諧波源檢測(cè)基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法

1、結(jié)合SE 技術(shù)的諧波源檢測(cè)與識(shí)別方法

引入基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法(artificial neuralnetwork，ANN)目的是優(yōu)化SE 等傳統(tǒng)諧波源檢測(cè)與識(shí)別方法，提高其性能。

由于諧波源的時(shí)變性，及其難以直接測(cè)量的特點(diǎn)，SE方法往往難以獲取足夠的預(yù)估值進(jìn)行計(jì)算。而ANN 的自適應(yīng)、自組織和模式識(shí)別能力可自動(dòng)根據(jù)輸入、輸出值來識(shí)別其間的非線性關(guān)系——而這往往是難以定義或解釋的，從而獲取諧波源參數(shù)的初始值，并大大減少SE 方法所需要的檢測(cè)設(shè)備的數(shù)量。Hartana 等人嘗試將ANN 與SE 技術(shù)相結(jié)合進(jìn)行諧波源的識(shí)別，一來減少檢測(cè)設(shè)備，二來提高識(shí)別性能，三來優(yōu)化負(fù)荷的功率因數(shù)[25-29]。在這種方法中，首先用ANN 獲取復(fù)雜系統(tǒng)的諧波源預(yù)估值，然后用狀態(tài)估計(jì)器計(jì)算來得到更接近真實(shí)值的結(jié)果。類似的，Pecharanin等人則將ANN 用于諧波源檢測(cè)中。

但 ANN 自身的缺陷使其在諧波領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)受到諸多的限制。如ANN 模型的建立需要預(yù)先提供大量的訓(xùn)練，包括全部諧波源電流可能的數(shù)值，這較難達(dá)到。同時(shí)，ANN 理論缺乏對(duì)變結(jié)構(gòu)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的修正算法，而系統(tǒng)線路拓?fù)涞淖兓瘯?huì)影響ANN的聯(lián)接權(quán)矩陣，因此訓(xùn)練好的ANN 缺乏對(duì)電力網(wǎng)結(jié)構(gòu)變化的適應(yīng)能力。另外，多層ANN 網(wǎng)絡(luò)的在尋求全局最優(yōu)時(shí)的時(shí)延，及構(gòu)建合適的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化)等問題約束了ANN 在處理諧波源問題中的實(shí)用性。

2、基于級(jí)聯(lián)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的諧波源檢測(cè)方法

針對(duì)ANN 的缺陷，基于級(jí)聯(lián)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)(cascade correlation network，CCN)的新方法，其工作著眼點(diǎn)仍在于盡量減少諧波檢測(cè)設(shè)備，及檢測(cè)地點(diǎn)的優(yōu)化配置上。與傳統(tǒng)的ANN 不同，在CNN 網(wǎng)絡(luò)中，訓(xùn)練過程和隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)量的增減是獨(dú)立的，從而使CNN 的結(jié)構(gòu)得到有效控制，即能靈活的根據(jù)需要改變結(jié)構(gòu)，并迅速形成接近最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，克服了傳統(tǒng)ANN 的缺陷。CNN 的引入使該方法能在少量檢測(cè)設(shè)備和給定檢測(cè)點(diǎn)的條件下有效工作。

諧波阻抗方法主要是將非線性負(fù)荷以諧波電流源來取代計(jì)算，且該諧波源一般是負(fù)載電壓的函數(shù)，然后分別測(cè)量系統(tǒng)和用戶的諧波阻抗，再根據(jù)PCC 點(diǎn)的電壓、電流測(cè)量值來確定諧波源對(duì)PCC點(diǎn)的畸變影響，從而確定主要諧波源[18-20]。

1、阻抗測(cè)量方法

對(duì)負(fù)荷的各種情況進(jìn)行劃分，首先在無負(fù)荷母線失真下分析諧波阻抗，再分別分析在不考慮負(fù)荷失真和考慮任何母線失真的情況下諧波電流注入法的原理。此類方法原理上比較清楚和完善，長(zhǎng)期以來受到較多的關(guān)注，取得了不少的進(jìn)展。

