諧波責(zé)任指標(biāo)及應(yīng)用

1、第44卷第504期電測與儀表Vol.44No.5042007年第12期ElectricalMeasurement&InstrumentationDec.20071諧波責(zé)任評估指標(biāo)諧波責(zé)任評估指標(biāo)及應(yīng)用及應(yīng)用遲忠君1，李玲2，李國昌1，孫健1，王海云1，陶順2，李鵬飛3（1.國網(wǎng)北京市電力公司電力科學(xué)研究院，北京100045；2.華北電力大學(xué)，北京102206；3.國網(wǎng)北京豐臺供電公司北京100073）摘要：隨著電力電子等非線性類設(shè)備的廣

2、泛應(yīng)用和經(jīng)逆變器接口的分布式電源接入，諧波問題更加引起人們的關(guān)注。在畸變的電力系統(tǒng)中，明確公共連接點(diǎn)處供電側(cè)和用電側(cè)各自應(yīng)分?jǐn)偟闹C波責(zé)任，是諧波污染治理的前提。本文首先討論了諧波分責(zé)的物理含義，簡要分析了傳統(tǒng)諧波責(zé)任評估指標(biāo)的特點(diǎn)及存在的問題；然后，重新定義了諧波電壓和諧波電流責(zé)任劃分的原則，進(jìn)一步提出新的諧波責(zé)任評估指標(biāo)；最后，結(jié)合諧波分析等值電路，系統(tǒng)地給出了實際運(yùn)用中諧波責(zé)任定量評估的總體流程，并通過IEEE14標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)的仿真

3、驗證了諧波責(zé)任劃分原則的合理性以及諧波責(zé)任評估新指標(biāo)的可行性和有效性。關(guān)鍵詞：諧波分析；等值電路；諧波責(zé)任；定量評估；指標(biāo)中圖分類號：TM711文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：10011390（2018）00000000HarmonicresponsibilityevaluationindicesapplicationChiZhongjun1LiLing2LiGuochang1SunJian1WangHaiyun1TaoShun2LiPengf

4、ei1(1.ElectricPowerResearchInstituteofStateGridBeijingElectricPowerCompanyElectricPowerResearchInstituteBeijing100045China.2.NthChinaElectricPowerUniversityBeijing102206China.3.StateGridFengtaiPowerSupplyCompanyofBeijing

5、FengtaiBeijing100073China)Abstract：Withthewideapplicationofthenonlinearpowerelectronicdevicesmanythedistributedpowerconnectedtogridbytheinvertersharmonicdisttionhasdrawntheattentionofmanyresearchers.Indisttionofpowersyst

6、emitisthepremiseofharmonicpollutiongovernancetoclarifytheresponsibilityofharmonicstobesharedbetweenthecustomerthepowersupplysystematthepointofcommoncoupling(PCC).Firstlythispaperdiscussesthephysicalmeaningofharmonicrespo

7、nsibilityallocationtheacteristicsexistingproblemsoftraditionalassessmentindicesareanalyzedbriefly.Thenredefinestheprincipleoftheharmoniccurrentharmonicvoltageresponsibilityindicesisredefinedfurtherproposesthenewevaluatio

8、nindicesisfurtherproposed.Finallycombinedcombiningwiththeequivalentcircuitfharmonicanalysistheoverallprocessofquantitativeassessmentofharmonicresponsibilityinpracticalapplicationissystematicallyputfward.Therationalityoft

9、heprincipleofharmonicresponsibilitydivisionthefeasibilityeffectivenessoftheproposedindicesofharmonicassessmentareverifiedbythesimulationofIEEE14stardtestsystem.Keywds：harmonicanalysisequivalentcircuitharmonicresponsibili

10、tyquantitativeevaluationindices0引言隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大量非線性設(shè)備在電力網(wǎng)、工業(yè)及家庭中廣泛應(yīng)用，諧波污染問題日趨嚴(yán)重[1]。通常，諧波污染問題是由電力系統(tǒng)中若干非線性負(fù)荷共同作用造成的。針對某一非線性用戶，用戶側(cè)和供電側(cè)（或系統(tǒng)側(cè)）在公共連接點(diǎn)處各自應(yīng)承擔(dān)的諧波責(zé)任的區(qū)分，是實現(xiàn)諧波污染經(jīng)濟(jì)獎懲和治理的前提[24]。第44卷第504期電測與儀表Vol.44No.5042007年第12期Ele

