一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法与流程

本发明属于谐波溯源，具体涉及一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法。

背景技术：

1、由于电力系统中存在着各式各样的谐波源，如分布式电源、非线性负荷、电气化铁路等都是潜在的谐波源，众多谐波源不仅影响电力系统的供电质量，还会危害系统中的其他用户。且由于谐波源之间互相交织、互相影响，通常难以辨别、难以追责。因此，谐波问题是电力系统电能质量最复杂、最突出、最饱受关注的问题之一。

2、为了有效治理谐波，必须弄清电网中的谐波源分布和谐波状态。正确地定位谐波源，是谐波分析和治理的关键，具有重要意义。谐波的溯源问题最初是作为谐波潮流的逆问题被提出的，谐波功率判别法是通过测量系统中部分节点的谐波电压和谐波电流，采用状态估计的方法来获得负荷注入系统的谐波功率，当注入的谐波功率为正时，则判定该负荷为谐波源。另一类基于负荷参数辨识的谐波溯源的方法是通过研究畸变的电压波形和电流波形之间的内在联系，以相应的谐波负荷参数作为判定谐波源的指标。

3、然而，在具体的谐波治理中，以上这些理论方法并不能完全满足实际的工作要求。谐波功率判别法只在单谐波源条件下可以得到较准确的辨识结果，而在复杂的低压配电网系统中，往往是多谐波源的相互作用，因此采用这一判据很容易造成谐波溯源的遗漏和错误；利用谐波负荷参数辨识法，通过对公共耦合点的电压与电流的测量，非线性计算出的电阻r、电感l和电容c，并不完全代表负荷的实际参数，只是体现出负荷电压和电流间的数学关系。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中存在的缺陷，本发明提出了一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法。

2、一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，包括如下步骤：

3、(1)根据基波潮流计算观测电网的各节点基波阻抗；

4、(2)根据谐波潮流计算各节点的谐波电压向量以及流出至下级电网的谐波电流向量；

5、(3)基于步骤(2)所得各节点的谐波电压向量、谐波电流向量，计算出各节点的等效谐波阻抗；

6、(4)对步骤(1)和(3)计算所得的各节点的基波阻抗与等效谐波阻抗进行对比检验其可信度，确定至少一个潜在谐波源；

7、(5)在步骤(4)所得的所有潜在谐波源中选择置信度最低的单一节点，在该节点注入同频次的谐波电流，得到一组新谐波潮流数据；

8、(6)根据步骤(5)所得的新谐波潮流重新计算各潜在谐波源节点的谐波电压向量以及流出至下级电网的谐波电流向量；

9、(7)结合原始谐波潮流工况，计算各潜在谐波源节点的诺顿等效模型。

10、上述技术方案中，进一步地，所述步骤(1)中，根据基波潮流计算所观测电网的各节点基波阻抗，记为：rif+jxif，其计算公式如式(15)：

11、

12、其中，rif是基波电阻，xif是基波电抗，j为虚数单位，是由原始基波潮流所得i节点的基波相电压、相电流，下标i表示各节点编号，下标f表示基波。

13、进一步地，所述步骤(2)中根据谐波潮流计算的各节点的谐波电压向量记为：各节点流出的谐波电流向量记为：式中下标i表示各节点编号，下标h表示谐波次数，下标1表示原始数据。

14、进一步地，所述步骤(3)中，基于上述由谐波潮流数据所得各节点的谐波电压向量、谐波电流向量，计算出各节点的等效谐波阻抗记为：rih+jxih，其计算公式如式(16)：

15、

16、其中，是谐波潮流计算出的i节点的h次谐波电压向量、电流向量，下标i表示各节点编号，下标h表示谐波次数，下标1表示原始数据。

17、进一步地，所述的步骤(4)中，对各节点的基波阻抗与等效谐波阻抗的对比计算为，若某节点在一定偏差范围ξ内明显不满足谐波电阻等于基波电阻、谐波电抗等于基波电抗的h倍，即该节点基波谐波电阻、电抗不满足式(17)、式(18)，则可判定为潜在谐波源。

