并网光伏配电网电能质量监测系统设计及仿真验证

并网光伏配电网电能质量监测系统设计及仿真验证

摘要

随着分布式光伏发电在配电网中的渗透率不断提高，其输出功率的间歇性与电力电子接口的非线性特征给配电网电能质量带来了严峻挑战。本文设计了一套并网光伏配电网电能质量监测系统，该系统由数据采集层、特征分析层与评估预警层构成，采用插值微分型谐波检测方法提取谐波特征，并结合改进式双向长短期记忆网络（Bi-LSTM）实现谐波趋势预测。基于MATLAB/Simulink平台搭建IEEE 33节点配电网模型，接入多光伏单元进行仿真验证。结果表明，所设计的监测系统能够有效识别电压暂降、谐波畸变等电能质量扰动，谐波检测精度较传统方法提升约15%，谐波预测误差控制在3%以内，验证了系统的可行性与有效性。

关键词：光伏并网；配电网；电能质量监测；谐波检测；Bi-LSTM；仿真验证

1 引言

1.1 研究背景与意义

在全球能源转型的浪潮中，光伏发电以其清洁、可再生等优势成为可再生能源利用的重要形式。据国际能源署统计，全球光伏装机容量持续快速增长，分布式光伏在配电网层面的接入比例不断提高。然而，光伏出力的间歇性与随机性，以及并网逆变器作为电力电子接口的非线性特征，给配电网的电能质量带来了显著影响。

具体而言，光伏并网可能引发以下几类电能质量问题：一是电压偏差与波动，光伏出力的快速变化可能导致接入点电压越限；二是谐波污染，逆变器的开关动作会向电网注入特征次谐波；三是三相不平衡，单相光伏接入可能加剧系统的不平衡度。这些问题不仅影响供电可靠性，还可能对用户设备造成