多谐波源系统耦合因子研究

在多谐波源的电力系统中,谐波源之间相互影响、相互干扰,研究谐波源之间的耦合机理及其权重计算对谐波源责任区分及谐波解耦有重要意义。将多谐波源系统分为集中式多谐波源系统和分布式多谐波源系统来讨论。对于集中式多谐波源系统,在高次谐波频率下,提出基于戴维南等效电路的多谐波源电力系统模型,并给出诺顿等效电路,然后利用偏最小二乘法估算耦合因子大小。对于分布式多谐波源系统,同样建立模型,估算谐波源互阻抗,给出耦合因子大小。最后,集中式多谐波源系统以5谐波源系统为例,建立了MATLAB仿真模型,计算耦合权重;分布式多谐波源系统以IEEE 13节点为仿真模型,给出耦合因子大小。     

考虑系统谐波阻抗改变的谐波责任定量划分方法

谐波责任定量划分的关键是谐波阻抗的准确辨识,现有的谐波阻抗辨识研究大都是基于系统谐波阻抗不变的假设,不能完全适应系统谐波阻抗阶段性改变的情况。基于此,提出一种新的谐波责任定量划分方法以适应系统谐波阻抗的改变。首先对谐波电压和谐波电流测量数据进行加窗简化处理,得到系统谐波阻抗的粗估值,利用小波变换模极大值法检测出系统谐波阻抗发生改变的时间,以此对测量数据进行分段处理;然后,对每一段的数据采用稳健整体最小二乘回归对系统谐波阻抗进行精确估计,进而求得每段的谐波责任;最后,采用定义的总谐波责任指标来定量评估谐波源的谐波责任。三馈线系统和IEEE 13节点系统的仿真结果验证了所提方法在系统谐波阻抗改变情况下的有效性和准确性。     

基于BP神经网络预测的微网系统dq轴谐波阻抗的主动测量策略

随着分布式电源的大量接入,微网系统的谐波阻抗测量更具有动态性和不确定性,对系统谐波阻抗的主动测量是谐波分析、滤波器设计等的重要基础。当分析微网系统的稳定性时,其dq轴谐波阻抗参数的获得显得至关重要。文章中对微网系统诺顿等效电路的dq轴谐波阻抗进行了理论的推导,建立了RL系统谐波阻抗模型。为了提高预测精度,文章引入了BP神经网络预测模型,介绍了其核心算法梯度下降原理,并建立了基于系统dq轴谐波阻抗的预测模型。然后为了得到不相关的注入谐波电流矢量以求解系统谐波阻抗矩阵,文章中介绍了旋转电流相量法,主动获得系统dq轴谐波阻抗。对微网系统dq轴谐波阻抗的测量和预测进行了仿真验证,其仿真结果证明了文章中所提策略的有效性。     

谐波背景下电能计量系统的计量误差分析

电能计量系统由电能表、电压互感器与电流互感器三部分构成,谐波条件下这三部分的误差都将影响电能计量系统的整体计量误差。针对谐波条件下电力计量系统的计量准确性开展了研究,分别建立了谐波条件下电子式电能表、电容式电压互感器和电磁式电流互感器的谐波等效电路,分析了各自的谐波计量/测量误差及影响因素,并搭建了整个电能计量系统的模型,分析了其在谐波条件下的计量误差。通过对某具体电能计量系统的仿真分析,研究了谐波对电能计量系统影响的经济性。所研究内容为量化分析计量系统在谐波条件下的误差提供了参考。     

电压检测型APF构成的分布式谐波治理系统稳定性分析

电力电子化配电网谐波源呈现高密度分散化态势,传统用户侧点对点治理模式不能适应。电压检测型有源电力滤波器(VDAPF)通过检测节点的谐波电压并按电导特性产生谐波治理电流,更适合分散谐波的电网侧分布式治理。文中研究了VDAPF构成的电力电子化配电网分布式谐波治理系统的稳定性问题,以及VDAPF控制参数对分布式谐波治理系统稳定性的影响。给出了分布式谐波治理系统的实现方案,并推导出该系统的线性化状态空间模型。结合灵敏度方法确定了影响系统特征值的主导控制参数,建立了主导控制参数变化的系统根轨迹,并得出影响系统稳定性的主导控制参数的取值范围。结合MATLAB仿真给出了不同控制参数下分布式谐波治理系统稳定、不稳定情况的仿真结果,验证了分布式谐波治理系统稳定问题的存在性和稳定性分析的合理性。     

