CN105337279B - 微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法和装置，涉及电网领域。其中，该方法包括：获取微电网结构的谐波模型；获取接入微电网的配电网的模型；在配电网的模型为单馈线辐射状网络的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小；在配电网的模型为多节点链式配电网的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。本发明解决了微电网接入对配电网无法监控电能交互过程中的谐波的技术问题。

Description

微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法和装置

技术领域

本发明涉及电网领域，具体而言，涉及一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法和装置。

背景技术

微电网包含多种分布式能源，而分布式电源大都是通过电力电子接口并网，电力电子装置产生的谐波电流有可能注入到配电网。此外，微电网中一般以居民用电为主，大部分家用电气设备带有整流电路或相位控制电路，导致电流畸变较高。微电网尽管采取了一些有效措施，如通过链接输出滤波器、提高开关频率和改进控制策略来抑制谐波，但还是不可避免地产生少量谐波电流注入到配电网，形成谐波二次污染。随着微电网容量占配电网总负荷的比例逐渐增大，正确评估微电网接入对系统谐波分布的影响以及合理配置分布式电源，对保证电网和设备可靠优化运行，具有十分重要的意义。

针对现有技术中微电网接入对配电网无法监控电能交互过程中的谐波的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法和装置，以解决微电网接入对配电网无法监控电能交互过程中的谐波的问题。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的一个方面，提供了一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法。该方法包括：建立微电网模型，微电网模型包括：获取微电网结构的谐波模型；获取接入微电网的配电网的模型，配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；在配电网的模型为单馈线辐射状网络的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小；在配电网的模型为多节点链式配电网的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。

为了实现上述目的，根据本发明实施例的另一方面，提供了微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置。该装置包括：第一获取模块，用于获取微电网结构的谐波模型；第二获取模块，用于获取接入微电网的配电网的模型，配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；控制模块，用于在配电网的模型为单馈线辐射状网络的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小；处理模块，用于在配电网的模型为多节点链式配电网的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。

根据发明实施例，通过建立微电网模型，微电网模型包括：获取微电网结构的谐波模型；获取接入微电网的配电网的模型，配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；在配电网的模型为单馈线辐射状网络的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小；在配电网的模型为多节点链式配电网的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率，达到了监控电能交互过程中的谐波的效果，解决了微微电网接入对配电网无法监控电能交互过程中的谐波的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的一种优选微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的流程图；

图3是根据本发明实施例的微电网典型系统示意图；

图4是根据本发明实施例的微电网谐波模型示意图；

图5是根据本发明实施例的单馈线配电网模型示意图；

图6是根据本发明实施例的含有光伏分布式电源的链式配电网结构图；

图7是根据本发明实施例的微电网的谐波电流频谱图；

图8是根据本发明实施例的微电网接入Bus10的微电网渗透功率变化对谐波电压畸变率的影响示意图；

图9是根据本发明实施例的容量为2.5MW的微电网接入位置变化对馈线谐波电压畸变率的影响示意图；

图10是根据本发明实施例的容编号2和4的馈线谐波电压畸变率曲线示意图；

图11是根据本发明实施例的一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置的示意图；

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法。

图1是根据本发明实施例的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的流程图。如图1所示，该微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方方法包括步骤如下：

步骤S102，获取微电网结构的谐波模型；

步骤S104，获取接入微电网的配电网的模型，配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；

步骤S106，在配电网的模型为单馈线辐射状网络的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小；

步骤S108，在配电网的模型为多节点链式配电网的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。

上述实施例中，基于matlab建立微电网典型结构模型和配电网的模型，通过理论分析和仿真计算，对含微电网配电网的谐波电流分布特性进行分析。

针对微电网接入对配电网谐波分布的影响问题，当负荷变化时，各次谐波分布情况的变化。根据配电网电流分布和电压分布两方面建立了微电网典型结构谐波模型和配电网的模型，用于分析谐波电流在电网中的分布情况。电压分布方面，从微电网对配电网的渗透功率变化和接入位置对谐波分布的影响，对含微电网配电网的谐波电压分布特性进行了详细的分析,发现在不改变微电网渗透功率和谐波源模型的情况下，微电网引入位置与总谐波畸变率关系较大。

图2是根据上述实施例的一种优选微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的流程图。根据上述实施例微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法，其中步骤S102中用于获取微电网结构的谐波模型的步骤还包括：

