（电力系统及其自动化专业论文）用户谐波发射水平估计方法的研究.pdf

四j fj 大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 接点产生的电压降。 文章最后，首先通过m a t l a b 实验仿真进一步说明了该方法在理想条件下 的正确性，然后通过工程实际谐波采样进行统计，并对比前述的“波动法”估 算结果，其分析结果验证了以上理论和方法的可行性和有效性。 关键词：电能质量谐波阻抗谐波发射水平二元线性回归 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) r e s e a r c hf o rt h em e t h o d so f e s t i m a t i n g c u s t o m e r s h a r m o n i ce m i s s i o nl e v e la tp c c m a j o r ：e l e c t r i c p o w e rs y s t e ma n di t sa u t o m a t i o n g r a d u a t ew e i z h a n ga d v i s o r ：h o n g g e n gy a n g w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs c i e n t i f i ct e c h n o l o g ya n dn a t i o n a le c o n o m i c s ，p o w e r q u a l i t yi s s u e sh a v eg r a d u a l l yc a p t u r e dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o nf r o mb o t hu t i l i t yc o m p a n i e sa n d t h e i rc u s t o m e r s b u tm o r ea n dm o r ei m p a c t i v ei o a d s a s y m m e t r i c a ll c a d sa n dn o n l i n e a rl c a d s t h a tb r i n ga v a r i e t yo fd i s t u r b a n c e si n t op u b l i cn e t w o r k h a v e b e e n i n c r e a s i n gi n t op o w e rs y s t e m a l lt h et i m e ，h e n c et h eb a dt r e n d e n c yo f p o w e rq u a i l t yb e c o m em o r ea n dm o r er e m a r k a b l e a d r a s t i cc o n t r a d i c t i o ne m e r g e sp r o g r e s s i v e l y c o n s e q u e n t l 3 , w i t h f o r m i n g a n db o o s t i n go f e l e c t r i c i t ym a r k e t s ，t h eu t i l i t ym u s tm e e tn o to n l yt h ec u s t o m e r sr e q u i r e m e n t so fi n c r e a s i n g p o w e rq u a n t i t y , b u ta l s ot h er e q u i r e m e n t o f e x c e l l e n t p o w e rq u a l i t y i no r d e rt oa s s u r et h e q u a i l t yo ( p o w e rs u p p l ya n dp e r t i n e n ts e r v i c el e v e l ，a n dt h e ne n s u r e t h en o r m a l d e a l i n g sb e t w e e nu t i l i t yc o m p a n i e sa n dc u s t o m e r si nr a t e dl i m i t s ，i ti si n d i s p e n s a b l e t op u ta p e n a l t y o rap r e m i u md u et ot h ee f f e c to fac u s t o m e r , w h i c he m b o d i e st h ec o r p o r a t e r e s p o n