谐波屏蔽变压器的谐波等效模型及其阻抗灵敏度分析

谐波屏蔽变压器是一种结合了变压器技术和滤波器技术的多功能变压器。为了分析系统阻抗对谐波屏蔽变压器谐波传递特性的影响,首先给出了两种谐波屏蔽变压器的拓扑结构;在忽略系统阻抗和考虑系统阻抗两种条件下,分别建立了两种谐波屏蔽变压器的谐波数学模型;并引入灵敏度函数的定义,分析了系统阻抗和滤波绕组等值阻抗对网侧谐波电流的灵敏度,分析结果表明:网侧谐波电流对系统阻抗的灵敏度很小,可忽略不计;但它对滤波绕组等值阻抗的灵敏度较大,这为谐波屏蔽变压器的阻抗设计及系统集成设计提供了重要的理论指导;最后,建立了采用两种谐波屏蔽变压器的整流系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

计及谐波影响的静态电压稳定性评估

随着电力系统电力电子化程度不断增强,系统中谐波含量不断增加。为了研究谐波对于电力系统静态电压稳定性的影响,提出一种计及谐波影响的静态电压稳定性分析方法。首先,在逼近系统临界运行状态时考虑了谐波的影响,并利用解耦法求解系统的谐波潮流,得到系统在谐波影响下临界运行状态;然后提出电压灵敏度、电压畸变灵敏度两项指标,评估计及谐波影响的系统薄弱节点与安全域,对比寻找系统的敏感节点;再将拉丁超立方抽样用于不确定性谐波潮流分析中,同时考虑了系统中线性负荷与非线性负荷的不确定性,对电网静态电压稳定性进行统计分析。最后,采用IEEE 33节点系统与某地区220 kV电网,在系统含有单谐波源与多谐波源两种情况下,验证了所提方法的正确性与有效性。     

基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略

由于电力电缆的电容效应,海上风电经电缆汇集系统极易出现谐波谐振放大的现象,造成电能质量的下降。分布式潮流控制器属于基于电压源换流器的装置,在进行潮流调节的同时也能进行谐波治理。文中首先构建了海上风电系统的频域相关模型,基于该模型分析了谐波谐振放大的原因;随后,采用了将分布式潮流控制器串入海上风电系统的谐波治理方式,推导并得到了含分布式潮流控制器的海上风电系统的谐波特性。基于该谐波特性,设计了一种控制策略。该策略通过控制分布式潮流控制器实时跟踪使并网点谐波电压幅值为零的谐波补偿电压,从而降低并网点的谐波电压含量。仿真结果表明,所提出的基于分布式潮流控制器的海上风电系统谐波治理方法和控制策略能够有效地降低并网点的谐波电压,改善电能质量。     

基于互信息数据优选的系统侧谐波阻抗估计

谐波阻抗求解是谐波治理和合理谐波责任划分的前提。现有的谐波阻抗估计方法需要满足背景谐波波动小且用户侧谐波阻抗远大于系统侧谐波阻抗的条件。但电力系统中大量电力电子设备的使用导致这些条件可能难以满足。因此,本文提出一种基于互信息数据优选的系统侧谐波阻抗估计方法。首先通过独立分量分析(independent component anal-ysis, ICA)求解系统侧谐波电流,再筛选公共连接点(point of common coupling, PCC)处谐波电流与系统侧谐波电流互信息小的数据段,最后利用所筛数据段所对应的PCC处谐波电流与系统侧谐波电压协方差为零的特性估计谐波阻抗。与现有方法比较,本文所提出的方法在两侧谐波阻抗不满足远大于的情况下系统侧谐波阻抗估计结果更准确,适用范围更广泛。文章通过仿真实验和实测数据分析检验了该方法的有效性。     

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。     

基于改进正弦调制电流注入的三相交流电源系统谐波阻抗测量研究

三相交流电源系统在三相静止坐标系下的谐波阻抗参数是对系统进行谐波估计、滤波器设计等谐波分析的重要参数。但在采用基于阻抗的稳定性判据对交流系统进行稳定性分析时,需要得到系统在dq坐标系下的谐波阻抗参数。推导了系统中典型元件在dq坐标系下的谐波阻抗模型;提出了一种改进的基于正弦调制电流注入的交流系统谐波阻抗测量方法;搭建了三相交流系统的仿真模型,并开发了交流系统谐波阻抗测量装置。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性与有效性。     

模态分析法在无源滤波参数设计校核中的应用

电力系统中普遍装设着电容器组和无源滤波器组作为无功补偿的手段,而当它们参数选择不当时,就会与系统参数匹配而有可能构成谐波谐振或谐波严重放大．使系统的谐波污染更为严重。应用谐波谐振模态分析的分析方法．对系统谐波谐振情况进行监视．并由此提出了系统内无源滤波器参数校核的方法,避免了它们与系统参数匹配从而发生谐波放大或谐振的情况。     

