母線(xiàn)電壓諧波責任定量劃分模型主要分為兩類(lèi)：①為劃分單個(gè)公共連接點(diǎn)處某個(gè)受關(guān)注諧波源以及電網(wǎng)側諧波責任的單點(diǎn)等值模型；②為劃分多個(gè)諧波源在遠端特定母線(xiàn)處產(chǎn)生的諧波污染責任的多點(diǎn)等值模型。
首先，從理論上對兩類(lèi)諧波電壓責任劃分模型的特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合進(jìn)行詳細的分析比較；其次，通過(guò)對IEEE 14節點(diǎn)標準測試系統進(jìn)行仿真算例驗證。
仿真結果表明，單點(diǎn)等值模型適合劃分系統背景諧波電壓波動(dòng)較小情況下的諧波污染責任。而當系統中所有主要諧波源情況已知時(shí)，多點(diǎn)等值模型可以避免單點(diǎn)等值模型因背景諧波電壓劇烈波動(dòng)帶來(lái)的諧波阻抗估計誤差偏大的缺點(diǎn)，進(jìn)而更準確地劃分每個(gè)諧波源在關(guān)注母線(xiàn)處產(chǎn)生的諧波電壓責任。
目前，國內外針對電力系統諧波責任方面的研究，基本上都是圍繞諧波發(fā)射水平、諧波電流責任以及諧波電壓責任這3個(gè)衡量指標進(jìn)行，并且都是基于公共連接點(diǎn)處采樣的諧波電流和諧波電壓數據進(jìn)行諧波責任劃分。這些衡量指標并沒(méi)有嚴格的優(yōu)劣之分，不同的情況和側重點(diǎn)可以選擇不同的指標。
其中，諧波電壓責任作為衡量諧波源污染程度最常用的方法，主要是因為電壓質(zhì)量是體現電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要方面，不管是用戶(hù)還是供電方，更關(guān)注的都是合格的電壓，因此，在工程實(shí)際中，通常用諧波電壓參數量化諧波污染責任。
根據系統中諧波源具體位置以及數量等情況，可以將諧波電壓責任劃分模型分為兩大類(lèi)：
①在所有主要諧波源的位置、數量未知情況下，單個(gè)公共連接點(diǎn)處某個(gè)已知的受關(guān)注諧波源和系統側其余未知諧波源之間的諧波電壓責任劃分，在這里稱(chēng)為單點(diǎn)等值模型。這類(lèi)模型將未知的非關(guān)注諧波源等效為系統側諧波源，其產(chǎn)生的諧波電壓稱(chēng)為系統背景諧波電壓，此類(lèi)模型主要用來(lái)確定用戶(hù)側和系統側哪一方對諧波電壓污染占主導作用；
②系統中主要諧波源已知情況下，多個(gè)已知的主要諧波源在某條或者某幾條受關(guān)注的母線(xiàn)處產(chǎn)生的諧波電壓責任劃分，在這里稱(chēng)為多點(diǎn)等值模型。這類(lèi)模型可以對所有受關(guān)注的主要諧波源在特定母線(xiàn)處的諧波責任進(jìn)行準確區分。
不論是單點(diǎn)等值還是多點(diǎn)等值模型劃分母線(xiàn)電壓諧波責任，其核心都是估計系統等效諧波阻抗。但是兩類(lèi)模型在估計系統等效諧波阻抗時(shí)需要考慮的問(wèn)題又各有不同。對于單點(diǎn)等值模型，由于只掌握單個(gè)公共連接點(diǎn)處某個(gè)已知的諧波源負荷情況，系統中其余主要諧波源情況未知，這導致系統背景諧波電壓大小以及波動(dòng)情況無(wú)從得知，因此在估計系統諧波阻抗時(shí)，需要考慮背景諧波的存在，這可能會(huì )影響系統諧波阻抗的估計結果的準確性。
