CN115065053B - 基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电力系统技术领域,具体涉及一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法及系统,包括:选择待评估的时间节点和谐波次数,获取在所选择的待评估的时间节点和谐波次数下的配电网台区电能质量数据,构建配电台区的诺顿等效模型;根据所述配电网台区电能质量数据和所构建的诺顿等效模型,构建台区谐波评估指标;计算所述台区谐波评估指标值,通过判断所得到的台区谐波评估指标值与预设阈值之间的关系,识别造成台区配变低压侧谐波电压畸变的主要贡献源,完成台区谐波责任定性评估。
Description
技术领域
本申请属于电力系统技术领域,具体涉及一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本申请相关的背景技术信息,不必然构成在先技术。
伴随屋顶分布式光伏的整村、整镇、整县制开发推进,大规模分布式光伏和居民负荷共同导致了台区谐波畸变现象愈发严重,与用户对配网供电质量与日俱增的需求形成矛盾。为及时掌握台区电能质量情况,在台区配电变压器低压侧安装电能质量监测信息汇集装置,采集电能质量指标,并汇集所有安装于光伏并网点的单向智能电表的监测数据。因此,有必要在台区配变层级对谐波扰动的主要来源进行识别,为谐波的针对性治理提供参考。
目前配电网谐波责任划分研究常采用诺顿等效模型,以公共耦合点(Point ofcommon coupling,PCC)为中心划分为系统侧和用户侧,比较两侧对PCC处电压/电流畸变的贡献大小。“非干预式”评估方法作为主流方法,便于工程应用,主要有功率法、波动量法、回归法、盲源分离法等。考虑到当前台区电能质量监测装置的监测条件,一方面,仅监测总功率因数、谐波畸变率和各次谐波电压电流的有效值,不记录谐波电压电流的相角;另一方面,每15分钟记录一次监测数据,获取的谐波电压电流有效值为1分钟时间尺度内的均值。由于历史数据的时间步长太大,相角信息不足,无法使用波动量法、回归法、盲源分离法等依赖大量动态数据的传统方法。发明人发现,现有功率法虽然可以实现单时间节点下的评估,但该方法多数应用于用户侧为感性负荷的前提条件下,并假设系统侧等效阻抗远小于用户侧等效阻抗,不仅存在判断盲区,还不适用于大规模分布式光伏接入的有源配电网。在现有量测条件下,台区层级的谐波责任划分更为困难,以往研究也未有涉及。
发明内容
为了解决上述问题,本申请提出了一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法及系统,利用台区电能质量监测信息汇集装置在单时间节点下采集的功率和谐波数据,估计台区用户侧所接入源荷的等效导纳,建立责任评估判据,定性识别台区两侧贡献大小。
根据一些实施例,本申请的第一方案提供了一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,采用如下技术方案:
一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,包括:
选择待评估的时间节点和谐波次数,获取在所选择的待评估的时间节点和谐波次数下的配电网台区电能质量数据,构建配电台区的诺顿等效模型;
根据所述配电网台区电能质量数据和所构建的诺顿等效模型,构建台区谐波评估指标;
计算所述台区谐波评估指标值,通过判断所得到的台区谐波评估指标值与预设阈值之间的关系,识别造成台区配变低压侧谐波电压畸变的主要贡献源,完成台区谐波责任定性评估。
作为进一步的技术限定,所述电能质量数据包括功率、总谐波畸变率和基波电压。
作为进一步的技术限定,以台区配变低压侧为关注节点,根据所述关注节点的监测数据估计诺顿等效模型的用户侧导纳参数,根据电网参数估计诺顿电路的系统侧导纳参数,建立谐波下的配电台区诺顿等效模型。
进一步的,所述系统侧是指诺顿等效模型中的关注节点靠近上一电压等级的一侧,所述用户侧是指诺顿等效模型中负荷和分布式光伏接入的一侧;所述系统侧和所述用户侧分别等效为一个理想电流源与一个理想阻抗并联的诺顿等效模型形式。
作为进一步的技术限定,在台区谐波责任定性评估的过程中,判断所得到的台区谐波评估指标值与预设阈值之间的关系,识别台区两侧的谐波贡献来源:
当台区谐波评估指标值大于预设阈值时,用户侧为台区谐波贡献源;
当台区谐波评估指标值小于预设阈值时,系统侧为台区谐波贡献源。
根据一些实施例,本申请的第二方案提供了一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估系统,采用如下技术方案:
一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估系统,包括:
建模模块,其被配置为选择待评估的时间节点和谐波次数,获取在所选择的待评估的时间节点和谐波次数下的配电网台区电能质量数据,构建配电台区的诺顿等效模型;
计算模块,其被配置为根据所述配电网台区电能质量数据和所构建的诺顿等效模型,构建台区谐波评估指标;
评估模块,其被配置为计算所述台区谐波评估指标值,通过判断所得到的台区谐波评估指标值与预设阈值之间的关系,识别造成台区配变低压侧谐波电压畸变的主要贡献源,完成台区谐波责任定性评估。
根据一些实施例,本申请的第三方案提供了一种计算机可读存储介质,采用如下技术方案:
