[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

摘要

本发明提供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，包括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，找出含量较高且需要进行谐波溯源的谐波次数。得出两侧对PCC处谐波电压贡献度大小；根据两侧阻抗固有特征，简化判断用户侧为主要谐波源时需要满足的严格不等式条件；由PCC处谐波电压和谐波电流测量信息，可直接或间接得到不等式约束条件中的全部参数；根据两侧阻抗的性质及PCC处谐波电压电流夹角的范围，选择相应的不等式约束条件，若满足不等式约束条件，则可判断用户侧为主要谐波源。该方法可用于解决判断公共连接点处用户侧是否为主要谐波源的谐波溯源问题，具有较强的工程实用性。

主权项

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，其特征在于包括如下步骤：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，Zu、Zc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Upcc，的幅值为Ipcc，的幅值为Iu，的幅值为Ic，Zu的幅值为|Zu|，Zc的幅值为|Zc|；步骤三、根据电压矢量叠加原理，对PCC处谐波电压进行分解，求出两侧对PCC处谐波电压畸变贡献度大小；用户侧为主要谐波源的充分必要条件是Ic>Iu，等价于Ic2‑Iu2>0，以谐波电压电流夹角及系统侧谐波阻抗角αu和用户侧谐波阻抗角αc为自变量，并根据和的表达式，将其模长求平方，公式变形为：和步骤四、根据步骤三中Iu2和Ic2的表达式可得Ic2‑Iu2的表达式通过判断表达式右边大于零，可作为判断用户侧为主要谐波源的条件，若有则可判断用户侧为主要谐波源；步骤五、工程上用来判断主要谐波源位置的谐波有功功率方向法，判断用户侧为主要谐波源时，PCC处谐波电压电流夹角在第二、三象限(90°，270°)范围；情况1、系统侧和用户侧阻抗同为感性：当测量得到的夹角在第二象限时，有式中：两侧阻抗幅值的比值k＝|Zc|/|Zu|；因为用户侧谐波阻抗模长大于系统侧谐波阻抗模长(|Zc|>|Zu|)，所以简化得因两侧阻抗同为感性，αu和αc属于(0°，90°)范围，简化后的判断条件公式右边的余弦项恒为负，不等式右边恒为正；为消除阻抗角的影响，将PCC处谐波电压电流夹角分为第二象限(90°，135°)和(135°，270°)两个区域讨论；①夹角位于第二象限(90°，135°)区域，当系统侧阻抗角αu为(0°，90°)范围任意值时，的最小值为可得，②夹角位于第二象限(135°，180°)区域，当系统侧阻抗角αu为(0°，90°)范围任意值时，的最小值为可得，以和作为判断条件：当夹角位于第二象限(90°，135°)区域，若PCC处测量数据满足不等式的条件，或当夹角位于第二象限(135°，180°)区域，若PCC处测量数据满足不等式的条件时，可以判断用户侧为主要谐波源；情况2、当系统侧谐波阻抗和用户侧谐波阻抗为容性时：当在第三象限且系统侧谐波阻抗Zu和用户侧谐波阻抗Zc为容性时，推导过程与上述类似，所有区间边界值与Zu和Zc同为感性在180°处具有镜像对称性，且判断条件不变；即：当夹角位于第三象限(225°，270°)区域，若PCC处测量数据满足不等式的条件，或当夹角位于第三象限(180°，225°)区域，若PCC处测量数据满足不等式的条件时，判断用户侧为主要谐波源；步骤六、对判断用户侧为主要谐波源的分析可知，当PCC处谐波有功功率方向由用户侧指向系统侧时，不能直接判断用户侧为主要谐波源，还需根据阻抗性质及谐波电压电流测量夹角所对应的不同约束条件进一步判断，对方法进行归纳|Zc|>|Zu|，见下表：判断用户侧为主要谐波源