配电网系统中谐波源探测的分析

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1、第一章引言第一节谐波基础及谐波源探测的意义电力系统运行时，理想情况它应以额定频率和额定电压向用户供电。在实际运行中，由于负荷不断变化，电力系统的频率和电压是不可能维持恒定不变的。斟此，以往各国都以频率和电压维持与额定值的偏差不超过规定的允许范围作为衡量电能质量的标准。随着电力工业的发展，国民经济各部门的电气化水平日益提高，具有非线性或时变特性的负荷也日益增多，而从现代电力系统看来，仅用频率和电压这两个指标来衡量电能质量就显得很不够了。除了频率和电压外，电压和电流的三相对称平衡状况、波形崎变的情况以及由于负荷急剧变化造成的电压闪变等技

2、术问题都将影响电力系统的运行。国际公认的谐波定义为：“谐波是一个周期电气量的正弦波分量，其频率为基波频率的整数倍”。波形崎变是指交流电力系统中电压和电流波形偏离正弦波。众所周知，一个具有非正弦波的周期变量可以用一组正弦变量和恒定分量之和来表示。频率与原波形的频率相同的分量为基波，其余频率为基波整数倍的分量称为谐波。谐波频率和基波频率的比值称为谐波的次数。由于谐波频率高于基波频率，因此有时也称为高次谐波。所讨论的非正弦波形应该是周期性重复而且持续一段时间的过程，所以谐波是属于稳态范畴的概念。谐波对电力系统电磁环境的污染将危害系统本身及

3、广大电力用户，危害面十分广泛。它可以产生附加损耗，增加设备温升；恶化绝缘条件，缩短设备寿命；干扰通信线路和铁路信号线路的正常工作等负面影响。谐波源探测问题是同样属于谐波分析问题，谐波源探测就是找出电力网中对电网谐波贡献最大的谐波源，命名为主谐波源，实现对该谐波源的修正、补偿。谐波源探测的主要数据来源于系统中的公共耦合点的电压和电流，以及系统阻抗的求取，同时与其它谐波分析问题一样，它也要用到傅立叶分解，对于各次谐波分别进一．笙二里!I至————行处理。通过利用一定的方法判定，得到主谐波源的位置。谐波源探测的主要目的也就是实现谐波的就地

4、补偿，当通过公共耦合点的测量以及数据分析，发现某一较大的谐波源后，在此谐波源并入系统的前瑞设置谐波补偿装置，削弱高次谐波的干扰，这样使得谐波补偿具有针对性，更加简单、有效。谐波源探测的另一个目的就是明确谐波干扰归属问题，在谐波治理中，对谐波超标的单位要强制其整改，使其谐波排放量达到国标的标准，而对不能达标的耍有经济惩罚措施，为达到这一目的，正确地找到主谐波源则是谐波治理的关键。第二节目前谐波探测的状况谐波源探测这个课题已经做为谐波分析领域的一个重要分支，目前已经有一些方法用于分析PCC点各次谐波的干扰情况，以得到系统中的主要谐波源。

5、本节将分析几种谐波源探测方法的理论基础，以及它们在实际应用中的优缺点。1．2．1有功功率方向法11利用系统的有功功率流向判定系统主谐波源是目前使用最为广泛的一种谐波源探测方法。有功功率方向法的基本原理是检测谐波有功的流向，认为产生谐波功率的一方为主谐波源或者说在公共耦合点对谐波干扰影响较大。有功功率法的基本过程如下，在公共耦合点取电压vT和i；，瞬时有功功率为：P=VrJ。+％f∞+vrd。(1一1)由两项功率表我们同样可以得到：P=(Vm—Vn)f。+(vn—vn)‘=VTaal。+vmf6=交流分量+直流分量(1-2)其中直流分

6、量即为平均功率。应用基频滤波器滤掉工频分量，则谐波功率的直流分量即谐波平均功率为：死=∑(％，“cosO“+％，¨cosObk+％kcosOot)(1—3)k=2其中臼为同相电压与电流之间的夹角。第‘章引暑因而可得如下结论：·芦。

7、i适于^谐波源探测应用。在此我们举个简单的例子加以补充说明。图1—1谐波电压源等值回路在如图1-l所示的等值网络中，假定z=jx，这样可以得到：P．：P：坐sin占(1。4)5’X其中6是电压源E和V的夹角。图l一1这个等值网络是一个谐波电压源，主谐波源应由E和v的大小决定，但是从等式(1-4)中可以看出有功功率功率方向法只与E、v之间的夹角6有关，而与谐波电压源E和V的大小无关。当6的范围为oo

8、严谨的。1．2．2诺顿、戴维南等值回路分析法i"zl诺顿、戴维南等值回路法的系统模型如图l一2所示，在图中可以看出系统侧由戴维南回路模拟而用户侧用诺顿模型模拟。此方法通过测量系统配置变化前后公共耦合点(PCC点)电压和电流的变化来分析