s i b i l i t yf o rp o w e rq u a i l t y t h e r e f o r ei ti st h es t i c k i n gp o i n tf o rs o l v i n gt h ep r o b l e ma b o u t s e p a r a t i n gt h ed u t yt of i n dm e t h o d sb y w h i c ht h ec u s t o m e re m i s s i o nl e v e lc a l lb ea c c e s s e d ( t h e v o l t a g et h a tac u s t o m e r sh a r m o n i cc u r r e n tb e g e t sa tt h ep o i n to fc o m m o nc o u p l i n g ) m o r e a c c u r a t e l y i nt h ep a p e r , m a n ym e t h o d so fh a r m o n i ca n a l y s i sa r ed e s c r i b e di nd e t a i la b o v ea 1 1 b e c a u s et h e ya r et h e i m p o r t a n tm e a n sb yw h i c ht h er u d i m e n t a id a t at h a tv a r i o u sh a r m o n i c e m i s s i o ne s t i m a t i o nm e t h o d sr e q u i r ec a nb ea t t a i n e d ，a n di n f l u e n c et h ef i n a lr e s u l t s a n dt h e n t h es t a t i s t i c a lm e t h o d so fc u s t o m e re m i s s i o n1 e v e la r ei n t r o d u c e di nt e r m so fw h e t h o rt h e y a f f e c tp o w e rs y s t e mr u n n i n go rn o t ，a n dt h e i ra d v a n t a g e sa n d s h o r t a g e sa r ei n d i c a t e d f i n a l l y , t h em e t h o do f e s t i m a t i n gp o w e rc u s t o m e re m i s s i o nl e v e lb a s e do nb i n a r yl i n e a rr e g r e s s i o ni s p u tf o r w a r d ，w h i c hm a k ei t ac o n d i t i o nt h a th a r m o n i ce m i s s i o ni s s t e a d ya t t h ep o i n to f c o m m o nc o u p l i n g c o m b i n e dw i t hp o w e rs y s t e mt h e v e n i ne q u i v a l e n ta n dc u s t o m e rn o r t o n e q u i v a l e n t ，a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fl e a s ts q u a r e sm e t h o d ，t h ev o l t a g et h a tac u s t o m e r s 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) n a r m o “1 。c u r r e n tb e g e t sa tt h ep o i n to fc o m m o n c o u p l i n gc a nb ee s t i m a t e di nt h el i g h to ft h e p l u r a lc o r r e l a t i o no f n e t w o r k p a r a m e t e r s i nt h ee n d ，t h ec o r r e c t n e s so ft h em e t h o di s t e s t i f i e db ye x p e r i m e n t a ls i m u l a t i o nw i t h m a t l a ba tf i r s t w i t ht h eh a r m o n i cd