2、基于畸變負(fù)荷特性的方法

在復(fù)雜的多負(fù)荷系統(tǒng)中定量分析某單一用戶的諧波失真的新方法。與傳統(tǒng)的將負(fù)荷分為“線性負(fù)荷和非線性負(fù)荷”不同，把負(fù)荷分為畸變負(fù)荷與非畸變負(fù)荷。非畸變負(fù)荷定義為：無論電流在什么情況下，都不會(huì)引起電壓畸變的負(fù)荷，即無論頻率怎樣變化，PCC 點(diǎn)電壓與負(fù)荷非畸變電流將呈線性關(guān)系。

由此進(jìn)一步分析、推導(dǎo)可得到各諧波電流量，并最終將檢測(cè)點(diǎn)的波形分解成兩部份：從系統(tǒng)側(cè)流向用戶(負(fù)載)側(cè)的各次諧波電流或功率；以及從用戶側(cè)流向系統(tǒng)側(cè)的各次諧波電流或功率。并且，流向用戶側(cè)的非畸變電流包含基波與各次諧波，而流向系統(tǒng)側(cè)的畸變電流只包含諧波電流。

該方法很好的解決了畸變負(fù)荷和非畸變負(fù)荷的分離問題，且在任何能進(jìn)行諧波電壓和電流同步測(cè)量的設(shè)備上都能實(shí)現(xiàn)，并能將系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)對(duì)測(cè)量點(diǎn)諧波失真的“貢獻(xiàn)”分離開來。但是該算法尚不能合理的區(qū)分畸變負(fù)荷中的消除諧波畸變和放大諧波畸變兩種情況。

3、負(fù)荷參數(shù)法

負(fù)荷參數(shù)法(load parametermethod，LPM)，各負(fù)荷在電網(wǎng)諧波影響下的特性，并定量分析了單一非線性負(fù)荷在多諧波源系統(tǒng)中對(duì)檢測(cè)點(diǎn)諧波的影響。以此來進(jìn)行諧波源識(shí)別，并分析系統(tǒng)側(cè)和負(fù)荷(用戶)側(cè)諧波的相互關(guān)系。如果負(fù)荷參數(shù)呈現(xiàn)線性，則該負(fù)荷電壓和電流恒成固定比例，為線性負(fù)荷；反之則說明該負(fù)荷側(cè)存在諧波源。并且，R或L變動(dòng)越大，則相關(guān)負(fù)荷的非線性特性越強(qiáng)，產(chǎn)生的諧波越多。該方法考慮到負(fù)荷參數(shù)的變動(dòng)所造成的影響，在時(shí)間間隔足夠小的前提下，通過對(duì)一系列連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)來計(jì)算，而在測(cè)量的間隔認(rèn)為負(fù)荷(R 或L)不變。該方法還提出了非線性因子的概念來評(píng)定各個(gè)非線性負(fù)荷的失真水平，并作為相關(guān)抑制策略的制定依據(jù)。

依靠對(duì)R或L 非線性程度的定量分析，該方法能較好地分析和預(yù)估配電系統(tǒng)在諧波影響下的行為特性，一定程度上可以作為用戶負(fù)荷畸變程度的判定標(biāo)準(zhǔn)。但該判定方式的合理性以及其結(jié)果非線性程度判定的方法仍有待研究與驗(yàn)證，在實(shí)際應(yīng)用還需要進(jìn)一步的探討。

