[发明专利]结点优化的电力大系统谐波阻抗测量方法

说明书

本发明提供的结点优化的电力大系统谐波阻抗测量方法，针对电力系统包含各类元件设备，运行情况复杂多变，不可能在每种运行状态参数下去测量观察点的谐波阻抗值，采用计算机编程对电力系统进行谐波阻抗的等值计算；针对普遍使用的电力系统分析软件PSD‑BPA潮流程序无法兼容PSD‑BPA的潮流数据文件，而且NIMSCAN的阻抗扫描过程繁琐，需要大量的手工操作，不仅浪费时间精力，并且很容易出错，对规模较大的系统根本无法进行阻抗等值计算，开发出一个直接利用PSD‑BPA潮流数据、能够对系统进行阻抗等值计算、操作方便的等值程序，提高了电力大系统的安全性能，谐波阻抗测量方法实用高效、精准易用，是一种具备显著创新性，且优势突出的谐波阻抗测量方法。

技术领域

本发明涉及一种电力系统谐波阻抗测量方法，特别涉及结点优化的电力大系统谐波阻抗测量方法，属于谐波阻抗测量技术领域。

背景技术

高压直流输电是将电能从三相交流电网导出，通过送端换流站升压整流成直流，通过架空线或海底电缆传输到受端换流站，直流在受端换流站逆变为交流后降压进入接收方的交流电网。与交流输电相比，高压直流输电占地省，功率损耗低，无功角稳定性问题，功率调节迅速、运行可靠，在远距离、大容量，或不适于交流联接的场合，取得了广泛应用。

换流站是高压直流输电的关键设备，换流站的核心设备是换流阀，功能是实现整流和逆变，随着大功率电力电子器件开断能力不断提高，高压直流输电的可靠性越来越高，将大幅度简化设备、降低造价。但由于换流器在整流和逆变过程中产生多种频率的谐波，将在交流和直流系统出现谐波电压和电流分布，对电力系统造成不良影响和危害，使交流系统电压波形发生畸变，导致直流系统发生谐振的故障工况。因此，为减少各次谐波进入交流系统，在换流站的交流母线上装设交流滤波器，交流滤波器的设计一方面要过滤各次谐波，另一方面还要起到无功补偿的作用，需了解从换流站交流母线向系统看入的等值阻抗，即交流系统的阻抗频率特性。交流系统的阻抗频率特性很大程度上决定了交流滤波器的配置，对换流站的占地、平面布置和投资等指标产生直接影响。

随着工业技术的发展，电网中非线性负荷不断增加，供电电压波形和电流信号波形发生严重畸变，电力网中谐波问题日益严重，它的主要危害包括：一是增加电力系统发生谐振的可能性，造成过电压或过电流而引发事故；二是增加附加损耗，降低发电、输电及用电设备的效率和设备利用率；三是使电气设备运行不正常，缩短使用寿命，甚至损坏电力设备；四是使保护、自动装置，计量仪器、仪表，控制和通信系统及用户电子设备不能正常动作。

谐波问题发生越来越广泛，对电力系统及其设备造成了巨大的破坏，引起了广泛重视。抑制电力系统谐波，需要进行电力系统谐波阻抗等值计算。在设计交流滤波器时，基频下的交流系统等值阻抗可根据观察点，即换流站交流母线上的短路容量计算，得到系统的短路比，但还需得到交流系统在所需频率范围内的等值阻抗变化特性，确保直流系统主回路的固有谐振频率与基频和二倍频保持一定的距离，确定相应频率下的滤波器参数设置。防止交流系统的扰动使得直流侧出现严重的基频或二次频率过电压，对直流设备造成很大的危害。

由于电力系统包含各类元件设备，运行情况复杂多变，不可能在每种运行状态参数下去测量观察点的谐波阻抗值，并且在电力系统建设和投运时，不仅要考虑系统投运年的情况，还要考虑到系统在未来可能发生改造等变化情况，通常采用计算机编程对电力系统进行谐波阻抗的等值计算。由于普遍使用的电力系统分析软件是PSD-BPA潮流程序，它的基本功能是潮流分析、短路计算和稳定性分析，NIMSCAN程序无法兼容PSD-BPA的潮流数据文件，而且NIMSCAN的阻抗扫描过程繁琐，需要大量的手工操作，不仅浪费时间精力，并且很容易出错，对规模较大的系统根本无法进行阻抗等值计算。因此，十分有必要开发一个直接利用PSD-BPA潮流数据、能够对系统进行阻抗等值计算、操作方便、用户友好的等值程序，这对高压直流输电工程设计的自主化具有重要意义和巨大应用价值。