一种基于谐波功率监测的谐波电压责任的测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电能质量分析与控制技术领域，具体来说，涉及一种基于谐波功率监 测的谐波电压责任的测定方法。
【背景技术】
[0002] 为有效控制电网中的谐波污染，国家质量技术监督局于1993年颁布了《电能质量： 公用电网谐波》对公用电网谐波的允许阈值做出了具体规定，但是只规定阈值并不能科学 地解决供用电双方在经济问题上的争论，因此，需要在公共连接点处对系统及各用户分摊 的谐波责任进行定量划分。
[0003] 谐波污染责任定量划分的关键是准确估计谐波阻抗。目前，谐波阻抗估计方法主 要包括"干预式"方法和"非干预式"方法。"干预式"方法需要向电网中注入谐波电流或改变 系统的拓扑结构来确定谐波阻抗，但这种方法会对系统的运行造成不良的影响，在工程实 际中有必要的限制。"非干预式"方法则是利用PCC(对应英文全称：Point of Common Coupling;中文为：公共连接点）处的量测参数来估计谐波阻抗和背景谐波。该类方法对系 统的运行不构成影响，成为目前谐波责任划分研究的一个重要方向。
[0004] 近年来，波动量法和线性回归法成为常用的"非干预式"方法。对于实际的系统，在 用户侧谐波波动占主导的情况下，波动量法计算谐波阻抗是工程上非常简单有效的一种方 法。实际上，波动量法及其改进的方法都要求用户侧占主导波动，并且波动要足够大，有些 工程情况满足这些条件，但是也有不满足的时候。目前常见的线性回归法有:二元线性回归 法、稳健回归法、偏最小二乘回归法等。应用线性回归法准确评估用户分摊的谐波责任的前 提是公共连接点上背景谐波基本稳定，若背景谐波波动较大，采用线性回归方法会导致回 归的背景谐波和谐波阻抗存在较大误差，进而导致测定的谐波责任不准确。
【发明内容】
[0005] 技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种基于谐波功率监测的谐波电 压责任的测定方法，该方法能够利用谐波监测数据准确划分出系统侧和用户侧的谐波电压 责任，有利于对电网的谐波污染开展针对性治理。
[0006] 技术方案:为解决上述技术问题，本发明实施例采用一种基于谐波功率监测的谐 波电压责任的测定方法，该方法包括以下步骤：
[0007] 步骤10)获取系统电气运行参数；
[0008] 步骤20)计算系统谐波阻抗:利用所述步骤10)获取的系统电气运行参数，计算系 统的谐波阻抗；
[0009] 步骤30)采集谐波测试数据，形成谐波测试数据组；
[0010] 步骤40)确定谐波电流向量:基于步骤30)采集的谐波测试数据，计算谐波电流与 谐波电压的相角差，确定谐波电流向量；
[0011] 步骤50)测定谐波电压责任：利用步骤20)得到的系统谐波阻抗和步骤40)得到的 谐波电流向量，测定用户侧和系统侧的谐波电压责任。
[0012] 作为优选例，所述的步骤10)中，系统电气运行参数包括系统母线的平均额定电压 UN和系统母线的实际最小短路容量Ski。
[0013] 作为优选例，所述的步骤20)中，依据式(1)计算系统的谐波阻抗Xh:
[0015] 式中，h为谐波次数，a为叠加系数。
[0016] 作为优选例，所述的步骤30)具体包括:利用谐波监测装置，采集系统PCC点在测试 时间点的谐波电压IW-h、谐波电流I P。。-h、谐波有功功率PPth和谐波无功功率QPth，集合该 测试时间点上测得的各谐波测试数据，形成一谐波测试数据组。
[0017] 作为优选例，所述的步骤40)具体包括:对步骤30)获取的谐波测试数据组，将谐波 电压Upcc-h作为基准向量，以流向PCC点的谐波功率方向为正方向，依据式(2)计算出谐波电 压超前谐波电流的角度Θ，谐波电流向量为I PthΖ -Θ;
