高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法和装置制造方法及图纸

本申请提供了一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法，所述方法包括：在系统注入具有起始频率和起始幅值的谐波电流；待系统进入稳态后，提取测量点的谐波电压与谐波电流的响应值；逐步增加谐波电流的幅值进行测量，直到谐波电流的幅值达到幅值上限，根据每次上调幅值后的测量结果计算所述起始频率下的谐波阻抗值；根据预设的频率步长逐步改变谐波电流的频率直到截止频率，并继续按照上述步骤分别测量其他频率下的谐波阻抗值。排除了系统中扰动幅值对测量结果带来的干扰，准确测量高压直流输电系统的谐波阻抗。

【技术实现步骤摘要】
高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法和装置
本申请涉及高压直流输电
，尤其涉及一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法和装置。
技术介绍
高压直流输电系统由于含有大量的电力电子开关与复杂的控制环节，是一种强非线性系统。在电力系统中，各种背景谐波与系统扰动作用于高压直流输电系统引发的谐波问题将影响系统的正常运行，甚至造成系统稳定被破坏的严重后果。确定高压直流输电系统的谐波阻抗是研究高压直流系统谐波问题的关键。电力系统计算机辅助设计(PSCAD)是目前电力系统广泛使用的电磁暂态仿真软件，PSCAD自带谐波阻抗求解接口在求解电路谐波阻抗时会假定所有电力电子器件均处于关断状态，因此无法对高压直流输电系统谐波阻抗进行扫描。目前谐波阻抗测量的常见方法是向系统中注入干扰，测量系统的响应计算系统的谐波阻抗信息。高压直流输电系统谐波阻抗扫描，直流系统需要运行在相应工作点，在交流母线或直流母线处添加特定谐波电流源，由于注入换流器的谐波电流不确定，注入电流幅度太小计算结果会受系统背景干扰与计算误差的影响，注入电流幅度太大又会使直流系统运行点出现变化。
技术实现思路
有鉴于此，本申请实施例提供了一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法和装置，用以解决现有技术中高压直流输电系统的扰动幅值对测量结果带来干扰的技术问题。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法，所述方法包括：在系统注入具有起始频率和起始幅值的谐波电流；待系统进入稳态后，提取测量点的谐波电压与谐波电流的响应值；逐步增加谐波电流的幅值进行测量，直到谐波电流的幅值达到幅值上限，根据每次上调幅值后的测量结果计算起始频率下的谐波阻抗值；根据预设的频率步长逐步改变谐波电流的频率直到截止频率，并继续按照上述步骤分别测量其他频率下的谐波阻抗值。根据本申请实施例的另一方面，提供了一种控制器，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为：执行上述高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法。本申请实施例的有益效果包括：在每个扫描频率下按照预设的幅值增量逐步进行测量并根据预设算法得到该扫描频率下的谐波阻抗，排除系统中扰动幅值对测量结果带来的干扰，从而准确测量高压直流输电系统的谐波阻抗。附图说明通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1是本申请实施例提供的高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法的流程示意图；图2是本申请实施例进行高压直流输电系统谐波阻抗扫描的幅频特性示意图；图3是本申请实施例进行高压直流输电系统谐波阻抗扫描的相频特性示意图。具体实施方式以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本申请实施例实现了在时域仿真软件PSCAD上对高压直流输电系统谐波阻抗的自动扫描与计算，仿真方法适用于直流侧与交流侧的谐波阻抗测量，在每个扫描频率下按照预设的幅值增量逐步进行测量并根据预设算法得到该扫描频率下的谐波阻抗，排除系统中扰动幅值对测量结果带来的干扰，从而准确测量高压直流输电系统的谐波阻抗。本申请实施例提供了一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括以下步骤。S10，在系统注入具有起始频率和起始幅值的谐波电流。在高压直流输电系统注入谐波电流进行扫描测量，谐波电流的起始频率以及每个扫描频率下的起始幅值在扫描开始前作为扫描参数被预先设置。S11，待系统进入稳态后，提取测量点的谐波电压与谐波电流的响应值。在起始频率和起始幅值下高压直流输电系统进入稳态后，测量该起始频率和起始幅值下谐波电压U1(f)与谐波电流I1(f)。S12，逐步增加谐波电流的幅值进行测量，直到谐波电流的幅值达到幅值上限，根据每次上调幅值后的测量结果计算所述起始频率下的谐波阻抗值。每次增加幅值的幅值增量和最终的幅值上限在扫描开始前作为扫描参数被预先设置，从而在初始频率的起始幅值和幅值上限之间得到多组谐波电压和谐波电流的测量结果，即[U1(f)，U2(f),…,Ui(f)]和[I1(f)，I2(f),…,Ii(f)]。根据谐波阻抗的公式以及预设的优化算法计算出起始频率下的谐波阻抗值Z(f)。首先从这组测量结果中剔除误差较大的数据，此时可按照粗大误差判别准则来剔除误差较大的数据。例如，采用拉伊达准则，将测量误差大于标准误差(或其估计值)3倍的测量值作为测量坏值予以舍弃；或者采用格拉布斯(Grubbs)准则，格拉布斯准则是以小样本测量数据，以t分布为基础，具有明确的概率意义，当测量值对应的残差满足格拉布斯准则的条件表达式时，则该测量值将被舍弃。剔除误差数据后，再利用剩余的测量数据以及优化算法得到初始频率下的谐波阻抗Z(f)。可采用最小二乘估计法拟合出每一组测量结果Ui(f)和Ii(f)在初始频率下的线性关系，从而得到对应的谐波阻抗。S13，根据预设的频率步长逐步改变谐波电流的频率直到截止频率，并继续按照上述步骤分别测量其他频率下的谐波阻抗值。频率步长和截止频率在扫描开始前作为扫描参数被预先设置。从起始频率开始，按照频率补偿增高或降低扫描频率，按照调整后的频率继续从起始幅值开始进行测量直到幅值上限，并根据所有测量结果计算出该扫描频率下的谐波阻抗。按照上述过程计算出所有扫描频率下的谐波阻抗。本申请实施例提供的高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法按照预设幅值增量对每个扫描频率进行谐波阻抗的测量，排除了系统中扰动幅值对测量结果带来的干扰，从而准确测量高压直流输电系统的谐波阻抗。在依据上述方法对高压直流输电系统进行测量之前，在电磁暂态软件上加载能够执行上述高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法的模块，然后，在该模块输入扫描方式和扫描参数。扫描方式包括直流侧扫描和交流侧扫描，扫描参数包括起始频率、截止频率、频率步长、谐波电流幅值增量和谐波电流幅值上限。如果输入的扫描方式为直流侧扫描，则注入的谐波电流为如果输入的扫描方式为交流侧扫描，则注入的谐波电流为：其中，f为扫描谐波的频率值，为注入谐波的初相位，ΔIk为注入谐波的幅值增量，n为注入谐波的次数。在交流侧扫描时，当三相相位分别为时，注入正序谐波电流。当三相相位分别为时，注入负序谐波电流。根据本申请实施例对高压直流输电系统进行谐波阻抗扫描的幅频特性示意图和相频特性示意图分别如图2和图3所示。此外，本申请实施例提供的高压直流输电系统谐波阻抗扫描装置包括：处理器，用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，处理器被配置为：在系统注入具有起始频率和起始幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法，其特征在于，所述方法包括：在系统注入具有起始频率和起始幅值的谐波电流；待系统进入稳态后，提取测量点的谐波电压与谐波电流的响应值；逐步增加谐波电流的幅值进行测量，直到谐波电流的幅值达到幅值上限，根据每次上调幅值后的测量结果计算所述起始频率下的谐波阻抗值；根据预设的频率步长逐步改变谐波电流的频率直到截止频率，并继续按照上述步骤分别测量其他频率下的谐波阻抗值。

