專利名稱：一種多諧波源辨識方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新的多諧波源辨識方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的飛速發(fā)展，現(xiàn)代電網(wǎng)和負荷的構(gòu)成出現(xiàn)了新的變化趨勢。大量諧波源向電網(wǎng)注入高次諧波電流并引起電壓畸變，對電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行影響很大。非線性負荷產(chǎn)生的諧波不僅會導(dǎo)致供用電設(shè)備本身的安全性降低，而且會嚴重影響電網(wǎng)的經(jīng)濟運行和各用戶的利益。為了有效地控制電網(wǎng)中的諧波，國際上提出一種“獎懲性方案”，其基本思想為系統(tǒng)與用戶在額定的范圍內(nèi)正常交易，如果系統(tǒng)不能保證供電質(zhì)量，用戶應(yīng)當(dāng)?shù)玫劫r償；如果用戶的污染指標惡化，則系統(tǒng)在保證向用戶正常供電的前提下，收取額外的懲罰費用，當(dāng)然在用戶吸收系統(tǒng)中額外諧波功率的情況下，應(yīng)當(dāng)給予一定的補償和鼓勵。因此，在加強電網(wǎng)中諧波的監(jiān)測管理過程中，找到諧波源，判定擾動方向，明確各自的諧波責(zé)任，是目前亟待解決的一個主要技術(shù)難題。由諧波導(dǎo)致的電能質(zhì)量問題已引起了電力系統(tǒng)和用戶的廣泛關(guān)注，加強電能質(zhì)量的監(jiān)督管理已成為供用電系統(tǒng)的共識。國內(nèi)諸多電力企業(yè)和用戶相繼建設(shè)了電能質(zhì)量監(jiān)測平臺，對電能質(zhì)量的特征指標進行實時監(jiān)測，由此可得出系統(tǒng)中各關(guān)鍵節(jié)點電能質(zhì)量的變化情況，但這并不能反映出導(dǎo)致該電能質(zhì)量問題的原因何在。獲得電能質(zhì)量的監(jiān)測數(shù)據(jù)，只是電能質(zhì)量分析的第一步，更重要的是如何有效地利用電能質(zhì)量平臺提供的監(jiān)測數(shù)據(jù)判斷出電能質(zhì)量問題的源頭，并對源頭采取針對性的措施，以改善系統(tǒng)中所出現(xiàn)的電能質(zhì)量問題。面對電能質(zhì)量監(jiān)測平臺所提供的大量數(shù)據(jù)，如何進行有效的分析，是目前電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)能否發(fā)揮其應(yīng)有作用的主要技術(shù)難題?？v觀國內(nèi)外科技工作者在諧波源辨識領(lǐng)域所做的研究，主要集中于區(qū)分諧波源負荷和系統(tǒng)對PCC(Point of Common Coupling公共耦合點)處諧波電壓畸變水平的影響程度，即對單個諧波源的諧波發(fā)射水平進行評估，如

圖1所示，而研究系統(tǒng)中多諧波源辨識的資料非常少。但在實際電力系統(tǒng)中，PCC處的諧波往往是多個諧波源共同作用的結(jié)果。對于同一條母線上連接兩個或多個諧波源的情況(如圖2所示)，各諧波源之間會存在互相干擾的問題，其諧波電流可能相互抵消或增強。在含有多個諧波源的配電系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生由諧波引起的電能質(zhì)量問題時，如何準確識別“問題”諧波源并確定各個諧波源的責(zé)任，找出對該電能質(zhì)量問題影響最大的諧波源并進行治理，是目前諧波檢測領(lǐng)域值得探討的一個重要問題。目前文獻中只可找到單個諧波源的責(zé)任評估研究，其主要集中于評估PCC處系統(tǒng)側(cè)和諧波源側(cè)的諧波阻抗，研究方法可分為“干預(yù)式”和“非干預(yù)式”兩種?！案深A(yù)式”方法有①諧波電流注入法利用諧波電流注入器，將它產(chǎn)生的某次諧波電流由要測量的公共連接點處注入到電力系統(tǒng)，測量在該點產(chǎn)生的該次諧波電壓，由此求得系統(tǒng)的諧波阻抗。② 開關(guān)投切電路元件瞬態(tài)法應(yīng)用頻率響應(yīng)估計的原理，利用開關(guān)投切網(wǎng)絡(luò)元件后的瞬態(tài)過程，可以對系統(tǒng)諧波阻抗進行估計。由于信號持續(xù)時間較短，因而對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)提出了更高的要求。③PCC處投切開關(guān)的穩(wěn)態(tài)法在PCC處，通過測量開關(guān)打開和閉合時的諧波電壓和諧波電流來估計出諧波阻抗。由于系統(tǒng)不帶所測負荷的情況較少，時間段較短，因此對于用戶諧波發(fā)射水平的估計準確性有較大影響。④在用戶側(cè)并聯(lián)阻抗的估計方法在用戶側(cè)通過開關(guān)并聯(lián)上一阻抗，測量開關(guān)打開和閉合時的PCC處的諧波電壓和諧波電流，以此計算出諧波阻抗，精度高于PCC處投切開關(guān)的穩(wěn)態(tài)法?！