步骤S1021，将至少一个负荷和分布式电源进行封装，构成微电网的系统模型，分布式电源包括以下任意一个或多个电源设备：微型燃气轮机、风力发电机、太阳能发电机，其中，微电网中的分布式电源通过电力电子设备接入配电网，分布式电压生成谐波，微电网中的负荷包含有整流电路或相位控制电路，生成电流畸变；

步骤S1023，基于微电网的系统模型的源荷特性建立微电网结构的谐波模型，其中，微电网结构的谐波模型包括：微电网接入的配电网、微电网接入配电网的接入点与配电网计入大电网的公共连接点之间的阻抗Zeq、微电网与配电网之间的接入点负载的阻抗ZL和微电网的内部阻抗ZMG。

具体的，微电网将负荷和电源封装在一起，对配电网表现为一个单一可控的单元，具有源荷特性。微电网中大部分的分布式电源通过电力电子设备接入电网，其工作时会产生大量的谐波；此外，微电网中大部分家用电气设备带有整流电路或相位控制电路，导致电流畸变较高。因此，微电网的接入成为配电网潜在的谐波源；另一方面，微电网中的谐波电流注入电网后，会产生谐波电压，对微电网的运行也产生一定影响。为了更准确地解释微电网接入电网后的谐波特性，下面将建立配电网中微电网的谐波模型。

对于一个含微型燃气轮机、风力发电、光伏发电、储能和负荷的典型微电网系统如图3，考虑其内部风力发电和光伏发电等可再生能源受自然条件的影响，输出功率随机且不连续，故可认为微电网在某个运行时段整体表现为电源或者负荷特性。上述实施例拟基于微电网的源荷特性建立典型微电网系统的谐波模型。

例如，以目前应用面最广的380V三相低压配电网进行研究，所建立的模型如图4所示。其中，Zeq代表微电网接入点与配电网接入大电网的公共连接点之间的阻抗；ZL为接入点负载的等效阻抗；ZMG代表微电网的内部阻抗。

微电网运行时产生谐波的频谱范围很大，其中低次(低频)谐波可以由微网内部采取一些有效措施，如通过链接输出滤波器、提高开关频率和改进控制策略来抑制，而且由于配电网低频阻抗较小，在大多数情况下其对配电网谐波特性的影响也较小。为此，本文主要关注微电网运行产生的高次谐波对配电网谐波特性的影响。

优选地，根据上述任意一种实施例，其中步骤S104中用于还包括获取接入微电网的配电网的模型的步骤还包括：

步骤S1041，通过网络线路将至少一个负荷节点、供电源和负载进行连接，构成接入微电网的配电网的模型，配电网的模型为单馈线辐射状网络，其中，任意一个或多个负荷节点作为配电网接入微电网的接入节点，接入微电网的配电网的模型采用恒阻抗模式。

根据上述实施例的一种优选微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的流程图。根据上述实施例微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法，其中步骤S106中用于根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小的步骤还包括：

步骤S1061在微电网接入配电网的接入节点与PCC节点之间的电气距离超过预定值的情况下，线路微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的阻抗抑制高次谐波电流，使得高次谐波电流小于预定谐波电流。

具体的，图5中的图例符号表示的含义如下：横线“——”表示LV网络线路，箭头“→”表示用户负载，星号“·”表示架空线路杆，空心长方矩形表示连接点

如图5所示，以电压等级为0.4kV的单馈线辐射状网络为例，其中，N3l、N44、N61、N91、N101这5个节点为负荷节点，微电网的接入点一般选在负荷节点。从研究谐波特性的角度，本文仅采用了恒阻抗模式，即配电网所带负载均为RL负载。

为了研究微电网中高次谐波对配电网谐波特性的影响，采用仿真模型，将相同的微电网分别接入配电网中的5个负荷节点，计算微电网接入点开关频率边带谐波电流和电压的大小，结果如表1所示。其中fs-1和fs+1代表微电网开关频率边带的特征次谐波，Ih和Uh分别代表谐波电流和电压。

表1：

表1所示，是微电网分别接入配电网中不同点时，接入点谐波电流和电压表1所示，是微电网分别接入配电网中不同点时，接入点谐波电流和电压有效值。对仿真结果分析可知，由于接入点负载的等效阻抗ZL>>Zeq(谐波频率下)，微电网内部大量电力电子设备工作产生的高频谐波电流，大部分都经过配电网线路流向PCC点进入电网，并在Zeq上产生谐波压降。因此，随着微电网接入点远离PCC点，接入点等效的Zeq以及谐波电压都随之增大。

