一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法技术

本发明专利技术涉及一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法

【技术实现步骤摘要】
一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法


[0001]本专利技术涉及谐波责任划分领域，具体涉及一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法
。

技术介绍

[0002]自进入
21
世纪以来，随着电力电子设备及器件的发展，大量非线性元件在电网中广泛应用，尤其是以光伏和风能为代表的分布式系统接入配电网，在带来清洁能源的同时，也带来一系列谐波问题
。
此外，在谐波的监管和治理过程中也时常因为谐波责任评估不当而产生争端，成为“电能商品化”的重大阻碍，为此，国际上提出了一种“奖惩性方案”,
一方面对积极治理谐波的用户进行经济补偿，另一方面对产生过量谐波的用户进行相应的经济惩罚
。
该方案体现了电力系统和电力用户对电网电能质量共同承担的责任
。
但此方案得以执行的前提则是谐波责任的准确划分
。
[0003]目前，国内外学者在谐波责任划分方面所作出的相关研究大多是以谐波电压责任评估指标为基底，估算谐波阻抗和背景谐波电压展开的
。
但近年来电网结构逐渐复杂，大量分布式电源接入电网带来许多新的谐波问题，而谐波电压责任评估指标难以反映上述的情况
。
基于此国内外学者提出众多用于衡量谐波责任的指标，包括临界阻抗判定法
、
非有功功率判定法
、
畸变功率指标
、
谐波功率分解指标
、
非线性电流比指标和基于叠加投影原理的责任评估指标等
。
其中基于叠加投影原理的责任评估指标是最为常用的责任划分指标，该指标通过量化公共连接点处的谐波贡献度来量化责任，但其在应用时也存在缺陷
。
特殊情况下分责不合理与在进行谐波电压与谐波电流责任计算时评估结果存在差异，甚至会出现主谐波判定结果相反的情况
。
[0004]而关于国内外学者在电能质量评估领域方面所做出的研究主要有模糊理论
、
加权计算
、
人工神经网络等方法，并且这些方法并不单独应用，经常会存在交叉应用的时刻
。
如将模糊理论与电能质量评估方法结合，建立了多指标模糊模型，将技术性指标和服务性指标纳入考量范围，对电能质量进行整体评估
。
或者通过层次分析法将造成电能质量问题的影响因素提取
、
分类
、
划分权重并生成一个综合性指标以评价分布式系统的电能质量
。
也存在通过建立深度置信网络的电能质量评估模型，对电能质量指标进行分类与标准化，最终建立训练集实现对电能质量的评估
。
[0005]无论单谐波源还是多谐波源责任划分研究都是利用谐波电压与谐波电流的实测数据进行谐波阻抗的计算，从而划分谐波责任，但该方法无法区分没有放置监测装置的节点的谐波责任
。
且以上研究多是考虑单一关注母线上的谐波责任，很少考虑到针对整个配电网进行的谐波责任划分
。
且对于电能质量评估体系来说大多模型使用场景有限，学习成本较大，计算复杂度较高，缺少对某一特殊场景快速及时评估的方法，且评估过程中科学地将主客观相结合也较为困难
。
[0006]因此需要研究多谐波源接入的谐波影响评估和针对特殊场景能及时应用转换评估方法且兼具主观与客观相统一的电能质量评估模型，从而对配电网责任划分提出另一种
角度的辅助判断
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于研究考虑多谐波源影响下的谐波影响评估模型，提供一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，将用户谐波耐受程度，网损等因素考虑在内，结合谐波潮流计算结果与配电网谐波兼容水平，对多谐波源接入配电网所造成的影响给出综合评价指标以辅助谐波责任划分判断
。
首先将评估模型所需的指标进行提取，所需提取的指标一共有三个，分别为谐波电压波动数据
、
网损数据
、
以及电能质量兼容度数据
。
接着利用这些指标数据分析多谐波源接入对配电网整体的影响程度
。
并采用层次分析法与熵权评价法结合的方案对各谐波源接入所引起的谐波影响进行量化分析，最终得出一个量化的具体数值用以表示谐波源对配电网全局的影响程度，以便比较多谐波源接入配电网后的具体影响
。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，包括：
[0009]评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取；
[0010]评估模型电能质量兼容度指标提取；
[0011]利用
AHP
‑
熵权评价法综合评估指标数据
。
[0012]在本专利技术一实施例中，所述评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取具体实现方式如下：
