本發(fā)明屬于諧波責(zé)任區(qū)分
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法。
背景技術(shù)：
：近年來，太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等分布式電源直接接入配電網(wǎng)，給配電網(wǎng)帶來了新的諧波問題，使得配電網(wǎng)系統(tǒng)側(cè)的背景諧波電壓增大，而現(xiàn)有的諧波責(zé)任區(qū)分方法未考慮到背景諧波電壓，這會導(dǎo)致在進行諧波責(zé)任量化時存在較大誤差。大量的含電力電子器件的設(shè)備接入配電網(wǎng)，也使得供電電流發(fā)生畸變，諧波污染日趨嚴(yán)重。諧波電流使得配電網(wǎng)電能損耗大幅增加，電氣設(shè)備過熱而壽命縮短，甚至發(fā)生危險的諧振過電壓，嚴(yán)重影響供電的安全性、可靠性，已成為了配電網(wǎng)的一大公害。由于諧波用戶數(shù)量較多、類型復(fù)雜，而不同諧波用戶產(chǎn)生的諧波電流存在較強的耦合性，如何準(zhǔn)確區(qū)分電力公司及用戶的諧波責(zé)任，是當(dāng)前智能電網(wǎng)的一大研究熱點。現(xiàn)有的諧波責(zé)任區(qū)分方法主要分為三類。第一類是配電網(wǎng)公共連接點(pointofcommoncoupling,pcc)處的諧波責(zé)任區(qū)分，該類方法定性地分析系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)誰負(fù)主要諧波責(zé)任，而無法明確公共連接點兩側(cè)各自的諧波含量及諧波成分，尤其是在公共連接點兩側(cè)諧波貢獻率接近時，會掩蓋另一方的諧波責(zé)任，相關(guān)的研究方法包括諧波功率法、諧波阻抗法、負(fù)荷參數(shù)法。第二類是分布式多母線系統(tǒng)的諧波責(zé)任區(qū)分，即多公共連接點網(wǎng)絡(luò)，主要采用狀態(tài)估計理論來確定諧波源位于哪條母線系統(tǒng)中，計算時需準(zhǔn)確掌握網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、諧波阻抗以及系統(tǒng)的諧波成分，而實際應(yīng)用中很難獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。第三類是負(fù)荷阻抗法，該方法只能定性判斷用戶是否為諧波源，而無法確定用戶的諧波含量及諧波成分。每個pcc點接有多個用戶，根據(jù)我國“誰污染，誰治理”的諧波管理原則，諧波責(zé)任應(yīng)準(zhǔn)確定位到用戶，而不僅僅是只區(qū)分到系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)。因為pcc點諧波電流水平無法代表各用戶諧波的真實水平，這會導(dǎo)致電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清，當(dāng)發(fā)生電能質(zhì)量問題時，無法進行責(zé)任處罰。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，在發(fā)生電能質(zhì)量問題時，區(qū)分到系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)，可將諧波責(zé)任精確定位到各用戶，并準(zhǔn)確計算出各用戶諧波的含量及成分，公平的進行責(zé)任處罰，避免電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清的問題，便于推廣使用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：步驟一、采集配電網(wǎng)公共連接pcc點處電壓電流信號以及用戶饋線首端處的電流信號：采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)、b相電壓upb(t)、c相電壓upc(t)，采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電流ipa(t)、b相電流ipb(t)、c相電流ipc(t)，通過饋線電流互感器組分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流im.a(t)、im.b(t)、im.c(t)，其中，m和m均為正整數(shù)且m＝1,2，…，m；步驟二、獲取采集信號的諧波成分：采用傅里葉變換分別提取upa(t)、upb(t)和upc(t)的各個諧波分量的相量，得到和采用傅里葉變換分別提取ipa(t)、ipb(t)和ipc(t)的各個諧波分量的相量，得到和同時采用傅里葉變換分別提取im.a(t)、im.b(t)和im.c(t