谐波背景下电能计量系统的计量误差分析

随着科学技术的发展以及社会进步,我国的社会生产、生活对于电力资源的需求量进一步提升,而我国的电能计量系统也得到了升级。但事实上,随着电能负荷量、容量的不断上升,我国的电网在运行过程中出现了不同程度的谐波状况,并对电力系统造成了不利影响,降低了系统的稳定性、安全性。本文基于此,分析探讨在谐波的背景之下,电能计量系统出误差的原因,并就相关问题的出现进行论述,希望由此实现我国电力事业的可持续发展。

谐波背景下关于电能计量系统计量误差的分析

电能计量系统主要由电流互感器、电能表以及电压互感器所构成,在谐波背景下,电能计量系统组成部分的工作状态将出现一 定程度的改变,导致电能计量系统出现计量误差问题,影响电力企业与用户的经济利益。因此,为提高电能计量系统的计量精度,本文对 谐波背景下电能计量系统的计量误差问题进行简要分析,探讨谐波背景下电能计量系统计量模式的改进策略。

抑制电网背景谐波的变流器导纳重塑方法

电网电压中的背景谐波作用在并网变流器上产生谐波电流,而并网变流器的频率耦合特性还会映射出新的谐波电流成分。为抑制电网背景谐波对并网电流的影响,文中提出改善并网电流质量的导纳重塑方法。首先,为了消除变流器的频率耦合特性,减少并网电流谐波成分,构造出内、外环导纳重塑因子的一般形式,将并网变流器重塑为dq坐标系下的对称系统;然后,从减少谐波含量出发,对导纳重塑因子进行合适选择,通过降低变流器导纳值来改善并网电流质量,实现消除变流器频率耦合特性的同时抑制电网背景谐波的目的;此外,变流器序导纳模值减小,使得其与电网阻抗构成的回路比曲线更难在幅相平面包围(-1,0)点,有益于并网系统的稳定。仿真和实验均验证了所提导纳重塑方法的可行性和有效性。

弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法

弱电网下多逆变器并网系统的谐振问题一直广受关注,当计及背景谐波时,逆变器的电网电压前馈环节引入正反馈通路,将进一步恶化系统的电能质量。鉴于此,提出了一种弱电网下计及背景谐波的多并网逆变器阻抗重塑谐振抑制方法。通过对逆变器的控制环节进行导纳划分,建立基于三分解导纳的多逆变器并网等效模型,并利用模态分析法得到逆变器数量和电网侧阻抗变化时系统的谐振特性。计及电网电压前馈和电容电流反馈环节,对加权电流控制进行改进,并通过公共耦合点并联虚拟导纳对逆变器进行阻抗重塑,以实现对弱电网下系统谐振的抑制。仿真结果表明,所提方法既能极大地减小背景谐波对逆变器输出电流的影响,又能有效地抑制弱电网下多逆变器并网系统的谐振。

考虑背景波动与量测数据相位缺失的系统侧谐波阻抗估计方法

现有系统侧谐波阻抗估计方法通常基于公共连接点处谐波电压、电流的相量数据进行求解,在谐波电压、电流两者各自的相位信息发生缺失时难以估算。针对这一问题,提出一种基于相关性校验与Tukey稳健回归相结合的系统侧谐波阻抗求解方法,该方法仅需谐波电压、电流幅值及两者相位差数据。分析谐波数据的相关性,根据皮尔逊系数剔除波动数据段以保证系统侧谐波阻抗的求解免受背景波动的影响。基于Tukey稳健回归法在弱化谐波数据相位缺失所导致的潜在异常波动点的同时回归求解系统侧谐波阻抗值,所提方法可以有效弱化背景谐波电压波动与数据相位缺失的影响,进一步提高了估计精度。通过仿真分析和实际数据计算验证,证明了所提方法的有效性和正确性,为相位缺失场景的谐波阻抗求解问题提供了一条新途径。

背景谐波对±800kV特高压直流换流站交流滤波器设计影响分析

随着特高压直流输电工程的不断发展,换流站设计方案也趋于典型化,然而电力电子设备在高压电力系统中的广泛应用,使得电网谐波问题愈发严重,也为工程方案设计带了新的影响。结合白鹤滩-浙江直流项目设计经验,针对背景谐波超限对交流滤波器参数设计的影响,分析对比了不同背景谐波设计输入对设备参数、结构外形的影响,进一步给出了对滤波器小组围栏尺寸的影响,为后续工程提供值得借鉴的经验。