[0013]在数学层面上潮流计算问题是一组多元非线性方程组求解问题，因此采用牛顿拉夫逊法进行求解，将非线性方程组
f(x)
＝0在某个待求量
x
的初始数值附近估计值
x0
处附近进行泰勒展开，在展开项中忽略二阶及二阶以上的高次项，化简并列出相应的方程则可得到一组由原非线性方程组线性化后的方程组，这类方程组一般成为修正方程组，简写为：
[0014]Δ
f
＝
J
Δ
x(1)
[0015]式中
Δ
x
为变量修正值
J
为雅可比矩阵；
Δ
f
为修正量
。
[0016]将牛顿拉夫逊法应用于求解电力系统潮流功率方程中，求得：
[0017][0018]式中
S
i
为节点功率；
U
i
为节点电压幅值；
δ
为节点电压相角；
G、B
为线路导纳，下标
i、j
分别表示第
i
个节点，第
j
个节点；
[0019]将系统给定的实际功率带入潮流计算方程，有功功率和无功功率方程分开表达则可得到有功和无功的不平衡方程如下：
[0020][0021]式中
Δ
P
i
、
Δ
Q
i
分别为有功功率与无功功率的增量，
P
iS
、Q
iS
为系统给定的实际功率，
δ
ij
为
δ
i
‑
δ
j
；
[0022]依照牛顿拉夫逊法的计算原理得出谐波电压波动指标与网损指标的计算过程如
下：
[0023](1)
输入配电网基础数据，包括：
①
节点个数与类型
、
功率
、
电压电流值；
②
支路数据
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，包括：评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取；评估模型电能质量兼容度指标提取；利用
AHP
‑
熵权评价法综合评估指标数据
。2.
根据权利要求1所述的一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，所述评估模型谐波电压波动指标与网损指标提取具体实现方式如下：在数学层面上潮流计算问题是一组多元非线性方程组求解问题，因此采用牛顿拉夫逊法进行求解，将非线性方程组
f(x)
＝0在某个待求量
x
的初始数值附近估计值
x0
处附近进行泰勒展开，在展开项中忽略二阶及二阶以上的高次项，化简并列出相应的方程则可得到一组由原非线性方程组线性化后的方程组，这类方程组一般成为修正方程组，简写为：
Δ
f
＝
J
Δ
x(1)
式中
Δ
x
为变量修正值；
J
为雅可比矩阵；
Δ
f
为修正量；将牛顿拉夫逊法应用于求解电力系统潮流功率方程中，求得：式中
S
i
为节点功率；
U
i
为节点电压幅值；
δ
为节点电压相角；
G、B
为线路导纳，下标
i、j
分别表示第
i
个节点，第
j
个节点；将系统给定的实际功率带入潮流计算方程，有功功率和无功功率方程分开表达则可得到有功和无功的不平衡方程如下：式中
Δ
P
i
、
Δ
Q
i
分别为有功功率与无功功率的增量，
P
iS
、Q
iS
为系统给定的实际功率，
δ
ij
为
δ
i
‑
δ
j
；依照牛顿拉夫逊法的计算原理得出谐波电压波动指标与网损指标的计算过程如下：
(1)
输入配电网基础数据，包括：
①
节点个数与类型
、
功率
、
电压电流值；
②
支路数据
、
阻抗
、
变压器变比；
③
约束条件；
(2)
计算配电网节点导纳矩阵
Y
；
(3)
设定
PQ
节点电压幅值初值，
PV
节点和
PQ
节点电压相角初值；
(4)
根据牛顿拉夫逊法计算基波潮流数据：通过式
(3)
求出
Δ
P
i
和
Δ
Q
i
，并以此求出雅可比矩阵
J
的参数；
(5)
通过迭代得出各节点和母线的电压电流数据及其有功功率与无功功率；
(6)
计算配电网谐波阻抗矩阵
Y
h
；
(7)
通过基波潮流数据结合谐波阻抗矩阵
Y
h
得出谐波电流和谐波电压幅值，以及各支路的谐波有功功率和无功功率；
(8)
将各支路的谐波有功功率和无功功率叠加在原本各母线有功功率和无功功率上，并以此为基础进行牛顿拉夫逊法潮流计算；
(9)
执行
(4)
‑
(5)
得到第二次各母线的电压电流与功率数据；判断两次母线的功率误差是否满足功率误差精度，不满足则重复执行
(7)
‑
(9)
直至满足功率误差为止；
(10)
在满足功率误差精度后，得到最终的各节点和支路电压电流数据和谐波电压波动量和功率增量
。3.
根据权利要求1所述的一种考虑多谐波源的谐波影响评估方法，其特征在于，所述评估模型电能质量兼容度指标提取的具体实现方式如下：定义电能质量兼容度
L
，作为衡量设备在标准工况下的兼容能力，也即设备耐受能力的一个指标；兼容度指标选择各次谐波电压含有率
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑宗华，李超达，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：