)的各個諧波分量的相量，得到和k為除基波外的諧波次數(shù)且k歸為集合nk；步驟三、計算配電網(wǎng)公共連接pcc點處各次諧波的集總功率和集總有功功率，過程如下：步驟301、根據(jù)公式計算pcc點x次諧波的集總功率sp.x，其中，x∈nk，為的共軛，為的共軛，為的共軛；步驟302、根據(jù)公式計算pcc點x次諧波的集總有功功率pp.x；步驟303、多次循環(huán)步驟301至步驟302，獲取集合nk內(nèi)各次諧波的集總功率和集總有功功率；步驟四、配電網(wǎng)公共連接pcc點處各次諧波的篩選分離：通過pp.x對各次諧波進行篩選分離，當(dāng)pp.x≥0時，x∈nd；當(dāng)pp.x<0時，其中，步驟五、獲取配電網(wǎng)公共連接pcc點處的集總等效電導(dǎo)和諧波等效電導(dǎo)，過程如下：步驟501、根據(jù)公式計算pcc點處的集總等效電導(dǎo)gp.e，||up.x||為pcc點的x次諧波的集總電壓有效值且upa.x為pcc點a相電壓的x次諧波相量的有效值，upb.x為pcc點b相電壓的x次諧波相量的有效值，upc.x為pcc點c相電壓的x次諧波相量的有效值；步驟502、根據(jù)公式計算pcc點的x次諧波等效電導(dǎo)gp.x，其中，x∈nd；步驟503、多次循環(huán)步驟502，獲取集合nd內(nèi)各次諧波的等效電導(dǎo)；步驟六、根據(jù)公式分別計算背景諧波a相電流背景諧波b相電流背景諧波c相電流步驟七、計算用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率，過程如下：步驟701、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總功率slm.y，其中，y∈nk，為的共軛，為的共軛，為的共軛；步驟702、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總有功功率步驟703、多次循環(huán)步驟701至步驟702，獲取集合nk內(nèi)每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率；步驟八、用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的篩選分離：通過對用戶側(cè)饋線首端處各次諧波進行篩選分離，當(dāng)時，y∈nl；當(dāng)時，其中，步驟九、根據(jù)公式分別計算第m個用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流b相諧波電流和c相諧波電流步驟十、諧波責(zé)任區(qū)分：根據(jù)公式分別計算電網(wǎng)側(cè)諧波責(zé)任zp和各用戶側(cè)諧波責(zé)任其中，is為三相背景諧波電流中任意一相背景諧波電流的有效值，im.v為第m個用戶側(cè)饋線首端三相諧波電流中任意一相諧波電流的有效值。上述的含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，其特征在于：步驟一中通過母線電壓互感器一采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)，通過母線電壓互感器二采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的b相電壓upb(t)，通過母線電壓互感器三采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的c相電壓upc(t)，通過母線電流互感器一采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電流ipa(t)，通過母線電流互感器二采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的b相電流ipb(t)，通過母線電流互感器三采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的c相電流ipc(t)。上述的含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，其特征在于：步驟一中饋線電流互感器組的數(shù)量為m個。上述的含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，其特征在于：還包括分布式電源和處理器，所述分布式電源設(shè)置在配電網(wǎng)母線上，所述處理器上連接有存儲器、通信模塊和顯示器，母線電壓互感器一的信號輸出端、母線電壓互感器二的信號輸出端、母線電壓互感器三的信號輸出端、母線電流互感器一的信號輸出端、母線電流互感器二的信號輸出端、母線電流互感器三的信號輸出端和饋線電流互感器組的信號輸出端均與處理器的信號輸入端相接。