母線電壓諧波責(zé)任定量劃分模型主要分為兩類：①為劃分單個(gè)公共連接點(diǎn)處某個(gè)受關(guān)注諧波源以及電網(wǎng)側(cè)諧波責(zé)任的單點(diǎn)等值模型；②為劃分多個(gè)諧波源在遠(yuǎn)端特定母線處產(chǎn)生的諧波污染責(zé)任的多點(diǎn)等值模型。
首先，從理論上對(duì)兩類諧波電壓責(zé)任劃分模型的特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合進(jìn)行詳細(xì)的分析比較；其次，通過對(duì)IEEE 14節(jié)點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)進(jìn)行仿真算例驗(yàn)證。
仿真結(jié)果表明，單點(diǎn)等值模型適合劃分系統(tǒng)背景諧波電壓波動(dòng)較小情況下的諧波污染責(zé)任。而當(dāng)系統(tǒng)中所有主要諧波源情況已知時(shí)，多點(diǎn)等值模型可以避免單點(diǎn)等值模型因背景諧波電壓劇烈波動(dòng)帶來的諧波阻抗估計(jì)誤差偏大的缺點(diǎn)，進(jìn)而更準(zhǔn)確地劃分每個(gè)諧波源在關(guān)注母線處產(chǎn)生的諧波電壓責(zé)任。
目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)電力系統(tǒng)諧波責(zé)任方面的研究，基本上都是圍繞諧波發(fā)射水平、諧波電流責(zé)任以及諧波電壓責(zé)任這3個(gè)衡量指標(biāo)進(jìn)行，并且都是基于公共連接點(diǎn)處采樣的諧波電流和諧波電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行諧波責(zé)任劃分。這些衡量指標(biāo)并沒有嚴(yán)格的優(yōu)劣之分，不同的情況和側(cè)重點(diǎn)可以選擇不同的指標(biāo)。
其中，諧波電壓責(zé)任作為衡量諧波源污染程度最常用的方法，主要是因?yàn)殡妷嘿|(zhì)量是體現(xiàn)電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要方面，不管是用戶還是供電方，更關(guān)注的都是合格的電壓，因此，在工程實(shí)際中，通常用諧波電壓參數(shù)量化諧波污染責(zé)任。
根據(jù)系統(tǒng)中諧波源具體位置以及數(shù)量等情況，可以將諧波電壓責(zé)任劃分模型分為兩大類：
①在所有主要諧波源的位置、數(shù)量未知情況下，單個(gè)公共連接點(diǎn)處某個(gè)已知的受關(guān)注諧波源和系統(tǒng)側(cè)其余未知諧波源之間的諧波電壓責(zé)任劃分，在這里稱為單點(diǎn)等值模型。這類模型將未知的非關(guān)注諧波源等效為系統(tǒng)側(cè)諧波源，其產(chǎn)生的諧波電壓稱為系統(tǒng)背景諧波電壓，此類模型主要用來確定用戶側(cè)和系統(tǒng)側(cè)哪一方對(duì)諧波電壓污染占主導(dǎo)作用；
②系統(tǒng)中主要諧波源已知情況下，多個(gè)已知的主要諧波源在某條或者某幾條受關(guān)注的母線處產(chǎn)生的諧波電壓責(zé)任劃分，在這里稱為多點(diǎn)等值模型。這類模型可以對(duì)所有受關(guān)注的主要諧波源在特定母線處的諧波責(zé)任進(jìn)行準(zhǔn)確區(qū)分。
不論是單點(diǎn)等值還是多點(diǎn)等值模型劃分母線電壓諧波責(zé)任，其核心都是估計(jì)系統(tǒng)等效諧波阻抗。但是兩類模型在估計(jì)系統(tǒng)等效諧波阻抗時(shí)需要考慮的問題又各有不同。對(duì)于單點(diǎn)等值模型，由于只掌握單個(gè)公共連接點(diǎn)處某個(gè)已知的諧波源負(fù)荷情況，系統(tǒng)中其余主要諧波源情況未知，這導(dǎo)致系統(tǒng)背景諧波電壓大小以及波動(dòng)情況無從得知，因此在估計(jì)系統(tǒng)諧波阻抗時(shí)，需要考慮背景諧波的存在，這可能會(huì)影響系統(tǒng)諧波阻抗的估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
