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新能源接入背景下的谐波源建模方法综述

电力系统保护与控制 2022年第7期50卷 162-175页

作者：陈思源景巍巍史明明付慧缪惠宇雷张平王少荣华中科技大学电气与电子工程学院湖北武汉430074 国网江苏省电力有限公司江苏南京210024 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院江苏南京211103

大量接入可再生能源和逐步采用交直流混合网络已经成为现代电力系统的两大特征,随之而来的电网谐波问题日益突出。在此背景下,谐波源建模方法、谐波溯源方法以及谐波治理方法这三个难点问题越来越受到学术界和工业界的高度关注。综述了... 详细信息

大量接入可再生能源和逐步采用交直流混合网络已经成为现代电力系统的两大特征,随之而来的电网谐波问题日益突出。在此背景下,谐波源建模方法、谐波溯源方法以及谐波治理方法这三个难点问题越来越受到学术界和工业界的高度关注。综述了目前常见的谐波源建模方法,为电网谐波领域的理论研究和实践提供参考。从谐波源的机理性建模和数据驱动建模两个角度,对目前常见的谐波源时域建模方法和频域建模方法进行了梳理、分析和比较,归纳了各种建模方法的优势和不足,论述了各类谐波源建模方法的适用场景。其中,重点阐述了机理性建模方法和数据驱动建模方法存在的问题,并针对每个问题提出了对应的解决思路。最后,对常见谐波源建模方法的特点进行了归纳总结,对新能源接入背景下谐波源建模技术的发展方向进行了展望。

关键词：新能源接入建模方法谐波源机理性建模数据驱动建模

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基于高斯过程回归的谐波源不确定性通用模型

中国电机工程学报 2022年第3期42卷 992-1001页

作者：张逸刘必杰邵振国林芳林才华福州大学电气工程与自动化学院福建省福州市350108 国网福建省电力有限公司电力科学研究院福建省福州市350007

可再生能源和规模化电力电子设备的大量并网使得谐波源的行为分析和模型构建愈加困难,现有的模型均为精确值估计,难以充分反映未考虑到的物理因素对谐波源特性的不确定性影响,且通用性、自适应能力有限。针对上述问题,文中提出一种基于... 详细信息

可再生能源和规模化电力电子设备的大量并网使得谐波源的行为分析和模型构建愈加困难,现有的模型均为精确值估计,难以充分反映未考虑到的物理因素对谐波源特性的不确定性影响,且通用性、自适应能力有限。针对上述问题,文中提出一种基于高斯过程回归的谐波源不确定性通用模型。首先,将谐波源谐波电流、电压之间的线性依赖关系内嵌至高斯过程的均值函数;其次,选取合适的协方差函数来体现谐波源在不同工作条件下谐波性质的相似程度;再次,用极大似然法求解模型参数,对谐波电流进行区间预测;最后,针对模型无法反映谐波特性动态变化的问题,提出一种模型在线更新策略,使得模型能够准确跟踪监测对象的谐波特性。通过实测电弧炉数据、12脉波整流装置及含多谐波源复杂网络的仿真数据验证方法用于单谐波源和复杂多谐波源建模的可行性。算例结果表明,所提方法能够反映谐波特性的不确定性行为,能够跟踪谐波特性的变化,且具有精度高、通用性强等特点。

关键词：电能质量谐波源谐波模型高斯过程回归概率统计

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分布式光伏发电系统的谐波源机理模型

浙江电力 2022年第8期41卷 57-64页

作者：陈少伟林坤杰陈碧琳国网福建省漳州供电有限公司福建漳州363000

为解决大量分布式光伏接入配电网带来的电能质量问题,基于分布式光伏发电系统的工作原理,分析了双极性SPWM(正弦脉冲宽度调制)控制算法对逆变器谐波特性的影响,以及恒功率控制策略对控制器控制算法的影响。通过分析光伏电源的发电功率... 详细信息

