Collaborative Allocation of Voltage Detection Active Power Filter and Static Var Generator for Harmonic and Voltage Comprehensive Mitigation

Shuya TIAN; Qingquan JIA; Lijuan LIN; Jing ZHAO; Yifeng CUI; Hao YU

doi:10.7500/AEPS20210206003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Collaborative Allocation of Voltage Detection Active Power Filter and Static Var Generator for Harmonic and Voltage Comprehensive Mitigation

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Collaborative Allocation of Voltage Detection Active Power Filter and Static Var Generator for Harmonic and Voltage Comprehensive Mitigation
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 24, Pages: 149-157(2021)
- 作者机构：
  
  1.电力电子节能与传动控制河北省重点实验室（燕山大学），河北省秦皇岛市 066004
  2.河北交通职业技术学院电气与信息工程系，河北省石家庄市 050035
  3.国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院，黑龙江省哈尔滨市 150030
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(51877186);Hebei Provincial Natural Science Foundation of China(E2018203358)
- DOI：10.7500/AEPS20210206003
  CLC：
- Received：06 February 2021，
  
  Revised：2021-08-02，
  
  Published Online：07 September 2021，
  
  Published：25 December 2021
- 稿件说明：
移动端阅览
田书娅,贾清泉,林丽娟等.面向谐波和电压综合治理的电压检测型APF与SVG协同配置[J].电力系统自动化,2021,45(24):149-157.

TIAN Shuya,JIA Qingquan,LIN Lijuan,et al.Collaborative Allocation of Voltage Detection Active Power Filter and Static Var Generator for Harmonic and Voltage Comprehensive Mitigation[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(24):149-157.
田书娅,贾清泉,林丽娟等.面向谐波和电压综合治理的电压检测型APF与SVG协同配置[J].电力系统自动化,2021,45(24):149-157. DOI： 10.7500/AEPS20210206003.

TIAN Shuya,JIA Qingquan,LIN Lijuan,et al.Collaborative Allocation of Voltage Detection Active Power Filter and Static Var Generator for Harmonic and Voltage Comprehensive Mitigation[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(24):149-157. DOI： 10.7500/AEPS20210206003.

摘要

为解决电力电子化配电网中谐波和电压偏差污染分散化、全网化导致传统点对点治理模式无法满足需求的问题，提出一种电压检测型有源滤波器(VDAPF)与静止无功发生器(SVG)协同优化配置策略。采用分区思想，提出基于社团理论

同时考虑谐波和电压偏差指标的综合分区方法；依据不同的灵敏度指标，选取各区域主导节点，为VDAPF和SVG提供候选接入节点；考虑功能和成本差异，建立以系统总投资费用最小和电能质量水平最优为目标的VDAPF和SVG优化配置模型，协同优化设备的选址和定容；采用规格化平面约束法求解得到多目标优化问题均匀分布的Pareto最优解集，并选出两个目标都较优的折中最优解作为最终优化配置方案。以IEEE 33节点系统进行算例分析，仿真结果验证了所提方案的合理性与有效性。

Abstract

In order to solve the problem that the traditional point-to-point mitigation mode cannot meet the demand due to the characteristics of decentralization and whole-network spread for harmonics and voltage deviation pollution in power-electronized distribution networks

a collaborative allocation optimization strategy for voltage detection active power filter (VDAPF) and static var generator (SVG) is proposed. Using the idea of partition

a comprehensive partition method based on community theory is proposed considering the index of harmonic and voltage deviation. According to different sensitivity indexes

dominant nodes in each region are selected as the candidate nodes for VDAPF and SVG to be installed. Considering the difference in function and cost

the optimal allocation model of VDAPF and SVG is established with the goals of minimizing the total system investment cost and optimizing the power quality level for the collaborative optimization of equipment location and volume. A Pareto optimal solution set with the uniform distribution of multi-objective optimization problem is obtained by the normalized normal constraint algorithm

and the compromised optimal solution of two objectives is selected as the final optimal allocation schemes. An IEEE 33-bus system is used as an example

and the simulation results verify the feasibility and effectiveness of the proposed strategy.

关键词

Keywords

references

李傲伟，柳璐，程浩忠，等 . 高比例可再生能源接入下考虑输配协同的输电网规划测试系统［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 11 ）： 19 - 27 .

LI Aowei ， LIU Lu ， CHENG Haozhong ， et al . Transmission expansion planning test system considering transmission and distribution coordination with integration of high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 11 ）： 19 - 27 .

樊陈，姚建国，常乃超，等 . 面向电力电子化电网的宽频测量技术探讨［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 16 ）： 1 - 8 .

FAN Chen ， YAO Jianguo ， CHANG Naichao ， et al . Discussion on wide-frequency measurement technology for power electronized power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 16 ）： 1 - 8 .

邵振国，黄伟达 . 考虑出力不确定性的分布式电源谐波传播计算［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 2 ）： 674 - 683 .

