一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法技術

本發明專利技術針對主動式配電網的高頻諧波潮流該如何進行計算現有技術中沒有相關的計算方法的問題，提供一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法。該計算方法，包括：1)得到各元器件的高頻諧波阻抗模型；2)將高頻背景諧波，電壓源型和電流源型并網逆變器進行等效；3)分別計算等效后單獨作用時，主動式配電網擬計算結點的諧波電壓；4)利用疊加定理得到擬計算結點的高頻諧波潮流。本發明專利技術利用主動式配電網等效的高頻諧波模型和電工學中的疊加定理，得到主動式配電網高頻諧波潮流，可以更為準確地把握高頻諧波的潮流分布，有利于更好的制定諧波治理措施，以降低諧波治理成本和對電力系統產生的影響，對于研究和發展主動配電網具有十分重要的作用。

A method for calculating high frequency harmonic power flow in active distribution network

The invention provides a method for calculating the high frequency harmonic power flow of the active distribution network aiming at the problem that the high frequency harmonic power flow of the active power distribution network can be used to calculate the relevant calculation method in the prior art. Including the calculation method: 1) to obtain high frequency harmonic impedance model of the components; 2) high frequency background harmonics, voltage source and current source inverter are equivalent; 3) were calculated separately. The equivalent harmonic voltage, active quasi nodes distribution network; 4) by using the superposition theorem of quasi high frequency harmonic power flow node. The invention uses the superposition theorem of active distribution network equivalent model and high frequency harmonics in electrical engineering, get active distribution network high frequency harmonic power flow, can more accurately grasp the trend of high frequency harmonic distribution, with the development of harmonic control measures for the better, in order to reduce the harmonic governance costs and impact on the power system, has a very important role in the research and development of active distribution network.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電力系統高頻諧波計算領域相關
，具體地說，涉及一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法。
技術介紹
近年來，隨著能源短缺和環境問題的日益突出，新能源發電技術在國家政策的大力支持下得到了迅猛的發展，大量的新能源發電裝置以分布式電源的形式接入到電網中，它的優點得到人們越來越多的關注。當分布式電源在逐漸發揮優勢時，也給電力系統帶來了一系列的負面影響。分布式電源帶來的難題，在近年來逐漸的成為電力工作者以及學術研究人員所關注的焦點，具體表現在配電網注入的高頻諧波對于潮流分布的影響等。分布式電源越來越多的接入配電網，傳統單向潮流的被動式配電網正逐步演變成雙向潮流的集成分布式發電裝置的主動式配電網。然而，隨著分布式電源越來越多的接入配電網，其自身的問題也日益顯現。可再生能源以分布式電源形式并網通常需要通過電力電子裝置轉換成標準的工頻交流電供給負荷或并網。隨著技術的發展，并網逆變器使用的電力電子器件多為IGBT等全控型器件。IGBT屬于高頻開關元件，其開關頻率很高，在運行過程中會產生大量的高頻諧波。諧波疊加在基波上，造成基波波形嚴重畸變，造成很多精密的設備損壞，甚至造成變壓器損壞。同時，由于工業中非線性負荷的大量增加，引起了電網電壓、電流波形發生畸變，造成電網諧波污染。這些都給電力系統的規劃和運行帶來了很大的挑戰，其中對主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法近年來逐漸成為電力行業所關注的主要問題之一。因此正確合理的計算主動式配電網的高頻諧波潮流有利于更好的制定諧波治理措施，降低電力系統諧波治理的成本，對于研究和發展主動式配電網具有十分重要的意義。然而，主動式配電網的高頻諧波潮流該如何進行計算，現有技術中還沒有相關的計算方法。
