分布式发电系统的谐波状态估计研究

世界范围内电力工业技术进步和地球资源日渐衰竭，形成了一个新的研究热点-分布式发电技术。但是，随着带有大量电力电子器件的分布式发电接入电网，必将给其电能质量带来新的问题和挑战。本项目在有限谐波量测设备的前提下，从系统级角度出发分析分布式发电的谐波，建立分布式发电系统谐波状态估计理论和技术。首先针对分布式发电系统中具有显著差异的非同性元器件，建立适用于谐波状态估计的系统模型；提出以瞬时功率理论为基础的分布式发电系统的谐波检测分析方法，以使其检测结果受波形畸变的影响较小，获取高精度的谐波分析结果；接着着力研究分布式发电系统的可观性、三相不对称解耦算法、不良数据检测和辨识三个方面的问题，建立分布式发电系统的静态谐波状态估计模型；最后，针对系统存在的模型不确定性和外界干扰不确定性问题，建立基于鲁棒滤波的动态谐波状态估计模型，提高状态估计的精度。本项目的研究成果可以有效促进分布式发电系统的广泛应用。

随着分布式发电技术的迅速发展，分布式电源大量并网，会给电网的电能质量造成影响，研究其对电网谐波分布的影响具有重要意义，谐波状态估计成为分布式发电系统谐波分析的重要工具。本课题从分布式发电系统的特点出发，建立分布式发电系统的谐波分析模型，提出了分布式发电系统的谐波潮流计算方法，克服了谐波潮流迭代收敛性的问题；在传统状态估计的基础上，提出了一种基于自动微分(AD)技术的分布式发电系统谐波状态估计方法，AD替代传统的手工编写微分代码计算雅克比矩阵，减少了手写代码量，提高了程序的开发效率，有效避免了截断误差，提高了算法的计算效率和精度；并基于谐波状态估计提出了一种分布式发电系统的谐波源定位分析方法，该方法具有对分布式发电系统的多谐波源定位准确、计算过程清晰、易于编程等特点；针对分布式发电系统的三相不对称问题，提出了一种分布式发电系统的三相解耦潮流计算方法，算法具有良好的收敛性，较强的处理DG节点及其出现无功越界的能力；为分布式发电系统的状态估计三相解耦和不对称解耦提供新思路；动态谐波状态估计具有滤波和预测的功能，为此提出了一种基于无迹变换强跟踪滤波(unscented transformation strong tracking filter，UTSTF)的分布式发电系统动态谐波状态估计方法，UTSTF无论在跟踪速度和精度上较传统的卡尔曼滤波和强跟踪滤波均有所提高，并对合适的算法进行实用化研究。本项目的研究丰富了谐波状态估计理论的研究方向，为分布式发电系统的谐波分析和治理提供准确、可靠的数据信息依据。