用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，包括如下步骤：S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据等效阻抗结构以及各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。该方法充分考虑大型光伏电站中集电系统中集电系统的电缆参数对谐波分析结果的影响、LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果的影响以及电缆参数对谐波潮流计算结果的影响，提高了谐波潮流计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法
本专利技术涉及一种大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，尤其涉及一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法。
技术介绍
我国目前正加快资源节约型、环境友好型社会的建设，电能等绿色能源的使用比例将不断加大，家庭能源也由传统能源向绿色能源转换。现在家庭光伏发电逐渐受到广泛的使用。光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。2015年，我国新能源发电持续快速增长，光伏装机容量首次超过德国跃居世界第一。由于我国太阳能资源主要富集于西北部地区，距离负荷中心较远，需要采用高压远距离输电，因此光伏电站的规模化和大型化已经成为光伏产业的重要发展趋势之一。随着家庭光伏发电的不断增长，光伏电站装机容量爆发式增长，大规模光伏电站的接入及电力电子装置的广泛应用使得大量非线性负载也加入到电力系统中，对电力系统造成污染，出现电能质量问题。目前，谐波问题是制约光伏电站并网最主要的问题之一，很多大型并网光伏电站存在谐波超标问题，且在低光照运行条件下更加突出。大型光伏电站中，每组并网逆变器系统的输出电流经站内集电系统汇集后向外送出。即使单台并网逆变器的输出电流谐波较小，多台并网逆变器并联后输出电流的谐波也有可能超标。由于大型并网光伏电站一般采用LCL滤波器，且很多光伏电站通过长距离输电线缆接入弱电网，滤波电容可能引起谐振从而造成某些次谐波放大。因此，在对大规模光伏电站进行谐波分析时，不仅要考虑光伏系统与电网之间日益显著的相互作用，也应当考虑由滤波器、变压器、电缆线路等元件构成的集电系统对谐波传递所造成的影响。目前，有研究结果表明电网阻抗导致系统存在谐振现象，降低系统电能质量，并网点电压的谐波畸变率远大于逆变器输出电流，并网点电压谐波含量更易超标。进一步提出了大型光伏电站谐波串并联谐振数学模型，分析了谐波串并联谐振机理，定量分析谐波电压放大系数及其与输电距离、谐波次数及谐波类型的关系。从逆变器的控制层面研究了电网阻抗对大型光伏电站谐波及谐振的影响，但在进行网络等效时，并未将大型光伏电站集电系统内部元件及连接方式纳入考虑范围，不能准确有效地分析大型光伏电站集电系统谐波及谐振的影响，进而采取有效地措施。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，包括如下步骤：S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据所述等效阻抗结构以及所述各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。其中较优地，在步骤S1中，所述元件包括：光伏发电单元中包含的元件、输电线路和电缆、主变压器、高压电网与负荷。其中较优地，所述光伏发电单元中包含的元件为光伏逆变器LCL滤波器和双分裂变压器；其中，所述光伏逆变器LCL滤波器的谐波阻抗用如下公式表示：其中，ZL为电感的谐波阻抗；XL为电感的基波电抗；h为谐波次数；Zc为电容的谐波阻抗；Xc为电容的基波电抗，j为转换系数。其中较优地，所述双分裂变压器的等效阻抗用如下公式表示：其中，Xt1为双分裂变压器原边绕组的基波等效电抗；Xt2、Xt3分别为两个副边绕组的基波等效电抗，h为谐波次数。其中较优地，所述主变压器谐波阻抗模型为：ZT＝h1.15RT+hXT其中，ZT为主变等效谐波阻抗，RT和XT分别为基波下主变的等效电阻和电抗，h为谐波次数。其中较优地，所述高压电网与负荷在h次谐波下的等值阻抗为：其中，Z为系统或负荷的谐波等效阻抗，R和X分别为其基波等效电阻和电抗。其中较优地，在步骤S2中，为谐波传递网络构建等效模型是根据谐波传递网络结构，得到节点导纳矩阵Y；其中，Y为(6mn+3)阶方阵，令k＝6mn，则有：式中，Ya＝Yai，表示第i条集电线路中各个节点与k+1号节点之间的互导纳，Yk+i,k+i为网络中k+i号节点的自导纳(i＝1,2)；Yk+i,k+j为网络中k+i号节点与k+j号节点之间的互导纳(i＝1,2，j＝1,2，且i≠j)，Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym为(6n)阶方阵，方阵Y中共有m个Ym矩阵。其中较优地，Ya为(6n×1)阶列向量，Ya用如下公式表示：其中较优地，Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym用如下公式表示：其中，Y1、Y2为6阶方阵，Y1为集电系统单条支路的第一个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Y2为该条支路其余各个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Yc为Y1、Y2组成的矩阵的补充矩阵。