评估家用电器非线性负荷所产生的谐波,建立可随供电电压波动的动态自适应谐波耦合导纳矩阵模型。首先基于实测电压和电流数据,利用偏最小二乘法对家用非线性负荷的谐波耦合导纳矩阵模型参数进行求解,可有效克服数据之间的多重共线性问题,所建立的模型可体现各次谐波电压和谐波电流之间的耦合作用。进而,基于递推偏最小二乘法,提出模型参数自适应更新方法,使得模型可跟随负荷供电电压的波动而自适应调整,将负荷随供电电压波动的谐波特性准确表征出来。将该方法应用于多个典型家用非线性负荷的谐波建模,并与现有的典型谐波模型进行对比。实验结果表明,动态自适应谐波耦合矩阵模型的建模精度明显高于现有的典型谐波模型,具有更好的动态特性,并将其应用于低压配电系统准确评估谐波发射水平。     

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DSP的谐波分析多功能数字仪表的原理与应用

谐波是影响电能质量的重要因素之一,电力系统中大量非线性负荷的存在,产生谐波、谐间波,使电网电压、电流的波形产生畸变,造成三相电压、电流的不平衡,致使配电系统工作异常。利用带浮点运算的数字信号处理芯片（DSP）和高速A／D采样,可实现低压配电系统电参数的实时采样与谐波分析。     

非线性负载Norton等效模型的改进分析方法

建立高精度、计算简单的等效模型,对电力系统中非线性负载谐波情况进行准确分析,一直是国内外研究人员的关注重点。而Norton等效电路模型具有表达式及参数简单易于计算的优点,使其在非线性负载等效模型分析中广泛应用。但现有Norton等效模型没有考虑非线性负载谐波电流与谐波电压间的相互影响,分析结果存在较大误差。因此,为了提高Norton等效模型的精度,需要对其进行适当的改进。在传统Norton等效模型的基础上,对非线性负载存在影响的谐波进行分类,将得到的附加电流谐波分别用受控源表示,提出含有受控源的Norton改进等效模型。最后通过采用两种模型对电力系统非线性负载实测电压和电流计算对比,发现在不同的电压条件下,传统Norton模型等效阻抗计算结果差异达到2个数量级,而含有受控源的改进Norton等效电路模型计算得到的等效阻抗大小变化不大,基本可以近似相等。可见,相较于传统不含受控源的Norton等效模型,提出的含有受控源的Norton等效模型的精度与稳定性显著提升。     

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。     

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。     

电弧炉负荷的三相综合建模与参数辨识

电弧炉是电力系统中的一类典型的非线性负荷,给电网带来了严重的电能质量问题。提出了一种新的电弧炉建模方法,建立了电弧炉三相综合模型。该模型在电弧热学原理的基础上,叠加了负荷波动成分,能够同时反映电弧炉对电网的谐波、电压波动及三相不平衡等影响。在此基础上,将粒子群算法（PSO）应用于实测的电流、电压数据,对模型中参数进行了辨识,辨识结果与实测数据能较好地吻合。研究结果表明该建模方法能有效地反映电弧炉运行特性,同时也验证了该辨识算法的有效性。     

非线性负荷谐波分散效应的研究

配电网中的非线性负荷向系统注入的谐波电流在公共连接点处叠加,在一定条件下会发生消减的现象。为了对这一现象进行分析,选取了配电网中常见的四种非线性负荷作为研究对象,建立其等效模型,得到了各种负荷在不同参数下的电流波形和各次谐波电流相位分布,进而从电流波形和各次谐波电流相位两方面分析了不同类型负荷间及同类型不同参数负荷间的谐波消减情况,并通过Mat-lab仿真实验验证了结论。根据分析所得结论,在配电网负荷规划时可综合考虑各非线性负荷间的谐波消减作用,通过对各类负荷进行优化组合来降低电网中的总谐波畸变率。     

基于PSCAD的改进型交流电弧炉负荷时域模型的仿真应用

交流电弧炉是电力系统中常见的大功率负荷,它的非线性特性对电力系统产生诸多不利影响,比如电压闪变、电压波动、电流谐波、功率因数偏低等。为准确获得电弧炉对电能质量的影响,必须搭建精确的电弧炉仿真模型。普通电弧炉模型不仅准确度不高,而且由于模型参数意义不够明确导致不易调整,为评估电弧炉引起的电能质量问题带来诸多不便。本文在充分研究电弧炉工作原理以及各类时域、频域模型的基础上使用PSCAD软件搭建了一种新型的简单易行的电弧炉时域仿真模型,仿真了电弧炉引起的电流谐波、电压谐波、电压波动等各类电能质量问题。最后,仿真数据与现场实测结果的比较,证明了该模型的优越性。     

光伏发电系统并网点谐波电压波动特征孤岛检测法

光伏发电系统并网点处的谐波电压由系统扰动、本地负荷和光伏发电系统共同确定,基于波动量法提出一种以并网点谐波电压波动量为特征的光伏发电系统孤岛检测方法。测量公共联结点谐波电压,用小波变换法提取测量电压中包含的高次谐波分量,以高次谐波电压波动量变化规律作为孤岛识别和检测指标,无需外加扰动,可消除检测盲区。基于IEEE.Std 1547标准,对理想光伏发电并网系统进行的仿真证明,利用并网点测量电压中包含的谐波电压波动量进行孤岛检测,当测量点处的电压和频率在正常范围内时,不仅可快速、准确地检测孤岛,还能准确识别电网故障引起的电压暂降、投切负荷等干扰,避免伪孤岛引起的检测错误。     