上述的含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，其特征在于：所述分布式電源通過變壓器與上級配電網(wǎng)連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的三相電壓和三相電流，同時通過饋線電流互感器組分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流，無需準(zhǔn)確掌握網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、諧波阻抗，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)簡單快捷，投入成本低，便于推廣使用。2、本發(fā)明通過對采集的信號進行傅里葉變換，分別提取各個諧波分量的相量，通過配電網(wǎng)公共連接pcc點處各次諧波的集總功率和集總有功功率明確公共連接點處的諧波含量及諧波成分，通過用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率明確公共連接點另一側(cè)的諧波含量及諧波成分，精確定位到各用戶，可靠穩(wěn)定，使用效果好。3、本發(fā)明方法步驟簡單，通過計算配電網(wǎng)公共連接pcc點處的集總等效電導(dǎo)和諧波等效電導(dǎo)，獲取背景諧波三相電流；通過用戶側(cè)饋線首端處各次諧波電流的累加獲取最終的用戶側(cè)饋線首端處三相諧波電流，統(tǒng)一通過電流值公平的進行責(zé)任處罰，避免電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清的問題，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。綜上所述，本發(fā)明可明確公共連接點兩側(cè)各自的諧波含量及諧波成分，無需準(zhǔn)確掌握網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、諧波阻抗，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)簡單快捷，在發(fā)生電能質(zhì)量問題時，區(qū)分到系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)，可將諧波責(zé)任精確定位到各用戶，并準(zhǔn)確計算出各用戶諧波的含量及成分，公平的進行責(zé)任處罰，避免電能質(zhì)量糾紛和諧波責(zé)任不清的問題，便于推廣使用。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。附圖說明圖1為本發(fā)明采用的配電接線圖。圖2為本發(fā)明的電路原理框圖。圖3為本發(fā)明諧波責(zé)任區(qū)分方法的方法流程框圖。圖4為本實施例pcc點的a相電壓波形圖。圖5為本實施例pcc點的a相電流波形圖。圖6為圖4的頻譜圖。圖7為圖5的頻譜圖。圖8為背景諧波電流波形圖。圖9為圖8的頻譜圖。圖10為本實施例配電網(wǎng)第1個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。圖11為本實施例配電網(wǎng)第2個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。圖12為本實施例配電網(wǎng)第3個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。圖13為本實施例配電網(wǎng)第4個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。圖14為本實施例配電網(wǎng)第5個用戶側(cè)饋線首端處a相觀測電流的頻譜圖。圖15為圖10的諧波電流波形圖。圖16為圖15的頻譜圖。圖17為圖12的諧波電流波形圖。圖18為圖17的頻譜圖。附圖標(biāo)記說明:1—上級配電網(wǎng)；2—分布式電源；3—母線電壓互感器一；4—母線電壓互感器二；5—母線電壓互感器三；6—母線電流互感器一；7—母線電流互感器二；8—母線電流互感器三；9—處理器；10—饋線電流互感器組；11—存儲器；12—通信模塊；13—顯示器。