4、臨界阻抗法

基于諧波有功功率的方法在原理上存在缺陷，基于無功功率的方法則受諧波阻抗影響較大，且準(zhǔn)確度不夠高；而基于諧波阻抗的方法則存在測(cè)量困難等缺點(diǎn)。臨界阻抗法(critical impedance method，CIM)則從無功功率的流向來進(jìn)行判斷，從而進(jìn)行諧波定位，其原理比基于有功功率流向的方法更可靠，并且解決了在PCC點(diǎn)進(jìn)行諧波檢測(cè)時(shí)，能判斷出是系統(tǒng)還是用戶側(cè)諧波占優(yōu)的問題。該方法的原理是通過比較圖2的戴維南等效回路中兩個(gè)諧波電壓源的大小，取較大的一個(gè)作為主諧波源：先分析系統(tǒng)等值電壓源Eu∠0°產(chǎn)生的諧波無功功率，計(jì)算完全吸收這些無功功率所需要的阻抗值z(mì)，然后與兩側(cè)諧波阻抗和Z=zc zu比較，如果z>Z/2 則系統(tǒng)側(cè)電壓源幅值比較大，反之用戶側(cè)電壓源幅值較大。

理論上，該方法既解決了諧波有功功率方法的原理性缺陷，一定程度上解決了無功功率方向法的不足，但是該方法也有其自身的缺點(diǎn)：在實(shí)際使用中，該方法還需預(yù)知大概的阻抗信息來起動(dòng)算法，且認(rèn)為系統(tǒng)中各處的諧波阻抗特性是一樣的。

這樣在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)帶來較大的誤差；當(dāng)系統(tǒng)的等值阻抗已知時(shí)，采用本方法可以得出正確的結(jié)論，當(dāng)系統(tǒng)含有兩條支路且一側(cè)未知時(shí)，CIM可通過給出的阻抗范圍來檢測(cè)主諧波源；當(dāng)參數(shù)CI 超出設(shè)定范圍時(shí)，該方法也不能得到確定的結(jié)論；該方法的設(shè)計(jì)過程忽略了電阻的影響，實(shí)際應(yīng)用中也會(huì)受到一定的影響。

5、其它方法

Dan等學(xué)者將表征非線性負(fù)荷的特性的電流源進(jìn)一步假定為不受負(fù)荷電壓約束的量，即根據(jù)負(fù)荷在外加擾動(dòng)的情況下，諧波電流和諧波電壓幅值之間的相互關(guān)系來判斷負(fù)荷中是否含有諧波源[22]。該方法是一種定性的方法，可以識(shí)別負(fù)荷中的諧波源，但不能將負(fù)荷中線性與非線性部分各自的諧波電流進(jìn)行有效的區(qū)分?；谧杩箿y(cè)量原理的方法原理清楚，過程明晰，得到了較好的發(fā)展，但實(shí)際操作中存在測(cè)量困難、仍難以處理多諧波源問題等缺陷。

1、基于有功功率的方法

基于有功功率方向法也是應(yīng)用較廣的諧波源檢測(cè)方法之一。這種方法的思路比較直觀，常用的諾頓等效電路如圖1 所示。

圖1中，Ic和Iu分別是系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)的諧波電流源電流；Zc和Zu分別是系統(tǒng)側(cè)和用戶側(cè)的諧波阻抗。PCC 點(diǎn)的諧波電壓始終為正，則諧波源檢測(cè)的主要根據(jù)是兩側(cè)諧波電流對(duì)PCC 點(diǎn)波形畸變的影響：|IuZu|>|IcZc|時(shí)，意味著系統(tǒng)側(cè)為主要諧波源；反之則用戶側(cè)為主要諧波源。也就是說諧波源的檢測(cè)不應(yīng)當(dāng)受到兩側(cè)相角差的影響，而只取決于PCC點(diǎn)兩側(cè)的開口諧波電壓源的幅值。

2、基于無功功率的方法

將圖2轉(zhuǎn)變?yōu)樗镜拇骶S南電路。此時(shí)，Z = Zc Zu，Ec = | IcZc|，Eu = | IuZu|。令Eu的相角為0，Ec的相角為δ。則諧波源檢測(cè)問題轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)側(cè)電壓Ec和用戶側(cè)電壓Eu的電壓幅值比較問題。很明顯，電力系統(tǒng)的有功功率主要與相角有關(guān)，而無功功率主要取決于系統(tǒng)電壓的幅值。

