谐波是影响电能质量的主要因素,对公共电网的稳定运行影响很大。伴随着电网规模的快速扩展以及新型电子设备的应用,谐波问题越来越突显,因此谐波治理对电力系统的安全、经济、运行具有重大的意义。谐波仿真系统是一类通过计算机软件支撑电力分析的应用系统,能够辅助电力系统人员进行谐波治理、谐波源的部署及电网的规划。本文着眼于电力仿真系统存在的三个主要问题:第一,在系统的易用性、交互性和直观性方面,传统的电力仿真系统在可视化建模方面存在不足,存在建模效率低、图形可操作性差、不易于维护的问题。第二,谐波仿真计算是谐波仿真系统的核心,主流的电力仿真系统普遍对谐波计算模型的支持度有限,且在参数配置方面也存在不灵活的问题。第三,电力大数据蕴含丰富价值,将电力大数据应用于谐波分析,能够完成谐波数据的预估,对电网设计与规划都具有前瞻性意义。然而,目前没有电力大数据与谐波仿真计算相结合的系统。针对以上三方面问题,本文从可视化建模、谐波仿真计算以及基于电力大数据的谐波风险分析三方面探讨了基于电力大数据的谐波仿真系统。本文的主要研究工作如下:(1)综合考虑谐波仿真系统在可视化建模、谐波仿真计算模型、电力大数据与谐波仿真系统相结合三个关键问题对应的方面的需求,提出谐波仿真系统的总体框架,由数据层、数据转换层、应用层和功能层四个层次构成。(2)为了满足系统的易操作性、交互性和直观性需求,本文提出电力元件模型和线路图模型以支持线路图的可视化建模。电力元件模型描述元件图元、元件属性等信息;线路图模型描述元件位置、元件之间的拓扑连接关系等信息。基于电力元件模型和线路图模型,可视化建模的结果将具有统一且规范的结构,并作为输入数据与谐波仿真计算部分进行交互。(3)为了满足灵活支持多种谐波计算模型的需求,本文扩展OpenDSS谐波计算引擎,设计了参数可调的谐波计算模型,由参数生成器、线路图模型、计算脚本生成器、计算引擎构成。通过参数的配置,能够支持时序谐波计算模型、随机谐波计算模型等多种谐波仿真模型的计算。(4)为了充分利用电力大数据蕴含的价值,本文将电力大数据平台中的实测数据引入谐波仿真计算,生成谐波源特性,采用多种预测模型和评价指标预测谐波源特性数据,形成谐波数据的未来变化趋势,为谐波风险分析提供依据,对于谐波的监控及治理具有重要参考价值。