怎样识别光伏谐波路径？试试这个算法

征稿通知

第四届轨道交通电气与信息技术国际学术会议

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联合主办

中国电工技术学会

北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室

联合承办

中国电工技术学会轨道交通电气设备技术专委会

国家高速列车技术创新中心

《电气技术》杂志社

会议日期/地点

2019年10月25-27日/山东青岛

摘要

国网吉林省电力有限公司四平供电公司的研究人员韩绍禹、李新辉，在2019年第5期《电气技术》杂志上撰文指出（论文标题为“基于信息熵和节点导纳矩阵的光伏谐波路径初探”），光伏电站的接入给电网注入一定谐波，同时也增加了电网谐波线损。

本文针对传统方法过多依靠电气测量状态的问题，提出一种基于信息熵方法的光伏谐波路径识别方法。首先讨论了线路谐波与谐波源谐波之间的量化关系，其次利用信息熵的性质和电网节点导纳矩阵得出线路谐波电流与光伏谐波电流的量化关系，最后通过数值仿真了文章方法的有效性。本文提出的算法具有一定的实用性，为光伏谐波分析和研究提供了一种新的计算思路。

随着环保压力不断加大，社会对清洁能源使用的要求越来越高，光伏发电作为一种新型的清洁能源，在国内得到了广泛应用。截至2017年底，光伏装机容量占全国总装机容量的7.34%，光伏发电量占全国总发电量的1.7%。然而，光伏电站给社会带来大量清洁能源的同时，也因其本身逆变器结构给电网注入大量谐波，造成电网谐波线损的上升。

如何评估和分析光伏接入后电网谐波电流的分布问题，成为专家和学者研究的对象，研究含光伏电网的谐波源定位和路径问题，并与同期线损系统结合应用，对于降低谐波线损具有重要意义。

目前，关于光伏谐波的研究已有大量的文献。文献[3]研究了大型光伏的模型和谐波特性，为后续光伏谐波模型研究提供一种良好的技术参考。文献[4]研究了光伏参数与电网谐波不稳定之间的关系，为光伏与电网谐波影响提供了理论依据。文献[5]使用相位补偿法研究了光伏接入电网的谐波抑制问题。

上述文献是针对电网谐波和光伏谐波之间相互作用，并未考虑谐波在电网之间传播规律。文献[6]应用信息熵原理研究了多谐波源定位问题，文献[7]应用最大熵原理研究了谐波叠加问题，为电网谐波的流入和汇出问题提供了计算依据。

本文在上述文献的研究基础上，首先利用电网络节点导纳矩阵给出线路谐波电流和谐波源电压或谐波源电流之间的物理关系，其次利用函数变量的概率密度函数给出线路谐波电流的概率密度函数的求解方法，再利用信息熵的定义求解了线路谐波电流信息熵和谐波源信息熵之间的联系，最后搭建对应的仿真模型验证了本文结论的有效性。

图1  仿真示意图

结论

近几年，电能质量监测系统在电网中越来普及，光伏接入电网电能质量呈现越来越复杂的规律，尽管光伏电站具有较好规律和稳定性等优点，但随着光伏行业的不断发展，光伏电站接入比例不断提高，目前随着接入比例不断提供能是否能满足电网和国标的要求，有待于进一步研究。同时，在光伏电站长期运行时，其注入电网的电能质量对运行的影响进一步显现出来。

因此，应该加强对光伏电站接入电网后谐波转移规律进行研究，增加相关指标监测和测量手段，及时发现问题，才能保证设备的运行安全。也只有进一步提高谐波监测水平和能力，才能预防和处理运行中的电能质量事故。