一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法和装置制造方法及图纸

技术编号:20849710 阅读:27 留言:0更新日期:2019-04-13 09:33
本申请涉及一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法和装置,通过对非线性负荷谐波电流发射及传递特性的分析,发现随着非线性负荷谐波频率的高频化、配电线路的电缆化以及非线性用电负荷并网电压等级的提升,由输配电线路造成的高次谐波电流谐振放大问题逐渐凸显,正确计算输配电线路对高次谐波传输的特性,对于应对电网的高次谐波问题,提升电网运行的安全性,具有重要的现实意义。弥补了现有技术中关于输配电线路高次谐波传播系数测试分析的空白。

【技术实现步骤摘要】
一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法和装置
本专利技术涉及电力系统高次谐波传播特性测试
,具体地说,涉及一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法和装置。
技术介绍
随着电力电子器件和变流技术的快速发展,其在降低全球能源消耗、节约用电和减少污染排放等方面,发挥着不可替代的作用。但电力电子器件是典型的非线性设备,其在运行过程中会产生大量的谐波电流注入电网,引起母线电压的畸变。随着四象限变流器的广泛使用,以及电力电子开关频率的不断提高,电网中高次谐波的含量逐渐增大,如高速电气化铁路牵引负荷、钢铁企业轧机设备、汽车制造企业压力机设备等,其在运行过程中均会产生25次以上甚至50次以上的高次谐波电流注入电网。随着配电线路电缆化趋势的推进,配电网中电缆的比例越来越高,其在提高供电可靠性的同时,也带来了一些副作用。如电缆的对地等效电容较大,在空载或轻载时会产生容性无功注入电网,降低用电功率因数;同时该对地等效电容与系统等效电抗之间必然存在一个并联谐振点,随着电缆线路长度的增大,其对地等效电容逐渐增大,对应的并联谐振频率也逐渐降低。同时,随着电力电子负荷容量的增大,其接入电压等级越来越高,如早期的电气化铁路主要采用110kV电压等级并网,随着高速电气化铁路牵引负荷容量的增大,目前主要以220kV电压等级并网。随着用电负荷并网电压等级的不断提高,高压架空线路的对地等效电容也不可忽视。随着电缆化趋势的不断推进、负荷并网电压等级的不断提高,系统发生并联谐振的频率(Hz)在逐渐降低,而随着电力电子设备开关频率的不断提高,其产生的谐波频率也在逐渐提高,当并联谐振的频率与非线性负荷特性谐波频率重合时,就会产生并联谐振问题,威胁系统的安全稳定运行。目前电网中已经发生多起电气化铁路220kV架空牵引线路和轧机配电线路产生的高频谐波电流谐振放大的事故。为了有效应对高次谐波的谐振问题,需要准确掌握输配电线路对高次谐波的传递特性,才能提出切实有效的应对措施。
技术实现思路
本专利技术针对输配电线路的高次谐波电流传播问题,通过测试与仿真相结合的方法分析实际输配电线路的高次谐波传播系数,对于解决因输配电线路造成的谐波放大问题具有十分重要的现实意义,为输配电线路的高次谐波电流传播系数分析提供一种切实有效的方法。本专利技术所需要解决的技术问题,可以通过以下技术方案来实现:一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法,包括以下步骤:获取输配电线路的首端和输配电线路的末端的三相基波总无功功率和基波电压,计算输配电线路的等效电容和等效容抗;获取输配电线路的首端和末端的主导谐波电流,确定输配电线路对非线性负荷的主导谐波电流放大系数;获取测试的输配电线路等效容抗、系统阻抗,选定输配电线路模型;根据仿真计算的电流放大系数和主导谐波电流放大系数修正仿真参数,计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数。优选地,本专利技术的输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法,输配电线路的首端和输配电线路的末端的三相基波总无功功率,通过以下方法得到:使用两台电能质量测试仪器在输配电线路的首端和末端同时进行测试,在负荷停运期间读取输配电线路两端的无功功率,输配电线路产生的三相基波总无功功率QC=Q首-Q末,其中Q首是在负荷停期间输配电线路供电首端测试的三相基波总无功功率,单位Mvar;Q末是在负荷停期间输配电线路供电末端测试的三相基波总无功功率,单位Mvar。