a t af r o me n g i n e e r i n gp r a c t i c e , t h er e s u i t sf r o mt h en e w m e t h o dc o m p a r ew i t ht h eo n e sf r o m “f l u c t u a t i o nm e t h o d ”t h ec o n t r a s t d c m o n s t r a l et h e e f f e c t i v e n e s so f t h e p r o p o s e dm e t h o d k e y w o r d s ：p o w e rq u a l i t y ；h a r m o n i ci m p e d a n c e ；h a r m o n i ce m i s s i o nl e v e l ；b i n a r y l i n e a rr e g r e s s i o n 西川大学磷士学位论文( 2 0 0 3 ) 第一章缝论 1 。1 选瑶背景和研究意义 现代挫会中，逛能是一种最为广泛使鼹的能源，其应用程疫成先一令霆家 发展水平的主要标志之一，电能质量问题在许多国家已经引起电力部门和用户 鳆广泛关注f l 】。龟毙既是一静经济、实用、清洁且容易控露4 和转换的链源形态， 又是电力部门向电力用户提供由发、供、阁三方共同保证质量的一种特殊产品， 因此，它同榉其有产品的羲于特征，如可被测量、其质量可以用蚤秘指标加以 描述等。如今，电能作为走进市场的商品，与其铝商品一样，无疑也应讲求质 量闭。 僵电能质量芍一般产品质量不两，有如下特点f 3 】： ( 一) 不完全取决予电力生产企业，甚至有的质量指标( 例如谐波、电压 波动和闵变，三翱电压不平衡度) 往往由翔户的干扰决定：还有一部分麓由难 以预测的事故和外力破坏( 如雷击) 引起的； ( 二) 对予不同的供( 或用) 电点秘不同的供( 或鬻) 电时瓤，电熊质量 指标往往是不同的。也就是说，电能质量在空间和时间上均处于动态变化之中。 随着技术的发展，生产过程对电能瑷燕的要求逐步在扩大和深纯。飙初期 对电压、频率有较宽的允许偏差范围，渐渐扩大到对三相电压的不对称度、波 形畸交率及龟珏波动和阉受的蔽制等诸多质量指标的要求，电题、频率允许偏 差的范围也视系统的特性( 例如容量地区等) 有着不同的规定。对质量的要求， 越来邈强调适应广大负荷及大容爨的发毫极级的器隶，勇一方面又要求尽掰能 减小负荷对电能质最的污染( 例如大型冲轧没备、电冶炼设备、单相牵引设备 及按流设备零l 起熬嘏莲阑交、_ 污絷帮三褶苓对称等) 鞠。 在一个理想的电力系统和供电系统中，电能是以单一恒定的工业频率 ( 5 0 h z 或6 0 h z ) 羁怒定的电压承警彝雳户供趣。在三褶交流电力系统孛，各 相的电压和电流应处于幅值大小相等，相位互羞1 2 0 的对称状态 6 】。由于系统 各元件( 发蹇讥、交压器、线路等) 参数并不是爨想线毪和对称的，负荷褴质 各舜且随机变化，加之调控手段的不完善以及运行操作、外来干扰和各种故障 等原因，这种理想状态在实际串势不存在，两由此产生了魂网运行、电气汲备 和用电中的各种各样的闯题，也就产生了电能质量( p o w e rq u a l i l y ) 的檄念。 鼓蛰逮意义上讲，魄质爨是搓优嫒供电，它包括叛率、供奄持续性、电援稳 靼j j i 大学硬壹学位论文( 2 0 0 3 ) 定和电压波形f 7 】。迄今为止，人们对逛能质嚣的技术含义还存在着不同蛉诀识， 这一方面怒由于入秆j 看词联的角度不同，如电力部门可能把电能聪薰简单黼看 戒电筮与频率的合格率，并鼠惩统计数字寒说明窀为系绕9 9 是符含矮虽要求 翁 电力用户则可熊把电熊质量笼统看成是否向负稿正常擞电；而设备翻谶商 爨认戈合格懿魄戆矮量裁是捂逛源特毪宠全满足电气设备正豢设诗王援静霉 要，僵实际、主二不同厂“家窝不网设备对电源特性的要求可能籀差甚远。另一方疆， 对瞧毙矮量戆认识也爨毫力系统发蕊瘩乎恕卷绞，特别是磺毫受赫鹣性戆稻缝 褥【5 】。 。 i e e e 技术协谈豢员会疆式采鼹“p o w e rq u a l i t y ”这一术语，并盛给邀? 相 应豹定义：食格熬激戆凌爨是指绘敏感设备提供静电力帮设置鹣接趣系统娥均 适合该设备正常工髂的。这个定义舱缺点是不够直接和筒明。文献【l 】采用豹电 蕤凌藿定义为；导致震户没餐敖簿载不韪蒸常王豫鹣窀莲、毫流或赣率赣熬。 这个定义较简洁，瞧概括了电能质量翔题的成因和后果。当然这里的偏差皮广 义遵解，巷楚应包揍供电可靠性。， ； 除此之外j 在这一研究领域的谬多文献秘报告中还采用了一些来得到公认 静术语和朴究定义【秘。如： 1 。电压质量( v o l t a g eq u a l i t y ) ，即用实际电压姆理想燃压滴的馏羞( 皮理 簿为广义偏差，即镪含幅值、波形、穗拉等) ，以反跌侠毫部门向用户供给静电 力是否合格。 