考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分

提出了一种考虑背景谐波电压变化的多谐波源谐波责任划分方法。首先,利用主导波动量法估算出系统侧谐波阻抗,然后根据背景谐波电压的波动情况,采用均值漂移算法对背景谐波电压数据进行聚类处理,按照电压值分为不同的数据段。最后,利用偏最小二乘法计算各个数据段谐波责任,加权求和得到关注时间段的谐波责任。为验证方法的有效性,分别在实验电路和IEEE 13节点测试系统上进行仿真分析,结果表明,所提方法提高了谐波责任划分的准确度,能有效克服背景谐波电压变化对责任划分的影响。

抑制电网背景谐波影响的并网逆变器控制策略

LCL型并网逆变器对高频谐波的衰减效果显著,但对电网背景谐波的抑制能力有限。提高系统环路增益可减小背景谐波的影响,但环路增益受系统稳定性影响,不可能无限增大。为有效抑制背景谐波的影响,推导LCL型并网逆变器所需要前馈电网电压的函数,并将其加入到原控制系统中,经过适当变换,提出一种基于网侧电感电压微分量和并网电流反馈的双闭环控制策略,其内环采用网侧电感电压微分量取代电容电流以阻尼谐振。该控制策略可有效抑制背景谐波对并网电流的影响,并且不需要检测电容电流。最后设计一台6 kW的原理样机,验证所提出的控制策略的正确性。

谐波背景下电能计量的误差分析及改进

分析了谐波对有功功率计量的影响,明确了含背景谐波情况下,非线性负载的有功功率计量不能简单地以代数和方式进行总有功功率计算;为了进一步提高总有功功率计算的准确性,提出了关于有功功率计量误差和调节系数的计算方式;其中,调节系数的计算基于电流、电压的畸变率,并且考虑了有效功率因数和基波功率因数两者不同带来的影响。该改进方式可以较合理地反映出非线性负载对谐波功率的吸收与输出,能够在一定程度上准确计量用户总有功功率。

考虑背景谐波波动的谐波责任划分方法

充分考虑背景谐波波动对谐波责任划分的影响,提出用主导波动量法和分位数回归法相结合的方法来进行谐波责任划分。采用主导波动量法筛选用户主导的波动量样本准确地估计背景谐波阻抗,消除背景谐波波动带来的影响。然后将谐波责任划分问题转化为回归方程截距的求取问题,在此基础上,采用分位数回归法实现了背景谐波波动情况下谐波责任的准确划分。所提方法稳健性强,并充分利用了背景谐波电流的波动规律。在IEEE 13节点系统中进行仿真分析,结果验证了所提方法在背景谐波波动的工况下具有准确性高和适应性强的优点。

基于电网电压全前馈的电网背景谐波抑制研究

弱电网的特征之一是严重的背景谐波,导致并网电流出现明显的畸变。以LCL型并网逆变器为研究对象,提出一种电网电压全前馈控制,可以有效抑制电网电压背景谐波对并网电流的影响从而提高并网电能质量。首先,分析电网电压对并网电流的影响机理,从而在电流控制环路中引入一个正的电网电压反馈来抵消电网电压对并网电流的影响。通过控制框图等效变换,推导出消除背景谐波影响所需的电网电压全前馈函数。其次,通过全前馈函数的深入分析,得出根据电网电压含有谐波频次的不同,对全前馈函数进行优化设计的方法。在保证前馈控制效果的同时,简化控制算法。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。

基于无源阻尼改进的并网逆变器电压背景谐波抑制策略

针对LCL型三阶滤波结构的并网逆变器运行时易发生谐振,且当电网电压存在背景谐波的情况下易受畸变电压影响的问题,从无源阻尼方式入手分析了电网电压背景谐波对逆变器工作性能及并网电流波形质量的影响,推导了LCL型并网逆变器抑制电网电压背景谐波的前馈电压函数,在此基础上将原系统的无源电阻虚拟化,解决了无源阻尼的损耗和散热问题,进而实现系统稳定运行的有源阻尼的谐振抑制方法,通过对单相无变压器Heric结构并网逆变器的仿真实验研究,验证了理论分析的正确性。

考虑阻性有源滤波器等效输出阻抗的背景谐波抑制方案优化

在研究阻性有源滤波器(resistive active power filter,R-APF)背景谐波抑制时,发现实际谐波抑制效果弱于理论分析,其原因在于传统R-APF谐波抑制方案,没有考虑R-APF等效输出阻抗对抑制系统背景谐波的影响。为此,提出两种谐波抑制优化方案:考虑R-APF等效输出阻抗的影响,重新整定R-APF的虚拟导纳;选择多重比例谐振控制器增强特定谐波频率处R-APF等效输出阻抗,减弱其对谐波抑制效果的影响。通过仿真和实验验证,所提方案都能更有效的抑制系统背景谐波。