基波情況下，實(shí)際的綜合阻抗Z一般為正值，但在諧波情況下出現(xiàn)負(fù)值的比率較高。

基于諧波功率的方法都是假定主要的阻抗參數(shù)不變來設(shè)計(jì)的，參數(shù)分散性(主要是諧波阻抗)和背景諧波都會(huì)影響該類方法的性能。另外，該方法難以分析多諧波源問題。

1、傳統(tǒng)狀態(tài)估計(jì)方法

狀態(tài)估計(jì)(state estimation，SE)技術(shù)在電力系統(tǒng)中有較早的應(yīng)用，在諧波應(yīng)用領(lǐng)域中主要用來進(jìn)行諧波源識(shí)別。Heydt 等學(xué)者首先提出了諧波的SE問題并給出了一種利用最小方差估計(jì)器的諧波源識(shí)別算法：選用注入視在功率和線路視在功率作量測(cè)量，利用廣義逆求解欠定方程組，從而獲得對(duì)狀態(tài)變量的最優(yōu)估計(jì)，并以此來獲得負(fù)荷注入系統(tǒng)的諧波功率：當(dāng)注入諧波功率為正時(shí)，則判定該負(fù)荷為諧波源，從而進(jìn)行諧波源識(shí)別。傳統(tǒng)SE方法的估計(jì)結(jié)果是檢測(cè)設(shè)備數(shù)量和安裝位置的函數(shù)，需要較多的諧波檢測(cè)設(shè)備，而冗余的檢測(cè)設(shè)備有時(shí)還是必需的，這使得該方法實(shí)現(xiàn)成本較高。

此外，該方法需要用傅里葉變換(Fourier transform，F(xiàn)T)技術(shù)(如FFT、DFT 等)獲取諧波分量來作為SE 方法的輸入量以估計(jì)諧波水平，但采樣率不足、頻譜泄漏等問題會(huì)影響該方法的準(zhǔn)確性，特別是非正弦非周期信號(hào)、間諧波信號(hào)等影響尤大。這也使得傳統(tǒng)的SE方法無法處理間諧波問題。為改進(jìn)傳統(tǒng)SE 方法的缺陷，后繼的研究人員、學(xué)者提出了不少的改良SE 方法。

2、 結(jié)合最小方差的SE 方法

Meliopoulo 等人將諧波的SE 問題看作優(yōu)化問題，給出了相應(yīng)的最小方差估計(jì)算法。選用諧波電壓作為狀態(tài)變量，電壓和電流作量測(cè)量，使其估計(jì)算法更具普遍性。同時(shí)，描述諧波量測(cè)系統(tǒng)(harmonic measurement system，HMS)的基本結(jié)構(gòu)，并就不對(duì)稱和不平衡狀態(tài)估計(jì)特性的靈敏度分析及HMS 的可觀性分析進(jìn)行了說明。

3、連續(xù)狀態(tài)估計(jì)方法

Du Z P和Arrillag等提出了電力系統(tǒng)連續(xù)諧波的SE算法，以使所裝設(shè)的檢測(cè)儀器盡可能少。該算法不僅利用關(guān)聯(lián)矩陣的概念建立起諧波量測(cè)量與狀態(tài)變量的數(shù)學(xué)模型，而且考慮了電力系統(tǒng)中諧波分布的實(shí)際情況，將母線分為非諧波源母線和可能的諧波源母線(通常非諧波源母線的數(shù)量遠(yuǎn)大于可能的諧波源母線數(shù)量)，這令算法的計(jì)算資源需求大幅減小(未知狀態(tài)變量的數(shù)目大大減少)。通過上述處理，不僅大大減少了算法的計(jì)算量，而且使諧波估計(jì)方程由欠定變?yōu)槌?，估?jì)結(jié)果的可信度也大為增加。因此該算法效率較高，也更經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