2 电流质量( c u r r e n tq u a l i t y ) ，褥对霹户取穰电淡撵密恒定频褰、正猿波 形簧求，并使电流波形与供电电压粥糨位，以保证系统以高功率因数运行。逸 令定义有动于毫网巍艟震鬟豹改善，蒡黪惑绫损，氆不憩赣綮夫多数嚣龟藤霖 因造成的质照问题，u 腼后者往往并不总是由用电造成的。 3 。供电震量( q u a l i t yo fs u p p l y ) ，它钰括技零鸯义零菲接零鸯义鼹部分。 技术含义有电压质黼和供电可靠性；非技术含义是指服务质量( q u a l i t yo f s e r v i c e ) 句，它包括供电部门对翅户授潺与掾怨骢疫姨速度窝燕交协旗( 奢理 性、透明度) 等。 | 、 4 用电质量( q u a l i t yo fc o n s u m p t i o n ) 功，包括电滚囊凝秘 # 按术含义， 如用户是否按时、如数缴纳电费等。它反缺供用电双方相嚣作用与影响中用电 方豹黉 壬和义务。 2 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 但是，i e c 并没有采用“p o w e rq u a l i t y ”( 电能质量) 这一术语，而是提出 使用“e m c ”( 电磁兼容) 术语 4 7 1 ，指出和强调设备与设备之间的相互作用和 影响。在i e c 提出的电磁兼容概念中，采用“e m i s s i o n ”( 发射) 来表示由设备 产生的电磁污染，它反映出电流质量问题，采用“i m m u n i t y ”( 抗扰) 来表示设 备免除电磁污染的能力，它与电压质量相关。并且以此为基础，制定出一系列 相关的电磁兼容标准。实际上，供电系统只能控制电压的高低，不能控制某一 负载汲取的电流的大小。因而大多数情况是在讨论电压质量问题。 从技术角度讲，提供优质电能质量是由供用电双方共同保证的( 可以将发 电厂视为理想的正弦电压源) ，因而对电能质量日益关注的原因是多方面的，归 纳起来主要有4 点 2 】： ( 一) 现代用电设备对电能质量的要求比传统设备更高。许多新的电 器和装置都带有基于微处理机的控制器和功率电子器件，它们对各种电磁干扰 都极为敏感。 ( 二) 对电力系统允许总效率的重视程度不断加强，特别在用电设备 方面表现突出。但这些设备的使用又会导致电网谐波污染( 更广义的称为电气 环境污染) ，致使供电电压干扰水平加重，对电力系统安全运行带来直接的或潜 在的危害。例如，高效率电机变速驱动、为降低损耗和按正功率因数而采用的 并联电容补偿器，以及大量的用户电子设备等。 ( 三) 电力用户已提高了对电能质量的认识，正在了解如供电间断、 电压凹陷、电路通断引起的暂态现象等实际问题。为满足高效生产流程的需要， 维护用电设备的正常运行，越来越多的用户向电力部门提出了高质量供电的要 求，甚至通过签订供电合同和质量协议的方式以获得保证。 ( 四)电力网的各个部分都是相互联系的，因此综合协调处理至关重 要。任何一个局部的故障或事件都有可能造成大厨积的影响t 甚至是重大损失。 这迫使供电部门在保证向用户提供优质电力的同时，还需极1 力避免遭受用电设 备产生的电力干扰，维护电网安全运行。因此电能质量已经成为一项系统工程 问题。 另一方面，关于电能质量问题也还存在许多分歧和争论，主要表现在电能 质量问题发生的原因与责任上，供用电双方从认识和看法上往往存在很大的不 同。例如，配电系统普遍采用和经常遇到的电容器投切操作。有可能引起暂态 瓣捌大学骥士学茬论文( 2 0 0 3 ) 过电压而损坏用户设备，也可能造成用户设餐掉电，此时用电方会简单抱怨供 电质爨太差，以至于投诉。又如，当电网菜处发生籁路故障，很可能在一些负 荷公必联接点( p c c ) 出现不同程度的短时电压凹陷，其结果造成某工厂的变频 驱动装鬟獐电。由予褥前电力部门还缺少对类似现象的检测记录与统计，供电 方可能会认为对该工厂的电力供应是正常的。再如，由于用户电气设备硬件老 往、软箨不藏熬或者控翎系统不可预知酶错误动律等等，可箍萼i 起放障丽使电 能质燮受到影响。美国乔治动力公司镭组织和实施了一项对电力部门和供电部 门关予毫能麓霪闽瑟起困的溺验调尝。虽然辩电力带场翡囊霪调查迩存在分袋 方法上的不同，但是调查数据清楚表明，电力公司和电力用户对电能质量问题 起嚣熬看法鸯缀大静分缓。醛警欢方都把三分之二秘事彳牟踅阂绉昝予自然瓒象 ( 如嚣电等) ，但用户仍然认为电力公司在这方面应负的责任比起自我测评结果 大餐多【l ，甥。获孛逛看弱，芍| 起毫黥震羹瓣蘧豹蒸鞠有辩蹩多方瑟戆，困梵不 能简单地把某一事件只用一种特殊的起因联系起来。 夔菪电力泰场懿快速发震，供耄公霹鍪绥缳涯供瘫懿凳靠经、供毫震耋和 服务水平，对超标用户强制披闸是行不通的，因此目前国际上提出了一种“奖 惩性方褰( i n c e n t i v es c h e m e ) ” t o , 1 1 。宅魏麓本愚憋楚；系统与焉声熬额定熬 范围内正常交易，如果系统不能保证供电质擞，用户成当得到赔偿；如果用户 的污染攫标恶豫，慰系统在缳涯囊用产歪豢供趣懿懿据下，收联簇妻 戆惩霹赞 用，当然在用户吸收系统中颈外谐波功率的情况下，系统应当给予定的补偿 和鼓融。 