技術實現思路
本專利技術針對主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法近年來逐漸成為電力行業所關注的主要問題，正確合理的計算主動式配電網的高頻諧波潮流有利于更好的制定諧波治理措施，降低電力系統諧波治理的成本，對于研究和發展主動式配電網具有十分重要的意義現實情況，而主動式配電網的高頻諧波潮流該如何進行計算，現有技術中還沒有相關的計算方法的問題，提供一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法。本專利技術所需要解決的技術問題，可以通過以下技術方案來實現：一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于，包括：1)確定主動式配電網的拓撲結構和各元器件的參數，得到各元器件的高頻諧波阻抗模型；2)將主動式配電網高頻背景諧波的高頻諧波等效模型用諧波電壓源表示，將電壓源型并網逆變器的高頻諧波等效模型用一個受控諧波電壓源和逆變器等效諧波阻抗串聯表示，將電流源型并網逆變器的高頻諧波等效模型用一個受控諧波電流源和逆變器等效諧波阻抗并聯表示；3)分別計算主動式配電網中，背景諧波電壓源單獨作用時、受控諧波電壓源單獨作用時和受控諧波電流源單獨作用時，主動式配電網擬計算結點的諧波電壓；4)利用疊加定理將背景諧波電壓源單獨作用時、受控諧波電壓源單獨作用時和受控諧波電流源單獨作用時，得到的諧波電壓相加，得到擬計算結點的高頻諧波潮流。本專利技術中，在利用疊加定理時，受控諧波電壓源和受控諧波電流源需要考慮其單獨作用的情況；若受控諧波電壓源或者受控諧波電流源不作用時，則受控諧波電壓源和受控諧波電流源都作斷路處理。本專利技術中，所述受控諧波電壓源表示為：其中，udc為電壓源型并網逆變器的直流側電壓，fk為開關頻率，k為調制比。本專利技術中，所述受控諧波電流源表示為：其中，idc為電流源型并網逆變器的直流側電流，fk為開關頻率，k為調制比。本專利技術中，所述元器件包括配電變壓器，所述配電變壓器的高頻諧波阻抗模型表示為：其中，h為主動式配電網的高頻諧波次數，為配電變壓器的h次諧波阻抗，為配電變壓器的基波阻抗。本專利技術中，所述元器件包括配電線路，所述配電線路的高頻諧波阻抗模型表示為：其中，h為主動式配電網的高頻諧波次數，為配電線路的h次諧波阻抗，為配電線路的基波阻抗，為配電線路的h次諧波導納，為配電線路的基波導納。本專利技術中，所述元器件包括線性負荷，當主動式配電網存在高頻諧波時，所述線性負荷的高頻諧波阻抗模型表示為：其中，h為主動式配電網的高頻諧波次數，Yh為線性負荷的h次諧波導納，Rh為線性負荷并聯電阻的h次諧波阻抗，Xh為線性負荷并聯電抗的h次諧波阻抗，X1為線性負荷并聯電抗的基波阻抗。本專利技術中，所述主動式配電網結構，包括：形成高頻背景諧波的上級電源，上級電源連接配電變壓器的一次側，所述配電變壓器的二次側連接配電線路，配電線路的輸出端連接線性負荷、包含電壓源型并網逆變器的非線性負荷以及包含電流源型并網逆變器的非線性負荷，所述擬計算結點設置在配電線路的輸出端。所述背景諧波電壓源單獨作用時，所述擬計算結點的諧波電壓為：其中，為背景諧波電壓源的電壓，Yh′為折算到配電變壓器一次側的線性負荷的h次諧波導納，為配電變壓器一次側主動式配電網系統h次諧波阻抗，為折算到配電變壓器一次側的h次配電變壓器諧波阻抗，為折算到配電變壓器一次側的配電線路h次諧波阻抗。所述受控諧波電壓源單獨作用時，所述擬計算結點的諧波電壓為：其中，受控諧波電壓源的電壓，Yh為折算到配電變壓器二次側的線性負荷h次諧波導納，為折算到配電變壓器二次側的主動式配電網系統h次諧波阻抗，為折算到配電變壓器二次側的h次配電變壓器諧波阻抗，為配電變壓器二次側的配電線路h次諧波阻抗，為配電變壓器二次側的電壓源型并網逆變器等效h次諧波阻抗。所述受控諧波電流源單獨作用，所述擬計算結點的諧波電壓為：其中，為受控諧波電流源的電流，Yh為折算到配電變壓器二次側的線性負荷h次諧波導納，為折算到配電變壓器二次側的主動式配電網系統h次諧波阻抗，為折算到配電變壓器二次側的h次配電變壓器諧波阻抗，為配電變壓器二次側的配電線路h次諧波阻抗，為配電變壓器二次側的電流源型并網逆變器等效h次諧波阻抗。本專利技術主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，通過確定主動式配電網諧波源類型，利用主動式配電網等效的高頻諧波模型和電工學中的疊加定理，得到了主動式配電網高頻諧波潮流，可以更為準確地把握高頻諧波的潮流分布，有利于更好的制定諧波治理措施，以降低諧波治理成本和對電力系統產生的影響，對于研究和發展主動配電網具有十分重要的作用。附圖說明以下結合附圖和具體實施方式來進一步說明本專利技術。