一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如本申请第一方面所述的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法中的步骤。
根据一些实施例,本申请的第四方案提供了一种电子设备,采用如下技术方案:
一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,所述处理器执行所述程序时实现如本申请第一方面所述的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法中的步骤。
与现有技术相比,本申请的有益效果为:
本申请中的评估方法不受监测设备采集精度和记录数据步长的限制,需求数据量小,在单个时间节点上即可实现谐波责任的评估,在实际工程中具有极强的适应性和通用性;
通过结合台区监测数据和分布式光伏并网点监测数据,解决了含分布式光伏的用户侧等效谐波阻抗难以估计的问题,实现了电能质量监测数据的高级分析与应用;
通过讨论谐波电压和谐波电流的相位差范围,定性识别台区两侧的主要贡献源,弥补了当前电能质量监测设备无法记录谐波相角的缺陷,方法简单实用。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。
图1是本申请实施例一中的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法的流程图;
图2是本申请实施例一中的台区配变低压侧的诺顿等效电路原理图;
图3是本申请实施例一中的谐波源定位区间划分示意图;
图4是本申请实施例一中的配电网台区谐波责任评估结果示意图;
图5是本申请实施例二中的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本申请作进一步说明。
应该指出,以下详细说明都是例示性的,旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本申请实施例一介绍了一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法。
如图1所示的一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,包括:
任意选择要评估的时间节点和谐波次数,召唤配电网台区电能质量监测装置在该时刻汇集到的功率、总谐波畸变率、基波电压数据,以台区配变低压侧为关注节点,结合电网参数建立诺顿等效模型;
利用两侧等效导纳和关注节点处的谐波电压、谐波电流数据建立评估指标;
根据评估指标满足的判据条件,识别台区两侧的主要谐波贡献来源,输出主要责任方,评估运算结束。
在本实施例中,台区的监测数据均由安装于台区配变低压侧的电能质量监测信息汇集装置所记录,包含了台区配变低压侧三相电能质量指标,以及台区内所有分布式光伏并网点安装的单向智能电表(下文简称为智能电表)的单相监测数据。
作为一种或多种实施方式,构建配电台区诺顿等效模型的具体过程为:
(1)任意选择要评估的时间节点和谐波次数h,召唤配电网台区电能质量监测装置在该时刻汇集到的功率、基波电压数据、基波电流数据;
所述功率数据包含台区配变低压侧的三相基波等效视在功率(下文将单相基波等效视在功率简写为)和单相超前/滞后基波功率因数DPF,台区内所有单向智能电表采集的光伏发出单相基波有功功率和基波无功功率,其中i为智能电表的编号,假设台区内共有M个分布式光伏并网点,i∈{1,2,…,M}。
(2)以台区配变低压侧为关注节点,利用该时间节点的监测数据估计诺顿电路的用户侧导纳参数,结合电网参数估计诺顿电路的系统侧导纳参数,建立h次谐波下的诺顿等效模型。
诺顿等效模型如图2所示,将关注节点靠近上一电压等级的一侧作为系统侧(参数用s代指),负荷和分布式光伏接入的一侧作为用户侧(参数用c代指)。系统侧和用户侧分别等效为一个理想电流源与一个理想阻抗并联的诺顿电路形式;其中,用户侧导纳参数,可通过监测数据计算得到。
关注节点处h次谐波诺顿等效模型建立完成。
作为一种或多种实施方式,利用两侧等效导纳和关注节点处的谐波电压、谐波电流数据建立评估指标,具体过程为:
其中,为PCC点h次谐波电流与h次谐波电压的比值,即;为的幅值,由该时刻下PCC点h次谐波电流有效值与h次谐波电压有效值的比值计算;为和的相角差,即的相角;为由两侧等效导纳计算的等效角度,如式(7)所示:
通过HCV与0的大小关系即可确定哪侧为h次谐波畸变的主要贡献源:当HCV>0,用户侧为主要贡献源;当HCV<0,系统侧为主要贡献源。
作为一种或多种实施方式,由于量测条件的限制,台区配电低压侧的各次谐波电压电流的相角缺少历史记录。因此,以关注节点处的h次谐波电流与h次谐波电压的相角差为变量,将换算至区间,讨论指标与预设阈值(在本实施例中,预设阈值取0)的相对大小,建立3大类判据条件,包含:HCV最小值大于0,HCV最大值小于0,和HCV存在与0相等的情况。
作为一种或多种实施方式,台区谐波责任定性评估的具体过程为:
至此,完成配电网台区在h次谐波下的责任定性评估运算结束。
在某0.4kV台区低压配变侧,谐波源定位区间划分示意图如图3所示,运用本实施例中的方法进行定性评估,5次谐波责任的结果如图4所示,经验证,与实际工程情况一致。