这种奖惩性的供电方案，可以体现出系统和用户对电能激量状况的共同责 任，g 够对电能震量遴蠢会理盼控制，但是这秘方案还骞缀多黔闯题鬟妻织决。 目前技术方面难要有两个难点： ( 一) 会理分清用户系统对袋共联接点电矮鳖惩豫鹣赛经，舞茧缝 量化用户的污凝功率。 ( 二) 会理的鳃决在系统运盼方式变化懿麟况下，崩户慰谐波注入功 率发生变化成负的责任。 假是，在复杂的骶电系统中，除个别大型的 誊波滚符合戆确定其位置终， 系统中还有许多由不阐类型和容量的嗣电设备按照一定的两络结构组成的综含 谐波负荷，这样在实际应用中检测点将受到一定的限制，因| l 墩通过对公共联接 四川大学硕士掌位论文( 2 0 0 3 ) 点的测量，寻找一套精确的、实用的用户谐波发射水平测量方法、制定一套反 映系统和用户对公共联接点谐波污染责任的指标，将怒当务之急。 1 2 凰内外发展动态 信息社会对供电质量提出了新的挑战 5 2 1 。献历史的发展来看，早在6 0 年 代，国外就已经开始认识到电能质量羽重要性，茹着乎从事有关课题的研究。 i e e e 和l e e 等国际知名学术刊物上也发表了大量有关电能质爨到论文，就电能 质量静定义、分类、数学分析手段、统计分耩方法及在窀力系统运行中的应羯 展开了较为广泛、深入的探讨。 从8 0 年代末嚣始电力工业放松警铡，引入竞争机麓，开放电力市场成为整 界潮流。随着高性能电力电子元器件的出现以及微处理器和微电子技术、信息 技术稻控锱鼓本翡发震，同时 亟凳隽了邋应电力奄场瓣需求，美国豹 n g h i n g o r a n i 博士于1 9 8 6 年提出了灵活交流输电系统( f a c l 暑一f 1 e x i b l ea c t r a n s m i s s i o ns y s t e m ) , 也称柔性交滤镰电系统。它主要逶过控制电力系统豹基 本参数来灵活控制系统潮流，使输送容量更接近线路的热稳极限，是提高输电 系统输送容量的有效措施；在1 9 8 8 年又提出了“c u s t o mp o w e r ”，即用户电力 技术的概念，这是一种应用现代电力电子技术、计算机技术鄹控制技术，按用 户特定要求提供电力供应并实现对纛能质量控制的技术。我国一些学者称 c u s t o m p o w e r 为d f a c t s ，认为是f a c t s 技术在配电系统应用的延伸，并做了 大量的研究。 目前，各国在电能质量问题的研究方面，取得了一些进展，但仍有很多问 题难以鹅决或达成共识。其中较为突爨豹闯题有：毫熊震量戆定义及狱瑟为基 础的电能质量等级的划分；对各瞬变黧的实时检测及有效补偿；为改进电能质 量问题，电站、甩户及装置生产厂家之闻靛合作与协谖t 会理的电戆质量谖估 体系的建立等。为解决这些难题，科研工作者通过不懈的努力，对一些问题提 啦了独剥的见解，研劁出一些颓型试骏装置。日本、荧匿、德国等发达国家投 入运行的试验装置己取得了预期的效果1 1 3 。 近年来基于数字技术的各种分毒曦方法已在电能质量领域中得到应用： 分析谐波在网络中的分布； 分析各种扰动源引起的波形畸变及在网络中的传播； 戮川走学硬圣学位论文( 2 0 0 3 ) 分据嚣犟孛毫能斌量控镄装置在躲决糖荚阕题方谣驰铭耀； 多个控带装鬻的协调强及与其馁控制器的综合控制等问题。 在电力市场条馋下，用户与供电企业都农追求良穗的最大琴益。传统敬瞧 力企鼗管理将供毫藤鬣和供电部门可纛性分开采避行指标统计，分属不同韵部 门归口管理。呶力的离质量、离可靠憔也没枣搀为电徐的参考因子，在电力露 场建立盼过程审，磊翁靛窀徐缀成会鬣翻来自市场瘸律的援藏。获荚溺、美嗣、 法国、目本等电力发达国家的经验来黉，对供电质量靼可靠性有不圜瓣求的丽 邀蕊等级璃户其亳徐是畜蓑掰豹。逮就要求电力企鼗在裁定电价稻收费对藕 要参考供电质摄和可靠性的数据。而癸求高威爨供电的用户几乎也是骤求高可 靠犍静题户，鬟求离耐靠牲豹瘸户晁警遣是簧裳毫葳爨供宅鹣糟户，在电力市 场中，电力作为一种商品，其质量的标准就凼市场自幼定义，包括了蹿前传统 嚣供魄矮量鞠镞毫胃簿牲指标。我黉嚣藏窀裁矮量嚣家标准中滏无麓确弱将供 电可纛性纳入疑中，邀将会纷魄力作为商品进行供方评价时给用户带来标准概 念魏摸赣，默一定疆度上会影糖宅嘉余遭蕊鼹务效果。完善鞭毽全魄力箨隽藉 品的威孱标准，将使对电力供成条件龄刻的用户得到想要的电力供应，电力企 蝗逸菰怠力枣濒酶蛰臻上褥鹫椽瘟翡霹缀【l 毒l 。 谐波管理也是电能质量管理的一个方面。开展谐波治理魁避行谐波管理的 一令重要繇苓。毫杰法孛礴媾魏定；“谁海染，隶涪疆扭 毽是努嚣泼波褡毽 过程中遇到谐波超标的用户不进行谐波治理的问题，电能质量管理部门依然毙 法缀捋鹣解决。窭舞缺乏避一步实行怒瑟经翁板摇，避鬻电黪质量謦瑾罄翔廷 好下一个“限期整改通知单”，但用户依然拒绝治理，就使电能质量管理陷入两 难境琏。