[发明专利]一种基于奇异值灵敏度的谐波谐振分析方法

说明书

本发明公开了一种基于奇异值灵敏度的谐波谐振分析方法，涉及电力系统分析与控制技术领域，包括：S1、根据电网结构特征得到谐波观测量与谐波激励源之间的传递函数矩阵；S2、在一定频率范围内对S1得到的传递函数矩阵进行奇异值分解，根据奇异值分解的结果对电网的谐波谐振规律进行分析；S3、根据分析需求选择分析的系统参数，并根据S2分析得到的谐振频率的最大奇异值及其左右奇异相量，计算得到奇异值灵敏度，根据奇异值灵敏度，筛选出对电网谐振强度影响大的参数。本发明利用谐波观测量与谐波激励源之间的传递函数矩阵，并进行奇异值分解，能够从电网层面较系统地研究电网谐波谐振规律，提高谐波谐振分析效率。

技术领域

本发明涉及电力系统分析与控制技术领域，尤其涉及一种基于奇异值灵敏度的谐波谐振分析方法。

背景技术

在分布式电源微网中，由风能、太阳能等新能源产生的电能通过变流器输向电网及用户。然而随着大量含有LCL滤波器的变流器接入电网中，变流器控制环与电网中电感、电容元件的交互作用很容易引起电网发生谐波谐振，造成的电压电流谐波严重危害电网及并网变流器安全稳定运行。

现有的谐波谐振分析方法主要有两大类：频率扫描法和模态分析法。频率扫描法通过研究谐波观测量与谐波激励源之间的阻抗或导纳传递函数频率特性，确定谐波谐振频率和谐波放大强度，但是不能提供诸如谐振影响范围、系统对谐振影响等信息。并且当系统规模大、结构复杂时，频率扫描法需要分别建立多个谐波观测量与多个谐波激励源之间的阻抗或导纳传递函数，因此存在建模复杂、运算工作量大的问题。基于特征值分解技术的模态分析利用电网导纳矩阵研究电网谐波谐振特性，即在一定频率范围内(如0.1Hz-3000Hz)对电网节点导纳矩阵进行特征值分解，根据分解得到的特征值和特征向量进行谐波谐振分析。考虑到特征值分解技术仅限于N×N阶的方形矩阵，因此模态分析法应用场合有限，例如分析电网支路电流谐波谐振规律时可能会遇到到电网支路数和节点数不相等的情况，即谐波观测量与谐波激励源之间的传递函数矩阵不一定是N×N阶的方形矩阵，此时无法用模态分析法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于奇异值灵敏度的谐波谐振分析方法，从而克服了若采用传统点对点频率扫描法研究电网整体谐振规律就会有建模复杂、运算分析工作量大的问题的缺点。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于奇异值灵敏度的谐波谐振分析方法，包括以下步骤：

S1、根据电网结构特征，得到谐波观测量(节点电压或支路电流)与谐波激励源之间的传递函数矩阵，矩阵元素以频率为变量；

S2、在一定频率范围内对所述谐波观测量与谐波激励源之间的传递函数矩阵进行奇异值分解，根据奇异值分解的结果，对电网的谐波谐振规律进行分析；

S3、根据分析需求选择需要分析的系统参数，并根据S2分析得到的谐振频率的最大奇异值及其左右奇异相量，计算得到奇异值灵敏度，根据所述奇异值灵敏度，能够筛选出对电网谐振强度影响大的参数。

进一步的，所述S1具体包括以下步骤：

S11、根据电网结构特征，得到电网各节点的等值导纳及各支路的等值阻抗，新能源并网变流器需要根据其控制策略求取其诺顿等效电路或戴维南等效电路；

S12、根据S11求得的等值导纳，列写电网所有的节点导纳矩阵，对所述节点导纳矩阵求逆矩阵，得到对应的节点电压与谐波激励源之间的传递函数矩阵；

S13、根据电网结构特征求取谐波观测量(节点电压或支路电流)，得到支路电流与节点电压之间的传递函数矩阵，所述支路电流与节点电压之间的传递函数矩阵右乘所述节点电压与谐波激励源之间的传递函数矩阵，得到支路电流与谐波激励源之间的传递函数矩阵，即谐波观测量(节点电压或支路电流)与谐波激励源之间的传递函数矩阵。

进一步的，所述电网的谐波谐振规律的分析具体如下：