کنترل میزان هارمونیک موجود در سیستم‌های قدرت با استفاده از قیمت‌گذاری عادلانه‌ی هارمونیک

نویسندگان

1 دانشکده فنی مهندسی - گروه مهندسی برق - دانشگاه اصفهان

2 شرکت برق منطقه‌ای اصفهان - دفتر تحقیقات و استانداردها

چکیده

 افزایش آلودگی‌های هارمونیکی یکی از دغدغه‌های موجود در سیستم‌های قدرت بوده که بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. ازطرفی هزینه‌ی زیاد جبرانسازی، امکان جبران‌سازی در سرتاسر شبکه را از بین برده‌است. باتوجه‌به تجدید ساختار در سیستم‌های قدرت، این امکان به‌وجود آمده‌است که هزینه‌ی جبران‌سازی ازطریق مشترکین آلوده‌کننده تأمین شود. در این مقاله، روشی جدید برای کنترل هارمونیک شبکه با استفاده از قیمت‌گذاری هارمونیکی ارائه شده‌است. مبنای قیمت‌گذاری در این روش، تعیین سهم هارمونیکی در ولتاژ نقطه‌ی اتصال مشترک می‌باشد. همچنین، اندیسی جدید به‌منظور تعیین سهم هارمونیکی مشترک (مصرف‌کننده) و شبکه بالادست در آلودگی هارمونیکی نقطه‌ی اتصال مشترک ارائه شده‌است. با استفاده از این اندیس، می‌توان برداشت صحیحی از سهم مشترک و شبکه در کلیه‌ی مرتبه‌های هارمونیکی غالب به دست آورد. نتایج شبیه‌سازی برروی شبکه استاندارد 14 باسه IEEE‌ بیان‌گر کارآیی روش پیشنهادی برای قیمت‌گذاری برمبنای تعیین سهم عادلانه مشترک و شبکه می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که با تعیین عادلانه سهم هارمونیکی، می‌توان مشترک را به کاهش و یا کنترل هارمونیک تشویق کرد. در غیراین‌صورت از جمع اعتبارات ناشی از جریمه‌ی مشترک، می‌توان فیلتر هارمونیکی در محل موردنظر نصب نمود و نسبت به کنترل هارمونیک اقدام نمود. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Harmonic Control in Power Systems by means of Harmonic Pricing

نویسندگان [English]

  • A. Saadat 1
  • R. A Hooshmand 1
  • M Tadayon 1
  • A. Kiyoumarsi 1
  • M. Torabian 2
1 Faculty of Engineering, University of Isfahan, Isfahan, Iran
2 Isfahan Regional Electric Company, Research unit and standards, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Increasing harmonic contamination is one of the concerns in power systems that has been more considered. On the other hand, the high cost of compensation can eliminate the possibility of compensation across the network. Regarding the restructuring of power systems, it has been possible to provide the compensation cost by contaminating subscribers. In this paper, a new method for control the network harmonic is presented using harmonic pricing. The base of pricing in this method is to determine the fair harmonic contribution in the point of common coupling voltage. In addition, a new index has been proposed to determine the harmonic contribution of the customer and utility to the harmonic contamination of the point of common coupling. By using this index, an accurate impression of the customer and utility contribution in all of the dominant harmonic levels is obtained. The simulation results on the IEEE 14-bus standard network illustrate the effectiveness of the proposed method for pricing based on fair contribution of customer and network. Also, the results show that by justly determining the harmonic contribution, the customer can be encouraged to reduce or control the harmonic. Otherwise, by sum of the penalty fees, harmonic filters can be installed at the desired location and can be applied to the harmonic control.

کلیدواژه‌ها [English]

