[科普中国]-干预式谐波责任划分法-

谐波责任划分的意义

自国际上提出“奖惩性方案”以后，国内外学者在谐波辨识领域进行了大量研究，为区分系统侧和用户侧谐波责任，提供了一些可借鉴的方法和思路。实际工程中评估谐波发射水平的方法一般是根据单个谐波污染用户在公共点的谐波电压、电流监测数据进行，电力部门据此来实施奖惩措施。但是，母线公共连接点（PCC）处大多存在两个或多个谐波源用户，产生的谐波电流可能互相增强也可能互相抵消，因此，谐波源用户的谐波发射水平与其应负的谐波责任不是简单的正比例关系。并且，现有的谐波源定位算法也大多只是定性的判断出谐波源位于系统侧还是用户侧，没能对多谐波源系统进行更进一步的责任分摊研究。谐波污染责任的分摊是定量地分摊各个谐波污染源在公共点处造成的谐波责任，因此，当某个用户接入系统时，必须明确估计该用户的谐波污染责任。

通常把谐波电压的大小作为区分谐波责任的依据，谐波电压是由畸变的电流流过非线性负荷产生的，由谐波电流与非线性负荷谐波阻抗的矢量运算求得，其中谐波电流可以测量得到，因此，谐波阻抗的估算在谐波责任评估中至关重要。换句话说，多谐波源负荷的责任分摊与谐波阻抗的准确估算有着密切的联系。根据对电力系统的正常运行产生的影响，现有的谐波阻抗估算方法可以分为“干预式”和“非干预式”两类。1

定义“干预式”方法的原理是：通过开断系统某一支路、向系统强迫注入谐波或间谐波电流，测量相应产生的谐波电压，从而计算谐波阻抗。其中，注入的谐波电流会对系统本身的正常运行造成不利影响。“干预式”方法又可以分成谐波电流注入法、开关原件法以及用户侧并联阻抗法。

具体方法谐波电流注入法“谐波电流注入法”的原理：对于目标系统，我们要估算其h次谐波阻抗，利用谐波电流注入器，在目标系统母线公共点处强迫注入其产生的h次谐波电流或者间谐波电流，然后测量此时在该点产生的相应次数的谐波电压，由欧姆定律，目标系统的谐波阻抗等值电路及计算公式如下图：

其中，Z= ，谐波电流注入器是一种具有非线性阻抗的装置，当正弦波的系统电压施加其上时，它相当于一个谐波源，产生的是非正弦电流。当测量系统中没有其他该次谐波源或者与此注入器相比，其他谐波源产生的该次谐波电流可以忽略时，可以认为注入器的 h 次谐波电流流过负荷，生成此点的 h 次谐波电压，否则不能简单的利用式Z= 求系统谐波阻抗。

实际工程中，要测量谐波阻抗的目标系统通常是容量大的多谐波源系统，这就要求谐波电流注入器有更大的容量，这在实际中是很难做到的，而且经济上也不再合适。为克服这个问题，通常使谐波注入器产生 25Hz 的谐波电流，这样电流的次数就是非整数次，从而为准确测得该频率的系统阻抗值创造条件。系统谐波阻抗可由测量结果作图或者插值法求得。

该方法的优点是谐波频率可以用插值法得到，并且可以得到 2500Hz 以下的几乎所有频率；由于间谐波受系统固有谐波的影响不大，故不需要特别大的谐波功率。

该方法的不足在于目标系统是高压系统时，谐波源输出要有较高的适配电压承受能力；注入电流有时是不对称的；选电阻较低的变压器。2

开关原件法开关元件法不同于谐波电流注入法的地方在于，其通过网络元件的开关动作，要在测量谐波阻抗的公共点处产生谐波电流注入（或扰动），然后分析求得谐波阻抗。开关元件法根据注入的电流是瞬态还是稳态又分为瞬态法和稳态法两种。根据开关投切网络元件后的瞬态过程，利用频率响应估计的原理，估计系统谐波阻抗的方法为瞬态法，原理图如下：