其中较优地，在步骤S3中，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，即获得谐波潮流，采用如下公式：U(h)＝Y-1(h)I(h)其中，U(h)为各节点h次谐波电压列向量；Y(h)为h次谐波传递网络的节点导纳矩阵；I(h)为各节点h次谐波注入电流列向量。本专利技术所提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，通过为谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型以及为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；再根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。该方法充分考虑大型光伏电站中集电系统中集电系统的电缆参数对谐波分析结果的影响、LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果的影响以及电缆参数对谐波潮流计算结果的影响，准确有效地分析大型光伏电站集电系统谐波及谐振的影响，进而采取有效地措施，提高了谐波潮流计算的准确性。附图说明图1为本专利技术所提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法的流程图；图2为本专利技术所提供的大型并网光伏电站的结构示意图；图3为本专利技术所提供的集电线路的结构示意图；图4为本专利技术所提供的光伏发电单元的结构示意图；图5为本专利技术所提供的光伏发电单元等效阻抗的部分结构示意图；图6为本专利技术所提供的大型并网光伏电站等效阻抗的结构示意图；图7为本专利技术所提供的集电线路等效阻抗的结构示意图；图8为本专利技术所提供的忽略集电系统的大型光伏电站的结构示意图；图9为本专利技术所提供的一个实施例中，PCC点各次谐波电压放大情况展示图；图10为本专利技术所提供的一个实施例中，L1的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；图11为本专利技术所提供的一个实施例中，L2的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；图12为本专利技术所提供的一个实施例中，C的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；图13为本专利技术所提供的一个实施例中，电缆阻抗的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；图14为本专利技术所提供的一个实施例中，电缆导纳的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细具体的说明。如图1所示，本专利技术提供的用于家庭本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于包括如下步骤：S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据所述等效阻抗结构以及所述各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。

【技术特征摘要】
1.一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于包括如下步骤：S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据所述等效阻抗结构以及所述各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。2.如权利要求1所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：在步骤S1中，所述元件包括：光伏发电单元中包含的元件、输电线路和电缆、主变压器、高压电网与负荷。3.如权利要求2所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：所述光伏发电单元中包含的元件为光伏逆变器LCL滤波器和双分裂变压器；其中，所述光伏逆变器LCL滤波器的谐波阻抗用如下公式表示：其中，ZL为电感的谐波阻抗；XL为电感的基波电抗；h为谐波次数；Zc为电容的谐波阻抗；Xc为电容的基波电抗，j为转换系数。4.如权利要求3所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：所述双分裂变压器的等效阻抗用如下公式表示：其中，Xt1为双分裂变压器原边绕组的基波等效电抗；Xt2、Xt3分别为两个副边绕组的基波等效电抗，h为谐波次数。5.如权利要求2所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：所述主变压器谐波阻抗模型为：ZT＝h1.15RT+hXT其中，ZT为主变等效谐波阻抗，RT和XT分别为基波下主变的等效电阻和电抗，h为谐波次数。6.如权利要求2所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏革非，邱文祥，李大兴，来旭红，李文龙，于宝鑫，李佳骥，张云鹏，崔长庆，
申请(专利权)人：国网冀北电力有限公司承德供电公司，中电电研北京配电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13