基于稳态测量的电力网络谐波阻抗的确定

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1、______________________________________________________________________________________www.paper.edu.cn基于稳态测量的电力网络谐波阻抗的确定李群湛王彦东刘学陈仕龙董志杰（西南交通大学电气工程学院，四川省成都市，610031）DeterminationofNetworkHarmonicImpedancesUsingSteady-StateMeasurementsLiQunzhanWangYandongLi

2、uXueChenShilongDongZhijie(SouthwestJiaotongUniversity)摘要：本文提出了一种电力系统谐波阻抗的测量方法，该方法通过对电力系统（自然或人为）扰动前、后的稳态量的测量确定系统谐波阻抗。并进行了仿真验证，展示了该方法的实际应用前景。关键次：谐波，谐波阻抗，仿真Abstract:Thispaperpresentsasimplemethodtodeterminenetworkharmonicimpedances.Themethodreliesonthepre-

3、andpost-disturbancesteady-statewaveformsrecordedfornaturally-occurringorartificially-introduceddisturbance.Simulationstudiesareusedtodemonstratetheusefulnessoftheproposedmethod.Potentialapplicationsofthemethodareillustrated.Keyword:Harmonics,HarmonicImp

4、edance,Simulation1介绍电力系统中，各种非线性负载的日益增加导致了大量谐波电流注入电网，在一些地区已[1]威胁到电网的安全运行和电气设备的寿命。非线性负荷通常是以谐波电流为特征，所以经[2]常选择电流来表述扩散极限，而不用电压来表述。然而，当考虑新负荷接入电网时，经常提出的问题是注入系统的谐波电流在负荷接入点处能形成多大的谐波电压，为了进行确切的换算，必须在负荷接入点处来测定系统的谐波阻抗。[2]现有的谐波阻抗的测量方法可分为两类：基于暂态的测量方法和基于稳态测量方法。基于暂态的测量方

5、法是将暂态扰动注入系统，通过测量由暂态扰动引起的电流和电压的暂态响应来确定系统的谐波阻抗。这种方法存在的问题是需要对暂态扰动和暂态响应进行高速数[3]据采集处理。基于稳态的测量方法依赖一外部的谐波源，该谐波源向系统注入谐波电流，通过谐波电流的变化确定系统的谐波阻抗。本文提出了一种基于稳态的谐波阻抗的测量方法，该方法通过记录系统（自然或人为的）扰动前后的稳态量确定系统的谐波阻抗。由于是对稳态量的测量，因此该方法用通用、低廉的电能质量测量装置就能实现。2测量方法2.1基本原理如图2.1中所示，电力系统由系

6、统1和系统2构成，系统2向系统1注入谐波电流I&，h系统1端口形成的谐波电压为U&，系统2中存在扰动，系统2中的扰动将影响注入系统1h的谐波电流。假设扰动过程中系统1的谐波阻抗是不变的，测量并记录扰动前后谐波电流和谐波电压I&、U&，则系统1的谐波阻抗可有下面公式确定：hh______________________________________________________________________________________中国科技论文在线www.paper.edu.cnU&−U&Z

7、&=h前h后（1）hI&−I&h前h后I&h系统1U&系统2h图2.1测量方法基本原理2.2对于三相电力系统谐波阻抗的测量在实际中，电力系统是三相的，而且不对称。进而言之，大多数情况下注入的谐波电流也远不是对称的，通过单相的测量就得不到系统正确的阻抗。因此，对于测量三相电力系统的谐波阻抗必须测量并必须记录所有相的扰动前、后的谐波电压，谐波电流。然后，将这些量分解成正序、负序和零序分量。则系统谐波阻抗为：U&s−U&sZ&s=h前h后（2）hI&s−I&sh前h后符号s为正序、负序和零序分量标志。谐波电

8、流变化∆I&s=I&s−I&s的大小影响测量的hh前h后∆I&sh(+)精度，当谐波电流变化非常小，不满足>1%时，得到结果的误差就不准确，式中∆I&∆I&(+)11为正序基波电流变化量。改变谐波电流的变化量，使其满足上不等式，可以得到系统的正序，负序谐波阻抗。对于三相对称的电力系统，系统的正序，负序谐波阻抗应该是相等的，然而，实际中的电力系统大多是不对称的，得出的结果往往不相等。在这种情况下，把谐波电流变化较大的结果作为较准确的结果，考虑是否可以取这两