特约主编寄语 | “电能质量及其治理技术”专栏

主编寄语

     构建以新能源为主体的新型电力系统将使电力系统呈现的高比例可再生能源、高比例电力电子设备的“双高”特征愈加凸显，这将导致电力系统中业已呈现的电能质量问题更为突出；同时，负载方面以微电子技术为核心的大量新技术、新产业以及用电智能化对供电可靠性和电能质量也提出了越来越高的要求。电能质量关乎电力系统的安全稳定运行和用户优质可靠用电。

为了展示该领域的研究进展和发展趋势，共享最新学术和技术成果，《中国电力》组织策划了“电能质量及其治理技术”专栏，2020年第11期已刊出第一批8篇文章，本期刊出后续7篇文章。
电能质量建模与分析技术方面，林才华等人基于能量守恒定律与混沌随机理论建立了一种用于低频非平稳间谐波研究的超高功率电弧炉模型，对深入理解电弧的时变性和非线性有重要意义；张华赢等人探索了负荷谐波阻抗等效方法及其估算误差对谐波发射水平估算的影响，提出适用于居民负荷的谐波发射水平评估方法；钟庆等人提出了基于平均点线距指标的电压暂降系统评估方法，实现不同区域电压暂降水平的评价。电能质量测量与检测技术方面，阳登辉等人提出了一种基于自适应变带宽周期滑动滤波的分析方法，可有效地对孤网失稳状态下频率和暂态谐波进行测量；徐浩等人引入迁移学习算法用于配电网内部过电压的识别，可实现在数据稀缺的情况下对过电压故障的准确分类。电能质量监测及数据应用技术方面，胡翀等人提出了一种基于电压暂降监测数据识别敏感负荷的非侵入式方法，结合敏感负荷电压耐受曲线和负荷有功功率恢复比例计算和识别典型敏感负荷占比；杨心刚等人提出了基于谐波发射水平的工业用户电力设备分类识别方法，实现用户设备投切事件检测和设备分类识别。电能质量治理及装备技术方面，李磊等人提出了基于超级电容器储能型模块化多电平变换器的分布式储能系统，可有效解决系统中的频繁有功冲击问题；卓放等人通过层次分析法建立了网络多项电能质量指标的综合评价模型，应用MOPSO算法求解含有大量分布式不平衡、谐波负载网络的治理设备全局优化配置方案；王何等人提出了表征多有源滤波器控制回路间交互影响程度大小的定量分析方法，可用于提高弱电网条件下多治理设备并网的系统稳定性；阴晓晴等人提出了一种兼顾治理成本和效果的多节点电压谐波优化补偿方法，对有源滤波器安装位置及容量进行优化配置以抑制配电网整体谐波潮流；陆承宇等人提出了一种基于改进电压暂降严重程度指标和Hausdorff距离的电压暂降治理成本估计方法；张博等人提出了最大化去风险的治理设备优化配置模型和供用电双方满意的电压暂降治理增值服务定价模型，有助于推进用户电压暂降问题的治理；朱明星等人提出了一种基于配电网阻抗重构治理电缆化配电网高频谐振方法，利用无源阻抗实现配电网高频谐振偏移和抑制谐振峰值。交直流混合配电系统电能质量问题方面，肖峰等人针对含大规模光伏并网的弱送端系统进行了静态电压调节灵敏度和综合短路比指标分析，可为系统初期规划、光伏场站选址定容提供依据。
本专栏希望通过广大科研工作者对最新研究进展、实践经验和未来方向的共同研讨，促进电能质量及其治理技术研究的深入和进步。衷心感谢有关专家学者对本专栏的大力支持！感谢《中国电力》编辑部在本专栏的策划和出版过程中所给予的大力支持！

特约主编

周胜军，教授级高级工程师，现任全球能源互联网研究院有限公司电力电子研究所电能质量室主任，国家电网公司优秀专家。长期从事电能质量和无功补偿技术研究，在电能质量监测、咨询、评估、治理、标准制订、系统分析等方面取得了丰硕成果，近年来策划并主持了国网公司有关电能质量的多项重点科技项目。担任全国电压电流等级和频率标委会委员、电力行业电能质量及柔性输电标委会委员、国家电网运行与控制技术标准专业工作组委员，主持制定国家标准2部、电力行业标准7部、国网公司企业标准3部；获得省部级科技奖励8项、国网公司科技进步奖6项；发表论文40余篇，出版著作3部；获得发明授权专利20项、实用新型授权专利18项。

徐永海，华北电力大学电气与电子工程学院教授、博士生导师。长期从事电力系统电能质量分析与控制、新能源电力系统多源多变换特性分析等方面的研究，主持或承担多项国家科技支撑计划重大项目、国家自然科学基金项目与北京市自然科学基金项目。在电能质量、电力电子技术应用研究等领域获得省部级科技进步奖7项，中国电源学会科学技术特等奖1项。发表学术论文200余篇，获得发明授权专利20余项，出版学术专著7部、译著2部，其中，参与撰写的《电能质量分析与控制》为国内第一本关于电能质量的高等教材，被评为北京市高等教育精品教材；撰写的《电网中电压暂降和短时间中断》是该领域国内首部专著，推动了国内电压暂降问题的研究。

