间谐波

一、泛在电力物联网 二、谐波间谐波危害 三、谐波检测新方法 四、后续研究展望

并网光伏系统间谐波产生机理及抑制策略

现代电力系统表现出含高比例可再生能源和高比例电力电子设备“双”特，电力系统中不同频率的谐、间谐波与工频量相互，将可能导致宽频振荡，威胁电力系统安全稳定运。针对无法在三相不平衡状态下实现宽频振荡准确检测的问，提出了基于（现场可编程门阵）和正序瞬时功率算法的宽频振荡检测技。利用三相正序瞬时功率能滤除三相不平衡分量的原理，确保宽频振荡的检测结果不受三相不平衡的影响。利并行计算的特，大幅提升了宽频振荡检测算法的性。测试结果表，该技术能够在发生宽频振荡时准确检测出振荡分，解决了现有技术存在误判和并行计算能力不足的问题。

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。

本文首先讲述了间谐波在线监测装置的研制，介绍了装置的硬/软件设计流程、所采用的间谐波检测算法的性能及优点、装置的校验方法及实验结果。接着，分析了国内外3种重要的间谐波限值标准：国际电工委员会标准IEC61000-3-6、英国G5/4标准以及中国国家标准GB/T243372009，指出这3种标准在间谐波限值规定方面的差异；并提出了“间谐波特征记录”这一新概念，指出这一概念与3种标准均兼容并且在间谐波限值评估方面有独特而重要的应用价值。然后，详细分析了对河南三门峡地区电网内的3种典型间谐波源（灵宝背靠背换流站、110kV电气化铁路和硅铁厂电弧炉）进行间谐波在线监测所获得的结果；指出由于三个监测点所带的间谐波源负荷不同，所监测到的间谐波成分也各有特点。根据监测结果，对中国国家标准GB/T243372009规定的间谐波检测算法和频率段划分方法进行了分析讨论并提出了商榷性的意见；并且建议，我国的间谐波标准应该按四个频率段的划分来取不同的间谐波限值。

针对EWT（经验小波变换）分解谐波信号时存在的对噪声敏感和过分解问题，提出了一种基于自适应小波和改进EWT的谐波与间谐波检测方法。首先，为了改善传统小波阈值函数效果，提出了一种自适应无参阈值函数；然后，通过EWT分析信号的频谱，得到一系列滤波组对信号进行分量分解；最后，引入DTW（动态时间规整）对过分解信号进行重构，得到最终的分量并辨识其频率和幅值。仿真结果表明，所提算法有效抑制了谐波中存在的噪声，并改善了EWT的过分解问题。通过与EMD（经验模态分解）和PSO-VMD（基于粒子群优化的变分模态分解）进行对比，验证了所提方法在分离谐波和间谐波检测方面的优越性。