一种快速重复控制策略在单相逆变电源中的应用

输出电压总谐波失真是逆变电源的一项重要指标,因此抑制谐波失真一直是逆变领域的研究热点。引起逆变系统输出电压谐波失真的扰动信号主要由奇次谐波组成,偶次谐波的含量很小。利用此特点逆变系统,提出一种奇次谐波重复控制方法。建立了被控系统模型,基于性能分析及稳定性设计准则,并结合奇次谐波周期信号发生器,设计了相应的零相移补偿器及辅助补偿器。实验结果表明此方法不但可以有效衰减系统奇次谐波干扰,还可以有效地缩短误差收敛时间,提高系统的动态响应速度。     

基于修正独立随机矢量的系统侧谐波阻抗估计

随着新能源、电力电子装备的接入,电网中存在大量的谐波源,谐波污染和谐波谐振问题愈发严重。背景谐波波动变大,且用户侧通常装有滤波装置使得用户侧谐波阻抗并非远大于系统侧。系统侧谐波阻抗的准确估计对谐波的管控及谐波谐振分析等具有重要意义,而现有的谐波阻抗计算方法往往需假设背景谐波稳定且用户侧谐波阻抗远大于系统侧谐波阻抗,不符合工程实际,导致估计误差较大。因此,在独立随机矢量法的基础上,文中提出了基于公共连接点谐波电压和电流不同时间间隔的弱相关性来估计谐波阻抗的方法。通过对公共连接点谐波电压和谐波电流的相关性分析,对归一化相关系数设定阈值筛选出弱相关时段,在该时段内不同时间间隔所对应的系统侧谐波电流的相关性恒为弱相关,解得系统侧谐波阻抗。跟现有方法相比,所提方法可用较少的样本点计算出系统侧谐波阻抗,且背景谐波波动和两侧谐波阻抗比变化对所提方法的影响较小,适用范围更广泛。仿真以及工程实测数据的分析验证了该方法的有效性。     

多馈入直流输电系统谐波交互影响分析

多馈入直流输电系统中各换流站交流侧谐波存在交互影响现象。分别给出了多馈入直流输电系统中交流侧谐波吸收、谐波放大的定义,描述了其发生现象,提出了基于谐波阻抗分析方法的双馈入直流输电系统谐波交互影响分析模型,揭示了谐波交互影响的机理。以华东电网为例,利用EMTDC电磁暂态仿真软件,建立多馈入直流输电系统模型。通过各条直流输电工程交流滤波器组合投切、交流侧故障的仿真以及实际录波数据分析,验证了谐波交互影响现象和其发生机理,并分析比较了非特征谐波、特征谐波放大倍数的差异。对各换流站交流侧谐波自阻抗进行了扫描分析,结果表明两换流站交流侧等效谐波自阻抗幅值差值较大或相位差值较大是发生明显谐波吸收、放大现象的必要条件。     

配电系统三相不确定谐波潮流的复仿射计算方法

负荷的非线性和随机波动特性导致配电系统负荷节点注入谐波电流具有不确定性,进而导致系统的谐波分布具有不确定性。为处理谐波潮流计算中谐波源的不确定信息,文中以区间代替点值,建立了谐波源恒流源复仿射模型,以具有典型频谱的谐波源为例,分析了负荷不确定性对谐波源注入谐波电流的影响,并介绍了模型的建立方法。在此基础上,针对配电网的三相不平衡性,提出了配电系统三相不确定谐波潮流的前推回代复仿射算法。采用33节点典型配电系统对算法进行了验证,并通过与蒙特卡洛谐波潮流分析方法计算结果的对比,证明了所提算法计算含有不确定谐波源的配电系统谐波分布的有效性。     

基于输出阻抗建模的并网系统低次谐波预测模型

针对并网系统谐波预测问题,提出引入逆变器实际输出谐波电流建立谐波阻抗模型的方案。首先分析并网系统谐波谐振原理,对单相LCL型并网逆变器进行阻抗建模。为提高阻抗模型准确性,在分析逆变器低频特性的基础上,将单个逆变器并网谐波电流考虑到阻抗模型中,建立谐波阻抗模型,与电路模型仿真对比结果验证了模型的有效性。利用提出的谐波阻抗模型,对多逆变器并网系统进行谐波交互分析及谐波预测建模,以8个并网逆变器为例,分析谐振对并网谐波电流和公共接入点(PCC)处谐波电压的影响,谐波预测模型和电路模型对比仿真结果验证了该多逆变器谐波预测模型的有效性和准确性。     

电气化铁路V/v牵引变压器接入系统谐波评估

介绍了电气化铁路牵引站V/v型牵引变压器接入系统的谐波评估模型以及利用该模型进行谐波评估的计算方法.对电气化铁路牵引站接入110 kV电网的2种典型供电方案进行了实例分析,介绍了在具体工程中如何考虑牵引站的谐波、背景谐波各牵引站之间的谐波影响,从系统的谐波电压分布和注入系统谐波电流两方面进行评价.