【技术特征摘要】
1.一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描方法，其特征在于，所述方法包括：在系统注入具有起始频率和起始幅值的谐波电流；待系统进入稳态后，提取测量点的谐波电压与谐波电流的响应值；逐步增加谐波电流的幅值进行测量，直到谐波电流的幅值达到幅值上限，根据每次上调幅值后的测量结果计算所述起始频率下的谐波阻抗值；根据预设的频率步长逐步改变谐波电流的频率直到截止频率，并继续按照上述步骤分别测量其他频率下的谐波阻抗值。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在系统注入具有起始频率和起始幅值的谐波电流之前，所述方法还包括：输入预设的扫描方式和扫描参数；所述扫描方式包括直流侧扫描和交流侧扫描，所述扫描参数包括起始频率、截止频率、频率步长、谐波电流幅值增量和谐波电流幅值上限。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述扫描方式为直流侧扫描时，注入的谐波电流为当所述扫描方式为交流侧扫描时，注入的谐波电流为其中，f为扫描谐波的频率值，为注入谐波的初相位，ΔIk为注入谐波的幅值增量，n为注入谐波的次数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，逐步增加谐波电流的幅值进行测量，直到谐波电流的幅值达到幅值上限，根据每次上调幅值后的测量结果计算所述起始频率下的谐波阻抗值包括：对换流器的注入电流与电压响应值进行傅立叶分解，得出初始频率下的谐波电流Ii(f)和谐波电压Ui(f)；逐步增加谐波电流的幅值，得到多组谐波电压[U1(f)，U2(f),…,Ui(f)]和多组谐波电流[I1(f)，I2(f),…,Ii(f)]的测量数据，根据谐波阻抗的计算公式得到每组测量数据对应的谐波阻抗Zi(f)；从得到的谐波阻抗数据中剔除误差数据，并利用预设的优化算法得到初始频率下的谐波阻抗Z(f)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，从得到的谐波阻抗数据中剔除误差数据，并利用预设的优化算法得到初始频率下的谐波阻抗Z(f)包括：根据粗大误差判别准则从得到的谐波阻抗数据中剔除误差数据；再利用最小二乘估计法得到初始频率下的谐波阻抗Z(f)。6.一种高压直流输电系统谐波阻抗扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，徐轩，郭春林，杨琳，
申请(专利权)人：华北电力大学，国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11