表2：

	N2	N3	N31	N4	N5	N6	N7	N8	N9	N10	N101
												fs-1次	0.79	1.5	1.98	1.49	1.49	1.49	1.49	1.49	1.49	1.49	1.48
fs+1次	0.79	1.52	2.01	1.51	1.51	1.51	1.51	1.51	1.51	1.51	1.5
												基波电压	935.1	393.1	398.6	390.1	388.7	387.2	386.4	385.6	384.8	384.1	381.7
THD/％	0.59	0.9	1.16	0.94	0.95	0.97	1	1.03	1.07	1.09	1.1

表3：

	N2	N3	N31	N4	N5	N6	N7	N8	N9	N10	N101
												fs-1次	0.97	1.41	1.41	1.86	2.31	2.76	3.22	3.68	4.13	4.58	4.97
fs+1次	1.05	1.53	1.53	2.01	2.5	2.98	3.47	3.97	4.45	4.95	5.37
												基波电压	395.7	393.1	391.6	390.8	389.9	389.1	388.9	388.7	388.5	388.5	388.7
THD/％	0.69	1.13	1.15	1.54	1.8	2.11	2.44	2.77	3.01	3.38	3.59

表2和表3所示，是微电网分别接入N31和N101点时，配电网中各节点的谐波电压有效值和电压的畸变率(THDV)。从仿真结果不难发现，以微电网接入点为界，越靠近PCC的节点，受微电网谐波的影响越小，而电气距离较微电网接入点更远的节点，其谐波电压的特性则与微电网接入点基本相同。

通过对微电网典型结构和配电网的建模以及谐波特性的仿真计算，掌握了微电网接入对配电网谐波特性的影响。首先，微电网接入配电网后，高次谐波电流受微电网接入点和PCC点之间阻抗的影响很大，电气距离越远，线路阻抗越大，对高次谐波电流的抑制作用越强，高次谐波电流越小。其次，由于接入点与PCC点之间的高次谐波阻抗，远小于负载和配电网中电气距离更远部分的等效阻抗，微电网接入产生的高次谐波电流大部分都流向了PCC节点。最后，由于上述原因，在多个微电网接入配电网的情况下，单纯用谐波畸变率，有时难以准确评估电网的谐波特性。

优选地，一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法的优选的实施方式，其中步骤S104中用于获取接入微电网的配电网的模型的步骤还包括：

步骤S1043，通过等效电网的母线将分布式电源、负荷节点和负载进行连接，构成接入微电网的配电网的模型，配电网的模型为多节点链式配电网，其中，沿馈线从等效电网的母线开始依次将每一集中负荷节点进行编号形成配电网。

优选地，根据上述实施方式，其中步骤S108中根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率的步骤还包括：

步骤S1081，在微电网与配电网的交换功率和谐波源模型保持一定的情况下，获取微电网接入配电网的多个接入位置的接入节点；

步骤S1083，获取各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线；

步骤S1085，基于各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线，来获取每个接入位置的接入节点的电压谐波畸变率，

其中，当单一微电网时，如果微电网的接入位置距离母线侧的位置小于位置阈值，则微电网接入节点之前的THDV越大，而微电网接入节点之后的THDV越小，微电网接入配电网之后在线路上的电压谐波畸变率低于预定值。

具体的，本实施例采用多节点链式配电网算例进行谐波分析，它的负荷模型采用恒功率静态负荷模型。沿馈线将每一集中负荷视为一个节点并加以编号，从等效电网的Bus0母线开始依次编为Busl、Bus2……BusN(N＝20)，形成如图6所示的配电网。

等效电网母线电压取为UBus＝1.02，所有负荷与微电网渗透功率均是相对于SBus＝10MVA基准的标么值，电压基值VBus＝380V。令Bus0母线为系统平衡节点，电压为UBus0＝1.02∠0°。假设系统的每一段线路不长，其并联电容相对较小，可以忽略，只考虑线路的串联电阻和电抗。系统总的有功功率负荷为0.4963pu，无功负荷为0.5067Pu。其中，末端BusN母线处接有非线性负荷，其谐波类型为6脉波电流源模型；其余为线性负荷。各段输电线路阻抗和各节点负荷，见表4。

