一种综合负荷的等效建模方法技术

本发明专利技术涉及一种综合负荷的等效建模方法，包括：根据实际电路中的物理现象分析综合负荷应需反映的各种功率特性，确定不同特性功率对应的电气元件种类，其次建立综合负荷的等效模型拓扑，最后给出了一种各电气元件参数的数学推导公式。本发明专利技术提出的综合负荷的等效建模方法，以实际电路的物理现象为基础，各功率分量与之一一对应，所建立的等效模型物理概念明确，能够准确地描述电路特性，可有效的解决面向负荷的电能质量分析问题。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及电能质量分析领域，更具体涉及一种综合负荷的等效建模方法。
技术介绍
：现代社会中，工业技术和信息产业迅猛发展，用电负荷为了获得最佳的用电效率，对电能形态提出了新的要求；电能质量需要实现快速实时控制，以提高输送效率并保证系统安全稳定运行；各类新能源的不断挖掘与开发，需要进一步提高并网控制技术，所有这些目标的实现都依托于电力电子装置及其功率控制技术。这些非线性设备在系统负荷构成中所占的比例正在迅速增加，成为了最主要的污染源，造成了电网电磁环境的畸变。另一方面，电力系统中的负荷并不全为三相对称负载，电气化铁路等单相负荷的大量增加，使得不平衡扰动更加突出。电力系统分析领域中的传统综合负荷的等效建模方法主要针对潮流计算，电力系统动态稳定性分析，是基于正弦对称情况下提出的，在非正弦不平衡条件下，电力系统分析领域中的传统综合负荷的等效建模方法已不能有效反映负荷特性，这给电能计量、谐波和无功补偿等方面的理论及仿真分析带来了很大的困扰。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种综合负荷的等效建模方法，解决目前电能质量分析中采用的综合负荷等效建模方法中其等效参数不能与实际物理现象一一对应，无法有效反映电路特性、在非正弦不平衡条件不适用的问题。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种综合负荷的等效建模方法，包括：在每个频谱分析时间窗T内，采集综合负荷PCC点的电压和电流信号；确定电压的波形集、电流的波形集和n次谐波有功分量；根据所述的n次谐波下的有功功率方向，将谐波分为子集NC和子集ND；根据所述的频次属于ND的谐波电流集，建立综合负荷的n1次谐波下的负荷等效模型；n1∈ND；针对所述的频次属于NC的谐波电流集，建立其n2次谐波下的负荷等效模型；n2∈NC。本专利技术提供的一种综合负荷的等效建模方法，所述电压的波形集和电流的波形集通过所述电压和电流信号的傅里叶分解得到；再计算所述n次谐波有功分量；n∈N,N为综合负荷所包含的基波和谐波子集。本专利技术提供的一种综合负荷的等效建模方法，所述子集NC为有功功率方向从电源到负荷的谐波集合，所述子集ND为有功功率方向从负荷到电源的谐波集合。本专利技术提供的另一优选的一种综合负荷的等效建模方法，所述综合负荷n1次谐波下的等效模型为谐波电流源，表征从负荷流向电源的电流的功率特性；所述n1∈ND。本专利技术提供的另一优选的一种综合负荷的等效建模方法，将从电源到负荷的电流，通过等值参数来表征其功率特性，以建立n2次谐波下的负荷模型；所述参数包括总源荷有功的等效电导、n2次谐波下的有功等效电导、n2次谐波下的分散功率等效电导、n2次谐波下的等效电纳和n2次谐波下的不平衡导纳。本专利技术提供的又一优选的一种综合负荷的等效建模方法，所述n次谐波负荷等效模型的等值参数包括发生电流源Ig、负载等效电导Ge、分散电导Gs、无功电纳和不平衡导纳本专利技术提供的又一优选的一种综合负荷的等效建模方法，所述等值参数对应于相应的功率分量包括发生功率、有功功率、分散功率、无功功率和不平衡功率。本专利技术提供的又一优选的一种综合负荷的等效建模方法，利用录波仪或电能质量分析仪，获得每个频谱分析时间窗T内,综合负荷PCC点的电压和综合负荷电流信号。和最接近的现有技术比，本专利技术提供技术方案具有以下优异效果1、本专利技术的方法以电源对称的三相电路为研究对象，以电路叠加定理为前提，建立的是综合负荷各次谐波的等效模型；2、本专利技术的方法以对称的电路结构来研究非正弦不平衡条件时的负载特性，分析方便，通用性强；3、本专利技术的方法既可表征对称负载特性又可表征非对称负载特性，且物理概念明确，思路清晰；4、本专利技术的方法为电能计量、谐波和无功补偿、电能质量评估提供依据；5、本专利技术的方法可以有效解决三相系统综合负荷的等效建模问题。附图说明图1为本专利技术提供技术方案的综合负荷n2(n2∈NC)次谐波下的等效模型拓扑图；图2为本专利技术提供技术方案的综合负荷n1(n1∈ND)次谐波下的等效模型
拓扑图；图3为本专利技术提供技术方案的综合负荷n次谐波模型等效参数求取流程图。具体实施方式下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。实施例1：如图1-3所示，本例的专利技术提供的一种综合负荷的等效建模方法，实施中分三相三线制和三相四线制电路两种情景，其等值参数的示例求取方法分别如下。情景1：三相三线制电路步骤1：每个频谱分析时间窗T(参考标准IEC 61000-4-7，T的典型值可取为0.2s)内，采集综合负荷PCC点的电压VA、VB、VC和综合负荷电流信号iA、iB、iC；采集数据随时间窗的滑动而变化，负荷模型等效参数时变。步骤2：根据步骤1所述的该时间窗内的电压、电流信号，将电压、电流进行傅里叶分解，得到电压、电流的波形集，然后计算n(n∈N,N为综合负荷所包含的基波和谐波子集)次谐波有功分量； i X = Σ n ∈ N i Xn , ( X = A , B , C ) - - - ( 1 ) ]]> V X = Σ n ∈ N V Xn , ( X = A , B , C ) - - - ( 2 ) ]]> P n = Re { ( V An I An * + V Bn I Bn * + V Cn I Cn * )本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种综合负荷的等效建模方法，其特征在于，包括：在每个频谱分析时间窗T内，采集综合负荷PCC点的电压和电流信号；确定电压的波形集、电流的波形集和n次谐波有功分量；根据所述的n次谐波下的有功功率方向，将谐波分为子集NC和子集ND；根据所述的频次属于ND的谐波电流集，建立综合负荷的n1次谐波下的负荷等效模型；n1∈ND；针对所述的频次属于NC的谐波电流集，建立其n2次谐波下的负荷等效模型；n2∈NC。