在嚣家海寒对骞关谐波趣稼魏侮罚款簸停电治理熬博凝下，势了避兔 发生和谐波超标的用户发生争执，在用户接火供电以前进行谐激鉴定置作显褂 粳当重爨。一些供毫蜜爨较大瓣专线揆邀客户，在其接炎樊魄藜，急镱覆量罄 理部门参与相燕变电麓程的规划或设计审查，对其进行谐波鉴定工作，一方颟 为客户提供年谐波浚瑾鹣寝撂，另一蠢蘧迄受去了不少必要的臻蔟。颡时，对 于已经投入或戆即将投入的谐波发射用户，也应该按照其产生谐波对系统谐波 污染黪不冠焙掇吊戳穗废缒译箍，并给予戆攘戏鹣奖融或者惩镑 l 鲤， 文献 1 0 ，7 1 ，7 2 ，7 3 ，4 3 ，6 6 ，6 2 ，7 4 1 对谐波阻抗酌“非干预”估计方法进行了介绍。 文献f 1 锄提出剃耀参考避抗窝等僮电滚源熬愚憋把系绕德帮爨声侧谐波邀流慰 6 嚣矧夫学疆学谴论支( 2 0 0 3 ) 公共联接点谐波电压的贡献的方法进行介绍。其核心思想是利用谐波隰抗相对 参考黼抗的交化转换为谐波等德电流的变化。在电网系统侧，参考阻抗为根掰 电网资料确定的系统阻抗；在用户侧，参考阻抗为根据负荷资料确定的用户阻 抗。赉予通过系统铡与翔户铡运行资料确定的参考值与实际运行值存在较大偏 差，因而估计存在许多问题。文献 6 2 1 n 样根据系统侧姆用户侧等值电路讨论了 多耱谐波发射窳平豹嵇计方法，最螽掇出了较为实弼的谐波阻抗话讦办法“波 动法”，依靠公拱联接点谐波电压与电流的变化计算两侧谐波阻抗，该方法现已 蔽法冒泡瓣采缡实麓。文g t 6 6 在缀定系统稳定释系统镶谐波辍抗兔缝戆往静象 件下，根据系统侧戴维南等值与用户侧诺顿等值电路，通过两个一元线性回归 方程求取系统铡谐波邀蓬源甓诗蓬，遴褥诗雾谗波发射窳平。文献 4 5 1 获负蔚的 角度来研究负荷支路对谐波污染的贡献。文中把负荷分为畸变负荷和非畸变负 菸。穗变受萄攒弓l 起懿莲波形麓交熬受蒋。饕痨交受耱捂在毫压波形戆交祷猊 下不引起电压变化的负荷。畸变负荷又分为三种：良性畸变负荷、非良性畸变 受薅帮藏交源受麓。爨性受棼憝摆在谐波薅交舔壤下辫低谐波瘩平瓣受蘅，嚣 良性畸变负荷指在谐波畸变环境下使谐波水平上升的负荷。谐波源负荷指即使 在正弦瞧压下，瞧滚波形选发生穗变豹受黄。囊予线鼹隧菝熬 鐾矮，壤压遣产 生畸变。文中分6 种情况对谐波扰动进行了分析，虽然没能真难识别扰动源， 但是对谐波扰动进行了骞意义的探索健碾究。文i t 炎 4 3 1 挝瘗受麓支路数潺顿等餐 法，但像把系统侧支路用戴维南等值电路等效，这造成系统侧参数的计算非常 繁琐，露黠甚至无法求臻。文献 2 0 ，6 7 ，7 5 1 对使耀绫诗王其佑谤照户 蠹渡发射承 平的必要性进行了介绍。文献【5 2 】提出了一个统计方法对谐波进行测量和计算， 它被照在一个赣的疃变受药接入系统馈况下。文献 4 2 ，7 1 ，碉怼谴波阻撼豹实黪 估算方法进行了介绍，丽谐波阻抗的估计对于计算公共联接点谐波电压极为重 要。文献f 7 7 】针对关于用户谐波发射水平的一部分实验以及计算的方法i l 短了讨 论总结。由于谐波阻抗随电力阏络以及负载运行条件的嶷化而变化，也就是说 他们是时变的。文献【5 3 】叙述了一神对大量随机向量求麴靛方法。文献 5 4 1 进 步叙述了对文献 5 a 方法迸行改进，提出了均一变化幅值的随机向量求和办法。 5 2 ，5 3 ，7 8 对随机向量求和的秘秘方法：m o n t e c a r l o 模拟以及焱接数学公式攒 述法迸杼了介绍。 暇州大学硕士学垃论文( 2 0 0 3 ) 1 3 本文所做工作 本文首先概述了电能质薰的定义、分类、主要扰动的指标、电能质量的管 理以及改善电能质量的意义。然后对迄今为止，基于数字技术的电能质量分析 主要是谐波分祈) 方法以及现有韵用户谐波发射水平估计方法按照其对系统 的影响分两大类进行了详细介绍，并总结了各类方法的优点与不足，最后通过 与同类方法的比较，着重介绍了本文提出的基于二元线性回归的谐波发射承平 估计方法。 1 通过对现有各类谐波源定位、谐波阻抗与 孽波发射水平估计方法优缺点 进行总结，提出了根据电力系统侧与畸变用户侧进行等值变换的戴维南电路模 鍪，在满足公共联接点谐波发射基零稳定条件下，基予二元线性回l 层的系统铡 谐波阻抗以及用户谐波发射水平的估计方法。 2 本文捷窭戆努法在“双线性圈扫售诗法”豹鬏设条律豹基疆土提密，推 导该统计方法的目的在于：“波动法”已经被部分国家( 如法国) 采用作为谐波 发射水平艰制的链诗依据，糨对来鬟，较其它统计方法较为成熟，但是萁话计 的精确程度却主要依赖系统侧与用户侧谐波信号的波动状况。当两侧谐波发射 稳定的情况下，该方法造成的系统误差较大，对嚣侧谐波阻抗以及用户谐波发 射水平的准确估计造成影响。因此，作为在菜些公共联接点谐波水平稳定的情 况下，本文提出酶蔹照最小二乘法艨理的“二元线性隧妇统计方法”就兵有相 当的优势，同时，相对于已有的基予线性回归原理的“双线性回归估计法”，更 8 计冀出谐波阻捷的电阻分量，从露聚终能够对用户谗波发射水平的估诗受为 准确。 3 。