此外，系統(tǒng)背景諧波不易被估計(jì)準(zhǔn)確，這又導(dǎo)致了在劃分諧波電壓責(zé)任時(shí)，誤差進(jìn)一步增大。為了解決背景諧波波動(dòng)影響系統(tǒng)諧波阻抗估計(jì)準(zhǔn)確度的問題，文獻(xiàn)[14]提出了不同的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，利用篩選后的數(shù)據(jù)計(jì)算諧波阻抗，但是仍然不能避免線性回歸模型本身的系統(tǒng)性誤差。
文獻(xiàn)[15]的作者提出了鄰域多點(diǎn)測(cè)量的方法，將波動(dòng)的背景諧波電壓劃分為不變和可變的2部分，從而降低背景諧波電壓的波動(dòng)性對(duì)系統(tǒng)諧波阻抗估計(jì)結(jié)果的影響。工程上通常用波動(dòng)量法估計(jì)系統(tǒng)諧波阻抗，但是它是基于用戶側(cè)諧波波動(dòng)占主導(dǎo)的情況，雖然有方法對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，如主導(dǎo)波動(dòng)量法[16]、阻抗歸一化方法[17]，但是這些方法仍然是為了迎合波動(dòng)量法，因此存在一定的局限性。
對(duì)于第2類多諧波源在遠(yuǎn)端特定母線處產(chǎn)生的諧波污染責(zé)任定量劃分的多點(diǎn)等值模型，是建立在系統(tǒng)中所有主要諧波源已知的前提下，目前有多種諧波源識(shí)別與定位方法[18]。多點(diǎn)等值模型考慮到了系統(tǒng)中所有主要諧波源，相比僅區(qū)分系統(tǒng)和用戶2側(cè)的諧波責(zé)任單點(diǎn)等值模型，可以不用考慮背景諧波電壓波動(dòng)的情況，這很好地彌補(bǔ)了單點(diǎn)等值模型的不足。
但是，該模型需要對(duì)多個(gè)諧波源負(fù)荷產(chǎn)生的諧波電流及其所在母線諧波電壓進(jìn)行采集，此時(shí)需要考慮到采集的諧波電流之間可能會(huì)存在較強(qiáng)的相關(guān)性以及數(shù)據(jù)異常等問題，導(dǎo)致傳統(tǒng)最小二乘多元回歸方法估計(jì)的系統(tǒng)諧波阻抗誤差會(huì)明顯增大。雖然目前有多種多元穩(wěn)健回歸方法解決了異常數(shù)據(jù)點(diǎn)帶來的問題，但是仍然無法很好地解決數(shù)據(jù)存在較強(qiáng)線性相關(guān)性時(shí)系統(tǒng)諧波阻抗估計(jì)不準(zhǔn)確的問題。
本文對(duì)兩類母線電壓諧波責(zé)任劃分模型做了詳細(xì)分析并進(jìn)行了比較，最后通過仿真實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比分析，說明了兩類方法各自的優(yōu)缺點(diǎn)及適用情形。單點(diǎn)等值模型適合背景諧波電壓波動(dòng)不大的場(chǎng)合，而多點(diǎn)等值模型更適合劃分系統(tǒng)主要諧波源數(shù)量有限且已知的情況。
圖3 配電網(wǎng)中含有多個(gè)諧波源負(fù)荷的示意圖
圖5 IEEE 14節(jié)點(diǎn)測(cè)試系統(tǒng)
結(jié)論
本文首先分析比較了兩類母線電壓諧波責(zé)任劃分的模型。通過仿真算例的分析表明，單點(diǎn)等值模型適合劃分系統(tǒng)背景諧波電壓波動(dòng)較小情況下的諧波污染責(zé)任。而當(dāng)系統(tǒng)中所有主要諧波源情況已知時(shí)，多點(diǎn)等值模型可以避免單點(diǎn)等值模型因背景諧波電壓波動(dòng)劇烈?guī)淼闹C波阻抗估計(jì)誤差偏大的缺點(diǎn)，從而更準(zhǔn)確地劃分每個(gè)諧波源在關(guān)注母線處產(chǎn)生的諧波電壓責(zé)任。
但是當(dāng)諧波源電流數(shù)據(jù)之間存在較強(qiáng)相關(guān)性時(shí)，多點(diǎn)等值模型無法準(zhǔn)確計(jì)算諧波責(zé)任。因此，在劃分母線電壓諧波責(zé)任時(shí)，要根據(jù)不同場(chǎng)合選擇合適的模型，從而提高諧波責(zé)任劃分的準(zhǔn)確度。
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