18、|rih-rif|＜ξrif (17)

19、|xih-hxif|＜ξhxif (18)

20、进一步地，所述的步骤(5)中，在所有潜在谐波源中选择置信度最低的单一节点，即综合偏差值δ最大的节点注入同频次的谐波电流下标p为该节点编号，下标h表示谐波次数。综合偏差值δ的计算公式如式(19)所示。

21、

22、进一步地，所述的步骤(6)中，注入电流后得到一组新谐波潮流数据，由新谐波潮流数据计算出被判定为各潜在谐波源节点的谐波电压向量，记为：各节点流出的谐波电流向量记为：式中下标i表示各节点编号，下标h表示谐波次数，下标2表示新数据。

23、进一步地，所述的步骤(7)中，对各潜在谐波源节点进行诺顿等效模型计算，具体计算方法如下：

24、对于未二次注入谐波电流，即除节点p以外的潜在谐波源节点，其诺顿等效模型计算方法如下：

25、

26、

27、

28、其中，是节点i的h次等效谐波电流源的有效值，zih是节点i的h次等效谐波；

29、对于二次注入谐波电流的潜在谐波源节点p，其诺顿等效模型计算方法如下：

30、

31、

32、

33、其中，是节点p的h次等效谐波电流源的有效值，zph是节点p的h次等效谐波。

34、基于上述技术方案，本发明具有以下有益技术效果：

35、本发明充分考虑到实际电网配置的电能质量监测装置数量有限，不足以开展大规模的谐波溯源。为了保障电网电能质量，需要在多个变电站、多个负荷之间开展谐波溯源工作。在此基础上提出了一种针对多谐波源电网基于诺顿等效模型的谐波溯源方法，此方法既弥补了谐波功率判别法只在单谐波源条件下可以得到较准确的辨识结果的缺点，又避免了利用参数辨识法非线性计算出的谐波负荷参数的不准确性。多谐波源电网下基于诺顿等效模型的谐波溯源方法通过一组电网潮流数据便可以确定至少一个潜在谐波源，基于两组潮流数据可以对上述所以潜在谐波源进行诺顿等效，通过比较各潜在谐波源的谐波电流有效值的大小可以确定主谐波源。

技术特征：

1.一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(1)中，将所述根据基波潮流计算观测电网的各节点基波阻抗记为：rif+jxif，其计算公式如式(1)：

3.根据权利要求2所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，各节点的谐波电压向量记为：各节点流出的谐波电流向量记为：其计算公式为：

4.根据权利要求3所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，各节点的等效谐波阻抗记为：rih+jxih，其计算公式为：

5.根据权利要求4所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(4)具体为：若某节点基波谐波电阻、电抗不满足式(5)、式(6)，则将其判定为潜在谐波源：

6.根据权利要求5所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(5)具体为：在所有潜在谐波源中选择置信度最低的单一节点p，即综合偏差值δ最大的节点注入谐波电流综合偏差值δ的计算公式如下：

7.根据权利要求6所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(6)中，各潜在谐波源节点的谐波电压向量记为：各节点流出的谐波电流向量记为：其计算公式为：

8.根据权利要求7所述的一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法，其特征在于，所述的步骤(7)具体为：所述各潜在谐波源节点的诺顿等效模型计算方法如下：

技术总结
本发明公开了一种多谐波源电网下基于基波谐波阻抗对比的谐波溯源方法。该方法应用于复杂的多谐波源电网谐波溯源技术领域，针对在具体的谐波治理中理论方法不能完全满足实际的谐波溯源要求的问题，本发明方法通过一组电网潮流数据便可以确定至少一个潜在谐波源，基于两组潮流数据可以对上述所以潜在谐波源进行诺顿等效，通过比较各潜在谐波源的谐波电流有效值的大小可以确定主谐波源。

技术研发人员：马智泉,丁艺,金萧,查蕾,胡谆,朱非白,徐群伟,年珩
受保护的技术使用者：杭州意能电力技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12