复杂电网谐波时频分析与谐波溯源技术研究

摘要

在当今电力系统中，各类非线性设备日渐增多，负荷谐波电流大量注入电网，电网损耗增大、电能质量低下。由于电网的广泛互联性和用户用电特征的时变性，电网谐波在多用户之间相互影响，导致谐波源头不明、谐波污染责任不清。为此，本文考虑到谐波的时间变化特性，按照不同的谐波次数，主要研究了电网中各次谐波源的追溯方法以及谐波污染责任的评估方法。　　首先研究了谐波含量的检测和谐波功率的计算方法。采用离散傅里叶变换实现了谐波电压和电流含量的同步检测分析，采用谐波同步旋转坐标变换方法和瞬时功率理论实现了瞬时谐波功率的快速检测计算。　　建立了复杂配电网下的谐波分析等值电路模型，以单一用户与供电系统的公共连接点为界，分析了不同背景谐波和负荷性质下穿越公共连接点的谐波功率与谐波污染源之间的关系，获取了非线性负荷与线性负荷的谐波功率特征，提出了基于谐波功率方向的谐波源辨识方法和基于各次谐波能量累积效应的谐波污染责任评估方法，通过仿真验证了所提谐波污染溯源及其污染责任评估方法的正确有效性。　　设计开发了一套具有远程网络通信功能的谐波监测溯源系统，由多个安装于不同用户的分布式谐波监测溯源终端和一套数据中心监管软件组成。谐波监测溯源终端实时检测19次以内的谐波电压电流并计算各次谐波的瞬时功率和分次谐波能量， 数据中心软件则记录分析各类谐波数据，给出复杂电网中的谐波源荷分布及其谐波污染责任。　　分别在实验室与某地区实际电网中对谐波监测溯源系统进行了实验测试和现场应用，通过对大量测试和监测所得谐波数据的总结分析，验证了谐波监测溯源系统的正确有效性和实际应用可靠性。

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