SHAO Zhenguo ， HUANG Weida . A calculation method of harmonic propagation considering the uncertainty of distributed generation ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 2 ）： 674 - 683 .

张天策，王剑晓，李庚银，等 . 面向高比例新能源接入的配电网电压时空分布感知方法［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 2 ）： 37 - 45 .

ZHANG Tiance ， WANG Jianxiao ， LI Gengyin ， et al . Perception method of voltage spatial-temporal distribution of distribution network with high penetration of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 37 - 45 .

于浩，贾清泉，李珍国，等 . 基于时间序列模式匹配的电能质量区域化治理［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 13 ）： 3788 - 3799 .

YU Hao ， JIA Qingquan ， LI Zhenguo ， et al . Data-driven partition control strategy for harmonic and voltage unbalance ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 13 ）： 3788 - 3799 .

FABRICIO E ， JUNIOR S ， JACOBINA C ， et al . Analysis of main topologies of shunt active power filters applied to four-wire systems ［J］. IEEE Transactions on Power Electronics ， 2018 ， 33 （ 3 ）： 2100 - 2112 .

AKAGI H . A shunt active filter based on voltage detection for harmonic termination of a radial power distribution line ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 1999 ， 35 （ 3 ）： 638 - 645 .

WADA K ， FUJITA H ， AKAGI H . Considerations of a shunt active filter based on voltage detection for installation on a long distribution feeder ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2002 ， 38 （ 4 ）： 1123 - 1130 ．

AKAGI H . Control strategy and site selection of a shunt active filter for damping of harmonic propagation in power distribution systems ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery Power ， 1997 ， 12 （ 1 ）： 354 - 363 .

孙孝峰，曾健，张芳，等 . 阻性有源滤波器分频控制位置的选择方案［J］. 中国电机工程学报， 2011 ， 31 （ 28 ）： 65 - 70 .

SUN Xiaofeng ， ZENG Jian ， ZHANG Fang ， et al . Site selection strategy of discrete frequency resistive active power filter ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2011 ， 31 （ 28 ）： 65 - 70 .

石磊磊，贾清泉，林丽娟，等 . 电力电子化配电网谐波分布式全局优化治理策略［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 9 ）： 2914 - 2924 .

SHI Leilei ， JIA Qingquan ， LIN Lijuan ， et al . Distributed global optimal harmonic mitigation strategy for power electronics high penetrated distribution networks ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 9 ）： 2914 - 2924 .

卜令岩，贾清泉，田书娅，等 . 电压检测型APF构成的分布式谐波治理系统稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 21 ）： 99 - 106 .

BU Lingyan ， JIA Qingquan ， TIAN Shuya ， et al . Stability analysis for distributed harmonic mitigation system composed of active power filter based on voltage detection ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 21 ）： 99 - 106 .

付文秀，范春菊 . SVG在双馈风力发电系统电压无功控制中的应用［J］. 电力系统保护与控制， 2015 ， 43 （ 3 ）： 61 - 68 .

FU Wenxiu ， FAN Chunju . Application of SVG in voltage and reactive power control of doubly-fed induction generation system ［J］. Power System Protection and Control ， 2015 ， 43 （ 3 ）： 61 - 68 .

窦飞，程保华，程锦闽，等 . 基于反函数抛物线插值的滤波器容量配置方法［J/OL］. 电力系统及其自动化学报［ 2021-06-29 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000770 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000770 .

DOU Fei ， CHEGN Baohua ， CHENG Jinmin ， et al . Filter capacity configuring method based on inverse function parabolic interpolation ［J/OL］. Proceedings of the CSU-EPSA ［ 2021-06-29 ］. https：//doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000770 https://doi.org/10.19635/j.cnki.csu-epsa.000770 .

张华赢，李鸿鑫，李艳，等 . 基于网络谐波电压综合补偿的配电网并联型有源电力滤波器优化配置策略研究［J］. 电力电容器与无功补偿， 2020 ， 41 （ 4 ）： 109 - 115 .

ZHANG Huaying ， LI Hongxin ， LI Yan ， et al . Research on optimal allocation strategy of shunt active power filters in distribution network based on comprehensive suppression of network harmonic voltage ［J］. Power Capacitor & Reactive Power Compensation ， 2020 ， 41 （ 4 ）： 109 - 115 .

LAKUM A ， MAHAJAN V . Optimal placement and sizing of multiple active power filters in radial distribution system using grey wolf optimizer in presence of nonlinear distributed generation ［J］. Electric Power Systems Research ， 2019 ， 173 ： 281 - 290 .

张涛，徐雪琴，冉华军 . 基于改进差分和声搜索算法的FACTS设备的多目标优化配置［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 3 ）： 727 - 734

ZHANG Tao ， XU Xueqin ， RAN Huajun . Multi-objective optimization configuration of FACTS equipment based on improved differential harmony search algorithm ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 3 ）： 727 - 734 .