为解决大量分布式光伏接入配电网带来的电能质量问题,基于分布式光伏发电系统的工作原理,分析了双极性SPWM(正弦脉冲宽度调制)控制算法对逆变器谐波特性的影响,以及恒功率控制策略对控制器控制算法的影响。通过分析光伏电源的发电功率与调制信号幅值的机理关系,推导出发电功率与并网谐波电压的函数表达式,建立光伏电源的谐波源机理模型。采用PSCAD搭建光伏电源模型,在发电功率不确定与波动的情况下,测量注入电网的谐波电流和并网的谐波电压,与谐波源机理模型计算的理论值进行比较,验证了谐波源机理模型的合理性。

关键词：电能质量机理建模双极性SPWM控制谐波源

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谐波源的识别及其与非谐波源的分离方法

中国电机工程学报 2002年第5期22卷 84-87页

作者：赵勇沈红李建华夏道止西安交通大学电力工程系陕西西安710049

通过对线性和非线性负荷的电压-电流特性的比较研究,指出了线性负荷和非线性负荷的本质区别在于:线性负荷的谐波电流仅是本次谐波电压的线性函数,而非线性负荷的谐波电流则是各次谐波电压的复杂函数; 应用谐波源的简化模型,在供电电压... 详细信息

通过对线性和非线性负荷的电压-电流特性的比较研究,指出了线性负荷和非线性负荷的本质区别在于:线性负荷的谐波电流仅是本次谐波电压的线性函数,而非线性负荷的谐波电流则是各次谐波电压的复杂函数; 应用谐波源的简化模型,在供电电压基波相角为零时,谐波电流的实部和虚部可分别表示为各次谐波电压实部和虚部的线性多项式,且其中由本次谐波电压引起的谐波电流只占很小的比例。从该原理出发,提出了一种新的谐波源识别方法,它不仅能识别综合负荷中是否含有谐波源,而且能够精确地分出线性与非线性负荷各自吸收的谐波电流。文中还给出了应用最小二乘方法进行识别的具体步骤,并以一个综合负荷的计算与分析结果验证了所提谐波源识别方法的有效性。

关键词：电力系统谐波源识别非谐波源分离

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谐波源通用的非线性单端口网络矩阵模型

中国电机工程学报 2019年第21期39卷 6255-6262页

作者：葛鑫亮刘有为中国电力科学研究院有限公司

针对谐波源模型构建困难、现有模型精度低、适用范围受限等问题,该文从理论上导出一种谐波源通用的非线性单端口网络模型。文中阐释模型的导出过程,即基于端口时域电压及电流的微分方程关系,推演其频域下应遵循的耦合关系,进而建立非线... 详细信息

针对谐波源模型构建困难、现有模型精度低、适用范围受限等问题,该文从理论上导出一种谐波源通用的非线性单端口网络模型。文中阐释模型的导出过程,即基于端口时域电压及电流的微分方程关系,推演其频域下应遵循的耦合关系,进而建立非线性单端口网络的压控型模型和流控型模型。针对工程实际中非线性元件参数及网络拓扑未知的场景,给出模型参数的数值解法。最后,在MATLAB/Simulink环境下分别搭建复杂程度不同的谐波源网络对所提模型进行检验,并验证模型精度远高于现有的诺顿等效模型和交叉导纳矩阵模型。仿真结果表明,所提出的模型适用于非线性特征及网络拓扑各异的谐波源网络,模型精度高,参数求解方便。

关键词：电能质量谐波源非线性电路谐波模型时频变换数值拟合

基于复数域稳健回归的多谐波源污染责任量化方法

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太阳能学报 2019年第5期40卷 1309-1315页

作者：贾秀芳董立峰华北电力大学电气与电子工程学院

主要针对多谐波源污染责任定量计算过程中,复最小二乘法对异常值敏感而传统稳健回归不是原问题的最小二乘解这一问题进行理论分析和研究,提出一种基于复数域多元模型的稳健回归方法。通过建立同时适用于集中式多谐波源和分布式多谐波源... 详细信息