表4：

节点	电阻	电抗	有功功率	无功功率
					1	0.0002	0.0005	0.0497	0.0261
2	0.0082	0.0246	0.0034	0.0065
					3	0.0005	0.0017	0.0487	0.0002
4	0.0009	0.0027	0.0461	0.0163
					5	0.007	0.0209	0.0479	0.018
6	0.0015	0.0044	0.0282	0.0497
					7	0.0006	0.0017	0.0475	0.047
8	0.0006	0.0019	0.0159	0.0217
					9	0.0072	0.0217	0.0133	0.0468
10	0.0003	0.001	0.0031	0.0248
					11	0.007	0.0209	0.0166	0.0486
12	0.0022	0.0066	0.0146	0.0479
					13	0.0063	0.0188	0.0201	0.036
14	0.0051	0.0154	0.0017	0.0324
					15	0.0058	0.0173	0.0144	0.0431
16	0.0029	0.0086	0.011	0.0015
					17	0.0089	0.0268	0.0283	0.0183
18	0.0009	0.0028	0.0435	0.0047
					19	0.0029	0.0088	0.0127	0.0167
20	0.0082	0.0247	0.0296	0.0004

针对上述链式配电网系统，微电网采用典型结构接入电网，测量从微电网流出的电流波形。在微电网电流波形的每一个周期内等间隔地采样128点，并利用MATLAB软件对采样值进行傅里叶分析，得到谐波电流的频谱如图7所示。

微电网中的分布式电源利用大量的风能、太阳能等可再生资源发电，能量的输出受地理情况、天气和气候等外界因素影响，导致微电网与配电网的功率交换特性复杂，势必对配电网的电压质量造成影响。本节采用同样的网络和负荷数据，分析微电网渗透功率变化对配电网谐波分布的影响。微电网的接入位置(Bus10)和谐波源模型保持一定，改变其对配电网的渗透功率，变化时如表5，系统负荷增长方式为配电网内部全负荷等比例增加，且保持功率因数不变，采用电网侧电源承担全部负荷增长的出力调度方式。仿真分析系统谐波电压畸变率THDV的变化情况。

表5：

由图8可以看出，随着微电网对配电网渗透功率的逐渐增加，馈线沿线各节点电压谐波畸变率逐渐升高。当微电网渗透功率达到一定值时，如编号4和编号5的情况，沿线节点THDV的最大值将不出现在有非线性负荷接入的馈线末端，而是在微电网的接入节点。渗透功率为20MW的微电网与渗透功率为0.1MW的微电网相比，馈线末端节点THDV增加了3倍，微电网接入节点Bus10的THDV增加了11倍。而且，某些畸变严重节点(编号4馈线的Bus9到Bus20节点，编号5馈线的Bus7到Bus20节点)的THDV已经超过了谐波电压畸变率的限值5％，最高畸变率达到7.37％，发生在编号5馈线的Bus10节点处。

结果表明，在不改变微电网接入位置和谐波源模型的情况下，馈线上THDV由微电网的渗透功率决定，其渗透功率越大，占总负荷的比例越高，馈线沿线各节点电压谐波畸变率就越大.在这种情况下，就需要合理控制微电网与配网的交换功率。

采用同样的网络和负荷数据，分析微电网接入位置变化对配电网谐波分布的影响。微电网与配电网的交换功率和谐波源模型保持一定，且以滞后功率因数0.9运行，其接入位置如表6变化时，仿真分析系统谐波电压畸变率THDV的变化情况。

表6：

编号	1	2	3	4	5
						微网接入位置	Bus2	Bus8	Bus14	Bus19	Bus20

取微电网的容量为2.5MW，以表6中各种位置接入电网，分别对其仿真，所得馈线各节点的谐波电压畸变率THDV曲线如图9所示。

如图9所示，各个曲线之间的交叉点较多，随着微电网接入节点的变化，馈线各节点THDV的变化情况并不一致。因此，为了便于分析，单独列出编号2和编号4两种情况下馈线节点的谐波电压畸变率曲线，如图10所示。

