[发明专利]基于广域监测的电网谐波源定位方法

说明书

一种基于广域监测的的电网谐波源的定位算法。将配网线路量测运用到谐波状态估计和谐波源定位之中，以广域监测系统采集到的电压电流等状态量为基础，根据加权最小二乘法提出了针对性的优化算法，并利用相量差值法实现电网谐波源的定位。基于广域测量系统的谐波源定位充分发挥了其广域低成本的特点，优化了运算过程，保证了估计精度，得到了全网络的谐波电压状态，在谐波源检测灵敏度和定位的准确性上也大大优于传统检测。对电网谐波源的分析处理具有重要意义。

技术领域

本发明涉及电网谐波源定位，具体是一种基于广域监测系统的电网谐波源的定位方法。

背景技术

谐波是电力系统的主要污染源，是电力系统的几大公害之一，配网作为电力系统中的最后一环，和用户相连的最后一环，直接与分布式电源或用户相连，与工业生产以及日常生活关系紧密，然而配网经常受到谐波的干扰，从而导致整个配网的供电质量和可靠性受到极大的影响。所以，实现配网谐波源的准确定位是维护电力系统稳定运行、保障电能质量的关键。

配网线路数量极多，分布极广，拓扑结构复杂，所处环境多样，容易受到各种因素的影响，因此配网中的谐波源检测存在污染源证据难以获取、传统电能监测装置工作有效性难以保证、检测数据不同步等各种问题。针对这些问题，为获取全景广域的线路运行参数，广域监测系统(Wide Area Measurement System，以下简称为WAMS)被广泛应用。WAMS由全球定位系统提供精准时标，获取高采样率、高精度的电流、电压以及频率信号，具有相量获取、同步采集以及数据实时处理的特性，可广泛用于全网运行监测控制，区域保护控制，故障诊断以及污染源定位等各个领域。

WAMS采用同步相角测量技术，将相量量测单元PMU布置在电网的关键监测点，实现对全网相量的同步采集。PMU通过GPS技术同步对时，将带有时标的信息发送至监控主站，调度人员根据同步信息实时监控电网的运行状态。WAMS系统被广泛应用于电力系统状态估计、电网暂态与稳态控制、继电保护与自动化控制、故障诊断与故障定位等多项高级运行分析之中。国外对于WAMS的研究开始于1990年前后，美国、西班牙等国家先后针对WAMS系统的同步量测、现场应用等方面进行了研究；我国对于WAMS系统的研究开始于2000年，研发重点关注相量量测装置的设计及使用。

WAMS由于其空间上广域、时间上同步的特点，可以对网络的谐波状态进行实时、有效的监控，因此在谐波状态估计中得到了广泛的应用。但在如今的研究中，由于相量测量装置的限制，WAMS多应用于主网之中。在配电网中，由于馈线短，线路潮流小，母线节点之间的相角差往往较小，配电网对于量测装置的测量精度要求要高得多；另外配网中节点众多，拓扑相对复杂，完成分布式布点的成本会增加。在配网谐波源检测工作中，测量相角的误差会随着谐波次数的增加而增加；而量测配置不足的情况下，状态估计的误差还会进一步增加，而增加量测数量则会造成成本的上升。因此基于传统PMU的广域监测在配电谐波源定位中将不再适用。

针对应用于配电网的广域监测装置，国内外在近几年出现了许多相关的研究。2013年美国加州大学伯克利分校首次提出了适用于配电网测量的微型PMU概念，也陆续有相关文献提到了轻型的广域测量系统及其检测装置轻型同步相量测量单元的概念，以及开发了具备电能质量检测手段的μPMU，用于大型用户、枢纽变电站主节点。但是如今文献中的研究内容多集中在装置本身的设计，对于其拓展应用，量测配置等方面相关应用的研究较少，如何将用于配网线路的同步量测装置应用于谐波分析之中，还需形成配套的理论体系与分析方法。