4、引入小波的間諧波源處理方法

Van 等在Du Z P等學(xué)者的工作基礎(chǔ)上，將SE算法和小波變化技術(shù)結(jié)合起來進(jìn)行間諧波估計(jì)：首先利用小波變化檢測(cè)并獲取間諧波分量，克服FT技術(shù)的缺陷，然后利用符號(hào)觀察分析方法(symbolicobservability analysis，SOA)從一系列的測(cè)量結(jié)果中決定系統(tǒng)是否具有可觀察性，最后再用SE 方法來估計(jì)間諧波的水平，并從估計(jì)結(jié)果中得出間諧波源的類型辨識(shí)和定位結(jié)果。

5、結(jié)合卡爾曼濾波器的方法

Husam等較早將卡爾曼濾波器用于諧波源的狀態(tài)估計(jì)中，但該方法仍無法解決傳統(tǒng)SE 方法需要較多冗余檢測(cè)設(shè)備和依賴FT技術(shù)的問題。

綜上，Heydt 將諧波源識(shí)別問題作為諧波潮流的逆問題利用SE 方法求解，而后繼的工作以減少測(cè)量裝置數(shù)量和脫離對(duì)FT 方法的依賴為目的來改進(jìn)的。

但從諧波功率原理上看，SE 方法仍存在著缺陷：由于負(fù)荷的諧波功率并不能完全表征負(fù)荷的特性，線性負(fù)荷雖然不會(huì)發(fā)出諧波功率，但在復(fù)雜的多諧波源網(wǎng)絡(luò)中，諧波源有可能吸收諧波功率。

因此，這種識(shí)別方法難免會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)果。并且，在波形存在畸變的情況下，關(guān)于無功功率目前尚無一種能普遍接受的定義。此外，參數(shù)分散性(包括網(wǎng)絡(luò)元件的諧波參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變動(dòng)等)也會(huì)影響SE 算法的性能。

三峽和西電東送工程的實(shí)施將在我國(guó)形成多個(gè)交直流混合輸電的互聯(lián)大電網(wǎng)，由于直流輸電換流站在換流過程中產(chǎn)生大量的諧波，將形成一個(gè)多諧波源系統(tǒng)。而隨著電力電子技術(shù)及其裝置在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及其它非線性負(fù)荷的不斷增加，配電系統(tǒng)中也形成了復(fù)雜的多個(gè)諧波源共存的局面。無論是在系統(tǒng)供、輸電，還是在配電部分，諧波除影響電能質(zhì)量外，還危及電力網(wǎng)和用電設(shè)備的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，干擾計(jì)量裝置、保護(hù)裝置和相鄰的通信系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)的諧波問題的日益嚴(yán)重使其分析和綜合治理已成為國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注的課題，諧波源的檢測(cè)與識(shí)別則是其中的首要問題，研究?jī)?nèi)容包括：正確識(shí)別綜合負(fù)荷中是否存在諧波源，并定量估計(jì)負(fù)荷中線性和非線性部分所占的比重，進(jìn)一步區(qū)分其中的各個(gè)諧波源，并進(jìn)行諧波源的有效定位，明確系統(tǒng)側(cè)和用戶(負(fù)荷)側(cè)對(duì)電網(wǎng)諧波的影響程度，作為諧波潮流計(jì)算、濾波器配置、諧波的經(jīng)濟(jì)懲罰，提高電能質(zhì)量等的基礎(chǔ)。在這些研究?jī)?nèi)容中，諧波源的檢測(cè)和識(shí)別的核心問題是在公共連接點(diǎn)(point of common coupling，PCC)對(duì)指定諧波源產(chǎn)生的諧波電壓、電流的量化和諧波阻抗估計(jì)，難點(diǎn)是在背景諧波(或其他諧波)存在時(shí)如何確定諧波電壓，以及由于元件參數(shù)的分散性(阻抗參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等)帶來的計(jì)算誤差。另外，多諧波源分析則是當(dāng)前比較關(guān)注的方向。

