电力系统间谐波源的检测与识别

电能同其他商品一样,电能质量问题越来越受到供用电双方的重视。随着工业中变频装置和波动性负荷的大量应用,现代电网出现了间谐波扰动。间谐波除了会引起和谐波相类似的危害外,还会引起闪变和电力系统的次同步振荡等。近年来国内外学者开始关注间谐波扰动问题,对间谐波的产生机理、特性和检测方法进行了深入的研究,取得了一定的成果,但同时注意到以往缺少对间谐波源的识别和抑制方法的研究。间谐波扰动的治理是供用电双方的共同责任,不仅需要准确地检测电网中的间谐波成分,还应当识别谐波源的位置,划分供用电双方的责任大小。 本文在介绍几种典型间谐波源的基础上,分析间谐波的产生机理及特性,总结了间谐波源的规律特点。文中还对现有间谐波源的检测和识别方法进行了理论阐述,指出了传统方法存在的不足,归纳了间谐波源检测与识别问题的理论框架。借鉴线性回归法识别谐波源的研究成果,并对其中存在的不足进行了改进,提出了基于广义最小二乘回归的间谐波源识别方法。传统的线性回归方法没有考虑有色噪声的影响,估计误差大,基于广义最小二乘回归的参数估计方法能克服变量及变量之间相关性带来的估计误差,提高了参数估计精度,仿真及实例分析验证了该方法的有效性。对于单端电源供电的配电网,阻抗归算法可以有效地识别间谐波源并量化供用电双方的责任,分布式电源并网后,电网结构出现变化,阻抗归算法可能给出错误的结论。为此,本文针对配电网含有分布式电源的结构情况,提出了含分布式电源并网的间谐波源识别方法。该方法借助分布式电源馈入电网功率,对含分布式电源支路的参数进行修正,进而量化供用电双方的责任大小。算例分析表明,所提方法可有效地实现间谐波源的识别及责任划分。 此外,本文还开发设计了间谐波源检测与识别系统。在LabVIEW2010开发环境下,对系统软件中的数据采集模块、频谱分析模块、识别与责任量化模块、数据保存模块和报表生成模块进行程序设计,优化间谐波源识别软件的界面。在硬件电路设计方面,分别设计了电压电流互感器电路、信号调理电路和数据采集电路的原理图,并对各个物理电路模块进行单独测试,完成硬件电路的开发。最后,选取波动性负荷作为间谐波源,对整个软硬件系统进行调试。通过算例的Matlab/Simulink仿真结果与开发系统的测试结果相对比,从而验证系统开发设计的合理性。