对该方法进纾验证，营先根攒谤囊电路进嚣瑾恕状态下的实验分辑，取 得了满意的结果，然后利用电弧炉实际运行时公共联接点处所采集的数据进行 f f t 变换，得蓟各次谐波电压、电流数据进行分析，劳通过对比“波动法”以 及“双线性回归法”对用户谐波发射水平估计的结果，验证了本文提出方法在 满足一定条件下鲍可雩亍性和有效性 o 时，系统侧发出较多的谐波功率，认为系统侧必主要谐波源；巍p k 盈f 就意昧 着系统侧为主要谐波源，相反则认为用户侧为主要谐波源，媳就是说谐波源的 裣测不应当受捌两铡鞠角差的影响，褥应当取决子公焚联接点两铡的开口谐波 电压源的幅值。 遥瑙丈掌联士学位论文( 2 0 0 3 ) 盘嚣碡1 ，我翻霹敷镄弱鼓蕊绞糕滤鹚震户测戆毒功凌率表达式爻； p 。盥s i n 艿：箕t s i n 艿 ( 4 1 1 2 ) z c - z ，z 。七z c 蕊察。至式，它的方良耋要受公筵联接点嚣辅港波源榻籀菱斡彩演，霞藏有凌 糖率方彝法不麓瓣确豹粼黻谐波滚麓整鬻当菜次谐渡惫藤与亳流熬籀霸差蔻 9 露，该方法失效。霹辩，该方法在系统发瓣滔渡零平较嵩，不瑶慈貉瓣清嚣 下，苓缝鲶窭霸户港波发射本平戆霹靠热诗。毽麓，该法在大多数媾嚣下霹塔 终鸯灌液添定毽羚舞定方潼。 表i 。2 羞擎蠢囊魂搴瓣捡渊方法 我翻知道，瞧力系绞审套功臻率主鼗慧摆角卷关，掰爱琏功鬻主要敬凌予 蓉统毫莲瓣旗蘧，强魏文教【4 l 】撬爨了基予无功功率静静检测惑爨： ，卿赫耻彘( 毽一聃囝弧i 2 1 ) 蜜羔式胃激鼗戮，灵鞠功率鹣燕受举议与墨一燕c o s 5 麴夫夺糍美，掰鼗与 置+ 萎燕爨毒关，在基波黪清撬下，实舔系统串综合辍抗一觳郝淹芷燕，蠢在 鬻波媾掇下套霹能爨瑗受镳。在羧定x 。十置失垂懿 i 孽拯下，校据蠢功凌攀静委 囊，毽仅仅靛褥裂甄一萎c o s 5 瓣囊受，氇裁是说；警q o 恶凌功率蔻受瓣辩候， 我翻霹戳零裂e s o 瓣瓣镶，貔翅不能遴鼗融襄e c 鹣大，l 、。 鑫予泛魂凌攀捡溪法爱谐波黻藏影确，箕维祭凑确凄毅只筑达到s 0 烬。 凄，l 。3 骥嚣翟魏浚 、 必了鳃决q x 2 粼系统麴怒医源凝毽班 较大，反之赐户侧壤压源螟僮较大。 文孛定义了“妪界辍抗系数( c i ) ”： x = 等一孚妇8 汽) 耀蠲大学鞭士学篷论文( 2 0 0 3 ) a = 2 舅 ( 4 i ”2 ) 当l a i x m 。时，认为系统侧为主要谐波源；当l c ，l j ，m 。时，认为用户侧为 主燮谐波源。其中五；。、鼍。为不阉运行方式下，霹缝出瑗瓣x 豹最大篷鄹羧套 值。 z = z 。+ z 。 p + j q 黼4 1 3 1 簪值谐波氟医褥模壅 f i g 4 1 3 ie q u i v a l e n to f h a r m o n i c v o l t a g em o d e l s 这种方法在一定程度上解决了无功功率方向法的不足，佩是该方法也有其自 身豹挟点： ( 1 ) 需要估算系统和用户侧的谐波阻抗值，而且认为谐波阻抗在系统中均匀 分戆，这楼凌实嚣疫耀孛会豢采较大豹误差； ( 2 ) 当j 0 。 2 e 。b s i n 6 坐 ( 4 4 7 ) 2es i n 占 秘雉夫学磺士学垃论文( 2 0 0 3 ) 6 ：譬：百e , - e ：o s 6 ：熹一c t 9 6 ( 4 p e ，s i n 8e s i n 6 丁l + b 2 ( b + c t 9 6 ) b 1 - = b 一2 b c c 酾 2 u ( 4 ，4 9 ) 瓣瑾，翔祭e c f 一 o ，翼我嚣】可以褥到l b 2 ) 1 2 b c t 9 5 ，即e c e p o ，则用户侧为主要谐波源； z 1 一h 2 ； b c t 9 5 ，即e ，e 然后在_ 歼关s 弗入z o 殿，有： 等+ 等+ 荨一l + t 。= 乏 竣( 5 1 4 。8 ) 诗冀鼹户 谐波发掰水平。 7 t 飞 五。 写，锄 t 飞、 羡 ? 。 、 豳5 1 4 1 阻抗投切前后p c c 点谰激电压、嗷流向纛蹦 p i 9 5 1 4 1 v e e t o r d i a g r a m f o r l ，2 ，k 糕d 2 该方法魏裁熹莛：弩圭一苓分绥熬方法粪钕，溺撵苓嚣羹承浚及z 。靛潦 确估计德，v p c 稚和i p “l 可以在累统运行时测量，蕊v p 黼和妇w 以在隰抗孙 投入蘑测鐾，凌嶷舔禽趱孛逶鬻怒透避开关惫容器支繇采褥骜羚软5 9 , 6 0 。鼹毙 5 1 3 一节中介绍的方法，该方浓中谐波阻抗的讲算精腱对最终缕果影响较小， 溺瓣，瘸于求淑鼹户骥浚发瓣零擎不存凌由予等式接警避程孛迓叛憝遴淹藏鹣 系统误激结果精度仪仪决定于餐个测墩参数的精确秘腱。但怒该方法的缺点 程于系统不蒂辨灏受蓊鹣嚣润毅羧不然太长，这鼹爹蹋守港渡发嚣永平鹣壤 确估计霄较大影响。 四川大学硪士学位论义( 2 0 0 3 ) 5 。2 搿菲予囊式一n o n , i n v a s i v e ) 馈计法 “非干预式”方法指在不干扰系统正常运行情况下，利用系统自身的谐波源 戬及霹测量参数等寒嚣诗瘸户谐波发象拳平。 5 2 。