优选地,本专利技术的输配电线路等效电容和等效电抗的计算方法,输配电线路产生的等效电容和等效容抗的计算方法为:其中C是计算的输配电线路等效电容值,单位μF;f是电网频率;XC是计算的输配电线路等效容抗,单位Ω;UL为输配电线路首末端线电压的平均值,单位kV。优选地,本专利技术的输配电线路等效电容和等效电抗的计算方法,输配电线路对非线性负荷的主导谐波电流放大系数通过以下方法计算,对相同时间段内的主导谐波电流Ih的测试数据进行统计分析,计算该时间段内供电首端和供电末端的各主导谐波电流的95%概率大值Ih,95%,输配电线路对h次主导谐波电流放大系数其中Ih1,95%是供电首端的h次谐波电流95%概率大值;Ih2,95%是供电末端的h次谐波电流95%概率大值。优选地,本专利技术的输配电线路等效电容和等效电抗的计算方法,系统阻抗根据业主提供的系统短路容量确定,系统的等效h次谐波电抗值单位Ω;其中h是谐波次数;UN是系统标称电压,单位kV;Ssc是业主提供的短路容量,单位MVA;系统的等效h次谐波电阻输配电线路仿真模型采用π型等效模型或T型等效模型;当输配电线路采用π型等效模型时,输配电线路对h次谐波电流的放大系数其中,XC,h是输配电线路的等效h次谐波容抗值,单位Ω;ZL,h=RL,h+j*XL,h为输配电线路的等效h次谐波阻抗,其中RL,h为输配电线路的等效h次谐波电阻值,单位Ω;XL,h为输配电线路的等效h次谐波电抗值,XL,h=hXL,单位Ω;RL和XL的初始值通过查询电缆参数获得;j为虚数单位;当输配电线路采用T型等效模型时,输配电线路对h次谐波电流的放大系数根据仿真计算的电流放大系数和主导谐波电流放大系数修正仿真参数时,将测试计算的主导谐波电流放大系数kh1与仿真计算的相应的次数的谐波电流放大系数kh2进行对比,若主导谐波电流放大系数kh1相对谐波电流放大系数kh2的误差均在10%以内时,则认为仿真计算满足精度要求;若主导谐波电流放大系数kh2相对kh1的误差超过10%时,应调整仿真参数优化仿真结果,具体方法如下:S11:将kh1最大值所对应的谐波次数和kh2最大值所对应的谐波次数进行比较,若之间的差值大于5%hmax,其中hmax为kh1中的最大值对应的谐波次数,则执行顺序S12、S13步骤,若之间的差值小于5%hmax,则执行S13步骤;S12:若kh2中的最大值所对应的谐波次数大于kh1中的最大值所对应的谐波次数,则增大并更新XL,重新计算kh2,直到kh1最大值所对应的谐波次数和kh2最大值所对应的谐波次数直接的差值不大于5%hmax;若kh2中的最大值所对应的谐波次数小于kh1中的最大值所对应的谐波次数,则减小并更新XL,重新计算kh2,直到kh1最大值所对应的谐波次数和kh2最大值所对应的谐波次数直接的差值不大于5%hmax;S13:若相应的次数的谐波电流放大系数kh2大于主导谐波电流放大系数kh1,则增大并更新RL,重新计算相应的次数的谐波电流放大系数kh2,直到主导谐波电流放大系数kh1和相应的次数的谐波电流放大系数kh2之间的误差不超过10%,以更新后的RL、XL计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数;若相应的次数的谐波电流放大系数kh2小于主导谐波电流放大系数kh1,则降低并更新RL,重新计算相应的次数的谐波电流放大系数kh2,直到主导谐波电流放大系数kh1和相应的次数的谐波电流放大系数kh2之间的误差不超过10%,以更新后的RL、XL计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数。本专利技术的一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析装置,包括:第一计算模块,用于获取输配电线路的首端和输配电线路的末端的三相基波总无功功率和基波电压,计算输配电线路的等效电容和等效容抗;第二计算模块,用于获取输配电线路的首端和末端的主导谐波电流本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法,其特征在于,包括以下步骤:获取输配电线路的首端和输配电线路的末端的三相基波总无功功率和基波电压,计算输配电线路的等效电容和等效容抗;获取输配电线路的首端和末端的主导谐波电流,确定输配电线路对非线性负荷的主导谐波电流放大系数;获取测试的输配电线路等效容抗、系统阻抗,选定输配电线路模型;根据仿真计算的电流放大系数和主导谐波电流放大系数修正仿真参数,计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数。

