干扰性负荷谐波责任定量评估的理论与方法

【摘要】随着经济的发展,电力用户对电能质量提出了越来越高的要求。谐波是主要的电能质量问题之一。根据现行的电力系统谐波管理制度,在谐波源谐波不超标的情况下,每一个谐波源都有权力向电网注入不超标的谐波,而且每一个谐波源都没有权力阻止其余谐波源对电网的谐波注入,引发电网谐波“谁都应负责任,谁都不负责任”的状况,导致了谐波问题恶化,制约了电能质量的改善。确定各谐波源的谐波污染责任是进一步完善电能质量谐波管理的前提。电能质量监测数据在发生电能质量事件时会进行数据录波,从而保存成瞬时值的形式,或者在存储时保存成电能质量数据交换格式。两种数据类型是有区别的,前一种是瞬时值,后一种是统计值。论文分别深入研究了两种数据类型下公共连接点处关注谐波源谐波污染责任的定量评估理论与方法。研究结果有助于解决供用电双方谐波污染责任不明确的问题,对电网实现优质供电具有重要意义。针对瞬时值数据,在背景谐波基本不变情况下,为了解决实数域线性回归求解不出谐波阻抗最优值的缺点,论文提出了复数域线性回归理论,研究了复线性回归模型的复数域最小二乘解。利用复线性回归方法实现了系统等效谐波阻抗的计算,并计算得到了关注谐波源的谐波责任。结果表明,论文方法可以得到谐波阻抗估计的全局唯一最优解,与现有方法相比,复线性回归方法得到的拟合参数误差更小、结果更优。该方法适用于在背景谐波基本不变情况下针对瞬时值数据类型的谐波责任计算。对于实际的电力系统,在某段时间内背景谐波往往是波动的。此时不能利用线性回归模型对瞬时值数据给出的谐波样本进行建模。为了解决这个问题,论文研究了复数域正态分布的概率密度函数,提出了利用复极大似然估计方法构建了谐波阻抗的模型并进行了求解,最后计算得到干扰性负荷的谐波污染责任。该方法适用于瞬时值数据格式下,背景谐波波动情况下关注谐波源谐波责任定量估计。前面两种情况在数据采集的时候都是在单一电压测量点采集数据,单一测量点的数据信息不够全面,为了进一步提高谐波责任估计的准确性,提出了邻域多点测量方法。由于测量的电气量之间相互影响,测量数据易呈现高度相关性。数据相关不利于谐波阻抗的准确计算。论文提出了复数域偏最小二乘方法实现了瞬时值数据相关性去除,在此基础上实现了谐波责任的计算。与基于单一电压测量点的谐波阻抗计算相比,基于邻域多点测量的方法能够进一步提高计算准确性。与录波数据是瞬时值不同,电能质量数据交换格式下的谐波数据是统计值。统计值下只有谐波电压和谐波电流的有效值信息,而没有准确的相角。因此,与瞬时值相比,统计值数据呈现数据量大、但信息不够全面的特点。为了在这种情况下实现谐波责任的计算,论文基于谐波管理的国家标准,提出了谐波责任的估算方法。与利用瞬时值计算的方法相比,计算准确性有所下降,但结果仍然是可以接受的。该方法适用于以电能质量数据交换格式存储的数据进行谐波责任的估算分析。电能质量数据交换格式下的谐波污染责任的估算方法非常简单,易于实现,能够满足估算分析的应用场合。但是在以谐波责任计算结果作为前提进行谐波经济管理时,粗略的估算是不能满足要求的。为了提高电能质量数据交换格式下谐波责任计算的准确性,论文提出了电能质量数据交换格式下谐波阻抗计算的部分线性模型,求解部分线性回归模型得到准确的等效谐波阻抗计算结果,最后基于谐波污染责任的计算公式求得关注谐波源在母线处的谐波责任。与估算方法相比较,该方法计算要更为复杂,但结果准确。该方法适用于以电能质量数据交换格式存储的数据进行谐波责任的准确计算。
【作者】华回春；
【导师】赵成勇；
【作者基本信息】华北电力大学，电力系统及其自动化，2014，博士
【关键词】电能质量；谐波；责任；复线性最小二乘；极大似然估计；电能质量数据交换格式；偏最小二乘；

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