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01

摘要：随着局域配电网中非线性负载的分布式接入，以谐波就地补偿为目标的并联型有源电力滤波器（shunt active power filter, SAPF）传统配置方式需要接入大量治理设备，存在治理效率低、成本高问题。因此，出现了面向局域配电网谐波全局综合抑制的SAPF优化配置问题。首先利用诺顿等效法建立局域配电网谐波电压优化补偿目标函数；其次，结合非线性规划原理和几何辅助分析法对优化问题进行求解，确定SAPF在系统中的安装位置和最优配置容量，提出一种基于SAPF的电网谐波电压优化综合抑制算法；最后，通过搭建IEEE-18节点仿真模型，对所提出的算法进行验证。在网络非线性负载的不同分布情况下，配置结果都具有良好的治理效果，可通过更少数量、容量的SAPF实现配电网整体谐波畸变的高效抑制。

02

摘要：电压暂降治理是非标准化工程，由于缺少用户侧详细信息，治理容量估计困难，易造成过度治理或治理不足。考虑治理对象受电压暂降多维特征影响的事实，研究治理对象耐受能力和治理容量识别问题，提出一种考虑电压暂降多维特征的敏感设备耐受能力Hausdorff距离识别方法，引入模式库概念，利用模糊隶属度判别治理对象电压耐受能力，在此基础上提出改进电压暂降严重程度指标，提出基于改进电压暂降严重程度指标和治理对象容量占比的治理容量识别方法，由此估计所需治理成本。结合某城市电网实际监测数据进行实证分析，结果证明了提出方法的有效性和合理性，便于实际工程应用。

03

摘要：为解决电缆化配电网高频谐振问题，提出了一种基于配电网阻抗重构的高频谐振频移方法。首先，分析了电缆化配电网高次谐波源与高频谐振的产生机理。其次，给出了电缆化配电网阻抗重构的高频谐振频移方法，并比较不同无源阻抗重构后的频移及谐振峰抑制效果。然后，结合实际工程案例，利用系统函数绘出伯德图与根轨迹评价该方法对高频谐振治理效果以及系统稳定性的影响，验证了基于电缆化配电网阻抗重构的高频谐振频移方法的有效性，最后研究了无源阻抗参数变化对配电网高频谐振的影响。

04

摘要：针对孤网失稳状态下频率和谐波快速宽频变化导致的傅立叶谐波分析频谱泄漏问题，提出了一种基于自适应变带宽周期滑动滤波的频率和暂态谐波分析方法。首先通过基于周期滑动滤波原理的预处理系统消除非平稳信号的高频周期干扰，并剔除直流分量；然后对预处理后的序列采用零交法进行实时锁相，自适应调整周期滑动滤波器的带宽；最后根据计算的非平稳信号实时频率，利用DFT算法对非平稳信号进行谐波分析，准确得到每一个谐波成分的暂态信息。仿真结果及现场实测数据表明，该方法在多种非平稳状态下均具有较高的谐波测量精度，能够有效地对孤网失稳状态下频率和暂态谐波进行测量。

05

摘要：针对电压暂降治理时难以准确获取用户敏感设备参数和生产过程结构的问题，提出一种基于电压暂降监测数据识别敏感负荷的方法。对发生电压暂降时的电压和电流进行离散小波变换，计算有功功率轨迹；通过奇异值分解分段法识别轨迹过渡段起始点，获得轨迹特征及其与负荷电压暂降响应的关系；结合典型敏感设备电压耐受曲线，对暂降及负荷响应事件进行分组；再根据记录数据计算电压暂降结束后的有功功率及其恢复比例，由此识别典型敏感负荷有功功率占比。通过Matlab/Simulink仿真证明提出方法和指标的准确性、有效性，有重要的工程意义。

06

摘要：随着电力物联网的快速发展，明确用户负荷状况对改善供电服务质量、电价决策、需求侧响应、有偿精准服务等方面起着重要作用。基于非侵入式方法进行工业电力设备的分类识别，存在工业负荷先验知识较少、用电采集系统数据采样频率低等问题。应用工业大用户的电能质量监测数据，提出一种基于谐波发射水平的工业用户电力设备分类识别方法。首先，提出基于双边累计和算法的工业设备投入/切除事件检测方法。其次，提取各次事件的典型特性，构建工业用户设备特征矩阵，提出高贡献率特征筛选方法，减少特征数量。提出基于k-means聚类算法和轮廓系数的工业用户电力设备分类识别方法。应用上海地区10 kV电压等级下某轧机用户14天的电能质量监测数据，验证了所提方法对于设备情况未知的工业用户设备分类具有较高的准确性，具有一定的实用价值和推广意义。

07

摘要：数据驱动方式作为解决配电网内部过电压识别的一种方法，因过电压样本数量较少而在实际应用中受到限制。为此，提出了一种基于迁移学习的深度卷积神经网络（D-CNN）配电网内部过电压识别算法。首先，通过仿真和连续小波变换（CWT）的方法构造了6种10 kV配电网内部过电压二维时频图。然后，分别利用Alexnet、Vgg-16、Googlenet、Resnet50等4种网络模型搭建了基于迁移学习的D-CNN网络模型。最后，将二维时频图带入改造后的D-CNN训练。经对实验结果比较分析发现，新搭建的VGG-16网络识别准确率最高且达到了99.07%，实现了在数据稀缺的情况下过电压故障的准确分类。

 往期回顾 

编辑：杨彪

审核：方彤

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