11、ctricalMeasurement&InstrumentationDec.20073(a)(b)(c)(d)圖2諧波責(zé)任劃分示意圖Fig.2SchematicdiagramofHarmonicharmonicresponsibilitydivisiondiagram在圖2(a)中，PCC處的諧波電壓幅值被分PCChU解成兩部分，有：（5）PCCPCCsfPCCcfhhhUUU??式中UPCChsf表示系統(tǒng)側(cè)諧波源單獨(dú)作用電壓在上的投影

12、；UPCChcf表示用戶側(cè)諧波源PCCshU?PCChU?單獨(dú)作用電壓在上的投影。PCCchU?PCChU?則系統(tǒng)側(cè)在PCC處的諧波電壓責(zé)任比為：（6）PCCsfPCC=100%hShUDU??用戶側(cè)在PCC處的諧波電壓責(zé)任比為：（7）PCCcfPCC=100%hChUDU?同理可進(jìn)行諧波電流責(zé)任的劃分。然而，當(dāng)多個諧波源同時作用于電網(wǎng)時，有必要充分考慮諧波疊加時的相角分布特性，現(xiàn)以圖2(b)~(d)三種情況進(jìn)行說明。如按照現(xiàn)有的諧波電

13、壓責(zé)任劃分原則對此三種情形進(jìn)行分責(zé)，會發(fā)現(xiàn)存在很多矛盾和分歧：圖2(b)中，系統(tǒng)側(cè)的責(zé)任超過100%，用戶側(cè)發(fā)生了畸變卻受到了“獎勵”；圖2(c)中，盡管用戶側(cè)發(fā)生了畸變，但諧波電壓責(zé)任卻完全只由系統(tǒng)側(cè)承擔(dān)；圖2(d)中，用戶側(cè)的責(zé)任將超過100%，系統(tǒng)側(cè)發(fā)生了畸變但卻受到了“獎勵”。顯然，對于這三種情況，現(xiàn)有的諧波分責(zé)是不公平的。因此，有必要重新定義更合理的諧波責(zé)任定量劃分原則。2諧波責(zé)任的定義與劃分原則諧波責(zé)任的定義與劃分原則本文從

14、功率的角度進(jìn)行諧波責(zé)任的定義，根據(jù)有功功率的方向進(jìn)行責(zé)任方的判斷，主要原因有以下幾點(diǎn)：(1)任何電力擾動的產(chǎn)生都需要有能量的支撐，其傳播必然表現(xiàn)為擾動功率的流動；功率是引起電能損耗的表現(xiàn)形式，對電網(wǎng)的影響的責(zé)任主要反映在電能的損失上，有功可以體現(xiàn)能量的損耗；對電能傳輸效率的評估，必然要對電能消耗與計量進(jìn)行深入分析；對電源和負(fù)荷的諧波發(fā)射水平進(jìn)行責(zé)任劃分與評估，需對諧波潮流進(jìn)行分析計算；(2)功率的大小和方向反映了諧波電壓、電流對電網(wǎng)的合

15、成有效影響量，可以充分考慮到諧波電壓和諧波電流的一致性作用，體現(xiàn)諧波電壓或電流的實際影響效應(yīng)大?。?3)諧波電壓或電流的測量可能存在誤差（儀器誤差等），以功率的角度進(jìn)行校驗可以在一定程度上減小測量誤差的干擾。由此，以諧波電壓（電流）在諧波電流（電壓）上的投影比進(jìn)行責(zé)任定量劃分，具體如下：(1)PCC處的h次諧波電壓責(zé)任比圖3諧波電壓責(zé)任劃分示意圖Fig.3SchematicdiagramofHarmonicharmonicvoltage

16、responsibilitydivisiondiagram如圖3所示，以為參考向量，作在PCChI?PCCshU?及其延長線上的投影，在及PCChI?PCCsfhUPCCchU?PCChI?其延長線上的投影UPCChcf；計算h次諧波有功Ph，即：（8）PCCPCCRe()hhhPUI???分別計算系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)諧波電壓在PCC處產(chǎn)生的諧波有功，即：（9）UsPCCsPCC=Re()hhhPUI??（10）UcPCCcPCC=Re()h