Harmonic source identification and current separation 

in distribution systems 

Yong Zhao

 a

，

b

，

Jianhua Li 

a

，

Daozhi Xia 

a

,* 

a

Department of Electrical Engineering Xi’an Jiaotong University, 28 West Xianning Road, Xi’an, Shaanxi 710049, China

b Fujian Electric Power Dispatch and Telecommunication Center, 264 Wusi Road, Fuzhou, Fujian, 350003, China 

Abstract 

To effectively diminish harmonic distortions, the locations of harmonic sources have to 

be identified and their currents have to be separated from that absorbed by conventional linear 

loads 

connected 

to 

the 

same 

CCP. 

In 

this 

paper, 

based 

on 

the 

intrinsic 

difference 

between 

linear 

and 

nonlinear 

loads 

in 

their 

V 

–

I 

characteristics 

and 

by 

utilizing 

a 

new 

simplified 

harmonic 

source 

model, 

a 

new 

principle 

for 

harmonic 

source 

identification 

and 

harmonic 

current 

separation 

is 

proposed. 

By 

using 

this 

method, 

not 

only 

the 

existence 

of 

harmonic 

source 

can 

be 

determined, 

but 

also 

the 

contributions 

of 

the 

harmonic 

source 

and 

the 

linear 

loads to 

harmonic voltage distortion 

can be distinguished. The detailed 

procedure based on 

least squares approximation is given. The effectiveness of the approach is illustrated by test 

results on a composite load. 

2004 Elsevier Ltd. All rights reserved. 

Keywords:

 Distribution system; Harmonic source identification; Harmonic current separation; 

Least squares approximation 

1. Introduction 

Harmonic distortion has experienced a continuous increase in distribution systems owing 

to the growing use of nonlinear loads. Many studies have shown that harmonics may cause 

serious 

effects 

on 

power 

systems, 

communication 

systems, 

and 

various 

apparatus 

[1

–

3]

. 

Harmonic 

voltages 

at 

each 

point 

on 

a 

distribution 

network 

are 

not 

only 

determined 

by 

the 

harmonic 

currents 

produced 

by 

harmonic 

sources 

(nonlinear 

loads), 

but 

also 

related 

to 

all 

linear loads (harmonic current sinks) as well as the structure and parameters of the network. 

To effectively evaluate and diminish the harmonic distortion in power systems, the locations 

of harmonic sources have to be identified and the responsibility of the distortion caused by 

related individual customers has to be separated. 

As 

to 

harmonic 

source 

identification, 

most 

commonly 

the 

negative 

harmonic 

power 

is 

considered 

as 

an 

essential 

evidence 

of 

existing 

harmonic 

source 

[4

–

7]

. 

Several 

approaches 

aiming 

at 

evaluating 

the 

contribution 

of 

an 

individual 

customer 

can 

also 

be 

found 

in 

the 

literatures. Schemes based on power factor measurement 

to penalize the customer’s harmonic 

currents are discussed in Ref. 

[8]

. However, it would be unfair to use economical penalization 

if we could not distinguish whether the measured harmonic current is from nonlinear load or 

from linear load. 

In 

fact, 

the 

intrinsic 

difference 

between 

linear 

and 

nonlinear 

loads 

lies 

in 

their 

V 

–

I 

characteristics. 

Harmonic 

currents 

of 

a 

linear 

load 

are 

i

n 

linear 

proportion 

to 

its 

supply