簡介
電力系統隨著電網中諧波源數量的增多，往往很難界定電網中畸變的負荷電流究竟是由用戶的非線性引起，還是由畸變的電壓源引起。所謂諧波源定位就是找出電網中的諧波源，通過對諧波源產生的機理、位置及環境的研究，實現對諧波源有針對性地抑制、補償，使諧波治理更加簡單、有效。諧波源定位研究對於分清諧波 干擾的歸屬問題，明確諧波責任，進行經濟懲罰有非常重要的意義。
而隨著各種電力電子裝置與非線性用電設備在國民經濟中的廣泛套用，電力系統特別是配電網中的諧波污染日益嚴重，諧波所造成的危害也日趨嚴重，世界各國都對諧波問題予以充分的關注。不論從保證電力系統的安全、經濟運行角度，還是從保證設備安全的角度，都需要對電網中的諧波污染加以監測、分析和治理。
準確進行諧波源的識別併合理劃分各諧波源的污染責任是諧波治理的前提。基於功率方向的方法簡單直觀、較易實現，當某一負荷的注入諧波功率為正時，則判定該負荷為諧波源。然而諧波功率並不能完全表征負荷的特性，線性負荷雖然不會發出諧波功率，但在複雜的多諧波源網路中，諧波源卻有可能吸收諧波功率，因此這種識別方法存在一定局限性。無功功率法和臨界阻抗等方法易受諧波源之間相位差和諧波阻抗估計值的影響。基於諧波阻抗的方法，其原理簡單，但由於諧波阻抗是在擾動情況下測量的，而擾動具有隨機性，導致測量結果不確定。基於諧波狀態估計的定位方法是利用監測數據對整個系統網路進行諧波狀態估計，估算出各節點的諧波電壓及支路諧波電流，從而判斷諧波源的位置。常見的方法有諧波電流狀態估計定位、諧波電壓狀態估計定位、神經元網路模型等。諧波電流狀態估計定位的缺點是在波形發生畸變的情況下，功率的定義還存在爭議；而諧波電壓狀態估計定位法把所有母線電壓作為狀態變數，方程組的冗餘度會增加，增益矩陣的求逆運算量會增大。
方法
電力系統諧波治理諧波狀態估計法利用安裝在選定母線和線路上的諧波監測裝置採集到的信息，以及電網網路拓撲和參數分布，形成量測方程，按照一定的估計準則，計算電網的諧波分布。與傳統的狀 態估計技術相同，諧波狀態估計需要進行可觀性分析，一方面保證系統的可觀測性；另一方面，從工程實施的角度出發，希望諧波電壓、電流相量的同步測量裝置儘量少，則需要最佳化配置監測點的數量和位置。
量測方程數學模型
量測方程數學模型是電壓量測、電流量測或其變換形式的組合。根據節點法列出電網的諧波阻抗方程：
基於諧波狀態估計的諧波源定位式中：U為節點的諧波電壓；I為節點的注入諧波電流；Z 為諧波阻抗矩陣，為已知參數，可根據電網網路拓撲和參數分布計算；η 為量測誤差項。
量測配置
諧波狀態估計的量測方程具有下列特點：
①自量測母線的狀態完全可觀；
②支路量測僅使與本量測支路互聯的對側母線的狀態可觀。
③母線注入量測是完全的冗餘量測。
通過對上述基本特點的分析，我們可以得出下列結論：
電力系統諧波①一條母線的運行狀態完全由本地母線存在的自量測和與本地母線互聯的輸電線路對側存在 的支路量測所確定。因此，通過對所有的自量測和支路量測的處理就可以唯一確定電力系統的諧波狀態。
②一個支路量測僅與一個待定的母線狀態關聯，即反映待定母線狀態的支路量 測之 間不存在電量耦合效應。
③母線注入量測是所有支路量測的冗餘量測，由於量測母線數遠遠少於狀態變 量的個數，因此僅有注入量測無法唯一確定電力系統的諧波狀態，但可以用來提高諧波狀態估計結果的計算精度。
④由於只有量測支路電流和母線電壓，量測矩陣容易出現病態。
針對上述分析可用邏輯判斷方法進行可觀性分析：如果母線存在自量測，則該母線可觀；如果存在支路量測，則與該量測支路互聯的對側母線可觀，具體步驟如下：
1）獲取網路結構、網路參數和需配置的量測點數目等信息，選擇能提供最多量測點的量測方案，作為配置算法的初始搜尋域。
2）根據諧波狀態估計的量測方程特點，判斷已配置的量測能否使系統狀態量完全可觀測，如可觀，則轉向步驟 3）；如不可觀，則追加一個量測點，重複步驟 2）。
流程圖3）刪除使節點重複可觀的量測。第 1 步，考慮自量測優先，若有支路連線的兩個節點均配置自量測，刪除該連線支路的量測；第 2 步，若有多個對側支路量測使節點可觀，刪除後面配置的支路量測 ，只留下最先配置的支路量測；最後得到的量測
諧波狀態估計的求解
1） 諧波電流和電壓計算。
在配電網中，根據用戶性質對母線進行分類，排除系統中確定的非諧波源母線。可認為除嫌疑母線外，其餘母線的諧波注入電流均為 0。
2） 諧波責任劃分。
網路中節點i 的諧波問題由系統中所有諧波源共同作用產生。諧波責任劃分問題是判別各諧波源節點對該節點的諧波污染分別負多少的責任。
3）求解流程。
諧波狀態估計的模型本質是一個線性或非線性方程組，對諧波狀態估計的求解即是求解方程組。本文只涉及線性的問題，採用最小二乘法進行求解。圖 1 給出了諧波源定位的流程圖。