由图10可以看出，微电网接入位置为Bus8时，Bus8及其之前节点的谐波电压畸变率比接入位置为Bus19时要大，THDV最大为0.3％；Bus8之后节点的谐波电压畸变率比微电网接入位置为Bus19时要小，THDV最大为4.4％。微电网接入位置为Bus14时与接入位置为Bus19时相比，Busl4及其之前节点的谐波电压畸变率要大，Bus14之后节点的谐波电压畸变率要小。所以，当单一微电网时，其接入位置越接近系统母线，微电网接入节点之前的THDV越大，而微电网接入节点之后的THDV越小，但两种变化的程度不一样，总体上还是降低了线路的谐波畸变水平。当多个微电网在馈线上分散分布时，其THDV曲线比微电网较靠近馈线首端位置时的THDV曲线高，比微电网较靠近馈线末端位置时的THDV曲线低。与接入位置为节点Bus2相比，微电网接入位置为Bus19时馈线末端节点电压谐波畸变率增加了4.81％，节点Bus19电压谐波畸变率升高了5％，节点Bus2电压谐波畸变率降低了0.2％。而且，当微电网接入节点Bus19时，Bus15到Bus20节点的THDV都超过了谐波电压畸变率的限值5％，最高畸变率达到6.76％。

结果表明，微电网的接入位置越靠近越靠近母线侧，微电网接入节点之前的THDV越大，而微电网接入节点之后的THDV越小，但两者变化的程度不一样，总体上线路的谐波畸变水平越低。反之，距离线路末端越远，对系统造成的谐波影响越大。

通过仿真计算，对微电网与配电网交换功率变化和微电网接入位置对谐波分布的影响进行了详细的分析。

在不改变微电网接入位置和谐波源模型的情况下，馈线上THDV由微电网对配电网的渗透功率决定，其渗透功率越大，占总负荷的比例越高，馈线沿线各节点电压谐波畸变率就越大。

在不改变微电网对配电网的渗透功率和谐波源模型的情况下，微电网的接入位置越靠近越靠近母线侧，总体上线路的谐波畸变水平越低。反之，距离线路末端越远，对系统造成的谐波影响越大。

本发明实施例还提供了一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置。该装置可以通过微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法实现其功能。需要说明的是，本发明实施例的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置可以用于执行本发明实施例所提供的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法，本发明实施例的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法也可以通过本发明实施例所提供的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置来执行。

图11是根据本发明实施例的微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置的示意图。如图11所示，该一种优选微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置包括：

第一获取模块110，用于获取微电网结构的谐波模型；

第二获取模块112，用于获取接入微电网的配电网的模型，配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；

控制模块114，用于在配电网的模型为单馈线辐射状网络的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制微电网运行产生的高次谐波电流的大小；

处理模块116，用于在配电网的模型为多节点链式配电网的情况下，在微电网接入配电网之后，根据微电网接入配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定微电网接入配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。

该装置的第一获取模块110可以包括：

封装模块1101，用于将至少一个负荷和分布式电源进行封装，构成微电网的系统模型，分布式电源包括以下任意一个或多个电源设备：微型燃气轮机、风力发电机、太阳能发电机，其中，微电网中的分布式电源通过电力电子设备接入配电网，分布式电压生成谐波，微电网中的负荷包含有整流电路或相位控制电路，生成电流畸变；

建立模块1103，用于基于微电网的系统模型的源荷特性建立微电网结构的谐波模型，其中，微电网结构的谐波模型包括：微电网接入的配电网、微电网接入配电网的接入点与配电网计入大电网的公共连接点之间的阻抗Zeq、微电网与配电网之间的接入点负载的阻抗ZL和微电网的内部阻抗ZMG。

优选的，该装置的第二获取模块112可以包括：

第一连接模块1121，用于通过网络线路将至少一个负荷节点、供电源和负载进行连接，构成接入微电网的配电网的模型，配电网的模型为单馈线辐射状网络，其中，任意一个或多个负荷节点作为配电网接入微电网的接入节点，接入微电网的配电网的模型采用恒阻抗模式。

优选地，该装置的控制模块114可以包括：

抑制模块1141，用于在微电网接入配电网的接入节点与PCC节点之间的电气距离超过预定值的情况下，线路微电网接入配电网的接入节点和PCC节点之间的阻抗抑制高次谐波电流，使得高次谐波电流小于预定谐波电流。

结合上述实施例，该装置的第二获取模块112还可以包括：

第二连接模块1123，用于通过等效电网的母线将分布式电源、负荷节点和负载进行连接，构成接入微电网的配电网的模型，配电网的模型为多节点链式配电网，其中，沿馈线从等效电网的母线开始依次将每一集中负荷节点进行编号形成配电网。

