谐波电压

HL系列智能电力电容补偿装置是0.4KV、50Hz低压配电高效节能、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。它由智能测控单元，投切开关电路，线路保护单元，两台（△型或一台(Y型低压电力电容器构成HL系列智能电力电容补偿装置采用定制段式LCD液晶显示器，可实时显示三相母线电压、三相母线电流、三相功率因数、频率、电容器路数及投切状态、有功功率、无功功率、谐波电压总畸变率，电容器的温度。

针对目前电力系统谐波发射水平难以直接测量的问题，提出了一种基于改进秃鹰算法(improved bald eagle search, IBES)优化极限学习机(extreme learning machine, ELM)的谐波发射水平估计方法。首先，在传统秃鹰搜索算法中引入Tent混沌映射和柯西变异算子，利用IBES算法对ELM模型的输入权重和阈值进行寻优。其次，输入公共连接点(point of common coupling, PCC)处谐波电压和谐波电流，代入IBES-ELM模型，估计用户侧和系统侧谐波发射水平。最后进行仿真和工程实例分析，并与其他算法的估计结果进行对比。结果表明，所提IBES-ELM方法估计精度优于长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)、卷积神经网络(convolution neural network, CNN)、反向传播神经网络(back propagation neural network, BP)和CNN-LSTM算法模型，验证了该方法的有效性和稳定性。

为了降低电压、电流信号中奇异值对回归结果的影响，准确划分系统及用户各自的谐波责任，提出一种基于PLS（偏最小二乘法）等价权回归的系统谐波阻抗计算方法。利用公共连接点的谐波电压和谐波电流数据，得到含有待求量信息的回归方程，用PLS求解回归系数，回归系数对应系统侧谐波阻抗及谐波电压。将回归系数作为等价权迭代初值，再依据等价权迭代计算结果，最终推导出用户谐波发射水平。该方法克服了以最小二乘解作为迭代初值计算方法的缺点，提高了用户谐波发射水平计算精度，通过算例仿真分析验证了所提方法的准确性。

针对电网中大量谐波监测数据因缺乏相位信息难以实现电网谐振监测的技术难题，提出了一套计及主导系数、相关系数及敏感度指标的电网谐振源辨识方法。首先，基于多谐波源谐振分析模型，分析了谐振状态下谐波参数的相关特性与回归特征，提出了计及主导系数的强主导谐振状态判别方法。其次，论证了强主导谐振状态下的谐波阻抗特征及数据特征，构建了融合机理模型和谐振数据特征的电网谐振状态及谐振源辨识方法。最后，基于建模仿真和工程案例验证，在背景谐波对母线谐波电压贡献率小于20%的工况下，敏感谐振支路和敏感谐波源的耦合谐波阻抗测量偏差小于2%，所提方法能够准确辨识谐振状态及谐振源。

在背景谐波阻抗变化和背景谐波电压波动的情况下，传统谐波责任划分方法难以适用于现有的统计型谐波监测数据，提出一种背景谐波变化下基于监测数据的多谐波责任划分方法。首先，构建谐波监测数据区间样本集，并建立背景谐波变化下的多谐波源区间谐波责任划分数学模型；其次，利用基于密度的聚类算法（DBSCAN）将采集到的统计型谐波数据集以簇为评价周期进行场景划分，并采用滑窗动态相关性分析方法筛选出满足线性关系阈值要求的数据；最后，利用基于参数化回归算法（PM）的区间线性进行方程参数计算并获取最佳样本划分方案，在构造的区间谐波责任划分基础上计算中长期时间范畴的谐波责任。利用实际电网中的谐波监测数据对所提方法进行验证，验证了该方法能利用现有的统计型谐波监测数据在背景谐波变化的情况下对每个谐波源进行合理时间尺度的谐波责任划分，可为实际电力系统运行过程中的多谐波责任划分提供一种新的思路。

10MW海上风电样机变流器采用3300V电压等级，三电平拓扑结构，该款变流器在设计上充分利用了双柜并联的特点，实际功率达到13MW，可以配套10MW～13MW功率等级的风力发电机组。该产品电气主回路核心部件采用国产品牌，其中功率模组选择IGCT，采用中压变流器行业成熟的、可靠性高的NPC拓扑，具有很强的过流能力。变流器控制系统选用的CPU器件、存储器件、通信器等所有元器件，以及软件编译环境、库函数、嵌入式操作系统等软件均为国产自主品牌。技术上采用先进的智能控制算法，具有友好的电网适应性和优良的电机控制能力。该产品耐受电网谐波电压Uthd≦10%，入网谐波电流Ithd≦5%，耐受电网电压不平衡度短时≦8%/长时≦5%，效率大于98%。该变流器已通过中国鉴衡第三方型式认证，获得在新能源行业风电变流器批量应用的准入资格，适用于10MW～13MW级海上风电机组。

针对干式空心电抗器匝间短路早期故障特征不明显、电力系统中谐波含量波动影响诊断准确率等问题，提出了考虑谐波电压影响的干式空心电抗器匝间短路故障特征分析与诊断方法。针对电抗器正常运行、早期匝间电弧性短路、中后期匝间金属熔接性短路等3种工况，通过分析串/并联电抗器故障工况运行特性，分别确定串/并联电抗器匝间短路早期故障特征量。建立考虑谐波电压的电抗器匝间短路故障仿真模型，分析多工况下串/并联电抗器电气特征量的变化规律，提出基于电流谐波比的串联电抗器匝间短路故障诊断方法，及基于有功功率比的并联电抗器匝间短路故障诊断方法。搭建串/并电抗器匝间故障试验平台，通过试验验证了所提方法的正确性和有效性。

逆变工况下，半桥子模块下部绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)(简称T2管)损耗占比较大，减小其损耗有利于提升设备运行可靠性。同时，抑制电容电压纹波有利于减小电容需求及提高功率密度。然而，现有优化控制策略未关注损耗分布优化及电容电压纹波间的矛盾，难以兼顾设备运行可靠性及功率密度。为此，文中提出兼顾减小T2管损耗及抑制电容电压纹波的综合优化方法。首先，通过分析电荷量对器件损耗及电容电压纹波的影响路径，阐述减小T2管的通态损耗与抑制电容电压纹波间的内在矛盾。接着，通过引入罚函数，建立计及T2管损耗及电容电压纹波的综合目标函数。然后，以主动旁路策略为例，通过分析二倍频环流与三次谐波电压注入对T2管损耗和电容电压纹波的影响规律，提出基于二倍频环流及三次谐波电压注入的综合优化方法。最后，在MATLAB/Simulink及PLECS中搭建仿真模型进行验证。仿真结果表明：该综合优化方法兼顾了T2管损耗与电容电压纹波优化，一定程度上增加了设备可靠性与设备的功率密度。

为了降低电压、电流信号中奇异值对回归结果的影响，准确划分系统及用户各自的谐波责任，提出一种基于PLS（偏最小二乘法）等价权回归的系统谐波阻抗计算方法。利用公共连接点的谐波电压和谐波电流数据，得到含有待求量信息的回归方程，用PLS求解回归系数，回归系数对应系统侧谐波阻抗及谐波电压。将回归系数作为等价权迭代初值，再依据等价权迭代计算结果，最终推导出用户谐波发射水平。该方法克服了以最小二乘解作为迭代初值计算方法的缺点，提高了用户谐波发射水平计算精度，通过算例仿真分析验证了所提方法的准确性。