[发明专利]一种测算超高次谐波在线路发生谐振的方法

说明书

本发明涉及一种测算超高次谐波在线路发生谐振的方法，将线路电路模型简化成多π型等效电路，根据简化后的线路电路模型，求取线路等效阻抗，并绘制线路等效阻抗函数曲线，根据曲线找到使得线路发生谐振的谐波次数。本发明能够减小线路长度达到一定程度时分布参数引起的线路谐振频率计算的误差，提高测算线路发生谐振频率的精度。

技术领域

本发明涉及电力系统线路谐振技术领域，特别是一种测算超高次谐波在线路发生谐振的方法。

背景技术

随着电力电子开关器件制造材料的迅猛发展，电力系统的电力电子化越来越强，PWM技术的广泛使用，使得电力系统中的谐波频率越来越高。有文献将频率在2kHz-150kHz范围的谐波命名为超高次谐波。

电能的线路传输是电力系统中的不可缺少的一部分，然而电力电子设备产生的超高次谐波会在线路中进行传递。在短距离的线路情况下，线路可以用集中参数模型来代表，而在实际情况中，线路的长度很长，线路的对地电容作用明显，因此不能简单的利用集中参数来表示。线路的模型含有电阻电感电容，这意味着谐波在某个频率时，线路会产生谐振，使得超高次谐波被放大，致使用户端的电能质量变差。在超高次谐波的作用下，设备可能会间歇性工作，发出噪声，甚至使得设备无法工作，还会使电力载波通信故障。因此，掌握超高次谐波经过线路的谐振规律有助于为未来对超高次谐波的防治埋下坚实的基础。

传统的集中参数线路谐波传递模型，没有考虑线路长度大到一定程度后，分布参数的影响。当线路长度达到一定程度时，线路的电容效应明显，频率较高时，电容在线路中的容抗值就特别小，线路阻抗变小，因此传统的线路模型就不适用了。而分布参数的线路模型中参数不固定，无法对其进行定量的电路计算以测算超高次谐波发生线路谐振的频率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种测算超高次谐波在线路发生谐振的方法，能够减小线路长度达到一定程度时分布参数引起的线路谐振频率计算的误差，提高测算线路发生谐振频率的精度。

本发明采用以下方案实现：一种测算超高次谐波在线路发生谐振的方法，具体为，将线路电路模型简化成多π型等效电路，根据简化后的线路电路模型，求取线路等效阻抗，并绘制线路等效阻抗函数曲线，根据曲线找到使得线路发生谐振的谐波次数。

进一步地，所述将线路电路模型简化成多π型等效电路具体为：根据线路的长度l与线路首端超高次谐波频率来确定多π型等效电路中π型电路的个数：

式中，λ为谐波波长，v为谐波波速，f取从线路首端测得的超高次谐波频谱图中幅值大于基波电压的5％的最高谐波频率，n为π型电路的个数。

进一步地，所述根据简化后的线路电路模型，求取线路等效阻抗具体为：采用下式对多π型等效电路进行电路向量计算：

R_eq＝(((C_n+1+L_n+R_n)//C_n+L_n-1+R_n-1)//...)//C₁；

式中，R_eq表示从电路模型左侧端口看进去的等效阻抗，C_n表示第n个π型电路中的等效电容，L_n表示第n个π型电路中的等效电感，R_n表示第n个π型电路中的等效电阻；其中C_i与L_i在电路中是以容抗X_c与电抗X_L的形式进行计算的，与频率有关：

X_L＝jωL