  • harmonic
  • harmonic contribution
  • harmonic pricing
  • restructured power systems
  • power market
[1]      D. Seeto, S.-D. He, and C.-K. Woo, “Pricing electric harmonics. Energy, vol. 20, no. 7, pp. 617-621, 1995.
[2]      میلاد دلالی، علیرضا جلیلیان، «محاسبه آلودگی هارمونیکی و میان‌هارمونیکی ژنراتورهای القائی دوسو تغذیه بادی با استفاده از یک روش ترکیبی»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 42، شماره 2، صفحه 25-37، 1391.
[3]      عباس کارگر، فهیمه صیادی شهرکی، جعفر سلطانی، «خازن‌گذاری بهینه در شبکه توزیع دارای اغتشاش هارمونیکی برای تنظیم ولتاژ و کاهش تلفات با استفاده از PSO»، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, جلد 41، شماره 1، صفحه 33-43، 1390.
[4]      D. Serfontein, et al., “Continuous Event-Based Harmonic Impedance Assessment Using Online Measurements” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 65, no. 10, pp. 2214-2220, 2016.
[5]      M.O. Prates, et al. “Power system impedance measurement based on wavelet voltage imposed” in 16th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), pp. 798-802, Bucharest, Romania, 2014.
[6]      H.L.M. Monteiro, et al. “A real time implementation of an harmonic impedance estimator” in 17th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), pp. 333-337, Belo Horizonte, Brazil, 2016.
[7]      W. Xu, et al., “Measurement of network harmonic impedances: practical implementation issues and their solutions” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 17, no.1, pp. 210-216, 2002.
[8]      A. Murugan and V.S. Kumar, “Determining true harmonic contributions of sources using neural network” Neurocomputing, pp. 72-80, 2016.
[9]      J. Mazumdar, R.G. Harley, and F. Lambert, “System and method for determining harmonic contributions from non-linear loads using recurrent neural networks” in International Joint Conference on Neural Networks (IJCNN), pp. 366-371, Montreal, Canada, 2005.
[10]      J. Mazumdar, et al., “Intelligent tool for determining the true harmonic current contribution of a customer in a power distribution network” IEEE Transactions on Industry Applications, vol. 44, no.5, pp. 1477-1485, 2008.
[11]      F. Karimzadeh, S. Esmaeili, and S.H. Hosseinian, “A novel method for noninvasive estimation of utility harmonic impedance based on complex independent component analysis” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 30, no. 4, pp. 1843-1852, 2015.
[12]      F. Karimzadeh, , S. Esmaeili, and S.H. Hosseinian, “Method for determining utility and consumer harmonic contributions based on complex independent component analysis” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 10, no. 2, pp. 526-534, 2016.
[13]      X. Zhao, and H. Yang, “A New Method to Calculate the Utility Harmonic Impedance Based on FastICA” IEEE Transactions on Power Delivery, vol. 31, no. 1, pp. 381-388, 2016.
[14]      E.O. de Matos, et al., “Using linear and non-parametric regression models to describe the contribution of non-linear loads on the voltage harmonic distortions in the electrical grid” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 10, no. 8, pp. 1825-1832, 2016.
[15]      M. Shojaie, and H. Mokhtari, “A method for determination of harmonics responsibilities at the point of common coupling using data correlation analysis” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 8, no. 1, p.p. 142-150, 2014.
[16]      W. Xu, et al. “A method to determine the harmonic contributions of multiple loads” in IEEE Power & Energy Society General Meeting, pp. 1-6, Calgary, Canada, 2009.
[17]      A. Zebardast, and H. Mokhtari, “Technique for online tracking of a utility harmonic impedance using by synchronising the measured samples” IET Generation, Transmission & Distribution, vol. 10, no. 5, pp. 1240-1247, 2016.
[18]      P.J. Talacek, and N.R. Watson, “Marginal pricing of harmonic injections: An analysis of the resulting payments” IEEE Transactions on Power Systems, vol. 17, no. 3, pp. 640-645, 2002.
[19]      Y. Peng, et al., “Harmonic pricing model based on harmonic costs and harmonic current excessive penalty” in 2nd international conference on Artificial Intelligence, Management Science and Electronic Commerce (AIMSEC), pp. 4011-4014, Dengleng, China, 2011.
[20]      Z. Lin, et al., “Economic evaluation of harmonic cost” in IEEE 8th international conference on Power Electronics and Motion Control(IPEMC-ECCE Asia), pp. 668-673, Hefei, China, 2016.
[21]      L. Wei, et al., “Study on harmonic marginal pricing in power system” in IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies, pp. 1-4, Tianjin, China, 2012.
[22]      M. Tavakoli, et al., “CVaR-based energy management scheme for optimal resilience and operational cost in commercial building microgrids” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 100, p.p. 1-9, 2018.
[23]      Y.-M. Liu, et al.,  “Complex blind source separation based harmonic contribution assessment” in 17th International Conference on Harmonics and Quality of Power (ICHQP), pp. 176-180, Belo Horizonte, Brazil, 2016.
[24]      M. Lamich, et al., “Nonlinear loads model for harmonics flow prediction, using multivariate regression”. IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 64, no. 6, pp. 4820-4827, 2017.
[25]      J. Mazumdar, et al., “Neural network based method for predicting nonlinear load harmonics” IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 22, no. 3, pp. 1036-1045, 2007.
[26]      H. Mohkami, R. Hooshmand, and A. Khodabakhshian, “Fuzzy optimal placement of capacitors in the presence of nonlinear loads in unbalanced distribution networks using BF-PSO algorithm” Applied Soft Computing, vol. 11, no.  4, pp. 3634-3642, 2011.
[27]      S. Ghosh, S.P. Ghoshal, and S. Ghosh, “Optimal sizing and placement of distributed generation in a network system” International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol. 32, no. 8, p.p. 849-856, 2010.
[28]      D.J. Carnovale, T.J. Dionise, and T.M. Blooming. “Price and performance considerations for harmonic solutions” in Power Systems World, Power Quality 2003 Conference, Long Beach, California, 2003.