配电网谐波源探测方法

1 河北大学 2 北京电力公司  刘秀玲1 王洪瑞1 杨志东2  

摘要：该文归纳了在配电网中用于谐波源探测的多种方法，并进一步分析了它们的研究过程和其优缺点。着重讨论了三类典型的方法：第一类方法是目前常用的有功功率方向法；第二类方法是开关扰动法，在开发扰动法中又着力分析了诺顿、戴维南等值回路分析法和检测谐波传播水平的方法；第三类方法是叠加原理法。在研究和归纳了以上方法的基础上，该文提出了一种检测谐波源的新方法--临界阻抗法。

关键词：谐波；谐波源；谐波源检测

中图分类号：TM727 文献标志码：B 文章编号:1003-0867(2006)12-0005-03

由于电力电子技术在电气设备中的广泛应用，以及其它非线性负荷的不断增加，农村配电网络中的谐波污染问题日益严重，已危及农村电力网和用电设备自身的安全和经济运行。为此，谐波问题的分析和综合治理也日益成为农网工作者广泛关注的课题。谐波源探测问题是谐波分析的一个重要分支，谐波源探测就是找出电力网中对电网谐波贡献较大的谐波源――主谐波源，从而实现对该谐波源的修正、补偿[1]。

通过多年的研究，目前已经获得了一些用于分析公共耦合点（PCC）两侧谐波贡献的方法，其中有些方法已经作为检验主谐波源的依据被应用于实际系统当中。本文对于目前常用的方法进行整理，着重讨论三种典型的主谐波源检测方法，包括：功率方向法；诺顿、戴维南等值回路法以及叠加估计法。进而通过对于其机理的比较和实际应用分析，对于他们的优缺点进行了归纳和总结。在总结前人工作的基础上，本文介绍了一种新的主谐波源探测方法――临界阻抗法。

1 功率方向法

利用系统的有功功率流向判定系统主谐波源是目前使用最为广泛的一种谐波源探测方法。功率方向法的基本原理是检测谐波有功的流向，认为产生谐波功率的一方为主谐波源或者说在公共耦合点对谐波干扰影响较大。

1.1 基本原理

功率方向法研究谐波功率的回路模型如图1所示。功率方向法的基本过程如下，在公共耦合点取电压VT 和is，瞬时有功功率为

由两相功率表同样可以得到

图1　有功功率方向法回路模型

应用基频滤波器滤掉工频分量，则谐波电压可以表示为

谐波电流为

把（3）~（6）代入（2）得到

p_h=v_Thuwisu=v_Thvwisv=直流分量 + 交流分量 （7）

直流分量可表示为如下形式

式中θ――同相电压与电流之间的夹角。

因而可得如下结论

•P_h < 0：则谐波功率流入谐波源，也就是说用户侧具有较大的谐波源；

•P_h > 0：则谐波功率流向系统，也就是说系统侧具有较大的谐波源。

1.2 应用分析

优点：此方法不需要求出系统侧的谐波阻抗Z_s以及用户侧的谐波阻抗Z_n，原理简单，能够在配电网中较容易和精确的找到主谐波源。

不足：TA，TV 以及功率表的测量误差对结果影响较大，基频滤波器滤掉工频电压分量是此方法的一个重要环节，若不能全部滤掉工频分量则结果就失去的可信性。

应用分析：从理论方面出发，在这种方法当中滤波器的应用会带来其它谐波成分的失真问题，因此该方法的结果带有误差，而此误差很难估计；另外，从实际应用的角度，该方法将谐波功率为正的方向定为谐波源的方向，长期以来人们都认为此方法条理清晰，理论分析正确，并且在实际系统中这种方法也作为一种工具使用了若干年。然而一些文献[4][5]中指出此方法在理论分析上不严格，它受到电压源相互之间夹角的影响，存在很大的不确定区，准确率只有50%，不适于谐波源探测应用。

2 诺顿、戴维南等值回路法

诺顿、戴维南等值回路法是通过测量系统配置变化前后公共耦合点(PCC点)电压和电流<