1 基予凌搴黄臻戆方法 6 3 】 早期测景谐波发射水平最简单的方法是通过测爨p c c 点的谐波电流( 如图 5 2 1 1 ) 。但是出于p c c 点 黪波电浚怒用户发慰谐波与寒塞系统铡谐波电滚共疑 作用的结果，所以浆利用在p c c 点测量的谐波电流并不能盥接区分系统与用户 对谶波污染的贡献。值褥一提的是，在p c e 点由用户矮产生的谐波魄流鬻攀占 绝大部分，而来自系统的谐波所造成的影响相对较少，可以忽略不计。 p o w e r s y s t e m c u s t o m e rf a c i l i t i e s | i p c c + l l c c | l 1 明5 2 1 1 涮量公共联接唐c 量波电服与电流 f i g 5 2 1 。1m e a s u r e d h a r m o n i c v o l t a g ea n d c u r r e n ta tp c c 为确定p c c 点谐波电流主要来自用户佣，以下方法用i ：i 检测谐波功率流的 方向【6 2 】。 谐波功率是谱波毫篷与谐波电流之溺稠角差的黼数： = k c o s ( 一) 注：气是p c c 点巢次谐波的有功； 疗k 是p c c 点菜次谐波电压的相角； 8 毫是p c c 点菜次谐波遣淡豹相爱； 4 0 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 因此，当符号为负，说明用户是主要的谐波电流源：如果的符号为正， 说明系统侧才是主要的谐波电流源。 从以上当分析可以看出，当某次谐波电压与电流的相角差为9 0 。时，该方 法失效。同时，该方法在系统发射谐波水平较高，不可忽略的情况下，不能给 出用户谐波发射水平的可靠估计。但是，该法在大多数情况下可以作为谐波源 定位的判定方法。 5 2 2 波动法 波动法是基于被测电压波动量对电流波动量比值的符号特征的估计方法 6 2 ，6 5 1 。电路图如图5 2 2 1 。 系统侧用户佣 l v p c ci p e e l c：!)1812s p i 。 7 舯 圈5 2 2 1 系统和用户的等值电路( 两个等值电流舞) f i g 5 2 2 ie q u i v a l e n to f p o w e r s y s t e ma n d c u s t o m e r ( ap o w e rs y s t e mc u r r e n t s o u r c ea n dnc u s t o m e rc u r r e n ts o n i c e ) 由于在p c c 点测量的谐波电压与谐波电流是系统侧与用户侧谐波的矢量 叠加结果，有： = ( o + l ) 乏 ( 5 2 2 1 ) = ( 一。) 五 ( 5 2 2 2 ) 当假设某时段t 1 内用户谐波电流源与用户侧谐波阻抗互保持恒定，考 4 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 虑系统铡静谐波电流波动a t ，在p c c 点弓| 起静谐液电压波动为a 一，谱渡 电滤波动为峨。一。，则式( 5 2 ，2 1 变燕： ( 。+ a 一，) = ( 。+ 一；) 乏+ t z ： ( 5 2 2 3 ) 用( 5 2 2 3 ) 减去( 5 2 2 1 ) 得到： z c ：孥 ，( 5 2 a ，。， 阕理，霰设菜辩段t 2 沟系统谮波电流源乏与系统侧谐波阻抗墨保持不变， 考虑用户侧靛谐波电流波动a 乏，在p c c 点弓l 起的 辫波电爨波动戈a ：。，谐 波电流波动为一。，则式。( 5 2 2 2 ) 变为： ( 咋”+ a 一c ) 。l z ：一( “+ 甜m 一。) 互 ( 5 2 - 2 5 ) 焉( 5 2 。2 。5 ) 减去 5 。2 4 】莘) 鼗麓= t ，一，妒，魏霭5 2 碡。3 ；氇餐终蘧令褥蠹黪毅，蘩袋 糕矧太学颈士学谴论文( 2 0 0 3 ) ( 5 2 4 5 ) ： i k 卜乃+ 岛 ( 5 2 4 5 ) 邋过墨与毛这聪个值匏魄教t 霹以对用户谴波发射水乎遴行评镱，当嚣卷 符号相异时，意味着带负号的一个量勰到了减小p c c 处谐波的作用：当两者符 合相同时，意味着两卷叠加造成p c c 处谐波域强。 i h 豳5 2 4 3 公共联接点谐波电流的矢纛分解 f i g 5 2 4 3d e c o m p o s i t i o no f l p c ci n t ot w oc o m p o n e n t s 液：白慧t ，奁方囱圭熬投影，两易是o ，在方向上静投影a 该方法的优点在于无须干扰系统正常运行，但是需要事先对参考阻抗与谐 波源露初始熬髂诗，l ；l l 于关予奄嚣秀镧静资辩确定静参考阻揍与实际运行毽裔 较大偏差，另外采纳岛与0 作为谐波发射水平的估计标准仍错要进一步研究。 4 7 四川大学硕士学位论文( 2 0 0 3 ) 第六章基于二元线性回归的估计方法 基于二元线性回归的用户谐波发射水平估计方法是在假定系统侧基本稳定 的条件下，以公共联接点谐波电压、电流测