优选地，根据上述实施例，该装置处理模块包括116还包括：

第一子获取模块1161，用于在微电网与配电网的交换功率和谐波源模型保持一定的情况下，获取微电网接入配电网的多个接入位置的接入节点；

第二子获取模块1163，用于获取各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线；

第三子获取模块1165，用于基于各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线，来获取每个接入位置的接入节点的电压谐波畸变率，

其中，当单一微电网时，如果微电网的接入位置距离母线侧的位置小于位置阈值，则微电网接入节点之前的THDV越大，而微电网接入节点之后的THDV越小，微电网接入配电网之后在线路上的电压谐波畸变率低于预定值。

现以微电网运行状况为实例，对微网并网点电压电流进行采样分析，并分析储能不足情况下，微网交换功率时各次电流谐波含量。

1.微网并网点电压电流测试：

本部分对不同状态下，储能并网点的电压和流过的电流进行测试，并网充电时，储能并网点电压和流过电流；并网充电并带10kW阻性负荷时并网点电压和流过电流。可以看出，在上述两种不同状态下，电压波形良好；充电电流波形较好；投负载时，储能由充电转为放电，放电电流较小，输出电流谐波含量较高。

2.微网输出电流谐波含量

由上述电流波形可以看出，微网过载情况下输出电流谐波含量较大，就其具体谐波分布情况进行分析研究。

以下为分别在0kW、10kW和30kW的阻性负荷情况下，对储能侧输出电流进行测试，观察测得电流谐波含量(以基波幅值的百分比表示)变化。当负荷变化时，储能由充电状态转为放电状态，当放电电流较大时，电流波形表现出较好的正弦度，谐波含量较低。分别对上述电流进行谐波含量分析，在小电流充电时储能充电电流波形较差，3次与7次谐波含量较大；在投入10kW负荷后，储能有充电转为放电，在小电流放电时储能充电电流波形较差，3次、5次与7次谐波含量较大；在负荷进一步增大后，储能放电谐波电流改善，3次、7次谐波电流为主；在负荷不断增加的过程中，储能放电谐波电流更接近额定工况，各次谐波电流含量降低。

测试是在储能逆变器支撑的情况下进行，目前尚无关于储能逆变器的评价标准，参考国标《GB/T 14549-1993电能质量公用电网谐波》，逆变器最大输出容量110kVA，可以看出，在上述不同负载的情况下，谐波含量满足逆变器输出谐波要求，但使储能工作在额定工况下可减小谐波电流的含量。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析方法，其特征在于，包括：

获取微电网结构的谐波模型；

获取接入所述微电网的配电网的模型，所述配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；

在所述配电网的模型为所述单馈线辐射状网络的情况下，在所述微电网接入所述配电网之后，根据所述微电网接入所述配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制所述微电网运行产生的高次谐波电流的大小；

在所述配电网的模型为所述多节点链式配电网的情况下，在所述微电网接入所述配电网之后，根据所述微电网接入所述配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定所述微电网接入所述配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取微电网结构的谐波模型的步骤包括：

将至少一个负荷和分布式电源进行封装，构成所述微电网的系统模型，所述分布式电源包括以下任意一个或多个电源设备：微型燃气轮机、风力发电机、太阳能发电机，其中，所述微电网中的分布式电源通过电力电子设备接入所述配电网，分布式电压生成谐波，所述微电网中的所述负荷包含有整流电路或相位控制电路，生成电流畸变；

基于所述微电网的系统模型的源荷特性建立所述微电网结构的谐波模型，其中，所述微电网结构的谐波模型包括：所述微电网接入的配电网、所述微电网接入所述配电网的接入点与所述配电网计入大电网的公共连接点之间的阻抗Zeq、所述微电网与所述配电网之间的接入点负载的阻抗ZL和所述微电网的内部阻抗ZMG。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，获取接入所述微电网的配电网的模型的步骤包括：

通过网络线路将至少一个负荷节点、供电源和负载进行连接，构成所述接入所述微电网的配电网的模型，所述配电网的模型为所述单馈线辐射状网络，其中，任意一个或多个负荷节点作为所述配电网接入所述微电网的接入节点，所述接入所述微电网的配电网的模型采用恒阻抗模式。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述微电网接入所述配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制所述微电网运行产生的高次谐波电流的大小的步骤包括：

在所述微电网接入所述配电网的所述接入节点与所述PCC节点之间的电气距离超过预定值的情况下，所述线路微电网接入所述配电网的所述接入节点和所述PCC节点之间的阻抗抑制所述高次谐波电流，使得所述高次谐波电流小于预定谐波电流。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，获取接入所述微电网的配电网的模型的步骤包括：