[0019 ]式中，Ipcc-h为谐波电流，UPCC-h为谐波电压，PPCC-h为谐波有功功率，Q PCC-h为谐波无功 功率。
[0020] 作为优选例，所述的步骤50)具体包括：
[0021] 501)获得用户侧谐波发射水平向量:依据式(3)，将步骤40)得到的谐波电流 向量与步骤20)计算的系统谐波阻抗做向量乘积，得到用户侧谐波发射水平向量!^：:
[0023] 502)依据式(4)测定用户侧谐波电压责任Tc:
[0025] 式中，Utc为巧的模值，Θ为谐波电压超前谐波电流的角度，Upcc-h为谐波
[0026] 电压;依据式(5)测定为系统侧谐波电压责任Ts:
[0027] Ts=l-Tc 式（5)
[0028] 作为优选例，所述的步骤30)中，利用谐波监测装置，采集系统PCC点在测试时间段 内的各测试时间点的谐波电压Up。。*、谐波电流I P。。-h、谐波有功功率ΡΡ。。^和谐波无功功率 Qpcc-h，对各测试时间点测得的谐波测试数据组，分别进行步骤40)和步骤50)，获得各测试时 间点的用户侧谐波电压责任和系统侧谐波电压责任。
[0029] 有益效果:与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果:考虑到在对背景谐 波不稳定的系统进行谐波责任划分时，传统的方法难以得到准确结果，本发明实施例提出 的测定方法，利用谐波功率反推出相角差，从而避免对谐波电压和谐波电流相角数据的直 接测量，在背景谐波波动的情况下，能够准确划分出谐波电压责任，更适用于工程实际。本 发明实施例能够使得谐波电压责任测定从变压器低压侧扩展到更靠近谐波污染源头的各 条馈线，对馈线的谐波污染责任进行量化。这为工程人员准确地寻找谐波源、分析谐波传播 和谐波治理提供帮助。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例的流程图；
[0031] 图2为本发明实施例中谐波电流向量与系统谐波阻抗做向量乘积的向量图；
[0032] 图3为本发明实施例中谐波电压责任测定向量图。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图，对本发明实施例的技术方案做进一步的说明。
[0034] 如图1所示，本发明实施例提供一种基于谐波功率监测的谐波电压责任的测定方 法，包括以下步骤：
[0035] 步骤10)获取系统电气运行参数。系统电气运行参数包括系统母线的平均额定电 压UN和系统母线的实际最小短路容量Ski。
[0036] 步骤20)计算系统谐波阻抗:利用所述步骤10)获取的系统电气运行参数，计算系 统的谐波阻抗。
[0037]在所述的步骤20)中，依据式（1)计算系统的谐波阻抗Xh:
[0039] 式中，h为谐波次数，a为叠加系数。作为优选例，h和a取值如表1所示。
[0040] 表1谐波次数和叠加系数取值
[0041]
[0042]步骤30)采集谐波测试数据，形成谐波测试数据组。
[0043] 所述的步骤30)具体包括:利用谐波监测装置，采集系统PCC点在测试时间点的谐 波电压IW-h、谐波电流IP。。-h、谐波有功功率P Pth和谐波无功功率Qph，集合该测试时间点 上测得的各谐波测试数据，形成一谐波测试数据组。谐波测试数据组可以表示如式(6)。式 (6)中的（1)表示测试数据的组序号。
[0044] IPcc-h(1),UPcc-h(1),PPcc-h(1), QPcc-h(1)式(6)
[0045] 步骤40)确定谐波电流向量:基于步骤30)采集的谐波测试数据，计算谐波电流与 谐波电压的相角差，确定谐波电流向量。
[0046]所述的步骤40)具体包括:对步骤30)获取的谐波测试数据组，将谐波电压Upcc-h作 为基准向量，以流向PCC点的谐波功率方向为正方向，依据式(2)计算出谐波电压超前谐波 电流的角度Θ，谐波电流向量为IP。。-hZ-θ;
[0048] 式中，