配电网中谐波责任的量化研究

随着电力系统的发展,大量非线性用电设备接入电网,并向电网注入谐波电流,从而影响电网中的负荷和设备的正常工作。为了分清供用电双方各自的谐波责任,为谐波治理提供理论基础,必须准确计算谐波源的谐波发射水平,量化谐波源的谐波责任。谐波责任量化可以为谐波奖惩机制的实施提供依据,对更好地协调电力市场环境下电力部门与用户的纠纷具有重要意义。通过建立谐波发射水平估计模型,推导了谐波责任量化公式,分析指出量化谐波责任的重点在于准确估计谐波源所在节点的谐波自阻抗。针对传统线性回归算法只考虑谐波电压测量误差的不足,本文同时考虑谐波电压与谐波电流测量误差的影响,提出一种基于垂直距离回归算法的谐波阻抗估计方法。在此基础上,计算谐波源对关注母线的谐波责任。通过对IEEE14节点标准测试系统进行仿真,并与几种线性回归算法进行对比,结果表明该方法精确度更高。当前的研究仅考虑谐波源单次谐波的责任量化,为了全面地量化谐波源对系统谐波污染的影响程度,本文尝试给出了谐波源“总谐波责任”的定义并推导了其计算公式。首先建立了系统时域等效模型,利用在公共连接点处采集的电压和电流瞬时值提取谐波分量,基于独立随机变量协方差为0的特性计算系统侧的等效电阻和等效电感参数；然后计算关注谐波源的谐波电流在公共连接点产生的谐波电压,实现谐波源产生的谐波电压与背景谐波电压的分离；最后根据给出的定义和计算公式计算谐波源对公共连接点的总谐波责任。本文基于LabVIEW开发平台研制了一台样机,来量化总谐波责任。通过搭建实验电路,进行模拟实验验证了本文方法的有效性。分布式电源在电网中的比重越来越大,其逆变装置产生的谐波电流具有随机波动性,将对电力系统的谐波分布产生新的影响。以分布式光伏电源为例,分析含分布式电源的配电网中的谐波责任量化问题。针对现有概率谐波潮流算法的不足,本文提出一种两步半不变量法计算概率谐波潮流,该方法将求解各节点谐波电压幅值的过程恒等变形为两步线性方程的计算,在这两步计算过程中分别计算一次半不变量和Gram-Charlier级数展开,计算得到各节点谐波电压幅值的95%概率值和各节点谐波电压含有率。在含分布式光伏电源的配电网中,首先基于两步半不变量法计算各节点谐波电压含有率,然后在各节点量化关注光伏电源的谐波责任,最后基于IEEE33节点测试系统进行了仿真分析。