【技术特征摘要】
1.一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法,其特征在于,包括以下步骤:获取输配电线路的首端和输配电线路的末端的三相基波总无功功率和基波电压,计算输配电线路的等效电容和等效容抗;获取输配电线路的首端和末端的主导谐波电流,确定输配电线路对非线性负荷的主导谐波电流放大系数;获取测试的输配电线路等效容抗、系统阻抗,选定输配电线路模型;根据仿真计算的电流放大系数和主导谐波电流放大系数修正仿真参数,计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数。2.根据权利要求1所述的输配电线路高次谐波传播系数测试分析方法,其特征在于:输配电线路的首端和输配电线路的末端的三相基波总无功功率,通过以下方法得到:使用两台电能质量测试仪器在输配电线路的首端和末端同时进行测试,在负荷停运期间读取输配电线路两端的无功功率,输配电线路产生的三相基波总无功功率QC=Q首-Q末,其中Q首是在负荷停期间输配电线路供电首端测试的三相基波总无功功率,单位Mvar;Q末是在负荷停期间输配电线路供电末端测试的三相基波总无功功率,单位Mvar。3.根据权利要求1或2所述的输配电线路等效电容和等效电抗的计算方法,其特征在于:输配电线路产生的等效电容和等效容抗的计算方法为:其中C是计算的输配电线路等效电容值,单位μF;f是电网频率;XC是计算的输配电线路等效容抗,单位Ω;UL为输配电线路首末端线电压的平均值,单位kV。4.根据权利要求1-3任一项所述的输配电线路等效电容和等效电抗的计算方法,其特征在于:输配电线路对非线性负荷的主导谐波电流放大系数通过以下方法计算,对相同时间段内的主导谐波电流Ih的测试数据进行统计分析,计算该时间段内供电首端和供电末端的各主导谐波电流的95%概率大值Ih,95%,输配电线路对h次主导谐波电流放大系数其中Ih1,95%是供电首端的h次谐波电流95%概率大值;Ih2,95%是供电末端的h次谐波电流95%概率大值。5.权利要求1-4任一项所述的输配电线路等效电容和等效电抗的计算方法,其特征在于:系统阻抗根据业主提供的系统短路容量确定,系统的等效h次谐波电抗值单位Ω;其中h是谐波次数;UN是系统标称电压,单位kV;Ssc是业主提供的短路容量,单位MVA;系统的等效h次谐波电阻输配电线路仿真模型采用π型等效模型或T型等效模型;当输配电线路采用π型等效模型时,输配电线路对h次谐波电流的放大系数其中,XC,h是输配电线路的等效h次谐波容抗值,单位Ω;ZL,h=RL,h+j*XL,h为输配电线路的等效h次谐波阻抗,其中RL,h为输配电线路的等效h次谐波电阻值,单位Ω;XL,h为输配电线路的等效h次谐波电抗值,XL,h=hXL,单位Ω;RL和XL的初始值通过查询电缆参数获得;j为虚数单位;当输配电线路采用T型等效模型时,输配电线路对h次谐波电流的放大系数根据仿真计算的电流放大系数和主导谐波电流放大系数修正仿真参数时,将测试计算的主导谐波电流放大系数kh1与仿真计算的相应的次数的谐波电流放大系数kh2进行对比,若主导谐波电流放大系数kh1相对谐波电流放大系数kh2的误差均在10%以内时,则认为仿真计算满足精度要求;若主导谐波电流放大系数kh2相对kh1的误差超过10%时,应调整仿真参数优化仿真结果,具体方法如下:S11:将kh1最大值所对应的谐波次数和kh2最大值所对应的谐波次数进行比较,若之间的差值大于5%hmax,其中hmax为kh1中的最大值对应的谐波次数,则执行顺序S12、S13步骤,若之间的差值小于5%hmax,则执行S13步骤;S12:若kh2中的最大值所对应的谐波次数大于kh1中的最大值所对应的谐波次数,则增大并更新XL,重新计算kh2,直到kh1最大值所对应的谐波次数和kh2最大值所对应的谐波次数直接的差值不大于5%hmax;若kh2中的最大值所对应的谐波次数小于kh1中的最大值所对应的谐波次数,则减小并更新XL,重新计算kh2,直到kh1最大值所对应的谐波次数和kh2最大值所对应的谐波次数直接的差值不大于5%hmax;S13:若相应的次数的谐波电流放大系数kh2大于主导谐波电流放大系数kh1,则增大并更新RL,重新计算相应的次数的谐波电流放大系数kh2,直到主导谐波电流放大系数kh1和相应的次数的谐波电流放大系数kh2之间的误差不超过10%,以更新后的RL、XL计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数;若相应的次数的谐波电流放大系数kh2小于主导谐波电流放大系数kh1,则降低并更新RL,重新计算相应的次数的谐波电流放大系数kh2,直到主导谐波电流放大系数kh1和相应的次数的谐波电流放大系数kh2之间的误差不超过10%,以更新后的RL、XL计算各次谐波电流在输配电线路中的传递系数。6.一种输配电线路高次谐波传播系数测试分析装置,其特征在于,包括:第一计...

【专利技术属性】
技术研发人员:李琼林郑晨刘书铭张博唐钰政朱明星张晓刚江挺
申请(专利权)人:国网河南省电力公司电力科学研究院安徽大学国家电网有限公司
类型:发明
国别省市:河南,41

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