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中国测试 2022年第4期48卷 95-101页

作者：常潇张世锋王金浩国网山西省电力公司电力科学研究院山西太原030001

现代电力系统呈现出多元非线性用户交互影响的特性,使得背景谐波波动加剧。加之新型电力电子设备的广泛接入使各谐波源之间的谐波发射特性具有一定的关联性,谐波责任量化问题的求解迎来新的挑战。为此,提出一种基于稀疏分量法的谐波责... 详细信息

现代电力系统呈现出多元非线性用户交互影响的特性,使得背景谐波波动加剧。加之新型电力电子设备的广泛接入使各谐波源之间的谐波发射特性具有一定的关联性,谐波责任量化问题的求解迎来新的挑战。为此,提出一种基于稀疏分量法的谐波责任量化方法,通过小波包变换生成稀疏字典,将其同时作用于源信号与观测信号以使源信号稀疏化,并使测得谐波电压电流信号呈现线性聚类特性。利用聚类直线斜率可计算谐波阻抗,进而量化谐波责任。该方法在背景谐波波动剧烈且各谐波源不再独立的情况下,仍具有较高的计算准确度。系统侧谐波阻抗计算误差可被控制在±10%之内,满足工程应用需求。仿真分析与实际工程案例验证所提方法的可行性。

关键词：多元用户交互影响谐波责任量化谐波阻抗稀疏分量法

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谐波发射水平及传导特性研究

谐波发射水平及传导特性研究

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作者：郑鸿儒四川大学

学位级别：硕士

随着高渗透率可再生能源大规模接入电网,直流输电线路相继投运,以及高铁、电动汽车充电桩等非线性负荷的增多,大量电力电子装置被应用到电网。这些电力电子装置作为新的谐波源,向电网发射大量谐波,严重恶化了电网电能质量。此外,现代电... 详细信息

随着高渗透率可再生能源大规模接入电网,直流输电线路相继投运,以及高铁、电动汽车充电桩等非线性负荷的增多,大量电力电子装置被应用到电网。这些电力电子装置作为新的谐波源,向电网发射大量谐波,严重恶化了电网电能质量。此外,现代电网尤其是城市及新能源密集地区电缆使用率高,且电缆分布电容大,因此谐波容易在电缆线路的传导过程中发生放大,导致电缆线路末端谐波含量上升,加剧谐波污染问题。因此,需评估非线性用户谐波发射水平,并确定谐波在电缆线路传导过程中的放大特性,进而有效地进行电网谐波治理。评估用户谐波发射水平,需先准确估计系统谐波阻抗,现有的较多方法在满足各自假设的前提下都能利用公共连接点的谐波相量测量数据实现。但实际工程中,许多电能质量测量装置(如Fluke 1760等)都只提供测量点的谐波电压、电流幅值及它们之间的相位差,却无法提供谐波电压、电流相量值,这将导致现有方法无法适用。而对于谐波在电缆中的传导特性,尽管目前已有学者关注,但未有文献进行过深入系统的研究。因此针对上述两方面问题,本文所做研究和主要成果如下:1)提出了一种采用公共连接点谐波电压、电流幅值及它们之间的相位差进行系统侧谐波阻抗估计的方法,该方法不再需要谐波电压、电流各自的相位角数据,有效解决了工程中无法使用无相位实测数据估计谐波阻抗的难题。通过仿真和工业电弧炉谐波实测数据分析,证明了所提方法的正确性和有效性。2)研究了谐波在电缆中的传导特性。首先,定义电缆线路谐波输出端与注入端的谐波幅值比为谐波放大系数,并考虑电缆分布参数效应,建立谐波放大系数与电缆长度、谐波频次、电缆及系统参数等相关量间的关系方程;并将其中影响分析的复指数分量视为直角坐标轴中矢量的旋转因子,使方程全部参数由两旋转矢量表示,谐波放大系数值转化为旋转矢量求和后幅值的倒数;再根据余弦定理,得到由旋转矢量幅值和相位表示的谐波放大系数表达式,该表达式不再含复指数分量且形式简洁,文中将其称为谐波传导特性分析模型。基于该模型分析可知:(1)谐波电压、电流沿电缆线路传导时,会周期地出现放大和衰减现象,当电缆长度处于谐波放大严重的长度区间内时,电缆末端谐波含量将大量提高;(2)随电缆长度从谐波注入端增加,谐波电流先发生放大,之后衰减,而谐波电压放大趋势相反。因此电缆线路较短时,更需注意谐波电流放大问题;(3)通过理论推导,给出了各谐波放大周期内谐波放大系数极大值及其对应电缆长度、谐波放大长度区间及谐波超限值放大长度区间的计算公式。所提出的谐波传导特性分析方法和结论可指导电缆长度规划以避免谐波发生严重放大问题,或帮助分析谐波超限值的原因。通过仿真和海上风电场电缆线路谐波实测数据分析,验证了分析方法和结论的正确性和有效性。

