[发明专利]一种配电网谐波谐振改进模态分析方法

说明书

本发明公开了一种配电网谐波谐振改进模态分析方法，包括以下步骤：利用频谱分析方法确定谐振频率，再求出谐振频率下的节点导纳矩阵的特征值矩阵，对节点导纳矩阵的特征值按大小对其进行升序排列，记录各特征值的位置；取前m个最小特征值作为谐振频率下关键模态的可行解，确定出每个可行解对应的关键右特征向量，即可得到这些关键右特征向量可行解的最大右特征值及其位置，位置即最高激发节点的可行解。本发明的有益效果是：本发明具有计算效率高、最高激发节点定位准确等优势，更加适用于配电网谐波谐振分析。

技术领域

本发明涉及电力系统分析与控制技术领域，特别涉及一种配电网谐波谐振改进模态分析方法。

背景技术

近年来，随着用电需求的不断增加，变频技术的大量应用，配电网中的非线性负荷逐年增加，电网的谐波问题日趋严重，对电网的稳定运行造成潜在危害。一方面，谐波的存在降低了电网的电能质量，危害用电设备的安全可靠运行，增加设备功率损耗，甚至损坏设备，造成停电故障。另一方面，当电网中的谐波频率和系统谐振频率接近时，可能诱发系统谐振，产生谐振过电压，严重影响电网的安全可靠运行。

谐波谐振是谐波引起的一个重要危害，并联谐振引起过电压，串联谐振引起过电流，对电力系统安全稳定运行造成危害，因而需要抑制电力系统的谐波谐振，这就需要进行谐波谐振分析，得到谐振频率及谐振区域，从而采取相应措施避免谐波谐振的发生，减少谐振引起的故障损失，这对保障电力系统的稳定运行具有重要的现实意义。

谐波谐振分析方法主要有频谱分析法、模态分析法等，频谱分析法能够确定谐振频率，但不能提供谐振的更多信息，如谐振位置及各元件对谐振的影响程度，传统模态分析法由于高效便捷而广受关注，通过分析节点导纳矩阵的特征根，就可以获得谐振的各种信息，如谐振频率、最高激发点、最高观测点以及参与因子，但其计算效率较低，且无法准确判断配电网谐波谐振中的最高激发节点。因此，迫切需要研究一种配电网谐波谐振改进模态分析方法，以高效准确的确定出配电网谐波谐振各种信息。

发明内容

本发明旨在克服传统模态分析方法的不足，提出一种配电网谐波谐振改进模态分析方法，本发明先利用频谱分析法分析配电网节点阻抗极值点位置，确定谐振频率，消去了传统模态分析方法中节点导纳矩阵分解、特征值矩阵求逆的步骤，提高了计算效率；同时对传统模态分析法进行了改进，通过增加判断激发节点在谐振频率下能否发生谐振的条件来确定最高激发节点以及最佳观测节点，减少了传统模态分析法用于配电网时产生的定位错误，能够高效准确的确定出配电网谐波谐振的各种信息(如谐振频率、最高激发点、最高观测点以及参与因子)，该谐波谐振分析方法不仅适用于配电网，也可适用于输电网。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种配电网谐波谐振改进模态分析方法，具体包括以下步骤：

S1、利用频谱分析方法确定谐振频率，具体的，当电力系统配电网中i节点发生谐振频率为f的并联谐振时，i节点阻抗呈现出最大值，电力系统中各节点最大阻抗由公式(1)求出：

式中，z_iif为某一频率下的节点阻抗，取有名值；

依据求出的各节点最大阻抗即可求出各节点阻抗最大值所对应的频率，即所述的谐振频率；

其中，所述频谱分析方法采用自适应扫频技术，具体包括以下步骤：

步骤S101、设置初始频率f0、最终频率fmax、初始步长h0＝0.2Hz、最大步长hmax＝10Hz(扫频时增大步长可以提高计算效率，但步长太大可能跨过一些单峰区间、单谷区间，因此设置hmax限制步长的最大值)；

步骤S102、依次设置h1＝h2＝h0，f1＝f0，f2＝f1+h1，f3＝f2+h2；

步骤S103、Z为节点自阻抗，计算