一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法技术

本发明专利技术公开了一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，包括如下步骤：S1，对给定的光伏电站拓扑结构，通过等效二端口模型进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；S2，为光伏电站模块化等效阻抗结构确定谐波电流源，利用二端口传输矩阵建立含谐波源的光伏电站等效阻抗结构中任意两个节点间的电压电流关系；S3，利用叠加原理得到任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系。该方法可以有效地获得光伏电站拓扑结构中任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系，从而为分析不同工况下谐波过电压情况提供了理论依据；可以很好地实现对光伏电站不同工况下谐波过电压情况进行分析，进而减少谐波问题。

【技术实现步骤摘要】
一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法
本专利技术涉及一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，尤其涉及一种面向家庭光伏发电的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法。
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。为了有效地减少光伏电站的谐波问题，需要对光伏电站不同工况下谐波过电压情况进行分析。进行分析过程中，除了需要对大型光伏电站集电系统中谐波传递网络进行有效地建模，还需要对光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系进行分析。但是，现有的研究方法中很少涉及对光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系进行分析的情况，不能很好地实现对光伏电站不同工况下谐波过电压情况进行分析，进而减少谐波问题。专利
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光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法。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：一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，包括如下步骤：S1，对给定的光伏电站拓扑结构，通过等效二端口模型进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；S2，为光伏电站模块化等效阻抗结构确定谐波电流源，利用二端口传输矩阵建立含谐波源的光伏电站等效阻抗结构中任意两个节点间的电压电流关系；S3，利用叠加原理得到任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系。其中较优地，在步骤S1中，所述对给定的光伏电站拓扑结构，通过等效二端口模型进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；包括如下步骤：S11，确定光伏电站阻抗网络中两个端口的并联方式，获取并联点处电压电流二端口方程；S12，获取集电线路的等效二端口模型，根据集电线路的等效二端口模型，获取集电线路模块二端口方程及等效传输矩阵；S13，获取发电单元的等效二端口模型，根据发电单元的等效二端口模型，获取发电单元模块二端口方程及等效传输矩阵；S14，根据步骤S11～S13的阻抗网络简化方式得到的光伏电站模块化等效阻抗结构。其中较优地，在步骤S11中，得到并联处节点2、4和5之间的电压电流关系二端口方程表达式为：其中，U2、U5分别表示节点2和5处的电压；I2、I5分别表示节点2和5处的电流；Z4表示节点4和节点0之间的输入阻抗。其中较优地，在步骤S12中，根据集电线路等效二端口模型，得到集电线路模块二端口方程及等效传输矩阵表达式为：其中，U1表示节点1处的电压；I1表示节点1处的电流；Zdn和Zdy为集电线路的等效阻抗，ZD为集电线路的等效传输矩阵。其中较优地，在步骤S13中，根据发电单元的等效二端口模型，得到发电单元二端口方程及等效传输矩阵表达式为：其中，Zf为发电单元的等效输入阻抗，ZF为发电单元的等效传输矩阵。其中较优地，在步骤S2中，含谐波源的光伏电站等效阻抗结构中任意两个节点间的电压电流二端口方程关系式包括：集电线路上任意一点与并网节点2n的电压电流关系、PCC处各节点之间的电压电流关系以及发电单元模块内部任意两个节点间的电压电流关系，其中，n为正整数。其中较优地，所述集电线路上任意一点与并网节点2n的电压电流关系为：第t条线路上节点5到2n间任意节点k与节点2n的电压电流关系如下：当k为偶数时：当k为奇数时：其中，Uk、U2n分别表示节点k、2n处的电压；Ik、I2n分别表示节点k、2n处的电流；ZD为集电线路的等效传输矩阵；ZF为发电单元的等效传输矩阵；节点1到4间的电压电流关系如下：其中，U1、U2、U3、U4分别表示节点1、2、3、4处的电压；I1、I2、I3、I4分别表示节点1、2、3、4处的电流。其中较优地，所述PCC处各节点之间的电压电流关系为：其中，Z2mn为线路2mn的等效阻抗。其中较优地，所述发电单元内部的任意两个节点间的电压电流二端口方程关系式为：其中，Ufp、Ufq分别表示发电单元内部节点p、q处的电压；Ifp、Ifq分别表示发电单元内部节点p、q处的电流；Zfq为发电单元内部节点q的端口输入阻抗。其中较优地，在步骤S3中，利用叠加原理得到任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系，包括如下步骤：采用叠加原理得到PCC点与各谐波源间电压电流关系；获取PCC点谐波电压与各谐波源电流关系：U2mn+1＝K1Is1+K2Is2+...KmnIsmn；通过求U2mn+1对Isi的偏导得到PCC点谐波电压与各谐波电流源的灵敏度；其中，Ki为灵敏度系数，U2mn+1为2mn+1点的谐波电压；Isi为第i个逆变器输出的电流，i＝1,2…mn。本专利技术所提供的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，通过对给定的光伏电站拓扑结构进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；然后利用二端口传输矩阵建立含谐波源的光伏电站模块化等效阻抗结构中任意两个节点间的电压电流关系；利用叠加原理得到任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系。该方法可以有效地获得光伏电站拓扑结构中任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系，从而为分析不同工况下谐波过电压情况提供了理论依据；可以很好地实现对光伏电站不同工况下谐波过电压情况进行分析，进而减少谐波问题。附图说明图1为本专利技术所提供的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法的流程图；图2为本专利技术所提供的集电线路等效阻抗结构的示意图；图3为本专利技术所提供的光伏电站阻抗网络的结构示意图；图4为本专利技术的一个实施例中，二端口并联结构的示意图；图5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6为本专利技术所提供的集电线路等效二端口模型的结构示意图；图7为本专利技术所提供的发电单元等效阻抗结构的示意图；图8为本专利技术所提供的一个实施例中，发电单元等效二端口模型的结构示意图；图9为本专利技术所提供的一个实施例中，光伏电站模块化等效阻抗结构的示意图；图10为本专利技术所提供的一个实施例中，含谐波源的光伏电站模块化等效阻抗结构的示意图；图11为本专利技术所提供的一个实施例中，含谐波源发电单元的示意图；图12为本专利技术所提供的一个实施例中，仿真算例光伏拓扑结构的示意图；图13为本专利技术所提供的一个实施例中，满出力下1、2、4、6节点谐振情况展示的示意图；图14为本专利技术所提供的一个实施例中，各节点谐振电压对比的示意图；图15为本专利技术所提供的一个实施例中，部分逆变器出力60％节点1、4、6、7谐振情况展示的示意图；图16为本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于包括如下步骤：S1，对给定的光伏电站拓扑结构，通过等效二端口模型进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；S2，为光伏电站模块化等效阻抗结构确定谐波电流源，利用二端口传输矩阵建立含谐波源的光伏电站等效阻抗结构中任意两个节点间的电压电流关系；S3，利用叠加原理得到任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系。