ZENG M ， SUN J ， ZHA X . Study on SVG plus FC allocation optimization by considering reactive load fluctuation coefficients and probabilistic analysis of compensating capacity ［C］// China International Conference on Electricity Distribution ， August 10-13 ， 2016 ， Xi’an， China ： 1 - 6 .

刘文通，舒勤，钟俊，等 . 基于局部电压稳定指标及复杂网络理论的无功电压分区方法［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 1 ）： 269 - 275 .

LIU Wentong ， SHU Qin ， ZHONG Jun ， et al . A new algorithm for partitioned regulation based on local voltage stability index and complex network theory ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 1 ）： 269 - 275 .

BLONDEL V ， GUILLAUME J ， LAMBIOTTE R ， et al . Fast unfolding of communities in large networks ［J］. Journal of Statistical Mechanics： Theory and Experiment ， 2008 （ 10 ）： 1742 - 5468 .

石磊磊，贾清泉，孙海东，等 . 基于数据驱动的电能质量分区治理策略［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 4 ）： 992 - 1001 .

SHI Leilei ， JIA Qingquan ， SUN Haidong ， et al . Regional abatement strategy for power quality based on data driven ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 4 ）： 992 - 1001 .

刘澧庆，吴宁，张焕亨，等 . 微电网经济型二次频率和电压控制的多目标优化模型及仿真验证［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 2 ）： 521 - 530 .

LIU Liqing ， WU Ning ， ZHANG Huanheng ， et al . Multi-objective optimization model and its simulation verification for economical secondary frequency and voltage controls of microgrids ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 2 ）： 521 - 530 .

陆立民，褚国伟，张涛，等 . 基于改进多目标粒子群算法的微电网储能优化配置［J］. 电力系统保护与控制， 2020 ， 48 （ 15 ）： 116 - 124 .

LU Limin ， CHU Guowei ， ZHANG Tao ， et al . Optimal configuration of energy storage in a microgrid based on improved multi-objective particle swarm optimization ［J］. Power System Protection and Control ， 2020 ， 48 （ 15 ）： 116 - 124 .

MATLAB power system simulation package ［EB/OL］. ［ 2020-10-05 ］. http：//www. pserc.cornell.edu/matpower http://www.pserc.cornell.edu/matpower .

贾清泉，赵美超，孙玲玲，等 . 主动配电网中计及时序性与相关性的分布式光伏并网规划［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 6 ）： 1719 - 1728 .

JIA Qingquan ， ZHAO Meichao ， SUN Lingling ， et al . Planning for grid-connection of distributed PVs considering the sequential feature and correlation in active distribution network ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 6 ）： 1719 - 1728 .

WANG F ， DUARTE J ， HENDRIX M ， et al . Modeling and analysis of grid harmonic distortion impact of aggregated DG inverters ［J］. IEEE Transaction on Power Electronics ， 2011 ， 26 （ 3 ）： 786 - 797 .

SALLES D ， JIANG C ， XU W ， et al . Assessing the collective harmonic impact of modern residential loads： Part I methodology ［J］. IEEE Transactions on Power Delivery ， 2012 ， 27 （ 4 ）： 1937 - 1946 .

宋军英，何聪，李欣然，等 . 基于特征指标降维及熵权法的日负荷曲线聚类方法［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 20 ）： 65 - 72 .

SONG Junying ， HE Cong ， LI Xinran ， et al . Daily load curve clustering method based on feature index dimension reduction and entropy weight method ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 20 ）： 65 - 72 .

电能质量公共电网谐波： GB/T 14549—1993 ［S］. 北京：中国电力出版社， 1993 .

Power quality—harmonics in public supply network ： GB/T 14549—1993 ［S］. Beijing ： China Electric Power Press ， 1993 .

电能质量供电电能偏差： GB/T 12325—2008 ［S］. 北京：中国电力出版社， 2008 .

Power quality—deviation of supply voltage ： GB/T 12325—2008 ［S］. Beijing ： China Electric Power Press ， 2008 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Harmonic Mitigation Method and Control Strategy of Offshore Wind Power System Based on Distributed Power Flow Controller

满足电能质量限值的分布式光伏极限峰值容量计算

带分布式电源的配电网电能质量扰动源定位

谐波约束下的主动配电网分布式电源准入容量与接入方式

Related Author

Hao YU

TANG Aihong

SONG Xing

SHANG Yufei

GUO Guowei

YU Mengqi

ZHAN Ximei

LI Bin

Related Institution

Electric Power Research Institute of State Grid Heilongjiang Electric Power Company

School of Automation, Wuhan University of Technology

Foshan Power Supply Bureau, Guangdong Power Grid Co., Ltd.

Key Laboratory of Guangxi Electric Power System Optimization and Energy-saving Technology(Guangxi University)

College of Information Engineering, Zhejiang University of Technology

⁰