圖1為本專利技術實施例提供的主動式配電網結構示意圖。圖2A為本專利技術實施例提供的主動式配電網配電變壓器的高頻諧波阻抗模型圖。圖2B為本專利技術實施例提供的主動式配電網輸電線路的高頻諧波阻抗模型圖。圖3為本專利技術實施例提供的主動式配電網線性負荷的高頻諧波阻抗模型圖。圖4A為本專利技術實施例提供的主動式配電網電壓源型并網逆變器拓撲結構圖。圖4B為本專利技術實施例提供的主動式配電網并網電流源型逆變器拓撲結構圖。圖5A為本專利技術實施例提供的電壓源型并網逆變器的高頻諧波等效模型圖。圖5B為本專利技術實施例提供的電流源型并網逆變器的高頻諧波等效模型圖圖6為本專利技術實施例提供的主動式配電網高頻諧波等值電路阻抗模型圖。圖7為本專利技術實施例提供的主動式配電網背景諧波(諧波電壓源)單獨作用時的高頻諧波等值電路阻抗模型圖。圖8為本專利技術實施例提供的主動式配電網受控諧波電壓源單獨作用時的高頻諧波等值電路阻抗模型圖。圖9為本專利技術實施例提供的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于，包括：1)確定主動式配電網的拓撲結構和各元器件的參數，得到各元器件的高頻諧波阻抗模型；2)將主動式配電網高頻背景諧波的高頻諧波等效模型用諧波電壓源表示，將電壓源型并網逆變器的高頻諧波等效模型用一個受控諧波電壓源和逆變器等效諧波阻抗串聯表示，將電流源型并網逆變器的高頻諧波等效模型用一個受控諧波電流源和逆變器等效諧波阻抗并聯表示；3)分別計算主動式配電網中，背景諧波電壓源單獨作用時、受控諧波電壓源單獨作用時和受控諧波電流源單獨作用時，主動式配電網擬計算結點的諧波電壓；4)利用疊加定理將背景諧波電壓源單獨作用時、受控諧波電壓源單獨作用時和受控諧波電流源單獨作用時，得到的諧波電壓相加，得到擬計算結點的高頻諧波潮流。

【技術特征摘要】
1.一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于，包括：1)確定主動式配電網的拓撲結構和各元器件的參數，得到各元器件的高頻諧波阻抗模型；2)將主動式配電網高頻背景諧波的高頻諧波等效模型用諧波電壓源表示，將電壓源型并網逆變器的高頻諧波等效模型用一個受控諧波電壓源和逆變器等效諧波阻抗串聯表示，將電流源型并網逆變器的高頻諧波等效模型用一個受控諧波電流源和逆變器等效諧波阻抗并聯表示；3)分別計算主動式配電網中，背景諧波電壓源單獨作用時、受控諧波電壓源單獨作用時和受控諧波電流源單獨作用時，主動式配電網擬計算結點的諧波電壓；4)利用疊加定理將背景諧波電壓源單獨作用時、受控諧波電壓源單獨作用時和受控諧波電流源單獨作用時，得到的諧波電壓相加，得到擬計算結點的高頻諧波潮流。2.根據權利要求1所述的一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于：在利用疊加定理時，受控諧波電壓源和受控諧波電流源需要考慮其單獨作用的情況；若受控諧波電壓源或者受控諧波電流源不作用時，則受控諧波電壓源和受控諧波電流源都作斷路處理。3.根據權利要求1所述的一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于：所述受控諧波電壓源表示為：其中，udc為電壓源型并網逆變器的直流側電壓，fk為開關頻率，k為調制比；所述受控諧波電流源表示為：其中，idc為電流源型并網逆變器的直流側電流，fk為開關頻率，k為調制比。4.根據權利要求1所述的一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于：所述元器件包括配電變壓器，所述配電變壓器的高頻諧波阻抗模型表示為：ZTh=RTh+jXTh=hRT1+jhXT1]]>其中，h為主動式配電網的高頻諧波次數，為配電變壓器的h次諧波阻抗，為配電變壓器的基波阻抗。5.根據權利要求1所述的一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于：所述元器件包配電線路，所述配電線路的高頻諧波阻抗模型表示為：Zlh=Rlh+jXlh=hRl1+jhXl1]]>Ylh=hYl1]]>其中，h為主動式配電網的高頻諧波次數，為配電線路的h次諧波阻抗，為配電線路的基波阻抗，Ylh為配電線路的h次諧波導納，Yl1為配電線路的基波導納。6.根據權利要求1所述的一種主動式配電網高頻諧波潮流的計算方法，其特征在于：所述元器件包線性負荷，當主動式配電網存在高頻諧波時，所述線性負荷的高頻諧波阻抗模型表示為：Yh=1Rh-j1Xh=1Rh-jh1X1]]>其中，h為主動式配電網的高頻諧波次數，Yh為線性負荷的h次諧波導納，Rh為線性負荷并聯電阻的h次諧波阻抗，Xh為線性負荷并聯電抗的h次諧波阻抗，X1為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐斌，金煒，朱明星，李洋，謝輝，王劉芳，盛萬興，丁津津，夏勇，羅亞橋，胡翀，計長安，石磊，洪偉，鄭國強，林哲敏，高博，謝毓廣，張旭昶，劉星，高敏，
申請(專利權)人：國網安徽省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，中國電力科學研究院，安徽大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34