胺歉深A(yù)式”方法有①基于功率傳輸?shù)姆椒ㄍㄟ^測量PCC點的諧波電流，并結(jié)合基于功率傳輸?shù)姆椒?，評估用戶的諧波發(fā)射水平。②波動法基于被測電壓波動量對電流波動量比值的符號特征的估計方法。利用一個時間段內(nèi)某側(cè)諧波電流的變化在PCC點引起的波動估計諧波阻抗，繼而計算用戶側(cè)的諧波發(fā)射水平。③數(shù)據(jù)跟蹤估計法在系統(tǒng)等值電路中的PCC點處測量諧波電壓和諧波電流數(shù)據(jù)，然后通過各種數(shù)學(xué)方法來估計出諧波阻抗。④參考阻抗法利用參考阻抗，把諧波阻抗的變化轉(zhuǎn)換為諧波電流源的變化來估計諧波發(fā)射水平的方法。該方法無須干擾系統(tǒng)正常運行，但需要事先對參考阻抗和諧波源有初始的估計。總而言之，以往的研究工作大多采取了基于等效電路模型對單個諧波源的諧波發(fā)射水平進行評估的思路，雖然基于等效電路模型進行諧波源的定位研究是非常有益的探索，但由于負荷、電網(wǎng)參數(shù)和系統(tǒng)運行工況的不斷變化，建立起系統(tǒng)側(cè)和諧波源側(cè)的準確等效電路仍存在一定的難度。以往的研究涉及多諧波源諧波責(zé)任劃分的研究較少，而在實際電力系統(tǒng)中，PCC處的諧波往往是多個諧波源共同作用的結(jié)果。對于同一條母線上連接兩個或多個諧波源的情況，各諧波源之間會存在互相干擾的問題，其諧波電流可能相互抵消或增強，因此各諧波源的諧波電流與其所應(yīng)承擔(dān)的諧波責(zé)任之間并不一定是線性關(guān)系。在含有多個諧波源的配電系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生由諧波引起的電能質(zhì)量問題時，如何準確識別“問題”諧波源并確定各個諧波源的諧波責(zé)任，找出對該電能質(zhì)量問題影響最大的諧波源并進行治理，是目前諧波檢測領(lǐng)域尚未有效解決的技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對目前多諧波源辨識問題研究的不足，提出一種新的多諧波源辨識方法，它可為多諧波源系統(tǒng)中擾動源的定位、諧波的治理以及諧波的獎懲實施等提供理論依據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會經(jīng)濟效益。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種多諧波源辨識方法，它的步驟為(1)定義諧波影響指標假設(shè)系統(tǒng)中節(jié)點X處的諧波問題是由η個“可疑諧波源負荷”共同作用產(chǎn)生，對于
h次諧波電壓，測得η個“可疑諧波源負荷”節(jié)點的諧波電流Ihl，Ih2, Ih3......Ihn ；節(jié)點X處
的h次諧波電壓根據(jù)系統(tǒng)的諧波阻抗[4]計算；將χ點的h次諧波電壓分為兩部分一
部分由諧波源負荷i產(chǎn)生(Gf)，另一部分由其他諧波源負荷產(chǎn)生的背景諧波(五f);
權(quán)利要求
1. 一種多諧波源辨識方法，其特征是，它的過程為 (1)定義諧波影響指標假設(shè)系統(tǒng)節(jié)點X處的諧波問題是由η個“可疑諧波源負荷”共同作用產(chǎn)生，對于h次諧波電壓，測得η個“可疑諧波源負荷”節(jié)點的諧波電流Ihl, Ih2, Ih3......Ihn ；節(jié)點X處的h次諧波電壓^f根據(jù)系統(tǒng)的諧波阻抗[Zh]計算；將X點的h次諧波電壓分為兩部分一部分由諧波源負荷i產(chǎn)生(O，另一部分由其他諧波源負荷產(chǎn)生的背景諧波(O
2.如權(quán)利要求1所述的多諧波源辨識方法，其特征是，所述步驟(3)中，每3秒鐘采集一次，每次采集6個周波，每個周波采集1 個點；對采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)進行預(yù)處理， 去除含有暫態(tài)的數(shù)據(jù)段和有明顯噪聲的信號。
3.如權(quán)利要求1所述的多諧波源辨識方法，其特征是，所述步驟(4)中，根據(jù)實際應(yīng)用中的負荷情況，h次諧波電流變化設(shè)定為波動在5% 10%之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新的多諧波源辨識方法，它可為多諧波源系統(tǒng)中擾動源的定位、諧波的治理以及諧波的獎懲實施等提供理論依據(jù)，具有廣闊的應(yīng)用前景和良好的社會經(jīng)濟效益。它的步驟為(1)定義諧波影響指標；(2)求取諧波影響指標；(3)數(shù)據(jù)的采集和預(yù)處理；(4)進行數(shù)據(jù)的選擇和分析。
文檔編號G01R31/00GK102323494SQ20111013548
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者俞曉東, 孫媛媛, 尹志明, 李廣磊, 楊永軍, 臧宏志 申請人:山東電力研究院