电网背景谐波电压测量与研究

背景谐波电压是谐波研究中的一个重要特征参数,其一方面来自上级电网谐波电压的渗透,另一方面来自本级电网其他谐波源的影响。背景谐波电压不仅与电网中谐波源强弱、网压变化有关,而且与电网容量、结构有关。由于其直接决定电网承受畸变负荷的能力,所以有必要对各种电网的背景谐波状况作全面了解和测量。本文提出一种根据用户谐波特征进行背景谐波电压测量的方法,并对一些小电网背景谐波电压放大现象进行初步分析。

基于双阻性有源滤波器的背景谐波抑制策略

电力系统中线路电感与电容之间的谐振使得电力系统背景谐波电压放大,严重影响电能质量。针对传统技术中在传输线终端安装与其特征阻抗匹配的阻性有源滤波器(RAPF)只能抑制谐波放大、不能有效衰减谐波的问题,提出新的基于双RAPF的谐波抑制方案,即在传输线终端安装与其特征阻抗匹配的RAPF1,在距离传输线始端主要谐波1/4波长的位置设置电导增益可变的RAPF2。该方案对由上级电网渗透的谐波电压和本级电网的谐波电流引起的电压畸变均有很好的抑制效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和该策略的有效性。

牵引供电系统背景谐波概率模型及其应用

牵引负荷产生的谐波对牵引供电系统和电网的电压、电流波形畸变都会产生较大的影响,准确评估和模拟牵引系统的背景谐波是研究电力系统本身和牵引负荷谐波问题的关键。基于大量实测数据,采用概率统计方法分析牵引变电所进线处全天背景谐波电压的分布规律,并利用Weibull函数对该分布规律进行拟合,建立牵引变电所进线处24h的背景谐波电压模型,该模型能准确描述背景谐波电压的变化规律。结合该背景谐波模型,提出一种基于Monte Carlo法的牵引负荷谐波责任评估方法,并在算例中计算某高速铁路牵引变电所列车取流时牵引负荷对公共耦合端处的谐波责任,计算结果表明,公共耦合端的低次谐波电压主要受背景谐波电压的影响。

背景谐波电压对混合型有源滤波器的影响及对策

结合已有的工程经验,分别从整个混合滤波系统和有源部分的电压型逆变装置2个层面开展谐波电压对并联混合型有源滤波器影响的分析,得出谐波电压可能导致系统谐振以及直流侧电压抬升的结论。在此基础上,提出在开始设计混合滤波系统参数时就考虑相关参数的配合以避免与系统发生谐振并尽可能降低有源部分谐波分压,同时对直流侧电压采取合适的控制策略或设置有效的泄放回路以防止其飙升等方法来有效消除谐波电压对装置性能的影响,最后通过仿真实验进行了验证。

华东电网500kV系统背景谐波研究

根据华东 50 0 k V电网中几个具有代表性的变电站连续2 4 h谐波测量数据 ,统计分析了谐波的变化趋势 ,归纳出谐波的基本特征 ,并从谐波源及 50 0 k V电网结构分析了产生该谐波特征的基本原因。根据统计分析 ,进行了谐波仿真计算 ,其结果与实测统计结果基本一致。提出了降低华东 50 0 k

背景谐波电压环境下的负载谐波电流检测方法

针对现有谐波电流检测方法未考虑公共连接点处谐波电流的耦合现象而导致谐波治理效果不理想的问题,提出了一种有效解决该问题的负载谐波电流检测方法。在分析现有检测方法不足的基础上,借鉴德国DIN40110-2标准分解电流的思想,以谐波电压为基准,依据等效前后负载消耗有功功率不变的原则,定义了谐波等效电导、集总谐波电压和集总谐波有功功率。利用希尔伯特变换对谐波电压进行移相。进而定义了集总谐波无功功率和谐波等效电纳,分解出由背景谐波电压产生的谐波电流。据此,可检测出负载谐波电流,实现背景谐波电压环境下对负载谐波电流的补偿。仿真分析及实测数据验证结果表明:采用所提方法对检测到的谐波电流进行补偿,可有效提高公共连接点的谐波治理效果。

一种用于背景谐波预估的电网等值方法研究

直流输电工程交流滤波器参数设计时需要对换流站落点区域进行外网等值,通过建立正确的等值网络进行谐波潮流计算,以得到换流站网侧的背景谐波电压。针对网络结构复杂的系统采用何种方法进行外网等值这一问题,通过研究互阻抗支路对电压畸变率的影响规律,对等值阻抗进行简化处理,提出一种适用于背景谐波预估的电网等值方法。该方法简单方便、易于实现,有效解决了时域仿真时互阻抗支路较多、等值点接线复杂,并且可能出现负电阻引起仿真异常的问题,并以实际算例验证了该方法的有效性,具有重要的工程参考价值。