基于参数辨识方法的谐波源定位

根据非线性负荷产生谐波的特点,建立了负荷时域等值模型。在系统侧和用户侧负荷参数未知的情况下,利用公共耦合点上电压、电流的物理关系,采用以参数辨识方法跟踪辨识负荷阻抗,确定谐波源,同时引入量化的电流非线性度来划分各负荷的谐波责任。仿真结果表明,该方法简单可行,不受背景谐波影响。     

有源滤波器对电压源型非线性负荷稳定性分析

分析了电压源型非线性负荷对基于检测系统电流的并联型有源电力滤波器(SAPF)控制算法稳定性的影响,并给出了解决方案。对于电压源型非线性负荷,由于系统电抗的影响,在使用SAPF进行谐波补偿时会出现谐波放大现象,进而影响SAPF电流跟踪控制算法的稳定性。建立了SAPF、系统电抗和电压源型非线性负载的详细电路模型,并通过闭环传递函数控制模型分析了电压源型非线性负荷对SAPF电流跟踪控制算法的稳定性影响。使用向量比例积分(VPI)控制验证了该数学模型的合理性,并提出了解决方案,仿真和实验结果验证了该模型的正确性。     

采用稳健独立分量分析的谐波发射水平评估方法

为有效评估系统侧和用户侧的谐波发射水平,提出一种采用稳健独立分量分析(robustindependentcomponent analysis,Robust ICA)的谐波阻抗估计及谐波发射水平评估方法。将公共连接点(point of common coupling,PCC)测量所得谐波电压与谐波电流数据的快速变化分量作为混合信号,通过稳健独立分量分析算法解混得到的独立信号与分离矩阵,利用诺顿等效电路方程的矩阵变换求解系统侧谐波阻抗值并进行两侧谐波电压发射水平的评估。利用Matlab软件基于诺顿等效电路及典型负荷曲线进行了仿真分析,验证了文中方法在不同背景谐波波动程度下均取得了优于传统方法的评估结果。工程实例应用亦验证了文中方法的正确性和实用性,具有较好的应用前景。     

PCC点系统侧戴维南等值电路参数的估计方法研究

电力系统中PCC点系统侧戴维南等值电路参数的准确估计对电网的安全稳定分析具有重要意义。本文首先根据系统的戴维南等值电路模型,分析了等值电路参数估计的难点在于克服系统侧和负荷侧参数同时波动的影响。进而提出利用偏最小二乘回归法列写回归方程估计系统侧的等值电源和阻抗参数。为提高准确性,文中基于变电站的电压、电流实测数据,结合电压和负荷的波动概率,提出了数据选择的指标,筛选出系统侧保持恒定而负荷侧有较大波动的数据。同时基于实测数据的分析对数据选择指标的取值规律进行了研究。本文方法可有效估计出正序、负序以及谐波频率下系统侧的戴维南等值电路参数,实际算例分析验证了所提方法的有效性。     

台式计算机负荷的频域谐波模型及衰减特性

台式计算机(desktop personal computer,PC)是一种典型的负载谐波源,其量大面广的分布式特性对研究其谐波规律的造成困难。基于台式计算机电源的基本电路,提出一种频域谐波模型,将计算机电源的时域非线性特性表达成频域线性导纳矩阵的形式。该模型除了可被应用于谐波潮流分析外,还能用于分析电源谐波电压对其谐波电流的影响,即衰减效应,因为其耦合了PC负荷输入端的各次谐波电压、电流。由于模型的推导是基于其基本电路,因此该模型可推广到其他具有类似电源电路的装置。仿真和实验结果验证了模型的准确性。用所提模型对该类非线性负载衰减特性的研究表明,衰减效应仅在特定的谐波相位区间内产生,与电源电压的波峰系数关联性极大。     

基于广义回归神经网络的谐波源建模

提出了一种基于广义回归神经网络采用实测数据的谐波源建模方法。引入电压运行度和功率负荷度概念,通过广义回归神经网络将它们与各次谐波电流幅值之间的非线性映射关系建立谐波源模型。在该模型中,对网络平滑系数进行了优化设计,将最小检测误差对应的平滑系数用于网络训练;对谐波源在不同运行条件下的负荷度-电流特性进行了研究,根据电压运行度和功率负荷度估计各次谐波电流幅值。以某中频炉实测数据为例,结果表明该模型计算值与实测值的误差很小,具有人为确定参数少、训练时间短、精度高等优点,是一种有效的谐波源建模方法。     

供配电系统电力滤波器参数与滤波效益的分析

一、前言在当前我国供配电系统中,随着硅整流及可控硅换流设备的广泛使用和各种非线性负荷的大量增加,产生了大量谐波。单相不对称负荷还产生不对称的谐波和不平衡电流,造成供配电系统中谐波含量急剧上升和电压波形的严重畸变。这时联接在电网中的各类用电设备产生了有害影响,甚至造成电气设备损坏、自动装置及继电保护误动作。为保证向用户提供质量合格的电能,必须对谐波电流及谐波电压加以限制,以保证配电系统及用电设备的安全经     

基于畸变波形同步分层估计谐波阻抗的探讨

由于Fourier变换缺乏时域局部化的能力，影响了直接利用Fourier变换通过电压、电流波形波动量估计系统谐波阻抗的准确度。文中利用小波变换时—频局部化分析的特点，运用复小波对信号同步分层，分层后信号突出了电压、电流的波动情况，再应用“波动法”估计谐波阻抗。实验电路和实测数据的分析结果验证了该方法的有效性。