結(jié)合GPS 的方法，GPS技術(shù)的廣泛應(yīng)用帶來了一些新思路。

自適應(yīng)的Hopefield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來計(jì)算，并估計(jì)諧波電流分量的幅值和相角，但硬件上通過采用GPS 技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)來達(dá)到實(shí)時(shí)識(shí)別諧波源的目的。還有一種新的辦法：由于有功功率、無功功率方法的表達(dá)式，的分母都與諧波阻抗有關(guān)，綜合利用這兩個(gè)測(cè)量值，應(yīng)當(dāng)可以消除諧波阻抗的影響。而在用GPS技術(shù)保證PCC 點(diǎn)兩側(cè)同步測(cè)量的情況下，可獲取兩側(cè)等值諧波電壓源的相角差。該方法解決上述方法受諧波阻抗的影響，以及準(zhǔn)確度不足等問題。利用GPS 同步測(cè)量技術(shù)進(jìn)行諧波源定位的方法有較大的發(fā)展前景。

（1）諧波源檢測(cè)和識(shí)別技術(shù)近年來得到了較大的發(fā)展，也取得了不少的成就。但根據(jù)以上的分析，各方法仍存在一些缺陷，如SE 方法實(shí)現(xiàn)成本較高，應(yīng)用范圍受限；諧波有功功率方法將會(huì)受到PCC 點(diǎn)兩側(cè)諧波源相角差的影響；諧波無功功率方法的準(zhǔn)確度不高；諧波阻抗法在測(cè)量上有一定的困難，還會(huì)受到系統(tǒng)運(yùn)行方式變化的影響；ANN 的原理上尚存在較多需要解決的問題；利用GPS的方法尚無足夠的理論和實(shí)踐檢驗(yàn)；基于諧波源的分析實(shí)現(xiàn)困難等。

（2）考慮其中的難點(diǎn)問題和尚未很好解決的問題，除了繼續(xù)針對(duì)各算法進(jìn)行改進(jìn)外，尚須在以下方面著重考慮：減小甚至消除元件參數(shù)分散性和背景諧波的影響；較好地處理多諧波源問題。至于具體的研究方向和內(nèi)容，則應(yīng)視乎實(shí)現(xiàn)成本、應(yīng)用領(lǐng)域和約束條件等綜合考慮。 2100433B

隨著電力系統(tǒng)的解除管制和步入市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng),用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求會(huì)越來越高。采用經(jīng)濟(jì)手段對(duì)諧波源負(fù)荷進(jìn)行懲罰,對(duì)諧波的受害者進(jìn)行補(bǔ)償,引導(dǎo)用戶采取適當(dāng)?shù)耐緩娇刂谱⑷胂到y(tǒng)的諧波電流,是諧波防治的有效措施。傳統(tǒng)的諧波源識(shí)別的判據(jù)偏向于定性分析電網(wǎng)中是否存在諧波源。在多諧波源系統(tǒng)中,如何準(zhǔn)確識(shí)別諧波源并將各個(gè)諧波源所產(chǎn)生的諧波電流分離,確定其各自責(zé)任,仍然是一個(gè)值得探討的問題。

對(duì)于復(fù)雜的配電網(wǎng)絡(luò),除一些大型的諧波源負(fù)荷能事先確定其位置,并根據(jù)其參數(shù)和運(yùn)行方式計(jì)算其諧波電流以外,更多的負(fù)荷往往是由不同類型和容量的用電設(shè)備按照一定的網(wǎng)絡(luò)接線組合而成的綜合負(fù)荷,其中可能含有諧波源,也可能含有諧波的受害者。而且對(duì)于一條母線上連接兩個(gè)或多個(gè)諧波源的情況,各諧波源之間存在著互相干擾的問題,其諧波電流可能相互抵消或增強(qiáng),在總的諧波測(cè)量電流中所占比例也不相同。供電部門不可能對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)負(fù)荷裝設(shè)相應(yīng)的監(jiān)控和測(cè)量裝置,每時(shí)每刻監(jiān)控所有供電節(jié)點(diǎn)的諧波干擾水平,只能通過現(xiàn)場(chǎng)結(jié)合公共連接點(diǎn)PCC和潛在諧波源節(jié)點(diǎn)的測(cè)量基礎(chǔ)上按照一定的判別原則來進(jìn)行。