【技术特征摘要】
1.一种综合负荷的等效建模方法，其特征在于，包括：在每个频谱分析时间窗T内，采集综合负荷PCC点的电压和电流信号；确定电压的波形集、电流的波形集和n次谐波有功分量；根据所述的n次谐波下的有功功率方向，将谐波分为子集NC和子集ND；根据所述的频次属于ND的谐波电流集，建立综合负荷的n1次谐波下的负荷等效模型；n1∈ND；针对所述的频次属于NC的谐波电流集，建立其n2次谐波下的负荷等效模型；n2∈NC。2.如权利要求1所述的一种综合负荷的等效建模方法，其特征在于：所述电压的波形集和电流的波形集通过采集的电压和电流信号的傅里叶分解得到；再计算所述n次谐波有功分量；n∈N,N为综合负荷所包含的基波和谐波频次集合。3.如权利要求1所述的一种综合负荷的等效建模方法，其特征在于：所述子集NC为有功功率方向从电源到负荷的谐波频次集合，所述子集ND为有功功率方向从负荷到电源的谐波频次集合。4.如权利要求1或3所述的一种综合负荷的等效建模方法，其特征在于：所述综合负荷n1次谐...

【专利技术属性】
技术研发人员：周胜军，温惠，陶顺，廖坤玉，罗超，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，江苏省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11