谐波监测

微型智能电流传感器是一种非侵入式微型电流测量装置，具有小体积、高精度、宽量程、宽频响、自取能、自组网、低成本、即贴即用等特征，适用于电网数字化转型中发、输、配、变、用等环节海量部署，全面采集电网基础运行数据。微型智能电流传感器采用磁阻传感芯片（TMR芯片）作为核心测量元件，支持集成电流监测、故障录波、谐波监测、无线授时、空中升级等特色功能，已用于智能变电站、配电房及户外线路的电流负荷监测。目前已实现量产供货，在粤港澳大湾区、广西、贵州等地规模化推广应用近1.6万余套，有力支撑了能源数字化转型和新型电力系统建设。

近日，国网浙江省电力有限公司电力科学研究院电能质量监测人员在嘉兴等地给电网加装谐波监测仪器，监测高压有源滤波器投运后区域电网的谐波变化。高压有源滤波器装设于华能嘉兴2号海上风电场，投运后风电场并网线路5次谐波电流降低了90%以上，风电场及周边电网电能质量明显改善。这标志着我国已掌握面向海上风电电能质量治理的高压有源滤波技术。

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。

本项目属于电气工程学科，涉及变电站中信息建模、数据传输、集成和应用等关键技术，由国内科研、设计、制造、运行等单位联合参与攻关。 长期以来，变电站架构体系、信息采集处理方法及传输可靠性、运行组织模式及系统集成、协同应用研究相对较少，造成了信息整合度不够、系统互动性差的现状。 本项目开展的变电站共享建模与集成优化研究，旨在解决信息流高效集成、传统业务系统间交互不通畅问题，并在变电站通信网络仿真、多业务集成优化、主子站无缝信息交互等方面实现了创新与突破，并在行业内率先开展了基于IEC61850 Ed2.0的主子站无缝信息交互模式的研发与应用。 其主要内容及特点如下：1、首次提出了IEC61850 Ed2.0标准体系下变电站IED通用建模方法，建立了自动化IED全景模型，实现了基于SCL与CIM模型无损转换的主子站模型共享；2、实现了基于OPNET的变电站通信网络仿真中实体设备、报文帧格式以及报文传输模式建模，可对不同的智能变电站通信组网策略进行性能评价；3、实现了IEC61850 Ed2.0标准体系下的变电站自动化业务功能建模，并对关联业务进行了集成优化，开发了具备基波、间谐波、谐波监测功能的新型同步相量测量装置；4、首次研究并提出了适应国内工程需求的基于IEC61850 Ed2.0变电站稳态、动态数据出站通信方法，建立了调度主站与变电站模数一体的新型信息交互模式；5、研制了符合IEC 61850Ed2.0标准的自动化成套设备、新型同步相量测量装置、SCD与CIM无损转换工具等通过德国莱茵TUV、中国电科院等第三方机构检测。 本项目形成了技术标准13项（国标2项、行标7项、企标4项），发表论文21篇、授权专利28项、获得软件著作权15项。成果已大规模应用于南网各电压等级厂站，验证了成果的先进性和实效性。项目经济、社会效益显著，其中变电站自动化设备规范建模、深度模型共享及面向功能的集成优化等相关成果已纳入国行标，将在行业推广应用。 项目通过了中电联组织的鉴定，中国科学院程时杰院士、武汉大学董旭柱教授、华北电力设计院张道农等知名专家一致认为，项目在理论研究、方法创新、技术实现及工程实践上取得了重要的创新性成果，具有良好的推广价值，达到了国际领先水平。