雖然目前實(shí)際應(yīng)用最廣泛的諧波源辨識(shí)方法是功率方向法,大量的電能質(zhì)量管理裝置也都是將其作為主要的判斷依據(jù)。但是,負(fù)荷注入系統(tǒng)的諧波功率不僅取決于兩側(cè)電流幅值大小,還取決于二者之間的相位關(guān)系以及配電系統(tǒng)和綜合負(fù)荷中線性部分的諧波阻抗。在一定的條件下,即使綜合負(fù)荷中存在諧波源,也有可能從系統(tǒng)中吸收正的諧波功率。因此,向系統(tǒng)注入正的諧波功率只是負(fù)荷中存在諧波源的充分條件而非必要條件,僅在單諧波源條件下能夠得到準(zhǔn)確的辨識(shí)結(jié)果。

在復(fù)雜的配電系統(tǒng)中,采用這一判據(jù)進(jìn)行諧波源的識(shí)別難免會(huì)造成遺漏和錯(cuò)誤。而其它的判斷準(zhǔn)則也只能定性地識(shí)別系統(tǒng)中的諧波源,不能定量地將負(fù)荷中的諧波源和非諧波源區(qū)分,明確各自的責(zé)任。而且在工程實(shí)踐中需要對(duì)實(shí)際的畸變電流和電壓波形采樣數(shù)據(jù),不如功率方向法方便,也不便于諧波的綜合治理。因此,找到一個(gè)合適的技術(shù)指標(biāo)用于定位諧波源(確定諧波源的大小和方向)并定量確定諧波責(zé)任是十分必要和緊迫的。

盡管諧波源辨識(shí)問題的研究取得了不少進(jìn)展,但是還有許多問題尚待解決,尤其是實(shí)際諧波責(zé)任的區(qū)分。雖然不斷有新的理論和算法用于研究諧波源的定位,但是很多理論尚未得到統(tǒng)一的認(rèn)識(shí),還需進(jìn)一步討論研究。此外,用于工程實(shí)踐的諧波源辨識(shí)技術(shù)還很不成熟,存在應(yīng)用上的限制和錯(cuò)誤,需要尋找新的理論基礎(chǔ)和技術(shù)指標(biāo)。這些研究工作主要包括以下方面:

(1)進(jìn)一步研究諧波電路理論和諧波功率理論,并用于諧波源辨識(shí)研究;

(2)找到一個(gè)合適的技術(shù)指標(biāo)用于定位諧波源(確定諧波源的大小和方向)與諧波責(zé)任的區(qū)分,該指標(biāo)應(yīng)具備相當(dāng)?shù)募夹g(shù)性和經(jīng)濟(jì)性,且易于實(shí)現(xiàn);

(3)建立公平有效的諧波獎(jiǎng)懲機(jī)制來定量約束各諧波源的諧波污染。

諧波源的全部特性可由諧波源在供電側(cè)基波電壓相角恒定為零，而基波電壓幅值和各次諧波電壓幅值、相角變化時(shí)的特性所唯一確定，因此以下部分只討論負(fù)荷在供電側(cè)基波電壓相角為零時(shí)的情況。

設(shè)某一供電點(diǎn)的綜合負(fù)荷由線性負(fù)荷部分和非線性負(fù)荷部分并聯(lián)而成，當(dāng)供電電壓的基波及各次諧波相量為

式中

非線性負(fù)荷部分的諧波電流是各次諧波電壓的復(fù)雜函數(shù)。其所吸收的

即諧波電流中除了含有取決于同次諧波電壓的分量以外，還含有取決于基波和其它各次諧波電壓以及與電壓無關(guān)的分量。

將上式右端2向量分別用

則綜合負(fù)荷所吸收的總諧波電流為:

上式便是綜合負(fù)荷諧波電流的簡(jiǎn)化模型。

顯然，當(dāng)綜合負(fù)荷全部為線性負(fù)荷時(shí)，上式中