主要针对多谐波源污染责任定量计算过程中,复最小二乘法对异常值敏感而传统稳健回归不是原问题的最小二乘解这一问题进行理论分析和研究,提出一种基于复数域多元模型的稳健回归方法。通过建立同时适用于集中式多谐波源和分布式多谐波源的等效电路模型和数学模型,理论推导复数域稳健回归的算法原理,并选用IEEE 14节点系统对所提出的算法进行仿真验证。研究结果表明:与复最小二乘法相比,该方法可较好地消减异常值对回归结果的影响,且比传统稳健回归的结果误差更小。

关键词：电能质量阻抗谐波源回归分析责任划分

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可适应电压波动环境的谐波源频域卷积模型

中国电机工程学报 2019年第24期39卷 7189-7198页

作者：葛鑫亮刘有为中国电力科学研究院有限公司

针对现存谐波源模型中普遍采用常量参数,难以适应背景电压变化的环境,模型精度较低等问题,该文提出一种精度更高的谐波源频域卷积模型和相应模型参数的求解方法。分析谐波源端口电压、电流在频域下应满足的卷积关系,并建立频域卷积模型... 详细信息

针对现存谐波源模型中普遍采用常量参数,难以适应背景电压变化的环境,模型精度较低等问题,该文提出一种精度更高的谐波源频域卷积模型和相应模型参数的求解方法。分析谐波源端口电压、电流在频域下应满足的卷积关系,并建立频域卷积模型,随后得出模型相关参数在具体谐波源网络中的构成特点,并分析模型理论误差来源,提出运用偏最小二乘法和逐步回归分析法对模型参数进行筛选求解,并在Matlab/Simulink环境下通过对比验证了模型的精度。仿真结果表明,所提出的谐波源频域卷积模型在背景电压波动的场景中仍保持较高精度,更适应于在实际电力系统谐波源建模中采用。

关键词：电能质量谐波源非线性电路谐波模型偏最小二乘法逐步回归分析

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基于奇异值分解的非线性负荷谐波源定位方法

电力系统自动化 2012年第1期36卷 96-100页

作者：唐昆明蔡明罗建朱伯通谭涛输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆大学重庆市400044

从电力部门运行和管理的角度出发,提出利用负荷的非线性特性定位谐波源及划分谐波责任的方法。该方法通过建立负荷时域等值模型,在不知道系统侧和用户侧负荷参数的情况下,利用公共连接点(PCC)上电压、电流的物理关系建立微分方程,求解... 详细信息

从电力部门运行和管理的角度出发,提出利用负荷的非线性特性定位谐波源及划分谐波责任的方法。该方法通过建立负荷时域等值模型,在不知道系统侧和用户侧负荷参数的情况下,利用公共连接点(PCC)上电压、电流的物理关系建立微分方程,求解负荷等值阻抗参数。根据辨识的负荷等值阻抗参数定位谐波源。采用奇异值分解(SVD)方法对采样的电压、电流数据进行分析,克服测量噪声及量测矩阵奇异的影响,提高参数辨识的精度。应用量化的负荷非线性度,进一步区分各谐波源的谐波责任。仿真表明,该方法简单可行,可准确定位谐波源,且不受背景谐波的影响。

关键词：谐波源奇异值分解微分方程负荷等值阻抗参数负荷非线性度电能质量

并联型有源电力滤波器对电动机和电容器谐波源补偿特性的研究

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电工技术学报 2005年第2期20卷 83-87页

作者：李圣清朱英浩周有庆周腊吾株洲工学院电气系株洲412008 湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

在分析感应电动机和电容器谐波源阻抗特性的基础上,推导出了在谐波环境下电动机和电容器谐波源的阻抗计算公式、序阻抗和序导纳矩阵。通过研究并联型有源电力滤波器对感应电动机和并联电容器谐波源的补偿特性,得出了并联型有源电力滤波... 详细信息

在分析感应电动机和电容器谐波源阻抗特性的基础上,推导出了在谐波环境下电动机和电容器谐波源的阻抗计算公式、序阻抗和序导纳矩阵。通过研究并联型有源电力滤波器对感应电动机和并联电容器谐波源的补偿特性,得出了并联型有源电力滤波器适宜补偿电感性谐波源、不适宜补偿电容性谐波源的结论。实验结果验证了该结论的正确性。

关键词：电动机电容器谐波源并联型有源电力滤波器