此外，系統背景諧波不易被估計準確，這又導致了在劃分諧波電壓責任時(shí)，誤差進(jìn)一步增大。為了解決背景諧波波動(dòng)影響系統諧波阻抗估計準確度的問(wèn)題，文獻[14]提出了不同的方法進(jìn)行數據篩選，利用篩選后的數據計算諧波阻抗，但是仍然不能避免線(xiàn)性回歸模型本身的系統性誤差。
文獻[15]的作者提出了鄰域多點(diǎn)測量的方法，將波動(dòng)的背景諧波電壓劃分為不變和可變的2部分，從而降低背景諧波電壓的波動(dòng)性對系統諧波阻抗估計結果的影響。工程上通常用波動(dòng)量法估計系統諧波阻抗，但是它是基于用戶(hù)側諧波波動(dòng)占主導的情況，雖然有方法對其進(jìn)行了改進(jìn)，如主導波動(dòng)量法[16]、阻抗歸一化方法[17]，但是這些方法仍然是為了迎合波動(dòng)量法，因此存在一定的局限性。
對于第2類(lèi)多諧波源在遠端特定母線(xiàn)處產(chǎn)生的諧波污染責任定量劃分的多點(diǎn)等值模型，是建立在系統中所有主要諧波源已知的前提下，目前有多種諧波源識別與定位方法[18]。多點(diǎn)等值模型考慮到了系統中所有主要諧波源，相比僅區分系統和用戶(hù)2側的諧波責任單點(diǎn)等值模型，可以不用考慮背景諧波電壓波動(dòng)的情況，這很好地彌補了單點(diǎn)等值模型的不足。
但是，該模型需要對多個(gè)諧波源負荷產(chǎn)生的諧波電流及其所在母線(xiàn)諧波電壓進(jìn)行采集，此時(shí)需要考慮到采集的諧波電流之間可能會(huì )存在較強的相關(guān)性以及數據異常等問(wèn)題，導致傳統最小二乘多元回歸方法估計的系統諧波阻抗誤差會(huì )明顯增大。雖然目前有多種多元穩健回歸方法解決了異常數據點(diǎn)帶來(lái)的問(wèn)題，但是仍然無(wú)法很好地解決數據存在較強線(xiàn)性相關(guān)性時(shí)系統諧波阻抗估計不準確的問(wèn)題。
本文對兩類(lèi)母線(xiàn)電壓諧波責任劃分模型做了詳細分析并進(jìn)行了比較，最后通過(guò)仿真實(shí)驗進(jìn)行對比分析，說(shuō)明了兩類(lèi)方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情形。單點(diǎn)等值模型適合背景諧波電壓波動(dòng)不大的場(chǎng)合，而多點(diǎn)等值模型更適合劃分系統主要諧波源數量有限且已知的情況。
圖3 配電網(wǎng)中含有多個(gè)諧波源負荷的示意圖
圖5 IEEE 14節點(diǎn)測試系統
結論
本文首先分析比較了兩類(lèi)母線(xiàn)電壓諧波責任劃分的模型。通過(guò)仿真算例的分析表明，單點(diǎn)等值模型適合劃分系統背景諧波電壓波動(dòng)較小情況下的諧波污染責任。而當系統中所有主要諧波源情況已知時(shí)，多點(diǎn)等值模型可以避免單點(diǎn)等值模型因背景諧波電壓波動(dòng)劇烈帶來(lái)的諧波阻抗估計誤差偏大的缺點(diǎn)，從而更準確地劃分每個(gè)諧波源在關(guān)注母線(xiàn)處產(chǎn)生的諧波電壓責任。
但是當諧波源電流數據之間存在較強相關(guān)性時(shí)，多點(diǎn)等值模型無(wú)法準確計算諧波責任。因此，在劃分母線(xiàn)電壓諧波責任時(shí)，要根據不同場(chǎng)合選擇合適的模型，從而提高諧波責任劃分的準確度。
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