通过等效电网的母线将分布式电源、负荷节点和负载进行连接，构成所述接入所述微电网的配电网的模型，所述配电网的模型为所述多节点链式配电网，其中，沿馈线从所述等效电网的母线开始依次将每一集中负荷节点进行编号形成所述配电网。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述微电网接入所述配电网之后，根据所述微电网接入所述配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定所述微电网接入所述配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率的步骤包括：

在所述微电网与所述配电网的交换功率和谐波源模型保持一定的情况下，获取所述微电网接入所述配电网的多个接入位置的接入节点；

获取所述各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线；

基于所述各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线，来获取每个接入位置的接入节点的电压谐波畸变率，

其中，当单一微电网时，如果所述微电网的接入位置距离所述母线侧的位置小于位置阈值，则所述微电网接入所述节点之前的THDV越大，而微电网接入节点之后的THDV越小，所述微电网接入所述配电网之后在线路上的电压谐波畸变率低于预定值。

7.一种微电网接入配电网时的谐波电流电压的分析装置，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取微电网结构的谐波模型；

第二获取模块，用于获取接入所述微电网的配电网的模型，所述配电网的模型包括：单馈线辐射状网络和多节点链式配电网；

控制模块，用于在所述配电网的模型为所述单馈线辐射状网络的情况下，在所述微电网接入所述配电网之后，根据所述微电网接入所述配电网的接入节点和PCC节点之间的电气距离，来控制所述微电网运行产生的高次谐波电流的大小；

处理模块，用于在所述配电网的模型为所述多节点链式配电网的情况下，在所述微电网接入所述配电网之后，根据所述微电网接入所述配电网时的接入位置与母线侧的接入距离，来确定所述微电网接入所述配电网之后在线路发生的电压谐波畸变率。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：

封装模块，用于将至少一个负荷和分布式电源进行封装，构成所述微电网的系统模型，所述分布式电源包括以下任意一个或多个电源设备：微型燃气轮机、风力发电机、太阳能发电机，其中，所述微电网中的分布式电源通过电力电子设备接入所述配电网，分布式电压生成谐波，所述微电网中的所述负荷包含有整流电路或相位控制电路，生成电流畸变；

建立模块，用于基于所述微电网的系统模型的源荷特性建立所述微电网结构的谐波模型，其中，所述微电网结构的谐波模型包括：所述微电网接入的配电网、所述微电网接入所述配电网的接入点与所述配电网计入大电网的公共连接点之间的阻抗Zeq、所述微电网与所述配电网之间的接入点负载的阻抗ZL和所述微电网的内部阻抗ZMG。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

第一连接模块，用于通过网络线路将至少一个负荷节点、供电源和负载进行连接，构成所述接入所述微电网的配电网的模型，所述配电网的模型为所述单馈线辐射状网络，其中，任意一个或多个负荷节点作为所述配电网接入所述微电网的接入节点，所述接入所述微电网的配电网的模型采用恒阻抗模式。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述控制模块包括：

抑制模块，用于在所述微电网接入所述配电网的所述接入节点与所述PCC节点之间的电气距离超过预定值的情况下，所述线路微电网接入所述配电网的所述接入节点和所述PCC节点之间的阻抗抑制所述高次谐波电流，使得所述高次谐波电流小于预定谐波电流。

11.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块包括：

第二连接模块，用于通过等效电网的母线将分布式电源、负荷节点和负载进行连接，构成所述接入所述微电网的配电网的模型，所述配电网的模型为所述多节点链式配电网，其中，沿馈线从所述等效电网的母线开始依次将每一集中负荷节点进行编号形成所述配电网。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述处理模块包括：

第一子获取模块，用于在所述微电网与所述配电网的交换功率和谐波源模型保持一定的情况下，获取所述微电网接入所述配电网的多个接入位置的接入节点；

第二子获取模块，用于获取所述各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线；

第三子获取模块，用于基于所述各个接入位置的接入节点的谐波电压畸变率THDV曲线，来获取每个接入位置的接入节点的电压谐波畸变率，

其中，当单一微电网时，如果所述微电网的接入位置距离所述母线侧的位置小于位置阈值，则所述微电网接入所述节点之前的THDV越大，而微电网接入节点之后的THDV越小，所述微电网接入所述配电网之后在线路上的电压谐波畸变率低于预定值。