具體實施方式如圖1至圖3所示，本發(fā)明的含背景諧波電壓的諧波責(zé)任區(qū)分方法，包括以下步驟：步驟一、采集配電網(wǎng)公共連接pcc點處電壓電流信號以及用戶饋線首端處的電流信號：采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)、b相電壓upb(t)、c相電壓upc(t)，采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電流ipa(t)、b相電流ipb(t)、c相電流ipc(t)，通過饋線電流互感器組10分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流im.a(t)、im.b(t)、im.c(t)，其中，m和m均為正整數(shù)且m＝1,2，…，m；本實施例中，步驟一中通過母線電壓互感器一3采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電壓upa(t)，通過母線電壓互感器二4采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的b相電壓upb(t)，通過母線電壓互感器三5采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的c相電壓upc(t)，通過母線電流互感器一6采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的a相電流ipa(t)，通過母線電流互感器二7采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的b相電流ipb(t)，通過母線電流互感器三8采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的c相電流ipc(t)。本實施例中，步驟一中饋線電流互感器組10的數(shù)量為m個。本實施例中，還包括分布式電源2和處理器9，所述分布式電源2設(shè)置在配電網(wǎng)母線上，所述處理器9上連接有存儲器11、通信模塊12和顯示器13，母線電壓互感器一3的信號輸出端、母線電壓互感器二4的信號輸出端、母線電壓互感器三5的信號輸出端、母線電流互感器一6的信號輸出端、母線電流互感器二7的信號輸出端、母線電流互感器三8的信號輸出端和饋線電流互感器組10的信號輸出端均與處理器9的信號輸入端相接。本實施例中，所述分布式電源2通過變壓器與上級配電網(wǎng)1連接。需要說明的是，本實施例中，m取5，通過母線電壓互感器和母線電流互感器采集配電網(wǎng)公共連接pcc點的三相電壓和三相電流，同時通過饋線電流互感器組10分別采集配電網(wǎng)m個用戶側(cè)饋線首端處三相電流，無需準(zhǔn)確掌握網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、諧波阻抗，獲取相關(guān)數(shù)據(jù)簡單快捷，投入成本低，每個饋線電流互感器組10均包括饋線電流互感器一、饋線電流互感器二和饋線電流互感器三，分別采集用戶側(cè)饋線首端處a相電流、b相電流和c相電流。需要說明的是，配電網(wǎng)三相電壓、配電網(wǎng)三相電流和用戶側(cè)饋線首端處三相電流均三相平衡對稱，配電網(wǎng)三相電壓各相電壓幅值近似且相位相互之間相差相等，配電網(wǎng)三相電流各相電流幅值近似且相位相互之間相差相等，用戶側(cè)饋線首端處三相電流各相電流幅值近似且相位相互之間相差相等，本實施例中，以配電網(wǎng)a相電壓和a相電流，以及用戶側(cè)饋線首端處a相電流為例，如圖4所示，母線電壓互感器一3采集的pcc點的a相電壓送入處理器9，經(jīng)顯示器13顯示，如圖5所示，母線電流互感器一6采集的pcc點的a相電流送入處理器9，經(jīng)顯示器13顯示。步驟二、獲取采集信號的諧波成分：采用傅里葉變換分別提取upa(t)、upb(t)和upc(t)的各個諧波分量的相量，得到和采用傅里葉變換分別提取ipa(t)、ipb(t)和ipc(t)的各個諧波分量的相量，得到和同時采用傅里葉變換分別提取im.a(t)、im.b(t)和im.c(t)的各個諧波分量的相量，得到和k為除基波外的諧波次數(shù)且k歸為集合nk；需要說明的是，由于在pcc點處，各用戶諧波電流存在較強的耦合性，致使觀測到的諧波電流大小及成分并不代表各用戶發(fā)射的真實諧波水平，非諧波源用戶所在的饋線也能觀測到諧波，基波的頻率為50hz，諧波頻率為基波頻率整數(shù)倍，如圖6所示，對pcc點的a相電壓進行傅里葉變換，觀測到pcc點的a相電壓的除基波外的諧波次數(shù)分別為5,7,9,11。如圖7所示，對pcc點的a相電流進行傅里葉變換，觀測到pcc點的a相電流的除基波外的諧波次數(shù)分別為5,7,9,11。因此，本實施例中k取5,7,9,11，集合nk為{5,7,9,11}。步驟三、計算配電網(wǎng)公共連接pcc點處各次諧波的集總功率和集總有功功率，過程如下：步驟301、根據(jù)公式計算pcc點x次諧波的集總功率sp.x，其中，x∈nk，為的共軛，為的共軛，為的共軛；步驟302、根據(jù)公式計算pcc點x次諧波的集總有功功率pp.x；步驟303、多次循環(huán)步驟301至步驟302，獲取集合nk內(nèi)各次諧波的集總功率和集總有功功率；需要說明的是，由于pcc點測試的電壓和電流信號中含有5次、7次、9次和11次諧波，對pcc點諧波的集總有功功率進行計算得：步驟四、配電網(wǎng)公共連接pcc點處各次諧波的篩選分離：通過pp.x對各次諧波進行篩選分離，當(dāng)pp.x≥0時，x∈nd；當(dāng)pp.x<0時，其中，需要說明的是，本實施例中，對pcc點諧波的集總有功功率進行計算可知，pp.5≥0，表明5次諧波為背景諧波，因此，本實施例中x取5，集合nd為{5}。