本实施例中所介绍的评估方法不受监测设备采集精度和记录数据步长的限制,需求数据量小,在单个时间节点上即可实现谐波责任的评估,在实际工程中具有极强的适应性和通用性;通过结合台区监测数据和分布式光伏并网点监测数据,解决了含分布式光伏的用户侧等效谐波阻抗难以估计的问题,实现了电能质量监测数据的高级分析与应用;通过讨论谐波电压和谐波电流的相角差范围,定性识别台区两侧的主要贡献源,弥补了当前电能质量监测设备无法记录谐波相角的缺陷,方法简单实用。
实施例二
本申请实施例二介绍了一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估系统。
如图5所示的一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估系统,包括:
建模模块,其被配置为选择待评估的时间节点和谐波次数,获取在所选择的待评估的时间节点和谐波次数下的配电网台区电能质量数据,构建配电台区的诺顿等效模型;
计算模块,其被配置为根据所述配电网台区电能质量数据和所构建的诺顿等效模型,构建台区谐波评估指标;
评估模块,其被配置为计算所述台区谐波评估指标值,通过判断所得到的台区谐波评估指标值与预设的评估指标值之间的关系,识别配电台区配变电低压侧和用户侧的谐波电压畸变,完成台区谐波责任定性评估。
详细步骤与实施例一提供的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法相同,在此不再赘述。
实施例三
本申请实施例三提供了一种计算机可读存储介质。
一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,该程序被处理器执行时实现如本申请实施例一所述的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法相同,在此不再赘述。
实施例四
本申请实施例四提供了一种电子设备。
一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,所述处理器执行所述程序时实现如本申请实施例一所述的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法中的步骤。
详细步骤与实施例一提供的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法相同,在此不再赘述。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (9)
2.如权利要求1中所述的一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,其特征在于,所述电能质量数据包括功率、总谐波畸变率和基波电压。
3.如权利要求1中所述的一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,其特征在于,以台区配变低压侧为关注节点,根据所述关注节点的监测数据估计诺顿等效模型的用户侧导纳参数,根据电网参数估计诺顿电路的系统侧导纳参数,建立谐波下的配电台区诺顿等效模型。
4.如权利要求3中所述的一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,其特征在于,所述系统侧是指诺顿等效模型中的关注节点靠近上一电压等级的一侧,所述用户侧是指诺顿等效模型中负荷和分布式光伏接入的一侧;所述系统侧和所述用户侧分别等效为一个理想电流源与一个理想阻抗并联的诺顿等效模型形式。
6.如权利要求1中所述的一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法,其特征在于,在台区谐波责任定性评估的过程中,判断所得到的台区谐波评估指标值与预设阈值之间的关系,识别台区两侧的谐波贡献来源:
当台区谐波评估指标值大于预设阈值时,用户侧为台区谐波贡献源;
当台区谐波评估指标值小于预设阈值时,系统侧为台区谐波贡献源。
7.一种基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估系统,其特征在于,包括:
建模模块,其被配置为选择待评估的时间节点和谐波次数,获取在所选择的评估的时间节点和谐波次数下的配电网台区电能质量数据,构建配电台区的诺顿等效模型;
计算模块,其被配置为根据所述配电网台区电能质量数据和所构建的诺顿等效模型,构建台区谐波评估指标;
评估模块,其被配置为计算所述台区谐波评估指标值,通过判断所得到的台区谐波评估指标值与预设阈值之间的关系,识别造成台区配变低压侧谐波电压畸变的主要贡献源,完成台区谐波责任定性评估;
8.一种计算机可读存储介质,其上存储有程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法中的步骤。
9.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1-6中任一项所述的基于源荷等效导纳的台区谐波责任定性评估方法中的步骤。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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