【技术特征摘要】
1.一种光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于包括如下步骤：S1，对给定的光伏电站拓扑结构，通过等效二端口模型进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；S2，为光伏电站模块化等效阻抗结构确定谐波电流源，利用二端口传输矩阵建立含谐波源的光伏电站等效阻抗结构中任意两个节点间的电压电流关系；S3，利用叠加原理得到任意节点的谐波电压与各谐波源间的灵敏度关系。2.如权利要求1所述的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于在步骤S1中，所述对给定的光伏电站拓扑结构，通过等效二端口模型进行模块化化简，得到光伏电站模块化等效阻抗结构；包括如下步骤：S11，确定光伏电站阻抗网络中两个端口的并联方式，获取并联点处电压电流二端口方程；S12，获取集电线路的等效二端口模型，根据集电线路的等效二端口模型，获取集电线路模块二端口方程及等效传输矩阵；S13，获取发电单元的等效二端口模型，根据发电单元的等效二端口模型，获取发电单元模块二端口方程及等效传输矩阵；S14，根据步骤S11～S13的阻抗网络简化方式得到的光伏电站模块化等效阻抗结构。3.如权利要求2所述的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于：在步骤S11中，得到并联处节点2、4和5之间的电压电流关系二端口方程表达式为：其中，U2、U5分别表示节点2和5处的电压；I2、I5分别表示节点2和5处的电流；Z4表示节点4和节点0之间的输入阻抗。4.如权利要求2所述的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于：在步骤S12中，根据集电线路等效二端口模型，得到集电线路模块二端口方程及等效传输矩阵表达式为：其中，U1表示节点1处的电压；I1表示节点1处的电流；Zdn和Zdy为集电线路的等效阻抗，ZD为集电线路的等效传输矩阵。5.如权利要求2所述的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于：在步骤S13中，根据发电单元的等效二端口模型，得到发电单元二端口方程及等效传输矩阵表达式为：其中，Zf为发电单元的等效输入阻抗，ZF为发电单元的等效传输矩阵。6.如权利要求1所述的光伏电站节点谐波电压与谐波源灵敏度关系分析方法，其特征在于：在步骤S2中，含谐波源的光伏电站等...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大兴，邱文祥，夏革非，张华东，李佳骥，李剑虹，陈广宇，王成鹤，王志明，
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