2 数字仿真结果
计算机仿真采用通用电路模拟程序PSPICE［3］。仿真电路如图2所示，直接采样时对节点电压直接进行采样；间接采样时，以电力电容器为谐波电压的取样元件，通过检测电容器的电流对节点谐波电压进行间接取样，因为电容元件上的同次谐波电压与电流成正比，相位差角为π/2。图2中，取样电容器采用自愈式电压并联电容器BZMJ0.4-5-1(C＝99.5μF,tgδ＝0.0012)，R1和R2为线性电阻，用220V，2000W的电炉(电阻)近似模拟，R2和大功率整流二极管D相串联，构成非线性负载(半波整流)。
图2 谐波潮流检测实验电路图
电压和电流的波形图见图3，取样电容器的电压、电流谐波畸变率见表1，直接取样和采用电容器间接取样时的谐波潮流仿真计算值见表2～表3。
表1 取样电容器电压、电流谐波(相对值)及总谐波畸变率
电源电压/V
U1
U2
U3
U4
U5
U6
U7
U8
U9
U10
U11
THDu/%
222
3.64
6.50
1.53
3.54
0.16
1.40
0.52
2.75
0.16
0.05
4
电容支路电流/A
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
I9
I10
I11
THDi/%
7.49
0.17
0.57
0.15
0.62
0.04
0.37
0.15
0.85
0.08
0.04
17.2
表2 直接取样时谐波潮流仿真计算值
f/Hz
50
100
150
200
250
300
350
400
450
u
U/V
222
3.64
6.5
1.53
3.54
0.16
1.40
0.52
2.75
φ/(°)
188.34
117.96
319.38
141.81
43.19
255.39
200.68
177.35
53.93
iR1
IR1/A
10.27
0.17
0.30
0.07
0.16
0.01
0.06
0.02
0.13
φ/(°)
188.34
117.99
319.29
141.83
43.19
255.36
200.68
177.39
53.98
PR1/W
2280.91339
0.61372
1.95407
0.10798
0.57856
0.00123
0.07077
0.01269
iR2
IR2/A
5.10
2.19
0.15
0.45
0.03
0.15
0.05
0.14
0.05
φ/(°)
188.28
284.39
301.01
314.67
14.12
335.01
232.30
331.84
22.28
PR2/W
1132.14005
－7.73969
0.92566
－0.68226
0.10761
0.00428
0.05670
－0.06659
注： PR1h＝3.3590149W，PR2h＝－7.3942892W
表3 间接取样时谐波潮流检测值
f/Hz
50
100
150
200
250
300
350
400
450
iC
IC/A
6.98
0.23
0.62
0.19
0.57
0.03
0.32
0.14
0.83
φ/(°)
275.25
207.81
49.02
231.46
132.73
344.80
290.03
266.64
143.11
iR1
IR1/A
10.27
0.17
0.30
0.07
0.16
0.01
0.06
0.02
0.13
φ/(°)
188.34
117.99
319.29
141.83
43.19
255.36
200.68
177.39
53.98
PR1/W
2282.69185
0.61584
1.96846
0.10941
0.59063
0.00127
0.09459
0.01340
iR2
IR2/A
5.01
0.219
0.15
0.45
0.03
0.15
0.05
0.14
0.05
φ/(°)
188.28
284.37
301.01
314.67
14.12
335.01
232.68
331.84
22.28
PR2/W
1133.02477
－7.77135
0.93398
－0.69187
0.11035
0.00417
0.05865
－0.07075
注：PR1h＝3.396030W，PR2h＝－7.4268195W
1－电源电压波形；2－R2支路电流波形; 3－电容电流波形
图3 电源电压、R2支路电流和电容电流波形图
3 结论
根据上述分析，可得出以下结论，图3、表1～表3的仿真计算结果证实了理论分析的正确性和本文方法的可行性。
(1) 取样电容器的h次谐波电流含有率是供电节点谐波电压谐波含有率的h倍。因此，通过间接取样电容器的谐波电流值，来测量节点谐波电压可提高测量精度。
(2) 不管是线性负载还是非线性负载，总潮流为正值时，线性负载上的谐波潮流为正值，非线性负载上的谐波潮流为负值，因此根据总潮流与谐波潮流的符号是否一致可以判断某一特定负载是不是谐波源。
(3) 采用电容器对节点谐波电压间接取样时，虽然电容器具有谐波电流放大作用，但谐波潮流检测的灵敏度提高了，因此谐波潮流的实际数值不会改变。
(4) 实际测量中用不经标度变换的测量值来计算谐波潮流，并用电容器间接取样电容节点时，由于提高了谐波潮流的计算值，因此舍入误差减小了。
(5) 在搜索谐波源检测谐波潮流的流向时，需要同时测量谐波相位角。采用电容分压器作为谐波电压取样元件时，由于谐波测量时电容分压器的分压比与频率无关，而且分压器内部电感小，因而保证谐波相位角误差较小，提高了谐波潮流检测的精确度。
参考文献
1 Arrillaga J,Bradly D A,Bodger P S.Power system harmonics. John Wiley and Sons Ltd, 1985
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