谐波阻抗测量及谐波源识别方法的探讨

针对电网中谐波源识别与谐波责任量化区分这一电能质量研究的基础问题,叙述了谐波阻抗测量的方法以及谐波源识别的研究现状,讨论了各种识别谐波源以及定量确定谐波责任的理论和技术方法,最后对电网中谐波源识别与谐波责任量化区分的发展趋势提出了看法。     

谐波源辨识研究的现状和发展

针对电网中正确的辨识和定位谐波源,并确定公共联接点处系统侧与用户侧的谐波责任这一电能质量研究的基础问题,介绍了谐波源的性质及其建模,叙述了谐波源辨识问题的研究现状,讨论了各种识别谐波源以及定量确定谐波责任的理论和技术方法,分析了其发展方向,提出建立一种激励机制下的谐波管理标准来治理谐波污染的必要性,并指出了该方面有待解决的问题.     

用户层多谐波源的责任区分方法

为了区分公共耦合点处的用户谐波责任,论文提出了一种基于非正弦功率分解的谐波辨识方法。在分析用户谐波传播机理的基础上,以系统畸变电压为基,对馈线电流进行正交分解。引入非谐波电压、非谐波电流及谐波电流的概念,以此为基础计算负载线性度,实现用户层的谐波定位。采用多端口网络理论建立多谐波源的网络方程,以独立分量分析法对馈线谐波电流进行解耦。在不求解网络谐波参数和谐波源特性未知的情况下,以负熵为目标函数,通过分离观测量还原出用户发射的原始谐波电流,实现谐波责任量化。仿真算例验证了该方法的有效性,可实现谐波源定位、谐波全电流计算,是对用户层谐波责任估计的有益探索。     

基于谐波有功功率贡献量的主谐波源定位

为了准确辨识和定位主谐波源,提出了一种基于谐波有功功率贡献量的方法。该方法综合考虑谐波电压和谐波电流的影响,不仅能够定量地划分各自的谐波责任,准确地判断出主谐波源的位置,而且克服了使用谐波电压贡献量或谐波电流贡献量进行主谐波源定位时存在的局限性。首先推导了系统侧和用户侧单独作用时对PCC处谐波有功功率贡献量公式,然后推广到多谐波源系统中,并建立了通用的数学模型,从理论上实现了对主谐波源的定位。最后以两个非线性用户系统为例进行Matlab/Simulink仿真分析,仿真结果与理论分析相一致,验证了该方法的正确性与有效性。     

谐波源定位与谐波责任划分方法的探讨

谐波源的准确识别与定位以及谐波责任的合理量化分摊,是电能质量研究领域中的一个重要问题。对国内外研究现状进行了归纳和梳理,分析了各种方法的特点,并结合目前复杂谐波环境中多个谐波源共存所产生的一系列新问题和研究方向进行了探讨。     

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。     

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.     

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。     

谐波责任划分研究现状及在分布式电源并网条件下的展望

公共连接点处谐波电压畸变的原因可能来自负荷本身,也可能来自电网、其他负荷或分布式电源等,因此,需要研究谐波责任划分问题。谐波责任划分主要包括谐波发射水平估计、单母线谐波责任分摊以及配电网多谐波源谐波责任分摊三个研究方向。首先,总结了每个方向现有方法的基本原理和研究现状,并总结了量化背景谐波电压波动的共性问题;其次,基于分布式电源并网条件下的谐波特性,探讨了此条件下合理划分谐波责任的难点,包括背景谐波电压波动更剧烈,谐波责任定义不适用,谐振、不确定性谐波及谐波耦合对责任划分的影响等;最后,对谐波责任划分未来待研究的问题进行了展望。     

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。     

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。     

基于贝叶斯优化弹性网络回归的谐波状态估计方法

回归类算法在估计系统谐波状态时,谐波源间的高度相关性会引起法矩阵的病态,从而显著影响谐波估计精度。为了更加准确地估计系统谐波状态,提出一种基于贝叶斯优化弹性网络回归的谐波状态估计方法。首先,在用最小二乘法进行谐波状态估计时,将带权值的1范数和2范数同时加入惩罚函数中;另外,为了更加高效准确地估计系统谐波状态,将高斯过程和贝叶斯优化应用于1范数和2范数的权值选取;最后,在IEEE 14节点中验证了所提方法的有效性。结果表明：在谐波源间存在相关性时,所提方法仍能实现合理的谐波源定位及谐波责任划分。     

电力系统谐波状态估计研究

指出了开展谐波状态估计研究对于电力系统谐波监测和治理的重要意义,阐述了电力系统谐波状态估计的概念、功能,对现有的几种谐波状态估计方法进行了评述,介绍了谐波状态估计的数学模型,探讨了量测点的优化配置问题,最后对谐波状态估计技术今后应开展的工作进行了展望。     

新能源并网下谐波责任定量评估方法研究现状与展望

新能源并网逆变器的输出电流常存在谐波不能达标的问题,且各逆变器间谐波相互作用复杂,给谐波责任评估带来了新问题。首先对谐波责任定量评估模型进行介绍;然后对现有谐波阻抗估计方法进行归类,明确各方法的适用条件;进而讨论谐波电压评估指标及其他评估指标的合理性;基于现有方法的局限性,探讨了新能源并网条件下的谐波新特性和谐波责任评估面临的新问题及难点;最后,对未来谐波责任评估研究进行了展望。     

一种基于实测数据的谐波源定位方法

为了准确划分各谐波源责任以便采用技术及经济手段治理谐波问题,提出了一种基于实测数据的谐波源定位方法。该方法以系统母线的谐波电压幅值及相位作为量测量,考虑一定的建模及测量误差,根据系统各节点的谐波功率与母线阻抗之间的符号关系对可疑母线进行分类。提出定位指标对各节点进行排序,确定最为可能的谐波源位置,减少后期不必要的勘测工作。最后,在ETAP 12.6中建立了IEEE 14节点的算例模型并进行计算验证,计算结果证明了提出方法的有效性。     

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。     

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。     

电力系统谐波溯源方法综述

电力系统谐波溯源是谐波评估和治理的前提和基础.结合国内外谐波溯源的发展现状,从PCC点谐波电流和谐波电压责任划分两个角度,明确指出谐波溯源三个层面问题对应的物理和数学含义,并详细分析了戴维南和诺顿等效电路模型在解决谐波溯源问题时的不同与相同之处.从定量和定性分析两个层面,结合两种电路模型对上述各种溯源方法实现的关键问题...     

新能源接入背景下的谐波源建模方法综述

大量接入可再生能源和逐步采用交直流混合网络已经成为现代电力系统的两大特征,随之而来的电网谐波问题日益突出。在此背景下,谐波源建模方法、谐波溯源方法以及谐波治理方法这三个难点问题越来越受到学术界和工业界的高度关注。综述了目前常见的谐波源建模方法,为电网谐波领域的理论研究和实践提供参考。从谐波源的机理性建模和数据驱动建模两个角度,对目前常见的谐波源时域建模方法和频域建模方法进行了梳理、分析和比较,归纳了各种建模方法的优势和不足,论述了各类谐波源建模方法的适用场景。其中,重点阐述了机理性建模方法和数据驱动建模方法存在的问题,并针对每个问题提出了对应的解决思路。最后,对常见谐波源建模方法的特点进行了归纳总结,对新能源接入背景下谐波源建模技术的发展方向进行了展望。