关键词：电能质量谐波发射水平谐波责任量化谐波相位值谐波阻抗电缆长度谐波传导谐波放大

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智能电网环境下谐波检测与管理框架研究

智能电网环境下谐波检测与管理框架研究

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作者：张红兴山东大学

学位级别：硕士

随着智能电网的发展,允许各种新型设备接入电网,而这些设备大部分会对电能质量产生负面影响,而且智能电网的优化特性又对电能质量提出了更加严格、更加苛刻的要求。另外在当今“低碳经济”的电力市场模式下,应该站在管理的角度上,建立... 详细信息

随着智能电网的发展,允许各种新型设备接入电网,而这些设备大部分会对电能质量产生负面影响,而且智能电网的优化特性又对电能质量提出了更加严格、更加苛刻的要求。另外在当今“低碳经济”的电力市场模式下,应该站在管理的角度上,建立一个客观的、多种指标体现的、综合的电能质量管理体系,对发、供、用三方对电能质量的控制和影响进行科学的管理,实现节能减排,绿色电力的目标。本文根据智能电网环境的新要求,针对电能质量监测与管理平台中十分重要的谐波问题,进行了谐波检测、谐波能耗的计算、谐波源定位以及多谐波源条件下的谐波责任量化的研究。在数字化变电站中,由于电子式互感器和合并单元的应用,数据采集方式发生了变化,原有的谐波测量算法不再适用。本文采用双谱线插值修正算法来进行谐波测量,模拟了一个占空比为50%的方波,分别利用修正算法和未修正算法进行编程测量,得出的各次谐波电流含有率与理论值比较,证明修正算法精度更高,且满足了合并单元对谐波测量的要求。同时,谐波功率增大了电网损耗,而了解电网中的谐波能耗对供电方制定节能降耗的措施具有指导意义。本文应用等值电阻法,根据实测数据来估计低压配电网中的谐波能耗,证明谐波能耗会造成很大经济损失,并提出了利用谐波畸变率和基于实测线损的台区损失率法相结合来估算配电网谐波能耗的方法,较之于等值电阻法此方法更加适用于电能质量监测系统。另外,电网中谐波源的识别问题成为了急需解决的技术问题。本文针对基于谐波阻抗法的谐波源定位问题进行研究。在比较了多种计算谐波阻抗的方法之后,选择了二元线性回归法。利用Matlab建立仿真模型,根据公共连接点的电压、电流估计出谐波阻抗,进而估计出用户侧谐波电流在公共连接点产生的电压降。谐波阻抗估算结果和设定值误差很小,证明该方法的准确性。但是在电力系统中公共连接点处电压、电流的畸变是所有非线性负荷共同作用的结果,所以必须有效地区分各个谐波源应承担的谐波责任。本文根据谐波功率这一综合指标来进行谐波污染责任分摊。利用Matlab模拟两个非线性用户接入电网的情况,系统侧和用户侧分摊的谐波功率证明了此方法的可行性。

关键词：智能电网谐波测量谐波能耗谐波源定位谐波责任量化

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