[发明专利]基于阻抗约束的判断用户侧为主谐波源的谐波溯源方法

说明书

技术领域

本发明属于电能质量谐波分析领域，尤其涉及利用公共连接点监测数据判断用户侧为主要谐波源的谐波溯源方法。

背景技术

电能质量干扰源接入电网的电能质量问题一直是电力规划中关注的重要问题。早期的扰动负荷较简单，随着技术的发展，大量更复杂的非线性负荷接入，增加了电能质量干扰源的复杂性和多变性，使电力系统中的谐波污染问题变得日益严重，给电网的经济运行及用户的安全用电造成了极大的影响。

对电能质量干扰进行溯源分析，以及确定各电能质量污染源是进一步完善电能质量管理的前提。有助于解决供用电双方电能质量污染不明确的问题，对电网实现优质供电具有重要意义。而谐波溯源一直是谐波研究中的一个难点：一是由于电网元件参数的谐波分散性，会影响电网元件在谐波频率下的计算精度；二是由于系统侧谐波源大小不能直接测量，因此，对主谐波源的追溯成为难点。

在判断PCC(公共连接点，Point of Common Coupling)处主要谐波源时，系统侧谐波阻抗的计算是关键。由于PCC处谐波电压和谐波电流可以通过测量直接得到。系统侧谐波阻抗估计的准确与否也就决定了谐波溯源的准确性。当采用“干预式”的方法来估算系统侧谐波阻抗时，利用向系统注入谐波/间谐波电流、通断某支路(如：电容补偿支路)或启停负荷等人为方式产生的附加扰动量，来估算系统侧谐波阻抗，得到的估算结果较为可靠。但是这种扰动很可能会对系统的正常运行产生不利影响，另外，在很多场合，不存在可以投切的电气元件和设备。因此，工程上常采用“非干预式”方法，该方法是通过测量PCC处谐波电压和谐波电流判断谐波阻抗进而确定主要谐波源作用大小。典型的方法有波动量法、回归法。这些方法有效的前提在于找到背景谐波不变的样本。PCC处的谐波电压是由用户侧和系统侧双方共同决定的，在实际电力系统中，用户侧和系统侧的谐波电流也是同时波动的，PCC处谐波电压的波动也是由用户侧和系统侧双方共同决定的。因此，在系统背景谐波波动较大时，以往的“非干预式”方法的计算结果往往满足不了工程精度的要求。随机独立矢量法、极大似然估计法、独立分量法、支持向量机、贝叶斯等方法在一定程度上消除了背景谐波波动的影响，但上述方法并没有实质上的改变，都是基于用户侧重要谐波源的基础上，来判断其谐波责任大小，当PCC处谐波主要不是用户侧谐波造成时，这类方法不能得到满意的结果。电网谐波阻抗具有一些固有特性，在一定条件下既可能呈感性，也可能呈容性，但多数条件下呈感性。且系统阻抗与用户阻抗相对大小几乎是确定的。通常阻抗幅值的估计相比阻抗夹角的估计更为准确。

为此，本发明方法给出了一种基于阻抗约束的判断用户侧为主谐波源的谐波溯源方法，该方法在等效模型建立、公共连接点选取和数据测量等方面都很简便，与其他传统方法相比有着较快的求解速度，不需要搭建复杂的仿真模型和仿真模型所需精确的模型参数，并且方法不需要难以计算得到的系统侧谐波阻抗角，判断条件中所需要的参数为PCC处谐波电压和谐波电流的幅值和夹角及系统侧谐波阻抗幅值，所有参数都方便获得，都可以根据测量数据直接或间接得到，具有较强的工程实用性。本方法可以准确判断用户侧为PCC处的主要谐波源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何正确判断用户侧为主要谐波源。针对系统侧和用户侧谐波源大小不能直接测量的难点，得到一种利用公共连接点处测量数据即可以准确判断用户侧为主要谐波源的谐波溯源方法。

本发明所采用的技术方案是：

基于阻抗约束的判断用户侧为主谐波源的谐波溯源方法，包括如下步骤：

步骤一、用电能质量录波仪对出现谐波污染的公共连接点PCC处电压和电流波形进行采集，并利用快速傅里叶变换求出各次谐波的含量或大小，找出含量较高的谐波次数。

步骤二、利用诺顿等值电路作为系统侧和用户侧谐波源的分析模型，根据基尔霍夫电流定律得：和其中分别为系统侧和用户侧等值谐波电流源，Z_u、Z_c分别为系统侧和用户侧等值谐波阻抗，分别为PCC处测得的h次(谐波次数)谐波电压和谐波电流。以谐波电压为参考相量，则谐波电流V为电压单位伏，A为电流单位安，为谐波电压和电流的夹角，的幅值为U_pcc，的幅值为I_pcc；此外，的幅值为I_u，的幅值为I_c，Z_u的幅值为|Z_u|，Z_c的幅值为|Z_c|。