独立分量分析在谐波源辨识中的应用

郑东方，陈红坤，杨志平

（武汉大学电气工程学院，武汉430072）

自从采用交流电作为电能输送的一种方式起，人们就已经意识到电力系统中存在的谐波问题。近年来随着社会经济的快速发展，大量的电力电子非线性设备接入电力系统中，使电力系统受到严重的污染，谐波问题更加突出。另外，随着低碳经济时代的到来，国家大力开发风能以及太阳能等清洁资源，并将风电、光伏发电与传统电网并网，使得系统中的谐波情况更加复杂，这些对电力系统的安全、稳定运行造成了极大的危害。如何有效地对谐波进行控制并确定谐波污染责任和治理责任，已成为电力系统和用户共同关注的问题，而控制和改善谐波的前提就是对谐波源进行准确辨识[1]。

目前，电力系统中的典型谐波源，就其非线性特性而言有三类[2]：铁磁饱和型，包括各种铁芯设备，如变压器、电抗器等，其铁磁饱和特性呈现非线性，这种铁芯的非线性磁化特性将引起谐波；电子开关型，主要为各种交直流换流装置、双向晶闸管可控开关设备以及脉冲宽度调制PWM（pulse width modulation）变频器等电力电子设备；电弧型，交流电弧炉和交流电焊机等。

谐波源辨识最初是作为谐波潮流的逆问题提出的[3]。即通过测量电网中线路的谐波电流和部分节点的谐波电压，采用状态估计的方法计算负荷注入电网的谐波功率，当注入的谐波功率为正时，则判定该负荷为谐波源。此外，瞬时功率理论也被运用于谐波源辨识研究当中，通过三相系统中特定节点处的滤波装置数据得到系统谐波的瞬时有功功率，来辨识电网中主要的谐波源。……