谐波源定位方法研究.doc

谐波源定位方法研究
刘愈倬1，杨超颖1，王金浩1，李蒙赞1，任毅华2
（1.山西电力科学研究院，山西30001；2.华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206）
ResearchonMethodsofHarmonicSourcesLocalization
LIUYu-zhuo1,YANGChao-ying1,WANGJin-hao1,LIMeng-zan1,RENYi-hua2
(1.ShanxiElectricPowerResearchInstitute,Shanxi30001,China;2.CollegeofElectricalandElectronicEngineering,NorthChinaElectricPowerUniversity,Beijing102206,China)
Abstract:Methodsofharmonicsourceslocalizationaresummarized.Startingwiththedistributionofharmonicsourcesindistributionnetwork,theexistingmethodsofharmonicsourceslocalizationaredividedintomeasuresbasedonpowerdirectionandmeasuresbasedonharmonicimpedance.Theformermainlyincludesactivepowerdirectionmethod,reactivepowerdirectionmethodandthecriticalimpedancemethod.Thelattermainlyconsistsofdifferentialequationsmethodandratiomethod.Theabovemethodsareanalyzedandreviewedandtheirrespectiveadvantages，shortcomingsaswellasapplicabilityarealsopointedout.
Keywords:powerdirection;harmonicimpedance;harmonicsourceslocalization;PCC(PointofCommonCoupling)
摘要：对谐波源定位方法进行了总结。从实际配电网的谐波源分布情况入手，将现有的谐波源定位方法分为基于功率方向的方法和基于谐波阻抗的方法两大类。前者主要包括有功功率方向法、无功功率方向法和临界阻抗法等方法；后者主要包括微分方程法、比率法等方法。分析和评述了以上各种方法，并指出它们各自的优点、不足以及适用性。
关键词：功率方向；谐波阻抗；谐波源定位；公共连接点
0引言
随着整流装置、电弧炉、变频装置、电气化铁路等非线性负荷的大量接入，系统中电压、电流波形畸变造成的谐波污染问题日益严重，这给配电网的经济运行及用户的安全用电造成了极大的影响[1]。为了及时解决配电网中的谐波污染问题，达到分清谐波责任，简单有效的治理目的，正确识别综合负荷中的主要谐波源是至关重要的。
谐波源定位是通过测量某些点（如公共连接点）的电压、电流或功率值，在所测数据的基础上，采用相应的算法判定系统侧和用户侧谁是主要谐波源。若系统侧为主要谐波源，则对电压、电流畸变负主要责任；反之，则用户侧应承担主要责任。基于功率方向的方法简单直观、易于实现。然而，有功功率方向法[2]易受PCC两侧电压相角差的影响，不能正确判断主谐波源位置。无功功率方向法[3]和临界阻抗法[4]等方法易受谐波阻抗估计值的影响；基于谐波阻抗的方法[6-11]原理简单、清晰。然而，它的前提难以实现，因为谐波阻抗是在扰动情况下测量的，实际中的扰动具有随机性，很不稳定。本文对以上方法进行分析总结，希望能为促进谐波治理的快速发展提供参考。
1基于功率方向的方法

图1谐波源等值模型
Fig.1Equivalentmodelofharmonicsource
1.1有功与无功功率方向法
有功功率方向法是传统的谐波源定位方法之一，若将系统侧到用户侧定义为正方向，由图1可得，公共连接点（PCC）的有功功率、无功功率分别为：
(1)
(2)
其中,是h次谐波的有功功率,是h次谐波的无功功率，是系统侧等值谐波电压源，是用户侧等值谐波电压源，是h次谐波电压、谐波电流的相角差，是PCC两侧等值谐波电压源的相角差。
由式(1)可得：当时，系统侧发出较多的谐波功率，则认为系统侧为主要谐波源；当时，用户侧发出较多的谐波功率，则认为用户侧是主要谐波源。这种方法比较直观，曾为大家所普遍接受。然而文献[2]已证明了该方法的不合理性。
由式(2)可得：无功功率的正负不仅与的正负