基于时变谐波特征提取的多属性决策谐波责任量化研究

How to reasonably quantify the harmonic responsibilities is a problem which must be solved to control harmonics and prevent harmonic disputes. With increase of a variety of non-linear loads in power grid, like high-speed railway, DG and V2G, etc., the harmonics often appear as multiple-source mode and show the time-varying characteristics as fluctuation, mutagenicity and intermittence, which make the problem more difficult. Considering the current characteristic and future development of power harmonics, this project aims at a multi-attribute decision-making approach to quantifying harmonic responsibilities based on feature extraction of the dynamic information contained in time-varying harmonics. By establishing the time-varying harmonic signal model, designing self-adapt synchro-harmonic-phasor measurement algorithms, analyzing the generation，penetration and propagation mechanism of time-varying harmonic to reveal its time-space distribution feature, the mathematic model for harmonic impedance identification is established to achieve the time-varying parameters, and the multi-index system and multi-attribute model is established to quantify harmonic responsibilities. The project would provide novel ideas for harmonic responsibility quantification, provide decision basis for the effective implementation of the harmonic control scheme and provide theoretical support for intelligent development of power quality in distribution network.

合理评估谐波责任，是控制电网谐波、避免谐波纠纷所必须解决的难题；随着高铁、DG、V2G等非线性谐波负荷的剧增，电网谐波呈现出多源性和时变性(如波动、突变、间歇等)特征，使得该问题更加复杂。为此，本课题根据电网谐波的现有特征及未来发展趋势，提出基于时变谐波特征提取的多属性决策谐波责任量化研究。课题引入动态谐波相量，通过建立时变谐波观测模型和获取自适应同步谐波相量数据，揭示时变谐波中动态信息的产生、传播和渗透机理，并提取其在电网中的时空分布特征；据此解决多源、时变谐波工况下等效谐波阻抗的数学模型建立、时变参数辨识等难题；在此基础上，定义计及时变特性的责任评价指标，并在多指标体系下对谐波责任进行多属性决策综合，进而实现对多谐波源谐波责任的量化评估。课题的研究将为多谐波源谐波责任量化评估提供新的研究思路，为有效提高谐波管理、控制水平提供决策基础，并为我国配网建设中电能质量的智能化进展提供理论支撑。

目前，电网的谐波污染日益严重，导致在谐波污染加剧与电能质量需求提高之间形成一对尖锐矛盾，因此，监管谐波污染、明确谐波责任、惩罚谐波污染源，是治理电网谐波进而解决电能质量中首要的谐波问题的关键途径。.本项目从利用时变谐波中动态信息的角度出发，对基于时变谐波动态特征提取的多属性决策谐波责任量化展开了研究。首先，建立了基于泰勒级数的谐波相量模型，实现了多种动态工况下谐波相量的准确获取，并据此开展了时变谐波中动态信息的产生、传播和渗透机理分析及其特征提取；其次，提出了一种基于三参数威布尔分布的异常数据辨识方法，以分析实际谐波监测数据的特点和适应谐波电流的复杂分布特性，满足其分布形式的变化，从而实现了谐波污染源的准确定位；最后，建立了多指标体系和多属性综合模型量化评估多谐波源的谐波责任，充分考虑背景谐波电流的波动规律、系统谐波阻抗阶段性改变、背景谐波电压变化等方面，提出了相应的系列研究方法，如：独立分量分析法、改进稀疏表示法、均值漂移与偏最小二乘结合法、主导波动量与分位数回归结合法、联合对角化与数据筛选结合法等方法，确保了谐波责任划分在不同工况下的准确性和适应性。.本项目的研究实现了等效谐波阻抗参数的精确辨识以及对多源谐波责任的合理可靠量化，拓展了多源谐波责任评估的研究思路，为我国配网建设中电能质量控制的智能化进展提供了理论支撑，为提高谐波管理水平奠定了理论和决策基础，具有现实意义，达到了项目预定的研究目标和研究成效。