步驟五、獲取配電網(wǎng)公共連接pcc點處的集總等效電導(dǎo)和諧波等效電導(dǎo)，過程如下：步驟501、根據(jù)公式計算pcc點處的集總等效電導(dǎo)gp.e，||up.x||為pcc點的x次諧波的集總電壓有效值且upa.x為pcc點a相電壓的x次諧波相量的有效值，upb.x為pcc點b相電壓的x次諧波相量的有效值，upc.x為pcc點c相電壓的x次諧波相量的有效值；步驟502、根據(jù)公式計算pcc點的x次諧波等效電導(dǎo)gp.x，其中，x∈nd；步驟503、多次循環(huán)步驟502，獲取集合nd內(nèi)各次諧波的等效電導(dǎo)；需要說明的是，計算pcc點處的集總等效電導(dǎo)gp.e以及基波等效電導(dǎo)得：等效電導(dǎo)基波等效電導(dǎo)gp.xgp.e值/s0.04960.00670.0496步驟六、根據(jù)公式分別計算背景諧波a相電流背景諧波b相電流背景諧波c相電流需要說明的是，分布式電源2引入系統(tǒng)的是背景諧波電壓。如圖8和圖9所示，本發(fā)明計算得到的是分布式電源的背景諧波電流，該背景諧波電流是由背景諧波電壓產(chǎn)生，實現(xiàn)了將背景諧波電壓轉(zhuǎn)為諧波電流的目的。步驟七、計算用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率，過程如下：步驟701、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總功率其中，y∈nk，為的共軛，為的共軛，為的共軛；步驟702、根據(jù)公式計算第m個用戶側(cè)饋線首端處y次諧波的集總有功功率步驟703、多次循環(huán)步驟701至步驟702，獲取集合nk內(nèi)每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總功率和集總有功功率；需要說明的是，本實施例中，如圖10至圖14所示，采用快速傅里葉變換對各用戶側(cè)饋線首端處的電流信號進行頻譜分析，諧波電流在不同用戶間存在較強的耦合性，由于線路阻抗的影響，諧波電流會流向配電網(wǎng)的各條線路，致使用戶諧波責(zé)任無法準(zhǔn)確區(qū)分，對每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總有功功率進行計算得：步驟八、用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的篩選分離：通過對用戶側(cè)饋線首端處各次諧波進行篩選分離，當(dāng)時，y∈nl；當(dāng)時，其中，需要說明的是，本實施例中，對每個用戶側(cè)饋線首端處各次諧波的集總有功功率進行計算可知，第1個用戶饋線首端處的7次諧波的集總有功功率第3個用戶饋線首端處的9次諧波的集總有功功率第3個用戶饋線首端處的11次諧波的集總有功功率表明7次諧波、9次諧波、11次諧波是由用戶產(chǎn)生的，因此，本實施例中y取7、9、11，集合nl為{7,9,11}。步驟九、根據(jù)公式分別計算第m個用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流b相諧波電流和c相諧波電流需要說明的是，計算背景諧波a相電流以及用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流得：本實施例中，第1個用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流有效值i1.a.v＝9.7a，第3個用戶側(cè)饋線首端處a相諧波電流有效值步驟十、諧波責(zé)任區(qū)分：根據(jù)公式分別計算電網(wǎng)側(cè)諧波責(zé)任zp和各用戶側(cè)諧波責(zé)任其中，is為三相背景諧波電流中任意一相背景諧波電流的有效值，im.v為第m個用戶側(cè)饋線首端三相諧波電流中任意一相諧波電流的有效值。需要說明的是，如圖15和圖16所示，第1個用戶引入7次諧波電流，如圖17和圖18所示，第3個用戶引入9次諧波電流和11次諧波電流，在電流這同一基準(zhǔn)下，明確了供電公司、所有用戶的諧波責(zé)任，可推進電力市場化的“以質(zhì)定價和諧波獎懲性方案”的實施，為降低電能損耗和諧波治理提供了科學(xué)依據(jù)。本實施例中，電網(wǎng)側(cè)諧波責(zé)任第1個用戶諧波責(zé)任第3個用戶諧波責(zé)任定量計算出的配電網(wǎng)電網(wǎng)側(cè)及各用戶的諧波電流值，實現(xiàn)了含背景諧波電壓的諧波源定位及定量責(zé)任區(qū)分。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁12